Come funziona un autotrasformatore elettrico?
Un autotrasformatore elettrico è un tipo di trasformatore che ha un singolo avvolgimento con più prese di tensione. Funziona in base ai principi dell'induzione elettromagnetica.
Quando una corrente alternata (AC) viene applicata al lato primario dell'autotrasformatore, crea un campo magnetico nell'avvolgimento. Questo campo magnetico induce una tensione nell'avvolgimento, che viene poi trasferita al lato secondario. I lati primario e secondario dell'autotrasformatore condividono una parte dell'avvolgimento. La tensione viene trasformata dal rapporto tra il numero di spire tra i lati primario e secondario. Toccando diverse sezioni dell'avvolgimento, l'autotrasformatore può regolare il rapporto di tensione.
Un esempio: se il lato primario ha il doppio del numero di spire del lato secondario, la tensione secondaria sarà la metà della tensione primaria.
Per il funzionamento step-down, il lato primario è collegato a una presa di tensione più alta, mentre il lato secondario è collegato a una presa di tensione più bassa. Ciò riduce la tensione sul lato secondario rispetto al lato primario.
Vantaggi della tecnologia dell'autotrasformatore
L'autotrasformatore offre alcuni vantaggi rispetto a un trasformatore tradizionale. È generalmente più efficiente, poiché la potenza viene trasferita direttamente tra i lati primario e secondario attraverso l'avvolgimento condiviso. Inoltre, è in genere più piccolo, più leggero e meno costoso di un trasformatore convenzionale con avvolgimenti separati per i lati primario e secondario. A causa dell'avvolgimento comune, non c'è isolamento galvanico tra il lato primario e quello secondario. Esiste un collegamento elettrico diretto tra i lati primario e secondario, il che significa che se si verifica un guasto su un lato, può interessare l'altro lato.
Induzione elettromagnetica
I trasformatori elettrici utilizzano l'induzione elettromagnetica per trasferire l'energia elettrica tra diversi livelli di tensione. L'autotrasformatore è costituito da un avvolgimento comune che funge sia da avvolgimento primario che secondario. L'avvolgimento è diviso in diverse sezioni e ogni sezione è collegata ad una presa. I punti di presa consentono variazioni nel rapporto di tensione.
L'induzione elettromagnetica è il fenomeno attraverso il quale un campo magnetico variabile induce una corrente elettrica in un conduttore. Fu scoperto per la prima volta da Michael Faraday all'inizio del XIX secolo ed è un principio fondamentale dell'elettromagnetismo. Secondo la legge di Faraday sull'induzione elettromagnetica, quando il campo magnetico attraverso un conduttore cambia, nel conduttore viene indotta una forza elettromotrice (EMF). Questo EMF indotto porta quindi alla generazione di una corrente elettrica se c'è un percorso conduttivo chiuso. Il processo di induzione elettromagnetica può essere riassunto come segue:
- Campo magnetico variabile: quando un campo magnetico che passa attraverso un conduttore cambia in forza o direzione, crea un flusso magnetico variabile.
- EMF indotto: il flusso magnetico variabile attraverso il conduttore induce una forza elettromotrice (EMF) o tensione attraverso il conduttore. L'EMF è proporzionale alla velocità di variazione del flusso magnetico.
- Corrente elettrica: se il conduttore forma un anello chiuso o è collegato a un circuito completo, l'EMF indotto provoca il flusso di cariche elettriche, con conseguente corrente elettrica.