Per convertire la tensione nell'ingegneria elettrica, vengono utilizzati trasformatori o autotrasformatori. A causa della somiglianza dei nomi di questi due dispositivi, sono spesso confusi o equiparati allo stesso. Tuttavia, questo non è il caso, sebbene il principio di funzionamento sia simile, ma il design e il loro ambito di applicazione sono fondamentalmente diversi. Pertanto, diamo un'occhiata alle differenze tra un trasformatore e un autotrasformatore per capire qual è la differenza.

Definizioni

Un trasformatore è un dispositivo elettromagnetico che trasmette energia attraverso un campo magnetico. È costituito da due o più avvolgimenti (a volte chiamati bobine) su un nucleo di acciaio, ferro o ferrite, a seconda del numero di fasi, delle tensioni di ingresso e di uscita. La sua caratteristica principale è che il circuito primario e il circuito secondario non sono collegati elettricamente tra loro, cioè gli avvolgimenti non hanno contatti elettrici. Questo è chiamato isolamento galvanico. E questa connessione delle bobine è chiamata induttiva.

Sotto puoi vedere una designazione grafica convenzionale di un trasformatore a due e tre avvolgimenti sullo schema elettrico:

Sono step-up, step-down e isolamento (la tensione di ingresso è uguale alla tensione di uscita). Inoltre, se si alimenta l'avvolgimento secondario del trasformatore step-down, si otterrà un aumento della tensione sugli avvolgimenti primari, la stessa regola vale per quello step-up.

Un autotrasformatore è una delle varianti di un trasformatore con un avvolgimento avvolto su un nucleo, in linea di principio simile al caso precedente. In esso, a differenza della normale trance, i circuiti primario e secondario sono collegati elettricamente tra loro. Ciò significa che non fornisce isolamento galvanico. Di seguito è possibile vedere la designazione grafica convenzionale dell'autotrasformatore:

Gli autotrasformatori sono disponibili con tensione di uscita fissa e regolabile. Questi ultimi sono noti a molti con il nome LATR (autotrasformatore da laboratorio). Possono anche essere sia verso il basso che verso l'alto. In un LATR regolabile, il circuito secondario è collegato ad un contatto scorrevole lungo la bobina.

Importante! A causa della mancanza di isolamento galvanico, gli autotrasformatori, per definizione, non possono essere isolanti, a differenza di quelli convenzionali!

Un'altra differenza è il numero di avvolgimenti dell'autotrasformatore - di solito è uguale al numero di fasi. Di conseguenza, i prodotti a avvolgimento singolo vengono utilizzati per alimentare dispositivi monofase e i prodotti a tre avvolgimenti vengono utilizzati per dispositivi trifase.

Principio operativo

In breve e in termini semplici, considereremo come funziona ciascuna versione.

Il trasformatore ha almeno due avvolgimenti: primario e secondario (o più di essi). Se il primario è collegato alla rete (o altra fonte di corrente alternata), allora la corrente nel primario l'avvolgimento crea un flusso magnetico attraverso il nucleo, che, penetrando nelle spire secondarie, induce in esse CEM. Il principio di funzionamento si basa sui fenomeni di induzione elettromagnetica, in particolare Legge di Faraday. Quando la corrente scorre nell'avvolgimento secondario (nel carico), anche la corrente nell'avvolgimento primario cambia a causa dell'induzione reciproca. La differenza di tensione tra gli avvolgimenti primario e secondario è determinata dal rapporto delle loro spire (rapporto di trasformazione).

Uп / Ud = n1 / n2

n1, n2 - il numero di giri sul primario e sul secondario.

Parlando di un autotrasformatore, ha un avvolgimento, se ci sono più fasi, lo stesso numero di avvolgimenti. Quando una corrente alternata lo attraversa, il flusso magnetico che si verifica al suo interno induce un EMF nello stesso avvolgimento. Il suo valore è direttamente proporzionale al numero di giri. Il carico (circuito secondario) è collegato al rubinetto dalle spire. Sull'autotrasformatore step-up, l'alimentazione non viene fornita alle estremità dell'avvolgimento, ma a una delle estremità e un rubinetto dalle spire, in contrasto con il trasformatore. Ciò che è stato mostrato nel diagramma sopra.

Le principali differenze

Per renderti più facile capire qual è la differenza tra un trasformatore convenzionale e un autotrasformatore, abbiamo raccolto le loro principali differenze in una tabella:

Trasformatore	Autotrasformatore
Efficienza	L'efficienza di un autotrasformatore è superiore a quella di uno convenzionale, soprattutto con una piccola differenza tra la tensione di ingresso e quella di uscita.
Numero di avvolgimenti	Minimo 2 o più a seconda del numero di fasi	1 o più, pari al numero di fasi
Isolamento galvanico	C'è	No
Rischio di scosse elettriche durante la fornitura di elettrodomestici	Con una tensione di uscita inferiore a 36 Volt - non elevata	Alto
Sicurezza per gli apparecchi alimentati	Alto	Basso, se c'è un'interruzione nella bobina sulle spire dopo aver toccato il carico, l'intera tensione di alimentazione cadrà su di essa
Prezzo	Elevato, il consumo di rame e acciaio per i nuclei è elevato, soprattutto per i trasformatori trifase	Basso, poiché c'è solo 1 avvolgimento per ogni fase, il consumo di rame e acciaio è inferiore

Ambito di applicazione

I trasformatori sono utilizzati ovunque, dalle centrali elettriche e sottostazioni progettate per decine e centinaia di migliaia di volt fino all'alimentazione di piccoli elettrodomestici. Sebbene gli alimentatori siano stati utilizzati di recente, sono anch'essi basati su un generatore e un trasformatore su un nucleo di ferrite.

Gli autotrasformatori sono utilizzati negli stabilizzatori di tensione di rete domestica. I LATR sono spesso utilizzati nei laboratori per testare o riparare dispositivi elettronici. Tuttavia, hanno trovato la loro applicazione nelle reti ad alta tensione, nonché per l'elettrificazione delle ferrovie.

Ad esempio, sulla ferrovia tali prodotti vengono utilizzati in reti 2x25 (due da 25 kilovolt). Come nello schema sopra, nelle aree scarsamente popolate, viene posata una linea da 50 kV e 25 kV vengono forniti al treno elettrico tramite un cavo aereo da un autotrasformatore discendente. Ciò riduce il numero di sottostazioni di trazione e le perdite di linea.

Ora sai qual è la differenza fondamentale tra un trasformatore e un autotrasformatore. Per consolidare il materiale, ti consigliamo di guardare un video utile sull'argomento:

Probabilmente non sai:

• Qual è la differenza tra un RCD elettromeccanico e uno elettronico
• Differenze tra un limitatore di sovratensione e una prolunga
• Differenza tra contattore e avviatore