Trasformatori di potenza. Disposizioni teoriche. Principio operativo. Schema, descrizione

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Trasformatore è un dispositivo elettrico in cui la tensione viene trasferita da un avvolgimento all'altro attraverso l'induzione elettromagnetica.

È costituito da un nucleo di ferro chiuso, sul quale sono posizionate due (a volte più) bobine con avvolgimenti di filo. Uno degli avvolgimenti, chiamato avvolgimento primario, è collegato ad una sorgente di tensione alternata. Il secondo avvolgimento, a cui è collegato il “carico”, ovvero strumenti e dispositivi che consumano energia elettrica, è detto secondario.

Azione del trasformatore basato sul fenomeno dell’induzione elettromagnetica. Quando la corrente alternata passa attraverso l'avvolgimento primario, nel nucleo di ferro appare un flusso magnetico alternato, che eccita una fem indotta in ciascun avvolgimento.

Valore istantaneo della fem indotta ε in ogni giro dell'avvolgimento primario o secondario secondo la legge di Faraday è determinato dalla formula

se che

dove - ampiezza dell'EMF in un giro.

Nell'avvolgimento primario avente n₁ giri, fem totale indotta è

Nell'avvolgimento secondario la fem totale è è , dove n₂ - il numero di giri di questo avvolgimento.

Ne segue quello

(1)

Somma della tensione u₁, applicato all'avvolgimento primario e EMF dovrebbe essere uguale alla caduta di tensione nell'avvolgimento primario:

dove R₁- resistenza attiva dell'avvolgimento, ai₁ - forza attuale in esso.

Questa equazione segue direttamente dall'equazione generale. Di solito la resistenza attiva dell'avvolgimento è piccola e il termine i₁R₁ può essere trascurato. Ecco perché

(2)

Quando l'avvolgimento secondario del trasformatore è aperto, al suo interno non scorre corrente e la relazione vale

(3)

Poiché i valori istantanei della fem e₁ ed e₂ cambiamento di fase, allora il loro rapporto nella formula (1) può essere sostituito dal rapporto dei valori effettivi di E₁ ed E₂ di questi campi elettromagnetici o, tenendo conto delle uguaglianze (2) e (3), il rapporto tra i valori di tensione efficaci U₁ e tu₂:

(4)

Valore k detto rapporto di trasformazione. Se k>1 allora il trasformatore è verso il bassoquando k<1 - crescente.

Quando il circuito dell'avvolgimento secondario è chiuso, al suo interno scorre corrente. Poi il rapporto

non è più esattamente soddisfatta e, di conseguenza, il collegamento tra U₁ e tu₂ diventa più complessa rispetto all'equazione (4).

Secondo la legge di conservazione dell'energia, la potenza nel circuito primario deve essere uguale alla potenza nel circuito secondario:

(5)

dove e io₁, I₂- corrente di costruzione attuale negli avvolgimenti primari e secondari. Ne consegue che

(6)

conclusione. Dalla formula ne consegue che aumentando più volte la tensione con l'aiuto di un trasformatore, riduciamo l'intensità di corrente della stessa quantità e viceversa.

A causa delle inevitabili perdite di energia dovute al rilascio di calore negli avvolgimenti e nel nucleo di ferro, le equazioni (5) e (6) sono approssimativamente soddisfatte. Tuttavia, nei moderni trasformatori potenti, le perdite totali non superano il 2-3%.

Autore: Koryakin-Chernyak S.L.

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