Trasformatore

trasformatore

trasformatóre [agg. (f. -trice) e s.m. Der. di trasformare (→ trasformata) "che trasforma"] [LSF] Nome generico di dispositivi che servono per trasformare una grandezza fisica in un'altra della stessa natura, ma di caratteristiche numeriche diverse. ◆ [MTR] Nella fotogrammetria, sinon. di prospettografo. ◆ [ELT] T. a larga banda: t. elettrico, di piccola o piccolissima potenza, per segnali di trasduzione (di suoni, di immagini, ecc.) o di telecomunicazione, spec. se impulsivi, caratterizzati da uno spettro di frequenze piuttosto esteso (da qualche migliaio di Hz per segnali fonici a qualche MHz per segnali televisivi); richiedono particolari accorgimenti costruttivi (piccole capacità proprie e mutue degli avvolgimenti) e, soprattutto, la scelta di un adatto materiale per il nucleo magnetico (materiali molto dolci, lamierini a grani orientati o, meglio, ferriti): v. componenti elettronici passivi: I 669 e. ◆ [ELT] T. d'antenna: il t., in genere in aria (v. oltre), per adattare l'impedenza tra un'antenna trasmittente e la linea di alimentazione dal radiotrasmettitore o per collegare un'antenna ricevente a un radioricevitore. ◆ [ELT] T. di adattamento (di impedenze): t. per trasferire, con il massimo rendimento, e-nergia di segnali elettrici variabili da un circuito avente una certa impedenza a un altro circuito avente un'impedenza diversa; perché ciò avvenga occorre che il quadrato del rapporto di trasformazione sia uguale al rapporto tra i moduli delle due impedenze. ◆ [TRM] T. di calore: lo stesso che scambiatore di calore. ◆ [MCC] T. di coppia: dispositivo, detto anche convertitore, o variatore, di coppia, che viene interposto tra l'albero rotante di una macchina motrice e l'albero di una macchina utilizzatrice per variare la coppia motrice fornita dal primo; precis., poiché, a meno delle perdite, è ω₁C₁=ω₂C₂, con ω velocità angolare e C coppia dei due alberi (1 e 2), il dispositivo è sostanzialmente un variatore di velocità angolare, ottenendosi in uscita una coppia tanto maggiore rispetto a quella motrice quanto maggiore è la riduzione della velocità angolare. Esistono anche t. di coppia a ingranaggi (per es., a ruote dentate cilindriche) ma generalm. si usano dispositivi idrodinamici oleodinamici, schematicamente costituiti dall'accoppiamento di una pompa centrifuga e di una turbina operanti su una medesima quantità di fluido: l'asse della pompa riceve la coppia motrice e su quello della turbina è disponibile la coppia di utilizzazione. In molti casi questi dispositivi fluidodinamici servono spec. per trasferire una coppia variabile alla macchina utilizzatrice nelle fasi di avviamento e di arresto di essa; in questo caso si parla di t. fluidodinamico (v. oltre) e non di t. di coppia. ◆ [MTR] [ELT] T. differenziale: (a) trasduttore elettrico di spostamento, a induzione elettromagnetica (v. sensore: V 176 c); (b) nella tecnica telefonica, t. con due avvolgimenti primari con lo stesso numero di spire e avvolti in senso inverso, per modo che nel secondario s'induce una tensione proporzionale alla differenza tra le ampiezze o le fasi di due correnti della stessa frequenza applicate ai due primari (in altre disposizioni, è il secondario a essere diviso in due parti controfase e in altre ancora sono divise così primario e secondario). ◆ [FTC] [EMG] T. di isolamento: t. elettrico (v. oltre) alla pari, con gli avvolgimenti primario e secondario ben isolati tra loro, che serve per accoppiare quasi senza perdite due circuiti percorsi da corrente variabile, peraltro senza che tra essi vi sia un collegamento conduttore (che va evitato perché, per es., i due circuiti sono a un potenziale elettrico statico differente). ◆ [MTR] [EMG] T. di misura: servono per eseguire misurazioni voltmetriche o amperometriche in impianti a corrente alternata allorché le grandezze da misurare hanno ampiezze troppo elevate per l'inserzione diretta degli strumenti di misura: v. misurazioni elettriche: IV 23 a. ◆ [FTC] [EMG] [ELT] T. elettrico: apparecchio per variare, in un rapporto assegnato, la tensione (t. di tensione) o l'intensità (t. di corrente) di una corrente, alternata (nell'elettrotecnica) o generic. variabile (nel-l'elettronica); poiché tale operazione si compie con rendimento molto alto, la potenza della corrente trasformata (corrente secondaria) è, a meno di poche unità percentuali, uguale a quella della corrente da trasformare (corrente primaria), per cui se la tensione varia in un dato rapporto, l'intensità della corrente varia approssimativamente nel rapporto inverso. Il t. al quale ci si riferisce implicitamente, cioè a una sola corrente primaria e a una sola corrente secondaria, detto anche t. semplice o monofase, è un circuito magnetico costituito da un