Come funzionano i trasformatori elettrici e campi di impiego

Il trasformatore elettrico è una macchina capace di operare soltanto in corrente alternata (a.c.) sfruttando i principi dell’elettromagnetismo. Può funzionare sia in monofase che in trifase ed è reversibile, cioè può lavorare nel senso opposto rispetto a quello originariamente previsto pur nel rispetto delle tensioni di targa previste.

La macchina non presenta parti in movimento, ed è costituita da lamierini in ferro sovrapposti e isolati tra loro che formano il nucleo di ferro dall’aspetto toroidale.

Sui lati del nucleo troviamo l’avvolgimento primario e l’avvolgimento secondario, ovvero due bobine costituite di metallo conduttore (di solito rame). Il primo avvolgimento è collegato alla rete elettrica di alimentazione, mentre il secondo avvolgimento eroga l’energia con fattori di potenza diversi dal primario. Nel caso dei trasformatori elettrici trifase, gli avvolgimenti presenti sono 3.

Le diverse dimensioni dei trasformatori elettrici permettono un uso in molteplici campi che vanno dall’industria all’ambito domestico. Troviamo infatti:

• Mega trasformatori (1.000 MVA);
• Grandi trasformatori (dai 2.000 kVA a 2 MVA di potenza);
• Trasformatori di rete (fino a 1.600 kVA);
• Piccoli trasformatori (fino a 16 kVA di potenza).

Come funziona un trasformatore elettrico

Vediamo come funzionano i trasformatori elettrici attraverso un esempio pratico di utilizzo in ambiente industriale.

Prendiamo un trasformatore trifase, attraversato in ingresso (circuito di entrata) dalla corrente a 20.000 Volt proveniente dalla rete elettrica di distribuzione, a cui è assegnato il compito di trasformare la corrente in uscita (circuito in uscita) alla tensione di 380 Volt per alimentare un macchinario.

La corrente alternata attraversa il nucleo del trasformatore creando un campo magnetico le cui dimensioni dipendono dal numero di spire avvolte attorno alla bobina. Il campo magnetico in questione spinge la corrente alternata verso l’uscita dove, come atteso, sarà di 380 Volt.

La trasformazione della c.a. da 20 kVA a 380 V è così avvenuta e il macchinario industriale può produrre i prodotti per cui è stato progettato.

I componenti del trasformatore elettrico

Riassumendo, di base i componenti del trasformatore elettrico sono:

• I lamierini del nucleo in lega ferro-silicio al 4% o 5%;
• Avvolgimenti in rame;
• Bobine;
• Circuito in ingresso e in uscita;
• Serrapacco.

In base alla tipologia molti altri elementi possono comporre un trasformatore elettrico, tra cui il supporto per bobina e la rondella di isolamento. Questi ultimi elementi sono tra quelli utili per la riparazione dei trasformatori elettrici e li troverai disponibili nella sezione accessori per trasformatori sul nostro sito.

I campi di impiego dei trasformatori elettrici industriali sono numerosi, per questo motivo troverai in commercio trasformatori dalle forme più disparate e avvolti da involucri protettivi composti da materiali metallici o plastici.

Di seguito un elenco completo di trasformatori elettrici industriali.

• Trasformatori LAN Ethernet: garantiscono nei sistemi Ethernet il giusto isolamento del segnale, sia in fase di trasmissione che di ricezione dei dati.
• Trasformatori per telecomunicazioni (o a impulsi): vengono utilizzati come trasformatori di isolamento in molte delle apparecchiature per le telecomunicazioni. Solitamente sono posti sui cavi di telecomunicazione prima della trasmissione del segnale.
• Condizionatore di rete elettrica: meglio noto come stabilizzatore di potenza, serve a proteggere le apparecchiature con carico elettrico dalle sovratensioni e per filtrare i disturbi. Le versioni più comuni sono gli stabilizzatori di potenza in corrente alternata.
• Trasformatori audio: li troviamo negli amplificatori e nei circuiti audio ad alta frequenza e assolvono un ampio numero di funzioni, tra cui aumento e diminuzione della tensione di un segnale; aumento o diminuzione dell’impedenza del circuito; isolamento elettrico dei componenti audio.
• Trasformatori di sicurezza: presenti in utensili per impieghi industriali, garantiscono all’utilizzatore protezione contro il rischio di subire scosse e sovraccarico.
• Autotrasformatore: conosciuto anche come trasformatore step-down, si caratterizza per la presenza di un solo avvolgimento che adotta un minimo di 3 punti in cui vengono realizzati i collegamenti elettrici.
• Trasformatori per PCB: i trasformatori per scheda a circuito stampato sono utilizzati in particolare nei processi di fabbricazione dove è importante regolare la corrente (schede per computer, schede per dispositivi elettronici in genere).
• Trasformatori per alimentatori switching (SMPS): un tipo di trasformatore elettrico utilizzato negli alimentatori switching dei circuiti dove serve una conversione efficiente della potenza.
• Variac: un tipo di autotrasformatore dotato di un solo avvolgimento e utilizzato per la trasmissione e la distribuzione della potenza, e per le conversioni di alimentazione.
• Trasformatori per guida DIN: installati in quadri e centraline, sono fondamentali per le apparecchiature che funzionano in bassa tensione in corrente alternata a 12V e 24V. Garantiscono separazione tra l’alimentazione principale e le altre.
• Trasformatori per montaggio a pannello: sono dotati di un kit di montaggio per l’installazione a un pannello, si prestano all’uso in dispositivi di diverse dimensioni.
• Trasformatori toroidali: si caratterizzano per la loro forma ad anello o a ciambella.

Oltre alla vendita di trasformatori elettrici industriali su RS trovi una vasta gamma di alimentatori e convertitori di tensione adatti alle tue esigenze professionali di base e specialistiche.

I trasformatori elettrici possono essere utilizzati nelle grandi industrie per trasformare la corrente elettrica della rete di distribuzione in quella necessaria al funzionamento degli impianti.

Nelle cabine di trasformazione della rete cittadina, invece, servono a trasformare la corrente in alta tensione in corrente a 380V e 220V. Queste ultime sono usate negli ambienti di lavoro e nelle case per alimentare svariati tipi di apparecchi elettronici e per l’illuminazione.

Il trasformatore elettrico trova impiego anche nel settore delle telecomunicazioni, dove qualsiasi dispositivo elettronico progettato per comunicare ne sfrutta l’efficienza e la facilità d’uso rispetto ad altre soluzioni (resistori e condensatori).

Le aziende produttrici di apparecchiature audio e per la voce ad alta frequenza, utilizzano i trasformatori audio per garantire un ampio insieme di funzioni, tra cui: il blocco della corrente continua in un circuito lasciando passare la corrente c.a.; l’isolamento elettrico di un dispositivo audio rispetto a un altro.

I trasformatori di sicurezza sono particolarmente utili per tutelare l’incolumità degli operatori al lavoro con utensili elettrici, proteggendoli dal rischio di scosse. La loro progettazione specifica per il settore industriale li rende adatti all’uso all’esterno e in condizioni ambientali particolarmente difficili e gravose.

I trasformatori elettrici svolgono una funzione importante per l’attività dei macchinari industriali, permettendo l’adeguamento della potenza in base alle singole esigenze di lavoro.

Come abbiamo visto, anche il settore delle telecomunicazioni e dell’audio utilizzano i trasformatori elettrici per migliorare la qualità degli apparecchi elettronici dove sono implementati.

Qualunque sia il tipo di trasformatore elettrico di cui hai bisogno, su RS trovi i trasformatori elettrici adatti ad ogni campo di applicazione in ambiente industriale e residenziale.