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Visualizza la versione completa : 4c Trasformatori



gattmes
11-09-2007, 12:58
(In costruzione)<br><br><b>Nota:</b> quanto segue può risultare non molto tecnico/elettrotecnicamente corretto.<br><br>Riprendendo quanto detto circa l'induttanza ( http://www.energeticambiente.it/elettronica/3282358-b-4a-b-induttanza.html ), vista come costituita da più spire &quot;concatenate&quot;:


Immaginiamo ora di fare una seconda spira/induttanza identica. Cosa succede se la avviciniamo a quella originaria.. non affiancandola ma sovrapponendola? (ovviamente parlo di spire attraversate da corrente/generanti un campo magnetico.. dello stesso segno)
Succede + o meno la stessa cosa vista per le due &quot;sponde&quot; della singola spira.. ovvero le linee/anelli generati da una spira avranno effetto su quelli generati dall'altra... quindi i due campi/anelli/linee in qualche modo si &quot;concateneranno&quot;<br> ...cioè se le spire sono sufficientementi vicine.. gran parte degli anelli transitanti nell'interno di una spira verranno lievemente deviate per attraversare l'interno dell'altra.. prima di proseguire il loro cammino tutto intorno ... e viceversa per quelle generate dall'altra spira.
Quindi la zona centrale delle spire è allora ancora + &quot;affollata&quot;...
Le due spire potrebbero poi essere lo stesso filo che curva su se stesso facendo due (o più) giri.. a forma cioè di molla.... o <b>solenoide</b>

..è chiaro che gli &quot;anelli&quot; di una spira si concatenano con quelli dell'altra e il modo come lo fanno dipende dalla loro ... posizione fisica.<br>Rileggendo &quot;al contrario&quot; la parte quotata sopra.. si nota che questo succede indipendentemente dal fatto che le spire facciano parte dello stesso solenoide o meno.<br>Inoltre il .. &quot;concatenaggio&quot;.. provoca perturbazioni, ovvero variazioni di comportamento (elettrico), sulla singola spira, che è infatti &quot;attraversata&quot; (al centro) da un numero di linee maggiore rispetto a quelle che genererebbe. Inoltre la differente concentrazione provoca una differente disposizione/percorso (sopratutto all'esterno) delle linee generate.
Quindi questo è un po come (facciamola semplice) se ... &quot;l'entità&quot; elettrica generante fosse ...diversa.. di altra natura... di altro valore... o, specularmente, a parità di &quot;entità&quot; elettrica ... è come se la spira singola fosse diversa.<br><br>Si nota una certa cosa... ovvero che la &quot;corrente&quot; elettrica provoca il &quot;fenomeno&quot;... ma anche che quest'ultimo provoca... &quot;fenomeni&quot; elettrici. Ovvero c'è una certa reversibilità tra i due &quot;mondi&quot;.

Ritornando alle spire separate.. non costituenti cioè lo stesso solenoide e/o facenti parte dello stesso circuito elettrico. Cosa succede se applico, per così dire, energia a una delle due spire e lascio l'altra... &quot;indisturbata-elettricamente&quot;?
Succede che le linee che si concateneranno tra le due daranno origine a qualcosa di elettrico nella spira &quot;indisturbata-elettricamente&quot;. Più precisamente originano un qualcosa che potremo definire forza elettromotrice &quot;fem&quot;.. una tensione ai capi quindi.<br>Supponendo che in questa seconda spira non facciamo passare una corrente (spira/circuito aperto) per ora.... con un po' di fantasia si può immaginare che le linee della prima spira avranno una disposizione propria che coincide abbastanza [cut/taglio] con quella che avrebbero se la seconda spira non fosse effettivamente/fisicamente presente!<br>Infatti nessun altro campo magnetico/linee perturbano/cambiano la concentrazione/disposizione.

Ma se proviamo a chiudere su un carico la seconda spira.. dato che le linee della prima che si concatenano daranno origine (in AC - cut/taglio) a &quot;fem indotta&quot;.... la corrente nella seconda che ne deriva provocherà a sua volta un suo campo magnetico con delle sue linee (**).... che per forza di cose nuovamente interesseranno (si concateneranno) con la prima spira (visto che quelle di questa si concatenano con la seconda... ovvero la disposizione fisica è tale da permetterlo sufficientemente.. e quindi non ci sono ragioni per cui non avvenga anche il contrario!)
(** questo per&quot;esperti&quot; può suonare male/ non corretto... sono concetti semplici x far capire ciò che semplice non è... se parlassi di forzacontroelettromotrice -> vedi motori ...suona + familiare?)
È intuibile che questo ..diciamo.. secondo campo magnetico/linee a sua volta perturberà la prima spira e quindi il suo comportamento elettrico..<br><br>La prima spira può essere in realtà ....un insieme di spire.. anche dal punto di vista elettrico.. ovvero un solenoide. Lo stesso può essere per la seconda spira/solenoide...<br>Inoltre i due (eventuali) solenoidi potrebbero avere numero di spire differente (si vedrà in seguito cosa ciò implica)<br><br><span class="edit">Edited by gattmes - 13/9/2007, 10:40</span> (I ok)

