Trasformatori elevatori e riduttori: problemi e soluzioni
1. Un trasformatore ha un avvolgimento primario e un avvolgimento secondario con un numero di spire rispettivamente di 500 e 5000. La tensione di ingresso è di 220 V. Qual è la tensione di uscita?
Conosciuto :
Bobina primaria (N P ) = 500 spire
Bobina secondaria (N s ) = 5000 spire
Tensione primaria (V P ) = 220 Volt
Ricerca: Tensione secondaria (V S )
soluzione:
V s / N s = V p / N p
V s / 5000 = 220 / 500
V s / 5000 = 0.44
V s = (0.44)(5000)
V s = 2200 Volt
2. Un trasformatore ha un avvolgimento primario con 1200 spire e un avvolgimento secondario con 1000 spire. Se la corrente nell'avvolgimento primario è di 4 Ampere, qual è la corrente nell'avvolgimento secondario?
Conosciuto :
Bobina primaria (N P ) = 1200 spire
Bobina secondaria (N S ) = 1000 spire
La corrente nella bobina primaria (I P ) = 4 Ampere
Cercasi: la corrente nella bobina secondaria (I S )
soluzione:
I S / I P = N P / N S
La corrente nella bobina secondaria:
I S /4 = 1200/1000
I S /4 = 1.2
I S = 1.2 (4)
I S = 4.8 Ampere
3. La tensione secondaria è di 220 Volt e la tensione primaria è di 110 Volt, quindi un confronto tra l'avvolgimento secondario e quello primario è...
Conosciuto :
Tensione secondaria (V S ) = 220 Volt
Tensione primaria (V P ) = 110 Volt
Ricercato: N S / N P
soluzione:
V S /V P = N S /N P
220/110 = N S / N P
22/11 = N S / N P
2/1 = N S / N P
12/6 = N S / N P
4. In base alla figura sottostante, qual è la tensione primaria del trasformatore?
Conosciuto :
Tensione secondaria (V S ) = 24 Volt
Cicli primari (N P o N 1 ) = 11 N
Cicli secondari (N S o N 2 ) = 1 N = N
Ricerca: Tensione primaria (V P )
soluzione:
V s / N s = V p / N p
24 / N = V p / 11 N
24 / 1 = V p / 11
24 = V p / 11
V p = (24)(11)
V p = 264 Volt
5. In base alla figura sottostante, qual è la tensione di ingresso del trasformatore?
Conosciuto :
Bobina primaria (N 1 ) = 21 N
Bobina secondaria (N 2 ) = 3 N
Tensione secondaria (V 2 ) = 20 Volt
Cercasi: Tensione primaria (V 1 )
soluzione:
V 2 / N 2 = V 1 / N 1
20 / 3 N = V 1 / 21 N
20 / 1 = V 1 / 7
20 = V 1 / 7
V 1 = (7)(20)
V 1 = 140 Volt
6. Secondo la figura sottostante, qual è la quantità di spire secondarie del trasformatore?
Conosciuto :
Tensione primaria (V P ) = 220 Volt
Cicli primari (N P ) = 200 cicli
Tensione secondaria (V S ) = 1100 Volt
Cercasi: anelli secondari (N S )
soluzione:
V s / N s = V p / N p
1100 Volt / N s = 220 Volt / 200 spire
1100 / N s = 220 / 200
1100 / N s = 1.1
N s = 1100 / 1.1
N s = 1000 cicli
7. Secondo la figura sottostante, qual è la quantità di spire secondarie del trasformatore?
Conosciuto :
Tensione primaria (V P ) = 220 Volt
Cicli primari (N P ) = 200 cicli
Tensione secondaria (V S ) = 1100 Volt
Cercasi: anelli secondari (N S )
soluzione:
V s / N s = V p / N p
1100 / N S = 220 / 200
1100 / N S = 22 / 20
1100 / N S = 1.1
N S = 1100 / 1.1
N S = 1000
8.
| trasformatore | Np | Ns | Vp | Vs | Ip | Is |
| 1 | 1000 | 120 | 12 | 0.4 | 2 | |
| 2 | 80 | 8 | 20 | 2 | 2.5 |
In base alla tabella sopra riportata, se l'efficienza di entrambi i trasformatori è la stessa, pari al 50%, determinare N s e I p.
soluzione:
L'equazione del rendimento del trasformatore:
Calcolare N s del trasformatore 1:
Calcolare I p del trasformatore 2:
9.
In base alla figura sopra riportata, quale delle seguenti affermazioni è corretta?
A. La figura 1 mostra un trasformatore elevatore di tensione e la figura 2 mostra un trasformatore riduttore di tensione.
B. La figura 1 mostra un trasformatore riduttore e la figura 2 mostra un trasformatore elevatore.
C. Le figure 1 e 2 rappresentano un trasformatore di abbassamento di tensione.
D. Le figure 1 e 2 rappresentano un trasformatore elevatore di tensione.
Soluzione
Il trasformatore elevatore serve ad aumentare la tensione elettrica, mentre il trasformatore riduttore serve a ridurla. Nella Figura 1, la tensione primaria è maggiore della tensione secondaria (20 Volt > 5 Volt), quindi la Figura 1 rappresenta un trasformatore riduttore. Nella Figura 2, la tensione primaria è minore della tensione secondaria (5 Volt < 40 Volt), quindi la Figura 2 rappresenta un trasformatore elevatore.
