Come funzionano i trasformatori elettrici?

Trasformatore elettricofunziona secondo il principio dell'induzione elettromagnetica e trasmette energia elettrica tra circuiti con diversi livelli di tensione. I trasformatori sono un componente importante dei sistemi di trasmissione e distribuzione dell'energia, poiché consentono un'efficiente trasmissione dell'energia su lunghe distanze con una minima perdita di energia.

Il principio di funzionamento diTrasformatore elettricoè come segue:

Struttura di base: un tipico trasformatore è costituito da due bobine, chiamate bobina primaria e secondaria, che solitamente sono avvolte attorno a un nucleo costituito da un materiale ferromagnetico come il ferro. La bobina primaria è collegata alla sorgente di tensione in ingresso, mentre la bobina secondaria è collegata al circuito di uscita.

Induzione elettromagnetica: quando la corrente alternata (CA) passa attraverso una bobina primaria, crea un campo magnetico variabile attorno alla bobina. Questo campo magnetico variabile induce una tensione nella bobina secondaria attraverso l'induzione elettromagnetica.

Funzione trasformatore: il campo magnetico alternato generato dalla bobina primaria passa attraverso il nucleo di ferro e accoppia efficacemente il campo magnetico con la bobina secondaria. Di conseguenza, il campo magnetico variabile induce una tensione nella bobina secondaria a seconda del rapporto spire delle bobine primaria e secondaria.

Trasformazione di tensione: la tensione indotta nella bobina secondaria è proporzionale al rapporto tra il numero di spire nella bobina secondaria e il numero di spire nella bobina primaria. Se la bobina secondaria ha più spire della bobina primaria, la tensione di uscita sarà superiore alla tensione di ingresso (trasformatore elevatore). Al contrario, se la bobina secondaria ha meno spire della bobina primaria, la tensione di uscita sarà inferiore alla tensione di ingresso (trasformatore step-down).

Trasformazione di corrente e potenza: quando un trasformatore modifica la tensione tra il circuito primario e quello secondario, la variazione è inversamente proporzionale alla corrente. In altre parole, secondo la legge di conservazione dell'energia, se la tensione aumenta, la corrente diminuirà e viceversa.

Efficienza: i trasformatori sono progettati per essere efficienti, riducendo al minimo la perdita di energia sotto forma di calore durante il processo di conversione. Tuttavia, ci sono perdite intrinseche dovute a fattori quali la resistenza dell'avvolgimento e le perdite del nucleo.

Trasformatore elettricoSvolgono un ruolo vitale nei sistemi energetici facilitando la trasmissione, la distribuzione e l'utilizzo efficienti dell'elettricità modificando i livelli di tensione mantenendo la frequenza dei segnali elettrici.