Qual è lo scopo di un trasformatore?

Qual è lo scopo di un trasformatore?

Come convertire 240 monofase in 480 trifase

Molte persone probabilmente hanno sentito parlare di trasformatori e sono consapevoli di far parte della rete elettrica sempre evidente ma ancora misteriosa che fornisce elettricità a case, aziende e ogni altro luogo in cui" succo" è necessario. Ma la persona tipica si oppone all'apprendimento dei punti più sottili della fornitura di energia elettrica, forse perché l'intero processo sembra ammantato di pericolo. I bambini imparano fin dalla tenera età che l'elettricità può essere molto pericolosa e tutti si rendono conto che i cavi di qualsiasi compagnia elettrica sono tenuti fuori portata (o talvolta sepolti nel terreno) per una buona ragione.

Ma la rete elettrica è in realtà un trionfo dell'ingegneria umana, senza la quale la civiltà sarebbe irriconoscibile da quella in cui vivi oggi. Il trasformatore è un elemento chiave nel controllo e nella consegna dell'elettricità dal punto in cui viene prodotto nelle centrali elettriche fino a poco prima che entri in una casa, in un edificio per uffici o in un'altra destinazione finale.

Qual è lo scopo di un trasformatore?

Pensa a una diga che trattiene milioni di litri d'acqua per formare un lago artificiale. Poiché il fiume che alimenta questo lago non trasporta sempre la stessa quantità di acqua nell'area, con le sue acque che tendono a salire in primavera dopo che la neve si scioglie in molte aree e rifluisce in estate durante i periodi più asciutti, qualsiasi diga efficace e sicura deve essere dotato di dispositivi che consentono un controllo più preciso dell'acqua rispetto al semplice arresto del flusso fino a quando il livello sale così tanto che l'acqua semplicemente si rovescia su di esso. Le dighe pertanto includono tutti i tipi di chiuse e altri meccanismi che determinano la quantità di acqua che passerà al lato a valle della diga, indipendentemente dalla quantità di pressione dell'acqua sul lato a monte.

Questo è approssimativamente come funziona un trasformatore, tranne per il fatto che il materiale che scorre non è acqua ma corrente elettrica. I trasformatori servono a manipolare il livello di tensione che fluisce attraverso qualsiasi punto di una rete elettrica (descritta dettagliatamente di seguito) in modo da bilanciare l'efficienza della trasmissione con la sicurezza di base. Chiaramente, è finanziariamente e praticamente vantaggioso sia per i consumatori che per i proprietari della centrale elettrica e della rete prevenire perdite di energia tra l'elettricità che lascia la centrale elettrica e le sue case raggiungibili o altre destinazioni. D'altra parte, se la quantità di tensione che scorre attraverso un tipico cavo di alimentazione ad alta tensione non è diminuita prima di entrare in casa, ne conseguirebbero caos e disastri.

Che cos'è la tensione?

La tensione è una misura della differenza di potenziale elettrico. La nomenclatura può essere fonte di confusione perché molti studenti hanno sentito il termine" energia potenziale," rendendo facile confondere la tensione con l'energia. In effetti, la tensione è energia potenziale elettrica per unità di carica o joule per coulomb (J / C). Il coulomb è l'unità standard di carica elettrica in fisica. A un singolo elettrone vengono assegnate -1.609 × 10-19 bobine, mentre un protone trasporta una carica uguale in grandezza ma opposta in direzione (cioè una carica positiva).

La parola chiave qui, in realtà, è" differenza." Il motivo per cui gli elettroni fluiscono da un luogo a un altro è la differenza di tensione tra i due punti di riferimento. La tensione rappresenta la quantità di lavoro che sarebbe necessaria per consentire all'unità di spostare la carica su un campo elettrico dal primo punto al secondo. Per ottenere un senso di scala, sappi che i cavi di trasmissione a lunga distanza portano generalmente da 155.000 a 765.000 volt, mentre la tensione che entra in una casa è di solito 240 volt.

Storia del trasformatore

Nel 1880, i fornitori di servizi elettrici fecero uso di corrente continua (DC). Questo era pieno di responsabilità, incluso il fatto che DC non poteva essere usato per l'illuminazione ed era molto pericoloso, richiedendo spessi strati di isolamento. Durante questo periodo, un inventore di nome William Stanley produsse la bobina di induzione, un dispositivo in grado di creare corrente alternata (CA). Al tempo in cui Stanley inventò questa invenzione, i fisici erano a conoscenza del fenomeno della corrente alternata e dei vantaggi che avrebbe in termini di alimentazione, ma nessuno era stato in grado di trovare un modo per fornire corrente alternata su larga scala. La bobina di induzione di Stanley&# 39 servirebbe da modello per tutte le future variazioni del dispositivo.

Stanley divenne quasi un avvocato prima di decidere di lavorare come elettricista. Ha iniziato a New York City prima di trasferirsi a Pittsburgh, dove ha iniziato a lavorare sul suo trasformatore. Costruì il primo sistema di alimentazione CA municipale nel 1886 nella città di Great Barrington, nel Massachusetts. Dopo la fine del secolo, la sua compagnia elettrica fu acquistata da General Electric.

Un trasformatore può aumentare la tensione?

Un trasformatore può sia aumentare (aumentare) che diminuire (ridurre) la tensione che viaggia attraverso i cavi di alimentazione. Questo è vagamente analogo al modo in cui il sistema circolatorio può aumentare o diminuire la fornitura di sangue a determinate parti del corpo a seconda della domanda. Dopo che il sangue (GG quot; potenza") lascia il cuore (la" centrale elettrica"), per raggiungere una serie di punti di diramazione, può finire viaggiando verso la parte inferiore del corpo anziché la parte superiore del corpo, e quindi alla gamba destra anziché a sinistra, quindi al polpaccio anziché alla coscia, ecc. Questo è governato dalla dilatazione o dalla costrizione dei vasi sanguigni negli organi e nei tessuti bersaglio. Quando l'elettricità viene generata in una centrale elettrica, i trasformatori aumentano la tensione da poche migliaia fino a centinaia di migliaia ai fini della trasmissione a lunga distanza. Poiché questi fili raggiungono punti chiamati sottostazioni elettriche, i trasformatori riducono la tensione a meno di 10.000 volt. Probabilmente hai visto queste sottostazioni e i loro trasformatori di livello intermedio nei tuoi viaggi; i trasformatori sono generalmente alloggiati in scatole e sembrano un po 'come frigoriferi piantati sul ciglio della strada.

Quando l'elettricità lascia queste stazioni, cosa che di solito può fare in diverse direzioni, incontra altri trasformatori più vicini al suo endpoint in suddivisioni, quartieri e singole case. Questi trasformatori riducono la tensione da meno di 10.000 volt a circa 240 - oltre 1.000 volte in meno rispetto ai livelli massimi tipici osservati nei cavi ad alta tensione a lunga distanza.

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