gattmes
11-09-2007, 14:10
<b>La mano destra .. quanto sa di cosa fa la sinistra?</b><br><br>Si può dire che c'è un... &quot;mutuo&quot; accoppiamento... sia tra i campi magnetici... sia tra i circuiti elettrici.<br><br>Si può anche parlare/definire l'entità di questo mutuo accoppiamento... ovvero quanto più o meno i campi magnetici/i circuiti elettrici sono concatenati/accoppiati... ovvero quanto quello che succede sulla/nell'intorno della prima spira... influenzi quello che succede sulla/nell'intorno della seconda.<br><br>Dato che una spira ha una sua induttanza... e questa è &quot;perturbata&quot; dalla seconda... si può parlare anche di mutua induttanza.<br><br>Si può intuire che l'accoppiamento non è &quot;fisso&quot;.. ma dipendente da delle condizioni. In altre parole dipende da come si dispone nello spazio il campo magnetico generato da una spira (o un solenoide) e quanto questo &quot;investa&quot; una seconda spira(solenoide) presente in questo spazio.<br>Se ....&quot;l'investimento&quot; è massimo, l'accoppiamento... o meglio il &quot;fattore di accoppiamento&quot; è totale (=1) viceversa potrà essere parziale (&lt;1 e >0).. oppure essere (x qualche ragione) totalmente assente (0).<br>È chiaro che quando non c'è accoppiamento il comportamento di una spira/solenoide è come se l'altra non ci fosse/esistesse. Il suo valore induttivo sarà allora quello &quot;originario&quot;.<br><br>Si può allora dire che il valore induttivo ...&quot;vero&quot;... di due induttanze accoppiate ... è dato da due elementi:<br>-quello &quot;originario&quot;... o di autoinduzione...<br>-e quel, per così dire ,&quot;accoppiato&quot;/&quot;indotto&quot;... o di mutua induzione.<br><br>----------------------------------------------------------------<br><br>Una .... &quot;energia&quot; in una spira... un &quot;carico&quot; nell'altra? Per forza?<br>No. Non lo &quot;pretende&quot; nessuno... una corrente &quot;gira&quot; sia se la &quot;perturbazione&quot; elettrica generata nella spira (una &quot;fem&quot; ai capi) è applicata ad una carico... sia se è &quot;imposta&quot; o circa da un generatore esterno.<br>...Ed è la corrente a generare il campo magnetico.<br>Quindi segue che sono anche possibili configurazioni dove 2 generatori su due spire/solenoidi più o meno accoppiati provocano in certi casi correnti tali da generare campi &quot;concordi&quot;... in altri campi &quot;opposti&quot;!.....<br>E quindi in un caso la... &quot;autoinduzione&quot; sarà rafforzata... nell'alto indebolita. Cioè il termine di autoinduzione è sempre positivo... ma il termine di mutua induzione, visto ...&quot;dall'altra parte&quot;... può essere positivo (rafforza).... ma anche negativo!<br><br>Dovrebbe essere anche ovvio che tutto dipende non solo da una ..&quot;polarizzazione&quot; elettrica... ma anche da una disposizione fisica o meccanica.... così, pur lasciando invariati i collegamenti ai generatori, se ruoto sottosopra una delle due spire... è chiaro che il campo magnetico generato si ribalta.... è qunidi ciò che prima era concorde diventa discorde ...e viceversa.<br><br>È anche vero che la corrente &quot;gira&quot; nel senso di come gira la spira...o meglio .. il solenoide.<br>Così se si.... &quot;avvolge&quot; una spira/solenoide girando verso destra .. ed un'altra girando verso sinistra.. è chiaro che una stessa corrente entrante allo stesso capo (es inizio)... &quot;girerà&quot; però &quot;dentro&quot; in direzione opposta.. e quindi genererà campo opposto! Ecc.<br><br>Di conseguenza quando due spire/solenoidi/avvolgimenti/bobine sono in qualche modo accoppiate si ricorre all'uso di un &quot;simbolo&quot; di polarizzazione... generalmente un pallino posto vicino ad uno capo di ogni singola induttanza.... che permette di capire come poi i &quot;segnali elettrici&quot; si accoppieranno: mettendo un + elettrico (**) sul pallino di una induttanza (e meno sull'altro)... si otterrà un + elettrico indotto sul pallino dell'altra.<br>(** o &quot;fase&quot; del generatore, visto che poi si &quot;ragiona&quot; in AC).<br><br><span class="edit">Edited by gattmes - 11/9/2007, 15:52</span> (I ok)

gattmes
11-09-2007, 14:55
<b>Autotrasformatore</b>

...Consideriamo le due spire... si è visto che per concatenare al meglio i campi.. meglio dire "i flussi" (nb non sono la stessa cosa ma sono legati. Vedere.. acssss! Manca.. x ora) le spire vanno sovrapposte.
Se l'accoppiamento è totale (=1.. difficile.. cmque) applicando un generatore (AC) sulla prima spira, otterremmo una tensione indotta (fem) identica sulla seconda spira.. (la cui "fase" positiva sarà sul "pallino" se la fase positiva del generatore è altrettanto connessa al pallino della prima spira)

Meccanicamente una spira completa è come un elicoidale (=filetto di una vite): mettendola su un piano.. un capo sta sotto e l'altro, terminato il giro, sopra. Potrebbe stare vicino se la spira è lievemente meno di un giro completo.. UFFAAA
allora immaginiamo un solenoide, invece della singola spira, di almeno due spire.. ora è palese che un capo sta sotto (se avvolta su un piano) e l'altro sopra (o una a destra e l'altro a sx.. o uno avanti e l'altro indietro.. insomma dipende da come è messa/posizionata nello spazio)
Chiaro che in tal caso, se la prima spira diventa un solenoide di 2 spire, anche seconda spira diventa anch'essa un solenoide e per il momento di altrettante due spire (o quello che è la prima: supponiamo per ora i due "solenoidi" identici).
Dato che i solenoidi sono a loro volta sovrapposti, ci si trova con un pallino di una vicino a un.. "NON pallino" (nel senso che non è li ma dall'altro capo) dell'altra (se avvolte nello stesso verso!), ovvero tipo +/- , +/-... (e non +/- ,-/+ !)

