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Il trasformatore

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  • Il trasformatore

    Salve a tutti. Scusandomi anticipatamente per la mia incompetenza in materia, vorei chiedervi una cosa che non riesco a capire sul trasformatore.
    Ho Cercato su vari libri e qua e là in rete, ma c'è un concetto che mi sfugge.
    Cercherò di essere breve e chiaro.
    Prendiamo un normale trasformatore monofase, la corrente che circola nel secondario genera un flusso magnetico opposto al flusso generato dal primario, e tende quindi ad annullarlo.
    Affinchè però le equazioni che regolano il funzionamento del trasformatore siano verificate, sul primario viene richiamata una corrente (corrente di richiamo) che riporta il flusso utile al valore necessario a garantire ai capi del secondario la differenza di potenziale imposta dalle caratteristiche del trasformatore. Se ho capito bene, questo è il modo in cui il primario "sente" il carico sul secondario.
    Quello che non capisco è questo: il flusso generato dal secondario alla fine... dove finisce?
    Ogni materiale ferromagnetico può "ospitare" una certa quantità di flusso magnetico, ovviamente suppongo che un trasformatore ottimizzato lavori in prossimità della saturazione, in modo da sfruttare tutto il flusso sfruttabile. Quindi, il flusso generato dal secondario dove finisce? rimane anch'esso dentro al nucleo, o viene "cancellato" dal flusso del primario? Io sapevo che i flussi possono interagire tra loro respingendosi o sommandosi... possono anche cancellarsi? Se giro un polo nord contro un altro polo nord (che in sostanza è quello che avviene tra flusso del primario e flusso del secondario, giusto?), i flussi si annullano? Pensavo si deviassero soltanto.
    Chiedo ancora scusa ai più preparati per la mia ingnoranza in materia, ma vorrei capire bene questi concetti.

  • #2
    Ciao, non è nulla di complicato almeno non troppo, il trasformatore parte dall'induttore quindi bisogna vedere come funziona 1 induttore cioè1 avvolgimento di filo attorno ad 1 pezzo di ferro, dando tensione a questo avvolgimento passa 1 corrente variabile nel tempo, all'inizo di entità nulla dato che l'induttore tende ad opporsi alla causa che ha generato 1 variazione di corrente, cioè se io do corrente essa all'inizio è nulla perchè l'induttore si oppone alla corrente che cerca di passare poi sale, ovviamente è delimitata dalla resistenza dell' induttore e dell'induttanza dell'induttore stesso che crea quindi 1 "transitorio di carica" RL cmq ci sono parecchie formule con R L e T che non sto a citare le trovi su wikipedia o altro materiale on line, se ti può interessare la parte "matematica".
    Cmq sia 1 volta che è passato il transitorio il nucleo di ferro diciamo che viene polarizzato in 1 certa "direzione" dal campo, cioè se andassimo a fare 1 viaggio immaginario nella struttura molecolare cristallina del ferro vedremmo i cristallini di ferro quasi tutti orientati da 1parte, ovviamente se lo fossero tutti il nucleo si dice che è saturo cioè + di così non ci sono altri lamierini ancora da orientare.
    Appena viene rilasciata l'alimentazione, di nuovo l'induttore si oppone alla causa che ha generato in questo caso 1mancanza di corrente e ai capi della bobina si genera 1 tensione che è di polarità opposta a quella fornita all'inizio, e quindi se c'è anche 1 carico, ci sarà 1 bella corrente quasi a sopperire a quella che se ne è andata.
    Ovviamente la tensione non è gratis è quella che ricevi dai lamierini che si riorientano alla posizione iniziale rilasciando il campo che viene catturato di nuovo dall'avvolgimento(rispondo ad 1 tua domanda mi sembra)
    Puoi vedere scorrere 1 transitorio di corrente e o tensione, che ovviamente come all'inizio non è istantaneo, ti ricordi il transitorio all'inizio ecco c'è n'è anke 1 alla fine che da tensione e/o corrente indietro, quindi siccome è alternata, il ciclo ricomincia al contrario cioè prima abbiamo dato esempio 0v(partenza tutto fermo)....+5volt(lamierini si orientano generano campo di la bla bla bla)....torno a 0(cioè interrompo l'alimentazione lamierini si riorientano di qua come in partenza a 0v generando il campo al contrario)....ora-5v(succede lo stesso che a 5v ma con tensione polarità opposta)....0v(siamo tornati all'inizio i lamierini ritornano nuovamente alla posizione inizile e il ciclo ricomincia è alternata).
    Finita la brevissima spiegazione dell'induttore, il trasformatore non è altro che stesso nucleo di ferro condiviso da 2 avvolgimenti questa volta, cioè modificando il numero di spire si può modificare il valore della tensione, cioè io fornisco tot volt mettiamo a sinistra con 100 spire a 10volt mentre a destra prelevo con 500spire e preleverò 50volt sempre ac, e sempre a parità di potenza cioè se ho mandato 10v a 1 ampere preleverò 50v a 0,2A quindi trasformatore da 10VA circa, ovviamente l'accoppiamento fisico spire, spazio occupato attorno al nucleo, resistenza avvolgimenti, influenza notevolmente il valore dell'induttanza in Henri(di solito come i Farad si usano i sottomultipli), per farla breve che già ci siamo dilungati e cmq non è 1 argomento semplicissimo, se ho spire avvolte ad esempio solo su 1/3 della lunghezza del trasformatore o anche meno in modo da avere +superficie/sezione rispetto alla lunghezza ho + Henry e quindi dispositivo + "lento" in 1 transitorio cioè incremento L, cioè immaginati 1 tubo di ferro se tu fai 1 avvolgimento lungo tutto il tubo di ferro avrai 1 certa induttanza (piccola)e 1 avvolgimento molto "veloce", cioè rispetto ad 1 altro avvolto magari solo di 1/10 magari con le stesse spire che risulterà appunto + "lento" e con + Henry quindi, infatti il problema dei motori di grosse potenze è che hanno grossi valori di induttanza che creano 1 po di problemi di transitori quindi molto lenti si arriva a qualche secondo se non erro in certi motori, cioè dpo 1 secondo comincia ad alimentarsi, anche a casa tua quando t accendi la luce siccome i fili di rame sono degli induttori in "aria" per 1 frazione di millesimo di secondo si oppongono all'accensione e quindi alla corrente ovviamente non ce ne accorgiamo ma è così, se tu avvolgessi 1 grosso induttore al poso dei fili che vanno alla lampadina "liberi" otterresti 1po di ritardo all'accensione per i motivi spiegati prima
    torniamo a noi quindi + lento è lavvolgimento che vorrai dare e meno spazio dovrai occupare diciamo.
    rimane da chiarire che il campo genrato dal primario in realtà si concatena al campo del secondario, e ci sono dei fenomeni di "muta induzione", questo argomento è n'altra mezza pagina però sappi solamente che se io genero 1 campo fornendo al primario energia, non sono costretto a riprendermela al primario ma posso usare il secondario per riprendermi la stesa energia ovviamente molti fattori come il tempo del transitorio, la tensione e la corrente dipenderanno da quel avvolgimento, ci sono trasformatori a 3 avvolgimenti o addirittura multiuscita, comuqnue sia una volta che prelevi il campo puoi fare anche metà potenza dal 2 e metà dal primo, molte tecniche per il pwm e l'autooscillazione sfrutano in fatto di mandare 1 impulso con 1 avvolgimento, riprendermelo solo in parte per avvisare di lanciare 1 altro impulso che verrà d nuovo ripreso in parte per avviare 1 altri impulso che verrà preso in parte per.... e così via ovviamente c'è 1 terzo avvolgimento con molte spire che prende il grosso della potenza e la manda ad esempio ad 1 lampada ai vapori di mercurio a catodo freddo che si accende, quindi come vedi non è nulla di magico (non troppo magico) se non giocare con l'energia che viene accumulata in 1 "pezzo di ferro" e rilasciata nel o negli avvolgimenti 1 o + ma ovviamente tolta l'efficienza di conversione la tua energia è sempre quella che hai fornito.....diminuita quindi delle perdite, da li deriva l'efficienza,
    dopo aver scritto mezzo volume del primo volume di elettrotecnica e forza motrice , (almeno se sei riuscito a leggere fino a qua) qualcosa dovresi aver capito spero, ciauz