nucleo, di forma chiusa (a sezione rettangolare o quadrata, o toroidale), di lamierini di ferro-silicio (nell'elettronica si usano materiali magnetici dolci più pregiati e anche ferriti), su una porzione del quale è un rocchetto di materiale isolante che (fig. 1) porta, l'uno sull'altro, due avvolgimenti, uno (primario) percorso dalla corrente primaria e l'altro (secondario), nel quale si sviluppa, per induzione elettromagnetica, la forza elettromotrice secondaria (questa, se il secondario fa parte di un circuito, dà luogo alla corrente secondaria); questi due avvolgimenti possono anche essere su bobine separate (fig. 2); nel disegno elettrotecnico si usano i simb. mostrati nella fig. 3. Dato che l'induzione elettromagnetica è completa, nel senso che ogni spira dell'avvolgimento secondario è praticamente concatenata con il flusso magnetico generato da tutte le spire del primario, il rapporto k tra la forza elettromotrice nel circuito primario e quella indotta nel circuito secondario, con buona approssimazione coincidente con il rapporto tra la tensione applicata al primario e la tensione del secondario a circuito aperto, detto rapporto di trasformazione, viene a coincidere con una caratteristica puramente costruttiva e cioè con il rapporto tra il numero delle spire del-l'avvolgimento secondario e quello del primario; a seconda che k sia maggiore di uno, minore di uno o uguale a uno si parla, rispettiv., di t. elevatore, riduttore e alla pari; per la rete elettrica equivalente, v. macchine elettriche: III 508 Fig. 3.2.2. È da osservare che il numero delle spire primarie non può essere qualunque, ma va calcolato in rapporto alle dimensioni geometriche del nucleo, alla permeabilità magnetica del materiale di esso e alla tensione della corrente da trasformare, in modo che la magnetizzazione del nucleo, nella curva caratteristica del materiale del nucleo, resti sempre poco sotto l'inizio della saturazione (grande induzione e quindi grande flusso magnetico, regime ancora quasi lineare: nei materiali usuali dei nuclei ciò si ha per un'induzione di circa 1 T); una volta calcolato il numero delle spire primarie, quello delle spire secondarie deriva immediatamente dal prefissato valore di k; altri importanti dati di progetto sono le resistenze elettriche primaria e secondaria, che, per limitare le perdite per effetto Joule e per evitare sfasamenti indesiderati, devono avere il valore più piccolo possibile, il che porta a usare conduttori di sezione adeguata; ciò ha riflessi sulle dimensioni complessive delle bobine dei due avvolgimenti (una sola se gli avvolgimenti sono l'uno sull'altro) e quindi sulle dimensioni e sulla forma dei lamierini dei nuclei; talora, per questi elementi dimensionali, conviene scegliere per i lamierini forme opportune, per es. a E, con elementi di chiusura a I. In vari casi si hanno più secondari, ognuno con un suo rapporto di trasformazione, per correnti secondarie con tensioni diverse; la struttura si complica ulteriormente per t. non monofasi, per es. per i diffusissimi t. trifasi dell'elettrotecnica (v. macchine elettriche: III 509 a). Per le perdite, si distinguono: (a) perdite nel ferro, dovute all'effetto Joule di correnti parassite (minimizzate costruendo il nucleo magnetico con lamierini sottili ed elettricamente isolati fra loro) e all'isteresi del materiale del nucleo (minimizzate scegliendo materiali dolci con un ciclo d'isteresi molto stretto); (b) perdite nel rame, dovute all'effetto Joule negli avvolgimenti (minimizzate scegliendo un buon materiale conduttore, di solito rame elettrolitico, e dimensionando generosamente i conduttori). Si tratta di perdite, sia magnetiche che elettriche, facilmente riducibili a bassi valori, per cui s'ottengono grandi rendimenti, intorno al 90 %, con punte fino al 96÷98 % per i grandi t. industriali. ◆ [MCF] T. fluidodinamico: complesso meccanico racchiuso in un unico alloggiamento, composto da una pompa centrifuga e da una turbina idraulica, coassiali e affacciate, separate o no da una o più schiere di palette fisse, tra le quali macchine circola, in ciclo chiuso, una certa quantità di liquido di caratteristiche adatte; ha la funzione di effettuare un collegamento non rigido tra un motore e una macchina operatrice, o tra un motore e la trasmissione di un veicolo, ecc., spec. se sono frequenti i periodi di funzionamento non a regime (per es., avviamento). ◆ [EMG] T. in aria: t. elettrico (v. sopra) senza nucleo magnetico, con gli avvolgimenti accoppiati soltanto geometricamente, avvolti l'uno sull'altro. ◆ [EMG] T. in discesa e in salita: per un t. elettrico, lo stesso che, rispettiv. t. elevatore e t. riduttore. ◆ [FTC] [EMG] T. trifase: v. macchine elettriche: III 509 a. ◆ [ACS] T. ultrasonori: v. ultrasuoni: VI 385 a.