Il trasformatore si definisce in elettrotecnica come una macchina statica, dato che in essa si muovono solo gli elettroni e non ci sono parti in movimento. Questo serve a trasformare la tensione e l’intensità di corrente in entrata in una tensione e intensità differente in uscita, tenendo però costante la potenza elettrica. Si tratta di una macchina che funziona in corrente alternata ed è soprattutto utilizzata per il trasporto dell’energia elettrica, nel suo percorso dalle centrali elettriche alle utenze, che siano queste domestiche o industriali.
I trasformatori svolgono una funzione importante poiché permettono di trasportare e distribuire l’energia elettrica ai valori di tensione che convengono maggiormente sul piano economico e tecnico.
Come è fatto un trasformatore elettrico
Nella sua versione più semplice, il trasformatore ha due circuiti elettrici isolati tra loro:
- il primo, di ingresso, che riceve l’energia;
- il secondo, in uscita, che eroga l’energia che ha ricevuto dal circuito primario.
A meno che non ci siano perdite o dispersioni, la potenza tra l’ingresso e l’uscita della corrente è costante. Si tratta di una macchina reversibile poiché i due circuiti si possono invertire, facendo funzionare il circuito di ingresso come circuito di uscita o viceversa.
Oltre ai circuiti, nel trasformatore è presente un nucleo in ferro, che è formato da lamiere sovrapposte e isolate l’una rispetto all’altra. Sui due lati del nucleo sono avvolti i due circuiti, che sono fatti in materiale metallico conduttore.
Se uno dei due circuiti è alimentato con tensione alternata, nel nucleo centrale si svilupperà un flusso magnetico alternato, la cui ampiezza varia in base alla tensione dell’alimentazione, alla frequenza e al numero delle spire che possiede.
Come funziona un trasformatore?
Il circuito primario del trasformatore è collegato alla rete elettrica dell’alimentazione, mentre quello secondario eroga l’energia in uscita. Attraverso il nucleo centrale, o generatore, il circuito primario induce un campo magnetico che raggiunge il circuito secondario. In un trasformatore costruito bene, il peso dei due circuiti sarà equivalente: il circuito primario avrà fili più sottili e più numerosi, quello secondario avrà invece fili più grossi e meno numerosi.
Se la tensione in uscita è minore di quella in entrata, il trasformatore avrà una funzione di riduttore.
Quali tipi di trasformatore esistono
Esistono diversi tipi di trasformatori in uso, posti in punti diversi della trasmissione e distribuzione dei circuiti elettrici. Vediamo i più diffusi.
Trasformatore di tensione
Si tratta del trasformatore classico, che abbiamo descritto precedentemente. La tensione di corrente del circuito secondario è costante e dipende dal numero di spire dell’avvolgimento. Gli avvolgimenti possono anche avere prese intermedie o avvolgimenti secondari ulteriori, che danno la possibilità di avere diversi valori di tensione contemporaneamente.
Trasformatore di isolamento
Si tratta di trasformatori in cui l’isolamento elettrico tra gli avvolgimenti è molto curato. L’obiettivo principale di questi dispositivi è scorporare la massa di un apparecchio di misura rispetto alla massa del circuito, nel caso in cui entrambi siano messi a terra. Sono utilizzati nei casi in cui alla rete siano connessi dispositivi medici da tenere in sicurezza o in tutti i casi in cui non sia possibile utilizzare una messa a terra di tipo tradizionale (es. automarket ambulanti).
Trasformatore trifase
I trasformatori trifase sono macchine che convertono una tensione trifase e sono di solito usati nella rete della distribuzione elettrica. Possono avere tre trasformatori monofase indipendenti oppure tre avvolgimenti primari e tre avvolgimenti secondari, montati su un nucleo con tre rami paralleli.
Trasformazione di corrente
Si tratta di trasformatori che forniscono al circuito secondario un corrente che sia proporzionale alla corrente presente nel circuito primario. Sono generalmente utilizzati per ridurre i flussi di correnti elevati a valori che possono essere misurati più facilmente.