    ragà qua il tastino dice invia 1 risposta rapida....

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    • #3
      Wattos ti ringrazio molto per la tua spiegazione. L'ho letta al volo e non sono sicuro di aver trovato esattamente una risposta a quello che cercavo, ma ora la stampo e me la leggo con calma, così vedo se trovo quello che mi serve. Se qualcun altro vuole aggiungere qualcosa è ben accetto.

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      • #4
        Ok allora...credo di esserci, grazie Wattos!
        Ora però, giusto per chiarire meglio il concetto...
        Pensiamo di avere un trasformatore progettato per funzionare a 220V sul primario, e a 10V sul cecondario e che a secondario aperto consuma sul primario 1A (sono valori puramente a caso, giusto per fare un esempio numerico). Ovviamente la corrente di 1A sul primario, a secondario aperto, è tale da generare una densità di flusso di poco inferiore alla saturazione. Bene, quando attacchiamo un carico sul secondario, il campo generato dalla corrente che inizierà a scorrere sul sul secondario tenderà ad opporsi al flusso primario,e questo richiamerà corrente sulla bobina primaria. Fin qui dovremmo esserci. (scusatemi ma voglio capire bene)
        Cosa succede se l'alimentazione del primario è limitata in corrente ad 1A?
        Il sistema tenderà a raggiungere un equilibrio diminuendo la tensione sul secondario ad un valore che si accordi con il flusso utile rimasto?

        Ringrazio anticipatamente chiunque mi risponderà. Prima di rompervi le scatole mi sono letto e riletto diversi capitoli di libri vari, ma non ho trovato una spiegazione concreta di ciò che avviene "fisicamente" al flusso.

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        • #5
          Ciao, è molto bello da parte tua cercare di capire a fondo certe tematiche, beh la risposta è che se limiti la corrente a 1A semplicemente limiti la potenza del trasformatore, cioè esempio puramente indicativo hai 1 trasfo che mangia 220x10A cioè da circa 2kVA ma tu ne dai solo 220 x 1A circa, non mettendo di mezzo perdite e cos-fi e robe varie sono 220w, cioè tu limiti la potenza del tuo trasfo a 1/10 circa, quindi anche dal lato "bassa tensione" il massimo che puoi ottenere è sempre 220w cioè ad esempio 10volt a 22A è sempre 1 esempio, invece se magari non lo limitavi avresti avuto 1 corrente maggiore lato alta e quindi 1 potenza maggiore maggiore in gioco nel tuo trasformatore semplicemente, che di nuovo si traduce in 1 potenza maggiore lato bassa tensione, tutto li, i fenomeni da te citati sono sempre + - gli stessi non si produce niente dal nulla ma c'è sempre 1 energia primaria che viene spesa

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