Per quanto visto circa la polarità/fase del generatore e quella della tensione indotta, è come se ci fossero due batterie +/- e +/-

Cosa succede se collego insieme i due poli che si affacciano delle due batterie e se "prendo" la misura di tensione ai capi del polo - rimasto libero di una bat e il polo + rimasto libero sull'altra, connettendo cioè le bat in serie e misurando la tensione ai capi della serie? Misurerò (se le bat sono uguali) tensione doppia!
Così se due solenoidi (mutualmente accoppiate e bene) sono collegate in serie, la tensione totale (fem) misurata ai capi sarà doppia (se i solenoidi sono uguali) rispetto a quella applicata al primo singolo solenoide.

Ritornando al concetto di spira/più spire: è chiaro che potrei avere 3 spire singole.. accoppiate/ sovrapposte. Questa volta collegando le 3 "batterie" in serie, otterrei tensione totale tripla!
In tal caso posso dire che ho il generatore a tensione V1 di valore "V" applicato alla prima spira.. cioè a un solenoide formato da una spira che posso chiamare N1, mentre misuro la tensione V2 di valore "3 x V" su un solenoide formato da 3 spire ("prelevando" dalla serie delle 3 induttanze/spire accoppiate) che chiamerò N2.
Di seguito posso dire che V2 sta a V1 come N2 sta a N1.. ovvero V2:V1 = N2:N1.. (3V:V = 3sp:1sp !) quindi il "rapporto" tra le tensioni dipende dal rapporto tra le spire (visto in senso "totale" da ogni singola parte).. e quindi si può scrivere che V2=(N2/N1) x V1

Lo stesso dicasi se le induttanze sono formate da più spire; es N1=2 sp... supponendo le altre induttanze uguali si ha N2 = 2+2+2=6sp; ancora una volta N2:N1=6/2=3 che è il rapporto tra le tensioni.

Se ho un insieme di 10 spire distinte accoppiate.. collego il generatore alla sola prima.. metto tutte le 10 spire in serie e "prelevo" ai capi della serie, ottengo V2=10xV1.. e così via.

Lo stesso è valido anche se le induttanze sono di spire diverse:
dato un solenoide di una spira a cui applico il generatore V1 e un solenoide accoppiato di 9 spire, se lo metto in serie con la prima ottengo un N2 di 9+1=10 spire.. e, misurando ai capi di N2, ancora una volta 10xV1.
(Questo è un autotrasformatore in salita)

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Ritornando all'esempio di soli due avvolgimenti/spire(../batterie):
Cosa succede se collego invece il generatore sull'uscita N2, ovvero la "serie dei due avvolgimenti", quindi misuro su un singolo avvolgimento..
..beh dovrebbe essere logico intuire che dato "V" come tensione del generatore V1, applicando la "formula" a rovescio ottengo per V2 un valore di.. vediamo N1=1.. N2=2.. rispetto alla formula di prima, cioè V2=(N2/N1)xV1 , ho invertito il generatore con il misuratore, ovvero V2 è ora V1 e viceversa.. quindi V1=(N2/N1)xV2.. e ribaltando per "risolvere" V2.. si ha:
V2=V1/(N2/N1).. =V1x(N1/N2)..=V1x0.5, ovvero metà tensione.
(questo è un autotrasformatore in discesa)

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In generale il "passo", sia in "salita" che in "discesa", dipende dalla singola spira minima e di conseguenza da quante spire sono implicate per N1 e quante per N2..
Nell'esempio delle 10 spire con V1 sulla prima, non si può ottenere V2= 9,333.. x V1!
Si potrebbe ottenerlo scegliendo 3 spire per N1, quindi V1, e 3x9,333... =28 spire per N2.. ovvero ad es. una induttanza di 3 spire per N1 e una seconda induttanza di 28-3=25 spire da mettere in serie a N1, in modo da ottenere 25+3=28 spire per N2.
Questo perchè il minimo è una spira (uffaaaaa!! Siiii lo soooo! Ci sono trucchi per fare parti di spira.. ho scritto facciamola semplice!)

Con ciò introduco un po il concetto di <b>Volt x spira</b>, ovvero il "passo" con cui incrementa (o decrementa) la tensione (V2) ogni spira aggiunta (tolta).
Quindi il "Volt x spira" sarà dato da V1/N1 se V1 è il generatore/ingresso dell'autotrasformatore, viceversa V2/N2. Nel caso con N1 = 3 spire e ad esempio un V1=1Volt sarà: VxSp= 1 / 3 =0,3333..
allorai se per V2 vogliamo 30V servono 30 spire, ma se tale tensione fosse troppo alta sappiamo che eliminando una spira scendiamo a: 10V-0,333=9,666..; 2 spire 10-0,333-0,333=9,333... così pure come incrementando di 1 avremo 10+0,333.. ed incrementando di "Z" spire avremo 10+(Z x 0,333)
Si può anche usare il VxSp per ricavare N2 (o altri "N".. vedere poi..) sapendo V2, ovvero:
N2=V2/VxSp.

