Un trasformatore è un dispositivo elettrico che funziona sui principi dell'induzione elettromagnetica per trasferire energia elettrica da un circuito all'altro. Consente la variazione dei livelli di tensione in un sistema elettrico a corrente alternata (AC), aumentando (aumentando) o abbassando (diminuendo) la tensione mantenendo la frequenza dell'energia elettrica.
Ecco come funziona un trasformatore:
Componenti di base:
Un trasformatore è costituito da due bobine o avvolgimenti di filo. La bobina collegata alla fonte di alimentazione CA è chiamata "avvolgimento primario", mentre la bobina collegata al carico è chiamata "avvolgimento secondario".
Queste bobine sono avvolte attorno a un nucleo, tipicamente costituito da un materiale magnetico, come il ferro. Il nucleo aiuta a concentrare e guidare il campo magnetico prodotto dalla corrente che scorre attraverso l'avvolgimento primario.
Principio di induzione elettromagnetica:
Quando una corrente alternata (AC) scorre attraverso l'avvolgimento primario, crea un campo magnetico mutevole attorno alla bobina primaria.
Secondo la legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica, questo campo magnetico mutevole induce una tensione (forza elettromotrice o EMF) nell'avvolgimento secondario, anche se non sono collegati elettricamente.
Trasformazione di tensione:
La tensione indotta nell'avvolgimento secondario dipende dal rapporto di virata tra gli avvolgimenti primario e secondario. Il rapporto di giri è il numero di giri di filo nell'avvolgimento secondario rispetto all'avvolgimento primario.
Se l'avvolgimento secondario ha più giri rispetto al primario, la tensione viene aumentata (aumentata). Se l'avvolgimento secondario ha meno giri, la tensione viene ridotta (diminuita).
Trasformazione attuale:
Poiché l'energia elettrica deve essere conservata, esiste una relazione inversa tra tensione e corrente. Quando la tensione viene aumentata, la corrente viene ridotta e quando la tensione viene abbassata, la corrente viene aumentata per mantenere l'equilibrio di potenza.
Connessione di carico:
Il carico, come apparecchi elettrici o macchinari, è collegato all'avvolgimento secondario del trasformatore. L'avvolgimento secondario fornisce la tensione trasformata per alimentare il carico.
Isolamento e separazione galvanica:
I trasformatori forniscono isolamento elettrico e separazione galvanica tra i circuiti primario e secondario. Ciò significa che non esiste una connessione elettrica diretta tra gli avvolgimenti primario e secondario, migliorando la sicurezza e impedendo il flusso di corrente indesiderato tra di loro.
In sintesi, un trasformatore funziona secondo il principio dell'induzione elettromagnetica, in cui un campo magnetico mutevole creato dall'avvolgimento primario induce una tensione nell'avvolgimento secondario. Variando il numero di spire negli avvolgimenti, i trasformatori possono aumentare o ridurre i livelli di tensione mantenendo l'equilibrio di potenza tra i circuiti primario e secondario. I trasformatori sono dispositivi essenziali nei sistemi di distribuzione e trasmissione di energia, che consentono un trasferimento efficiente e sicuro di energia elettrica.