In ambito elettrotecnico, un trasformatore non è altro che una macchina statica, dal momento che è privo di parti in movimento ed è caratterizzato dal solo movimento degli elettroni. In questo modo la tensione in entrata può essere trasformata in una tensione in uscita differente, e lo stesso dicasi per l’intensità di corrente; la potenza elettrica, in ogni caso, rimane costante. I Trasformatori sono macchine il cui funzionamento si verifica in corrente alternata e che vengono usati per trasportare l’energia elettrica, per esempio lungo il percorso verso le utenze industriali o domestiche. La loro funzione è di notevole importanza, visto che è grazie a loro che l’energia elettrica può essere trasportata e poi distribuita con i calori di tensione più adatti dal punto di vista tecnico e a livello economico.
I trasformatori elettrici
I trasformatori nella loro versione più semplice sono dotati di due circuiti elettrici isolati l’uno rispetto all’altro: uno è quello di ingresso, l’altro è quello in uscita. Il primo circuito riceve l’energia, mentre il secondo eroga l’energia ricevuta dal circuito primario. La potenza è costante fra il momento dell’ingresso e quello dell’uscita, eccezion fatta per i casi in cui ci sono dispersioni o perdite. Il trasformatore è una macchina reversibile in quanto è possibile invertire i due circuiti, in modo che il circuito di ingresso funzioni come circuito di uscita e quello di uscita funzioni come quello di ingresso.
Il nucleo in ferro
Nel trasformatore si trova, oltre ai circuiti, un nucleo in ferro che è costituito da lamiere isolate le une dalle altre e sovrapposte. In corrispondenza dei due lati del nucleo ci sono i due circuiti, realizzati con un materiale metallico conduttore. Nel caso in cui ad alimentare uno dei due circuiti ci sia tensione alternata, un flusso magnetico alternato si sviluppa all’interno del nucleo centrale; l’ampiezza di tale flusso cambia a seconda della frequenza, della tensione di alimentazione e del numero di spire.
Il funzionamento di un trasformatore
In un trasformatore, il circuito primario è connesso alla rete elettrica dell’alimentazione; invece l’energia in uscita viene erogata dal circuito secondario. Tramite il generatore, o nucleo centrale, viene indotto un campo magnetico dal circuito primario, che arriva al circuito secondario. Se il trasformatore è sviluppato in maniera appropriata, si ha a che fare con un peso equivalente dei due circuiti. I fili del circuito primario sono di più e più sottili, mentre quelli del circuito secondario sono di meno e più spessi. Il trasformatore agisce come riduttore nel caso in cui la tensione in uscita sia inferiore alla tensione in entrata.
Il trasformatore di tensione
Sono numerose le tipologie di trasformatori in uso, collocati in punti differenti della trasmissione dei circuiti elettrici. Il trasformatore classico è il trasformatore di tensione, caratterizzato da una tensione di corrente costante del circuito secondario, che varia in base al numero di spire di avvolgimento. Può essere che gli avvolgimenti siano caratterizzati da prese intermedie o che ci siano avvolgimenti secondari ulteriori, così che ci possano essere molteplici valori di tensione nello stesso momento.
Come è fatto un trasformatore di isolamento
Ci sono, poi, i trasformatori di isolamento, così chiamati perché è particolarmente curato l’isolamento elettrico fra gli avvolgimenti. Lo scopo principale per tali dispositivi consiste nello scorporare la massa di uno strumento di misura dalla massa del circuito se tutti e due sono posti a terra. Questi trasformatori vengono impiegati quando alla rete vengono collegati dispositivi medici che devono essere tenuti in sicurezza o quando non si può impiegare una messa a terra standard.
Gli altri trasformatori
Esistono altre due tipologie di trasformatori che vale la pena di citare: i trasformatori di corrente e i trasformatori trifase. I primi mettono a disposizione del circuito secondario una corrente proporzionale a quella che c’è nel circuito primario. Tali trasformatori nella maggior parte dei casi vengono impiegati al fine di diminuire i flussi di corrente alti per raggiungere valori che siano più semplici da misurare. I trasformatori trifase, invece, convertono una tensione trifase e nella maggior parte dei casi vengono impiegati nella rete della distribuzione elettrica. Questi dispositivi possono essere dotati di tre avvolgimenti primari e tre secondari su un nucleo con tre rami paralleli.