Rapporto di trasformazione

Che cos'è il rapporto di trasformazione?

Si definisce rapporto di trasformazione k di un trasformatore ideale il rapporto tra il numero di avvolgimenti presenti nel circuito secondario N₂ ed il numero di avvolgimenti del primario N₁:

Il trasformatore

Il trasformatore è una particolare macchina elettrica che funzione sfruttando il principio della mutua induzione tra circuiti e quindi può operare soltanto con tensioni e correnti variabili nel tempo.

È costituito da due circuiti detti primario e secondario realizzati medianti solenoidi avvolti su due lati di un anello di materiale ferromagnetico. I due solenoidi possiedono un numero diverso di avvolgimenti indicati con N₁ e N₂.

L'obiettivo di un trasformatore è quello di modificare tensione e corrente in ingresso sul circuito primario mantenendo costante la potenza elettrica. Poiché la potenza elettrica si esprime come prodotto di tensione V per corrente i:

P = V∙ i

e P rimane costante questo vuol dire che innalzando la tensione in uscita si verificherà una riduzione della corrente mentre diminuendo la tensione in uscita si verificherà un innalzamento della corrente.

Trasformatore ideale

La legge che regola il rapporto tra i valori efficaci delle tensioni e valori efficaci delle correnti in ingresso ed in uscita da un trasformatore è la seguente:

Oppure espresso in termini di corrente efficace:

Per cui le relazioni tra i valori efficaci di tensione e corrente in entrata ed in uscita sono:

Per cui possiamo concludere che i valori efficaci delle correnti in ingressi e quelli in uscita da un trasformatore ideale sono inversamente proporzionali ai valori delle relative tensioni efficaci.

Ricordando la relazione tra valori efficaci e di picco V₀ e i₀ di tensione e corrente possiamo concludere che la stessa relazione vale per i valori di picco:

Trasformatori elevatori e riduttori

A seconda della relazione esistente tra il numero di avvolgimenti dei due circuiti possiamo classificare i trasformatori come elevatori o riduttori a seconda che la tensione in uscita sia maggiore o minore di quella in ingresso.

In particolare se N₂ > N₁ allora avremo trasformatori elevatori che hanno l'obiettivo di fornire in uscita una tensione maggiore di quella in ingresso: è il caso dei trasformatori che si trovano all'uscita di una centrale elettrica che aumentano la tensione a valori molto elevati abbassando notevolmente la corrente e consentendo una minima dissipazione lungo il trasporto.

Se invece N₂ < N₁ avremo trasformatori riduttori che al contrario hanno l'obiettivo di ridurre la tensione in ingresso verso un valore minore in uscita: è il caso dei trasformatori cittadini che consentono di ridurre l'alta tensione del trasporto delle linee elettriche fino a valori decisamente inferiori e utilizzabili nelle nostre abitazioni.

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