Domanda: Quindi le spire dipendono dai rapporti V1 V2?
R Ni. Dipendono anche dal valore induttivo (-cut/taglio-) che si deve ottenere su V1 o V2.. nell'ultimo esempio se fosse troppo basso si potrebbe usare un coefficiente moltiplicativo per i due avvolgimenti.. es 3.. trasformando N1 in 9 spire e N2 in 90 (seconda bobina 81 spire).

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D: L'avvolgimento N2 è formato quindi dalla serie delle due (o +) bobine/induttanze/solenoidi?
R: NO!. Quanto sopra serve per una comprensione. Sebbene sia una strada percorribile, più in generale N2 è un singolo avvolgimento.. con una "presa" alla spira "N1"!
Per questo non ho definito il secondo come N2 ma bensì la somma del secondo + il primo.

Da li deriva il termine di autotrasformatore.. nel senso che un singolo oggetto, ovvero avvolgimento, pensa alla trasformazione.. senza l'uso di un secondo quindi!

Certo ci sono casi pratici dove si ricalca l'esempio esplicativo. È il caso della bobina solitamente in uso per generare l'alta tensione da inviare alle candele sull'auto: data la diversa natura del filo usato (dovuta alla diversissima tensione V1 V2) di norma si fanno avvolgimenti diversi. In molti casi non si tratta neanche di autotrasformatore (da cui il termine "bobina" di accensione x questioni storiche) ma di trasformatori veri e propri.. anche se i collegamenti (3 fili totali) assomigliano a quello di un autotrasformatore.

Un autotrasformatore è quindi concettualmente un oggetto dove esiste un'unica bobina induttanza con una (o più!) prese.

Edited by gattmes - 12/9/2007, 14:12 (I ok)

gattmes
12-09-2007, 13:16
<b>Trasformatore</b><br><br>Partendo dall'autotrasformatore, si è visto che si possono avere due induttanze/bobine accoppiate e che, collegandole in serie, con tali induttanze si riesce a trasformare la tensione in un'altra.<br>Applicando la tensione/generatore su una (N1) e prelevando la tensione/uscita sulla serie delle due (N2) si ha la somma delle tensione applicata su una (N1) più quella indotta sull'altra.
Viceversa applicando la tensione/generatore sulla serie delle due (N2) e prelevando la tensione/uscita su una (N1) si ha la sottrazione delle tensione applicata sulla serie (N2) meno quella indotta sulla singola induttanza/bobina/avvolgimento usata per N1.<br>Si nota anche che V1 e V2 sono &quot;legate&quot;..... &quot;vincolate&quot;... ovvero che UN capo del generatore è comunque comune con UN capo dell'uscita.<br><br>Tuttavia il ... &quot;processo&quot;... di trasformazione NON dipende da questo legame... siamo &quot;noi&quot; che abbiamo messo insieme elettricamente le sue &quot;spire&quot; (o quello che sono) e lo abbiamo fatto (oltre x capire - spero - il meccanismo) per &quot;convenienza&quot; principalmente costruttiva: alla fine avvolgiamo (pensate ad una macchina bobinatrice) in una sola botta/con un solo filo N2 e facciamo semplicemente solo una &quot;presa&quot; ad un certo punto/&quot;altezza&quot; per N1!!

Tuttavia se le induttanze fossero "elettricamente" separate, tutta la manfrina dell'accoppiamento e bla bla bla... ci sarebbe lo stesso.

D: Quindi è possibile applicare ad esempio V1 sulla prima spira (avvolgimento) N1 e prelevare una tensione su la seconda spira anche se non si &quot;conoscono&quot; elettricamente???<br>R Certamente. In tal caso però il nostro &quot;V2&quot; sarà costituito dalla sola seconda bobina.. e quindi qualcosa cambia... ovvero la tensione sarà solo quella indotta! (non ci saranno somme/sottrazioni...)

D: Beh ... ho capito! Dov'è il problema... so la storia del VxSp quindi... basta aumentare il numero di spire della seconda bobina!
R. Esatto.... in pratica la seconda bobina assume il numero di spire che sia avrebbe per N2 sull'autotrasformatore. In altre parole nel trasformatore il secondo &quot;avvolgimento&quot; è la somma come spire della serie che si aveva nell'autotrasformatore.. e quindi il secondo avvolgimento <b>è</b> N2!

Costruttivamente si deve &quot;sprecare&quot; filo/spazio per RI-avvolgere un doppione di N1 inglobato in N2 (ecco quindi un altro vantaggio dell'autotrasformatore... non solo costruttivo ma anche fisico/economico/dimensionale..)...tuttavia così facendo le tensione sono completamente svincolate (non c'è più un punto comune).. sono cioè &quot;flottate&quot;.
In tal modo è possibile ad esempio trasformare la 220-230Vac di &quot;casa&quot; in un 12Vac per alimentare lampade alogene... ed essere anche sicuri che tale alimentazione può essere &quot;toccata&quot; senza rischiare di &quot;prendere&quot; la scossa (come invece potrebbe succedere con un autotrasformatore) perchè indipendente/isolata dalla prima.

