I trasformatori aumentano la tensione per diminuire la corrente: 3 fatti

Questo articolo approfondisce In che modo i trasformatori aumentano la tensione per diminuire la corrente?, mantenendo intatta la potenza totale. Discuteremo anche alcune domande frequenti.

Conosciamo il principio di base di trasformatori consiste nel trasferire potenza trasformando il rapporto tra tensione e corrente. La potenza è la combinazione di due grandezze elettriche: la tensione e la corrente. Pertanto, se aumentiamo la tensione in un trasformatore, dobbiamo ridurre la corrente di una certa quantità per assorbire potenza costante. 

In che modo i trasformatori aumentano la tensione per diminuire la corrente rispettando la legge di Ohm?

La legge di Ohm afferma che la quantità di corrente che passa attraverso un materiale conduttore tra due punti qualsiasi è direttamente proporzionale alla tensione che li attraversa. Quindi, quando la tensione diventa più significativa, anche la corrente deve essere aumentata. 

Nel caso dei trasformatori, vediamo che la corrente viene ridotta per mantenere la potenza totale quando la tensione sale. Quindi, naturalmente, una domanda ci colpisce: i trasformatori contraddicono la legge di Ohm? Bene, i trasformatori, nel loro insieme, non possono obbedire alla legge di Ohm. Ma i circuiti interni dei trasformatori, ovviamente, obbediscono alla legge di Ohm. L'enunciato della legge di Ohm è valido per i parametri di un singolo circuito. Un trasformatore divide l'intero circuito in due metà che agiscono come due circuiti diversi. Quindi, la legge di Ohm convalida individualmente per ciascuno dei circuiti. Cerchiamo di chiarire di più a questo proposito. 

Trasformatori elevatori: Ci sono più spire nella bobina secondaria che nella bobina primaria. Quindi il rapporto Ns/Np è maggiore di 1. Per il fenomeno della trasformazione si può dire che la resistenza secondaria è molto maggiore di quella primaria. Questo induttore secondario è collegato alla linea di trasmissione. 

Trasformatori step-down: Proprio l'incidente opposto avviene nei trasformatori step-down. Poiché le spire della bobina primaria sono più alte delle spire della bobina secondaria, la resistenza primaria è enorme. 

In entrambi i casi, possiamo vedere che il valore della resistenza è analogo alla quantità di tensione. Quindi, abbastanza evidentemente, la corrente sarà bassa (in aumento) o alta (in diminuzione) per mantenere l'equilibrio. Pertanto, possiamo dire che la legge di Ohm si adatta perfettamente ai singoli circuiti. 

In che modo i trasformatori aumentano la tensione per diminuire la corrente e aiutare a risparmiare energia? Esemplificare.

I trasformatori sono impiegati per minimizzare efficacemente le perdite durante la trasmissione di potenza a lunga distanza. 

Le centrali elettriche inviano la potenza generata ai sistemi di distribuzione tramite linee di trasmissione. Nelle centrali elettriche viene applicato un trasformatore elevatore per aumentare la tensione. La tensione attraversa la linea di trasmissione e raggiunge infine i sistemi di distribuzione, dove è presente un trasformatore step-down. La funzione di questo trasformatore è di ridurre la tensione in modo che funzioni bene in sistemi più piccoli.

Per qualsiasi sistema di distribuzione, la corrente dipende dalla quantità di carico. È evidente che un sistema composto da due luci e due ventole assorbirebbe molta meno energia di un sistema con due luci, due ventole, un condizionatore e un frigorifero.

Ora, capiamo meglio come i trasformatori affrontano le perdite con due scenari.

Nel primo caso, la tensione di trasmissione è di 220 volt. Quindi se il sistema assorbe una corrente di 10 amp, la potenza elettrica, P = VI = 220 x 10 = 2200 Watt. Se la resistenza di Tx è 0.5 ohm, la perdita = I2R = 102 x 0.5= 50 watt.

Nel secondo caso utilizziamo un trasformatore da 10 kV/220 volt sulla linea di trasmissione. Quindi se il sistema assorbe una corrente secondaria di 10 amp, la corrente primaria Ip= Is x vs/Vp = 10 x 220/10000 = 0.22 ampere. Se la resistenza di Tx è 0.5 ohm, la perdita = I2R = (0.22)2 x 0.5=0.0242 watt.

