Il trasformatore monofase

Il Principio di Funzionamento del Trasformatore Monofase

Il trasformatore monofase è un componente elettrotecnico che consente il trasferimento di energia elettrica tra due circuiti mediante induzione elettromagnetica. Il nucleo, composto da lamine di materiale ferromagnetico per ridurre le perdite per correnti parassite, ospita due avvolgimenti: il primario e il secondario, con un numero di spire N1 e N2. Applicando una tensione alternata V1 al primario, si genera un flusso magnetico variabile Φ nel nucleo, che induce una tensione V2 nel secondario. In condizioni di vuoto, con il secondario non connesso a un carico, la corrente I2 è assente e la corrente primaria I0, detta magnetizzante, è necessaria per stabilire il flusso Φ. Le tensioni indotte sono direttamente proporzionali al numero di spire e alla variazione temporale del flusso magnetico. La tensione V1 è in fase con la variazione di flusso, mentre V2 è sfasata di 180 gradi rispetto a V1. Il rapporto di trasformazione K, che descrive il rapporto tra le tensioni al primario e al secondario in condizioni di vuoto, è dato dal rapporto tra il numero di spire N1 e N2.

Funzionamento a Carico e Circuito Equivalente del Trasformatore Reale

In condizioni di carico, con il secondario connesso a un'impedenza Zu, la corrente I2 genera un flusso magnetico Φ2 che si sovrappone al flusso principale Φ. Per mantenere inalterato il flusso nel nucleo, una corrente aggiuntiva I21 nel primario compensa l'effetto di I2. Il principio delle amperspire garantisce che il flusso totale rimanga costante. Nel trasformatore reale, si devono considerare le resistenze interne degli avvolgimenti R1 e R2 e le reattanze di dispersione X1 e X2, che rappresentano i flussi magnetici non mutuamente accoppiati. Il modello del trasformatore reale include queste resistenze e reattanze, oltre al ramo magnetizzante che tiene conto della corrente I0. Le equazioni di Kirchhoff per i circuiti primario e secondario consentono di calcolare le cadute di tensione ohmiche e induttive e di definire il circuito equivalente del trasformatore.