Tal cosa è vera fino ad un certo punto... ovvero il primario e secondario del trasformatore non sono proprio totalmente indipendenti.... Dal momento che si parla di &quot;accoppiamento&quot;... e buono.. è chiaro che i due avvolgimenti saranno &quot;vicini&quot; (o saranno prossimi a qualcosa che li accoppierà ..vedere poi).
Questo indica che ci saranno da una parte problemi di &quot;rigidità&quot; ovvero quanto gli isolamenti (materiali) sono in grado di resistere.... e quindi a quale differenza &quot;assoluta&quot; di tensione si può portare &quot;N1&quot; rispetto a &quot;N2..dall'altra saranno presenti componenti parassite (tipicamente capacità) ... e quindi eventuali &quot;perturbazioni&quot;/&quot;sollevamenti&quot; di una tensione (vedi &quot;fulminetti&quot;...) potrebbero essere trasferiti (es. capacitivamente) in parte a secondario (e viceversa)!


<span class="edit">Edited by gattmes - 19/12/2007, 13:18</span> (I ok)

gattmes
13-09-2007, 09:41
Che induttanza?

Ho citato il mutuo accoppiamento... meglio ancora ho citato la mutua induzione... ed anche l'autoinduzione:<br><br>-dato un sistema di due solenoidi/bobine avremo una induttanza (o meglio autoinduttanza) per la prima L1 e una per la seconda L2.<br>-accoppiando le bobine si avrà un temine di mutua induzione che dipende dal fattore di accoppiamento.<br><br>Sottoponendo L1 ad una tensione elettrica AC, avremo quindi un comportamento che dipende da L1 più un comportamento che dipende dalla mutua induttanza L2 (ovvero L2 vista &quot;lato L1&quot; e tenuto conto dell'accoppiamento).
D quindi l'induttanza aumenta?
R No. Non ho scritto esattamente questo. Intanto la &quot;mutua&quot; può essere (come già scritto/detto) sia positiva e negativa...poi l'induttanza è qualcosa che lega la tensione, nell'esempio ai capi di L1, e la corrente (si vabbe... c'è anche il &quot;tempo).. in questo caso transitante in L1.<br>Tuttavia in caso di accoppiamento si ha si una somma o sottrazione tra la L (L1 in questo caso) è il valore &quot;mutuo&quot;... ma possiamo dire che i due termini sono &quot;elettricamente in serie&quot; (visto che si sommano o sottraggono) ... quindi è come se &quot;l'autoinduzione&quot; L1 fosse in serie con la &quot;mutua induzione&quot; dovuta a L2.
Allora la tensione si "dividerà" .. o meglio "spartirà"(visto che non è 50%-50%...) tra le due...
Dal momento che la tensione (in questo esempio) è fissa dall'esterno, allora la corrente I1 (relativa alla L1) cambierà, essendo &quot;proporzionale&quot; a &quot;V di L1&quot; ... e non della somma, ovvero la tensione V applicata dall'esterno, in funzione della tensione &quot;V di M-L2&quot; che si somma o sottrae. ...<br>Di quanto? Allora l'accoppiamento è fisso (supponiamo x semplicità) ..quindi anche M - L2.<br><br>D: quindi è fisso anche &quot;V di M-L2&quot; e allora la &quot;nuova I1&quot;?<br>R NO. È qui che &quot;siam giunti&quot;.... In L2.. e quindi nella &quot;mutua&quot;... passa la corrente I2 (e non la I1)!!!!!!!!!<br>Che NON è solo funzione della V applicata a &quot;primario&quot; (lato L1 nell'esempio) e/o quindi della V indotta dall'altra parte... ma dal carico che ivi è applicato!! Se il carico non c'è (circuito aperto a &quot;secondario&quot; - lato L2)... la corrente in L2 è nulla... e quindi lo è altrettanto la tensione sulla componente mutua vista lato L1.
Ergo in tal caso lato L1 &quot;vediamo&quot; solo l'induttanza &quot;primaria&quot; L1 e la corrente I1 dipenderà solo da questa (e dalla tensione applicata)
Viceversa se si applica un carico a secondario &quot;V di M-L2&quot; assumerà un valore è quindi la &quot;V di L1&quot; varierà, di conseguenza I1

Cosa succede ora se questa componente (dovuta alla mutua) è negativa?
Succede che la corrente I1 sale. Quindi è come se il &quot;trasformatore&quot; (o auto...) diminuisse di valore come L1... Tale diminuzione potrebbe essere anche TOTALE, se la &quot;V di M-L2&quot; riesce ad eguagliare la V di L1!
In tal caso ai fini pratici è come se si annullasse completamente la L1. Applicando qui un generatore di tensione vedremo quindi circa un corto (e non una induttanza)!