Pertanto, notiamo che se utilizziamo un trasformatore, possiamo risparmiare (50-0.0242) = 49.9758 watt di potenza solo per un singolo sistema. Quindi, i trasformatori sono incredibilmente efficienti come risparmiatori di energia.

In che modo i trasformatori aumentano la tensione per diminuire la corrente? FAQ

I trasformatori riducono la corrente o la tensione?

I trasformatori sono dispositivi elettrici in grado di ridurre la tensione o la corrente secondo il requisito di un particolare circuito. 

I trasformatori hanno il compito di livellare o aumentare la tensione nelle linee di trasmissione e di abbassare la tensione nei sistemi di distribuzione per l'alimentazione. Ovviamente per mantenere una potenza costante è necessario abbassare il livello di corrente quando si utilizza il trasformatore elevatore. Allo stesso modo, la tensione viene abbassata in un trasformatore step-down. 

In che modo i trasformatori cambiano la corrente?

I trasformatori sono classificati come dispositivi elettromagnetici. Usano i concetti di induzione elettromagnetica per cambiare la corrente.

Ogni trasformatore comprende due circuiti: un circuito induttore primario e un circuito induttore secondario. Quando la bobina dell'induttore primario è soggetta a una tensione alternata, viene prodotta la corrente. Questa corrente varia e genera un campo magnetico variabile. Ora il campo magnetico variabile provoca lo sviluppo di una forza elettromotrice nella bobina dell'induttore secondario. Successivamente, questo EMF genera una corrente nella bobina secondaria poiché il numero di spire è diverso in entrambe le bobine. Il valore della corrente aumenta (trasformatore elevatore) o diminuisce (trasformatore elevatore).

Cosa succede alla corrente quando si abbassa la tensione?

È noto che un trasformatore step-down eleva la corrente mentre riduce la tensione.

Un trasformatore step-down riduce la tensione dall'induttore primario nell'induttore secondario. Il conteggio dell'avvolgimento secondario è inferiore al conteggio dell'avvolgimento primario, il che aiuta nella riduzione della tensione. Ma il principio dei trasformatori dice che la potenza deve rimanere invariata durante tutto il processo. Pertanto, per tensioni inferiori, il livello di corrente deve aumentare proporzionalmente. Quindi la corrente aumenta quando la tensione viene ridotta.

Quanta tensione può aumentare un trasformatore elevatore?

I trasformatori elevatori sono progettati per elevare la tensione dal suo avvolgimento primario all'avvolgimento secondario. La quantità di elevazione dipende dalle spire di entrambi gli avvolgimenti.

Illustriamo con un esempio. Supponiamo che il numero di giri nel primario e l'induttore secondario siano rispettivamente 10 e 100. Quindi il rapporto di trasformazione della tensione = Ns/Np = 1/10. Pertanto, la tensione primaria verrà aumentata di 10 volte nella bobina secondaria. Questo rapporto non è fisso, varia per ogni trasformatore, e quindi anche la tensione secondaria aumentata è diversa.

I trasformatori aumentano la resistenza?

Un trasformatore è uno strumento di regolazione della tensione, quindi non si occupa di resistori.

Un trasformatore viene utilizzato nei circuiti solo per regolare la tensione mantenendo intatta la potenza. Quindi le grandezze responsabili di questo fenomeno sono la corrente e la tensione. Laddove si aumenta la tensione, la corrente diminuisce e viceversa. Quindi, le resistenze o le impedenze non vengono contate. L'effetto principale delle resistenze o delle impedenze in un trasformatore sono vari tipi di perdite

File: Transformer.jpg montato su palo - Wikimedia Commons
BidgeTrasformatore montato su palo, dimensioni e dimensioni utilizzando per il mio blog, CC BY 3.0

È possibile invertire un trasformatore step-down?

Un trasformatore step-down può essere azionato con attenzione per farlo funzionare come un trasformatore step-up. 

Un trasformatore step-down viene semplicemente alimentato inversamente scambiando il suo ingresso e l'uscita. Sebbene questo metodo sia accettabile per un uso temporaneo, non dovrebbe essere implementato in configurazioni più grandi. Non dovremmo mai superare il margine di tensione indicato nel trasformatore. In caso contrario, possono verificarsi pericoli elettrici.