Il trasformatore di isolamento è un’alimentazione elettrica di sicurezza. Viene solitamente utilizzato per la manutenzione e la riparazione di macchinari e svolge funzioni di protezione, protezione contro i fulmini e filtraggio.
Il principio di funzionamento di un trasformatore di isolamento è identico a quello di un trasformatore comune: entrambi si basano sul principio dell’induzione elettromagnetica. Un trasformatore di isolamento (ma non tutti) è generalmente un trasformatore 1:1. Poiché l’avvolgimento secondario non è collegato a terra, non esiste alcuna differenza di potenziale tra i fili secondari e terra, rendendolo sicuro nell’uso. È comunemente impiegato come alimentazione per operazioni di manutenzione.
Gli alimentatori per trasformatori di comando e per apparecchiature a valvole termoioniche sono anch'essi trasformatori di isolamento. Ad esempio, gli amplificatori a valvole termoioniche, le radio a valvole termoioniche e gli oscilloscopi, nonché i trasformatori di comando per torni, utilizzano tutti trasformatori di isolamento. Per esempio, un trasformatore di isolamento 1:1 è comunemente impiegato per la manutenzione sicura dei televisori a colori. Viene inoltre utilizzato nei condizionatori d'aria.
Normalmente, la tensione della rete elettrica in corrente alternata che utilizziamo ha un filo collegato a terra, mentre l'altro filo presenta una differenza di potenziale di 220 V rispetto alla terra. Il contatto con quest'ultimo può causare una scossa elettrica. Tuttavia, il secondario del trasformatore di isolamento non è collegato a terra e non esiste alcuna differenza di potenziale tra ciascuno dei suoi due fili e la terra. Di conseguenza, quando una persona tocca uno qualsiasi dei fili, non subisce alcuna scossa elettrica, rendendo l'uso molto più sicuro.
In secondo luogo, i terminali di uscita e di ingresso del trasformatore di isolamento sono completamente "isolati" l'uno dall'altro. Ciò filtra efficacemente il terminale di ingresso del trasformatore (la tensione di alimentazione dalla rete), offrendo un buon effetto di filtraggio per l'alimentazione in ingresso. In tal modo, fornisce una tensione di alimentazione pura agli apparecchi elettrici.
Un altro impiego è la prevenzione delle interferenze. Può essere ampiamente utilizzato in luoghi come metropolitane, edifici alti, aeroporti, stazioni, porti, imprese industriali e minerarie, nonché nei sistemi di distribuzione elettrica nelle gallerie.
Un trasformatore di isolamento è un tipo di trasformatore in cui l’avvolgimento primario e quello secondario sono elettricamente isolati l’uno dall’altro. Viene utilizzato per prevenire i rischi derivanti dal contatto accidentale con parti in tensione (o con componenti metallici che potrebbero diventare in tensione a causa di un guasto dell’isolamento) e la terra. Il suo principio di funzionamento è identico a quello di un comune trasformatore a secco, basato anch’esso sul principio dell’induzione elettromagnetica. Isola principalmente il circuito primario di alimentazione e rende galleggiante il circuito secondario rispetto alla terra, garantendo così la sicurezza elettrica.
Funzione
Le funzioni principali del trasformatore di isolamento sono: isolare completamente i componenti elettrici dei lati primario e secondario e isolare l’intero circuito. Inoltre, sfruttando la caratteristica di perdita ad alta frequenza del suo nucleo, può sopprimere la trasmissione di rumore ad alta frequenza nel circuito di controllo. Utilizzando il trasformatore di isolamento, il lato secondario risulta galleggiante rispetto a terra; ciò è applicabile soltanto in situazioni in cui l’intervallo di alimentazione è limitato e la lunghezza della linea è breve. In tali condizioni, la corrente capacitiva verso terra del sistema è così ridotta da non rappresentare un pericolo per l’essere umano. Un’altra funzione estremamente importante è la protezione della sicurezza personale! Isolando le tensioni pericolose.
Con lo sviluppo continuo del sistema elettrico, i trasformatori, come apparecchiature fondamentali nel sistema elettrico, svolgono un ruolo sempre più importante. Il loro funzionamento sicuro influisce direttamente sull'affidabilità dell'intero sistema elettrico. La deformazione del bobinato di un trasformatore indica le variazioni delle dimensioni assiali e radiali, lo spostamento del corpo e la torsione del bobinato che si verificano quando il bobinato è soggetto a forze. Le principali cause di tale deformazione sono due: da un lato, durante il funzionamento i trasformatori subiscono inevitabilmente guasti da cortocircuito esterno; dall'altro, durante il trasporto e il sollevamento dei trasformatori possono verificarsi incidenti come urti o collisioni.
Potenza
Il flusso del nucleo del trasformatore è correlato alla tensione applicata. La corrente di eccitazione non aumenta con l’aumento del carico. Anche se il nucleo non andrà in saturazione a causa dell’aumento del carico, le perdite resistive negli avvolgimenti aumenteranno, superando la potenza nominale. Poiché il calore generato dagli avvolgimenti non potrà essere dissipato tempestivamente, questi verranno danneggiati. Se gli avvolgimenti fossero realizzati con materiali superconduttori, un aumento della corrente non causerebbe riscaldamento, ma persisterebbero comunque campi magnetici di dispersione che generano impedenza all’interno del trasformatore. Un aumento della corrente comporterebbe una diminuzione della tensione di uscita: maggiore è la corrente, minore sarà la tensione di uscita. Pertanto, la potenza in uscita del trasformatore non può essere infinita. Se il trasformatore non avesse alcuna impedenza, al passaggio della corrente si genererebbe una forza elettromagnetica estremamente elevata, capace di danneggiare facilmente gli avvolgimenti. Anche se la potenza teorica fosse infinita, essa non sarebbe utilizzabile. Si può soltanto affermare che, con lo sviluppo di materiali superconduttori e di materiali per il nucleo, la potenza in uscita di un trasformatore di pari volume o peso aumenterà, ma non potrà mai essere infinita!
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