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Abbiamo visto quindi che il comportamento lato L1-primario... dipende da cosa succede anche dal lato L2-secondario.<br>Se a primario è applicato un generatore e a secondario un carico, quello che &quot;succede&quot; a primario dipende in ultima analisi dal ... carico secondario... e non tanto da L1 e L2 (che possono ...&quot;sparire&quot; magicamente...). Piuttosto queste partecipano secondo il loro fattore di accoppiamento... tanto più quanto questo è basso.
Quindi un buon sistema accoppiato.. un buon trasformatore cioè... diventa (circa) trasparente e il carico è come se fosse collegato direttamente al generatore.<br><br>D Che picchio serve allora tutta 'sta manfrina?<br>R Serve ...serve... non bisogna dimenticare che l'autotrasformatore ha un &quot;rapporto&quot; spire... ovvero la facoltà di aumentare o diminuire la tensione del generatore.. che poi si applica al carico!<br>Inoltre se è un trasformatore permette anche un isolamento.<br>Quindi in ultima analisi potremo dire che ..&quot;è come se il carico fosse attaccato elettricamente al generatore... ma non lo è fisicamente.. ed è come se il generatore fosse elettricamente diverso.. ma non lo è fisicamente&quot;<br><br><span class="edit">Edited by gattmes - 13/9/2007, 11:28</span> (I ok)

gattmes
13-09-2007, 10:30
<b>"anelli" che si concatenano .. e si disperdono...</b>

Tornando al concetto elementare delle due spire, affinchè l'accoppiamento sia perfetto (1) è necessario "concatenare" tutta la &quot;roba&quot; magnetica generata da una spira con l'altra.<br>Dato che gli &quot;anelli&quot; generati da L1... sono appunto da questa generati (!) ... quindi partono/nascono da &quot;li!... per poterli fare &quot;interessare&quot; tutti la L2... bisognerebbe che L2 fosse anch'essa..... &quot;li&quot;!!!!<br>Ciò non è ovviamente possibile, visto che uno stesso spazio non può essere occupato da due diversi oggetti e contemporaneamente (beh in effetti.... -CUT-.. facciamola "semplice"..)
Quindi in pratica L2 sarà "vicino" a L1.<br><br>È intuibile allora che qualche anello &quot;scappa&quot;! Se qualche anello non si concatena allora l'accoppiamento non è perfetto ovvero sarà sempre un po meno di &quot;1&quot;

D: Come si traduce questo sul nostro ipotetico trasformatore con generatore lato P e carico lato S?<br>R: Per capirlo sottolineo l'esempio del &quot;corto&quot;. Dal momento che la mutua è un po più piccola (dovuta al non perfetto accoppiamento).. i termini di autoinduzione e mutua induzione non si annulleranno a vicenda (in quell'esempio - ndr-). Rimarrà una induttanzina residua (sempre in quella condizione) vista a P.
Dal momento che questa induttanzina è dovuta alla &quot;roba&quot; che si disperde.. la possiamo definire come:<br><b>induttanza dispersa</b>... per gli &quot;amici&quot; solo &quot;<u>dispersa</u>&quot;.<br><br>È questo un ... &quot;parametro&quot;.... elettrico di ogni oggetto accoppiato &quot;importante&quot;, che definisce in pratica l'accoppiamento. Lo è perchè fonte in molti casi di parecchi problemi. In fondo generalmente si vorebbe il trafo &quot;trasparente&quot;.. come se non ci fosse.. e la Ld dice invece al circuito che qualcosa c'è!.<br>È anche facile da misurare.. basta creare la condizione dell'annullamento precedentemente citata: rimane la Ld (si vabeeeee + altre cose.. uffa...basta &quot;vedere&quot; bene nelle misure e non misurare fischi x fiaschi).<br>Nella maggioranza dei casi Ld (se non appositamente voluta!) ci dice quanto buono è un trafo.<br><br>D: Invece di essere così prolisso non potevi mettere giù qualche schema .. ma soprattutto le formule ecc. dei trasformatori?<br>R Si vero sono stato prolisso .. potevo esser più sintetico. Tuttavia per le formule non è questo il mio scopo! Il campo magnetico, il flusso .. il concatenamento, ecc. (vedremo poi meglio magari..) sono come la corrente/tensione... cose che non si vedono o si toccano (circa) ed è difficile immaginare (provare a &quot;entrare&quot; in un trasformatore e &quot;vedere&quot; cosa accade... si può solo &quot;immaginare&quot;)<br>Così preferisco fare l'esempio del &quot;serbatoio con l'acqua&quot; (vedi tensione et affini) per far capire l'argomento a chi è totalmente digiuno.<br>Non pretendo far sapere che 1+1=2.. se qualcuno fa 1+1=3 il mio scopo è raggiunto.. importante è che sappia che il risultato di &quot;+&quot; porta ad un risultato con un numero maggiore (se i termini sono positivi).<br>Gli esatti valori e formule si possono trovare da tutte le parti. Non si vuole &quot;dimostrare&quot; di essere bravi a ricordarli a memoria (magari copiandoli da un libro sotto la tastiera.. o da altro sito).<br>Quel che a volte manca è la &quot;chiave di lettura&quot;. Qua c'è ne una possibile (+-). Le &quot;limature&quot;/perfezionamenti/correzioni/precisazioni si possono poi fare (una volta nato un certo interesse...)

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<b>Strade e .... autostrade</b><br><br>Arriva il treno (o metro) .. si aprono le porte ... da vari punti esce gente.. e contemporaneamente ne entra altra.. in modo caotico (a parte il buon senso).<br>Certo il treno è fermo in una sua stazione ecc. Lo stesso ragionamento fa ancora più acqua sul bus. Il traffico cittadino subirebbe problemi se non ci fossero le fermate/pensiline... e soprattutto le porte dedicate alla salita e quelle alla discesa.<br>Per una stessa ragione esistono le strade.. più in dettaglio le corsie... i sensi unici.<br>Grande &quot;ordine&quot; lo danno le autostrade.. molto facile andare da Milano a Venezia.. si ma una volta entrato in autostrada! Finchè &quot;giri&quot; per la città (se non la conosci) devi essere attento a vie/segnali/pedoni/ ecc... qualcuno finisce per &quot;perdersi&quot;.<br><br>Lo stesso ragionamento si può fare per il campo/flusso magnetico. Riuscendo a &quot;convogliarlo&quot; su una via preferita .. sarebbe più difficile perderne parte per strada. Si riuscirebbe allora a fargli fare parecchia strada anche. Le bobine non dovrebbero più essere così strettamente e fisicamente legate. .. o a parità di condizioni lo sarebbero meglio (più vicini a quell'1... più bassi come Ld)<br>Come costruire &quot;un'autostrada&quot; .... magnetica? Come convincere le &quot;linee&quot; a prenderla?<br><br>Da qualche parte forse si è scritto del comportamento della materia nel &quot;mondo magnetico&quot;.<br>Per farla breve ci sono materiali che offrono più o meno &quot;resistenza&quot; da un punto di vista magnetico.<br>Tal cosa è definita/chiamata, per distinzione, ...non resistenza, ma RILUTTANZA.<br>Usando un materiale a bassa &quot;resistenza&quot; in un circuito elettrico con più materiali parallelati... è chiaro che la corrente &quot;preferirà&quot; passare il quello che le offre meno ...resistenza!!!
Per la riluttanza si può vedere circa la stessa cosa. Usando un materiale con più bassa riluttanza rispetto ad esempio all'aria che circonda un solenoide.. la &quot;roba&quot; magnetica tenterà di passare di li.
Di conseguenza basta usare un materiale nei pressi delle bobine... e il gioco è circa fatto.
Tale materiale deve &quot;intercettare&quot; quante più "flusso" possibile.. è dato che di linee se ne trovano molte all'interno dei solenoidi.. si finisce per metterlo li dentro... ovvero le bobine si avvolgono sopra ad un &quot;nucleo&quot; di materiale a bassa riluttanza... un materiale di solito con proprietà &quot;ferromagnetiche&quot;.

Un trafo con nucleo presenta un buon accoppiamento tra P ed S... In alcuni casi il nucleo permette una certa distanza tra P ed S altrimenti inattuabile (per esempio se si vuole garantire un buon isolamento elettrico/grado di sicurezza).

<span class="edit">Edited by gattmes - 13/9/2007, 12:44</span> (I ok)

gattmes
13-09-2007, 13:04
<b>Vantaggi e svantaggi del nucleo</b><br><br>Usando un &quot;nucleo&quot; ferromagnetico tra due (o più) induttanze accoppiate si può aumentarne/migliorarne il concatenamento. Tutto qua il vantaggio?<br><br>Ni. I materiali ferromagnetici presentano (generalmente) un altro fenomeno. Supponendo di alimentare in DC (in realtà i trafo/autotrafo tradizionali funzionano... o meglio trasferiscono ... solo in AC) e con un generatore di corrente variabile una induttanza con nucleo ferromagnetico, notiamo che l'intensità magnetica nel nucleo non aumenta linearmente come dovrebbe farlo in una induttanza/solenoide in aria. La spiegazione trascinde da questo 3D ..cmque.. diciamo che ci sono all'interno dei magneti elementari orientati a caso.. e che per azione del campo magnetico generato dalla bobina vengono in qualche modo ...&quot;allineati&quot;.<br>Salendo con il campo magnetico &quot;esterno&quot; (al nucleo) aumenta ....diciamo... l'allineamento. Quindi è come se il campo venisse rafforzato da un magnete permanente con polarità concorde.<br><br>Cosa implica &quot;elettricamente&quot;?... Beh ragionando su tutta la storia del concatenamento.. della mutua induzione... ecc., si intuisce che la variazione di &quot;roba&quot; nella bobina deve ripercuotersi su variazione di comportamento elettrico. Quindi è come se la bobina avesse diversi parametri &quot;elettrici&quot;.<br>Ed è quello che succede dotando di nucleo una bobina di &quot;X&quot; spire: il valore induttivo aumenta notevolmente.<br><br>Allora la presenza del nucleo non solo aumenta il concatenamento, ma permette di &quot;avvolgere&quot; meno spire a parità di induttanza voluta.<br><br>D: Allora perchè non fare sempre tutto, anche le singole induttanze, con un nucleo ferromagnetico?<br>R: Non è tutto rose e fiori!<br>-Intanto si potrebbe intuire che... diciamo... una volta orientato tutto il possibile la storia potrebbe finire.... ed è quello che accade! Si arriva cioè ad un puno di ... &quot;saturazione&quot;.<br>Dopo la saturazione praticamente si &quot;perde&quot; il nucleo. Nel caso di una induttanza è come se crollasse il valore induttivo a quello &quot;in aria&quot; con possibili conseguenze circuitali.<br>-Inoltre una volta eliminato il campo &quot;esterno&quot; una parte di &quot;magnetini&quot; elementari rimane ... per così dire.... orientata. Ovvero si ha una certa magnetizzazione residua anche eliminando la corrente.<br>Se la corrente viene invertita (come nel caso AC) il campo diminuisce fino a 0, valore che però si ottiene non con una corrente 0 nella bobina, ma con un preciso valore opposto (coercitivo) di .... &quot;smagnetizzazione&quot;<br><br>****Caso particolare -non particolare- sono i magneti permanenti. In tali &quot;oggetti&quot; il valore ....&quot;negativo&quot; ... coercitivo è notevolmente elevato. Bisogna cioè sottoporre il magnete ad un intensissimo campo e opposto per smagnetizzarlo.****

Se poi la corrente / campo generato procedesse ulteriormente in fase &quot;negativa&quot; .. si otterrebbe l'orientamento all'opposto.. e quindi ciò fino ad un altro valore di &quot;saturazione&quot;. Inoltre ritogliendo &quot;corrente&quot; si riavrebbe nuovamente una magnetizzazione residua... ma di segno opposto.<br>Per neutralizzarla bisogna ora applicare un valore preciso di corrente &quot;positiva&quot;... che ovviamente coincide con quello precedente negativo.<br>In pratica si percorre un percorso non lineare che non passa per il punto:<br> I=0, campo magn. nel nucleo =0<br>Tale percorso ... o ciclo .... prende il nome di &quot;ciclo d'isteresi&quot;<br><br>-----------------------------------<br><br>Perdite:<br>L'isteresi.. o meglio l'area del ciclo d'isteresi... determina una perdita di energia, trasformata in calore.<br>Il materiale del nucleo è in genere anche conduttore elettrico .. oltre che &quot;magnetico&quot;. Di conseguenza non è molto diverso dal filo che costituisce l'avvolgimento. Va da se che il campo magnetico a cui è sottoposto provoca delle tensioni indotte... e quindi dei possibili passaggi di corrente.<br>Queste correnti parassite producono a loro volta perdite.<br>Ci sono stratagemmi per limitarle. Esempio si ricorre alla suddivisione del nucleo in tanti pezzi elettricamente isolati.<br>In certi casi questi pezzi sono a forma di lamina, presentano cioè due delle tre dimensioni identiche alla forma del nucleo. Più lamine ... anzi &quot;lamierini&quot;.. sono riuniti assieme per ottenere la voluta dimensione.<br>In altri casi il materiale elementare ha forma più piccola ...polvere... ed è amalgamato con altro isolante.. Qualcosa di simile è definito &quot;ferrite&quot;... nuclei sinterizzati, ecc., ecc.

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Torniamo un attimo indietro al concetto di saturazione:
Sappiamo che questa è legata alla corrente nella bobina, in ultima analisi, dato che è questa a far "orientare" la gente nel nucleo.
Allora è chiaro una cosa: facendo un trafo con nucleo si avrà un valore di corrente massima o di saturazione (che provoca il livello magnetico di saturazione!). Data una tensione (AC) ed un preciso avvolgimento primario (x spire), nonchè un nucleo con determinate caratteristiche, c'è ancora un fattore che lega il tutto ... e cioè il &quot;tempo&quot; (dalla formula dell'induttanza). Quindi in ultima analisi la <b>frequenza</b>.

Ora se si supera il livello di saturazione ho detto che è come se si perde il nucleo... se questo è... &quot;l'anello&quot; tra primario è secondario... si capisce che non bisogna arrivare a tanto e quindi non bisogna saturare.<br>Ergo il numero di spire primario... e l'eq. induttanza che determina, dovranno essere NON inferiori ad un certo valore per una certa frequenza... in modo da avera una corrente non superiore a quella citata.<br>Dato che aumentando la frequenza diminuisce il tempo (quindi la corrente) e diminuendo la frequenza aumenta invece il tempo (e corrente), il calcolo va sempre fatto con un occhio alla FREQUENZA MINIMA di funzionamento.
E la massima? Non considerando altri problemini.. diciamo che principalmente le perdite per correnti parassite dipendono ancora dalla frequenza, aumentando con essa. Per ridurle bisogna aumentare la resistività del materiale. Nel caso dei lamierini bisogna farli più sottili ... oppure sostituirli con ferrite.
Per contro però la ferrite non è molto adatta per le basse frequenze (è gran parte mat isolante, ecc.)

D: Ok per la frequenza cmque posso fare un trafo con ampie escursioni. Per la Fmin metto tante spire e non ho problemi.
R Ni... anche qui è meglio scegliere un nucleo &quot;dimensionato&quot; per la freq. d'uso. Mettere troppe spire (perchè il nucleo &quot;poco lavora&quot;) significa quanto meno incrementare la resistenza dell'avvolgimento, cosa che riconduce a perdite.<br>Inoltre più spire significano + volume teoricamente occupato dall'avvolgimento. Dipende dalle geometrie/rocchetto ma ci sono dei vincoli. Per rispettarli si deve scendere con il diametro del filo usato (che ha anche l'isolante, visto che non deve esserci &quot;corto&quot; tra spira e spira)... tenendo condo del/dei secondario/i anche,......Tutto ciò si traduce in ulteriore incremento della resistenza.<br><br>Insomma va trovato il taglio salomonico tra nucleo, filo, ecc.<br><br><span class="edit">Edited by gattmes - 13/9/2007, 15:38</span> (I ok)