La risposta corretta è b.
10
Se la bobina primaria ha 800 spire, allora determina il numero di spire della bobina secondaria.
Conosciuto :
Cicli primari = N p = 800 cicli
Tensione primaria = V P = 220 Volt
Tensione secondaria = V S = 55 Volt
Cercasi: anelli secondari (N S )
soluzione:
V s / N s = V p / N p
55 / N s = 220 / 800
55 / N s = 22 / 80
N S = (80)(55) / 22
N S = 4400 / 22
N S = 200 cicli
11
L'affermazione corretta riguardo ai trasformatori P e Q è...
A. P è un trasformatore di abbassamento di tensione perché I s < I p
B. P è un trasformatore elevatore perché V p < V s
C. Q è un trasformatore elevatore perché V p > V s
D. Q è un trasformatore elevatore perché I s > I p
Soluzione
P è un trasformatore elevatore perché la tensione primaria (V p = 110 V) < tensione secondaria (V s = 200 V).
Q è un trasformatore di riduzione di tensione perché la tensione primaria (V p = 220 V) è maggiore della tensione secondaria (V s = 110 V).
La risposta corretta è b.
- Qual è la funzione principale di un trasformatore?
- RispostaLa funzione principale di un trasformatore è quella di modificare la tensione di una sorgente di corrente elettrica alternata (CA). Ciò avviene aumentando (elevando) o diminuendo (abbassando) la tensione in base alle esigenze dell'applicazione.
- In che modo i trasformatori elevatori e riduttori differiscono nella loro funzione?
- RispostaUn trasformatore elevatore di tensione aumenta la tensione dall'avvolgimento primario a quello secondario, mentre un trasformatore riduttore di tensione diminuisce la tensione dall'avvolgimento primario a quello secondario.
- Qual è la relazione tra il numero di spire degli avvolgimenti primario e secondario di un trasformatore e la sua trasformazione di tensione?
- RispostaIl rapporto di trasformazione della tensione è direttamente proporzionale al rapporto tra le spire. Se l'avvolgimento secondario ha più spire dell'avvolgimento primario, si tratta di un trasformatore elevatore di tensione, e viceversa. La tensione in ciascun avvolgimento è proporzionale al numero di spire di tale avvolgimento.
- Perché è necessario aumentare la tensione per trasmettere energia elettrica su lunghe distanze?
- RispostaAumentando la tensione, si riduce la corrente a parità di potenza, il che a sua volta riduce le perdite di potenza resistive nelle linee di trasmissione. Una corrente inferiore consente inoltre l'utilizzo di cavi più sottili, che risultano più economici e facili da gestire.
- Perché le abitazioni ricevono in genere elettricità a una tensione molto inferiore rispetto a quella utilizzata per la trasmissione?
- RispostaLe tensioni più elevate, pur essendo efficienti per la trasmissione, sono pericolose per l'uso domestico. Pertanto, prima che l'energia elettrica entri nelle case, vengono utilizzati trasformatori di riduzione per abbassare la tensione a livelli più sicuri per gli elettrodomestici e i dispositivi elettronici.
- Si verifica una perdita di energia quando l'elettricità viene trasformata da una tensione a un'altra in un trasformatore?
- RispostaI trasformatori ideali non avrebbero perdite di energia, ma i trasformatori reali ne hanno. Queste perdite sono dovute principalmente al riscaldamento resistivo degli avvolgimenti e alle perdite magnetiche nel nucleo. Tuttavia, i trasformatori sono generalmente molto efficienti, spesso superiori al 90-95%.
- Qual è l'importanza del materiale del nucleo del trasformatore?
- RispostaIl materiale del nucleo gioca un ruolo fondamentale nell'efficienza e nel funzionamento del trasformatore. È tipicamente costituito da ferro o ferrite, materiali che contribuiscono a guidare il flusso magnetico tra gli avvolgimenti primario e secondario. Le proprietà del materiale del nucleo influenzano l'efficienza del trasformatore, le perdite magnetiche e la sua capacità di trasportare il flusso senza saturarsi.
- I trasformatori possono funzionare con corrente continua (CC)?
- RispostaNo, i trasformatori richiedono un flusso magnetico variabile per indurre una tensione, che viene fornito dalla corrente alternata (CA). Con la corrente continua (CC), una volta che la corrente si stabilizza, non c'è più flusso variabile e quindi non viene indotta alcuna tensione nell'avvolgimento secondario.
- Perché un trasformatore di riduzione di tensione potrebbe essere utilizzato in dispositivi elettronici come i caricabatterie?
- RispostaMolti dispositivi elettronici funzionano a tensioni inferiori rispetto alla normale rete elettrica domestica. Un trasformatore di riduzione di tensione, presente in un caricabatterie o in un adattatore, riduce la tensione a un livello adatto al dispositivo, garantendone un funzionamento sicuro ed efficiente.
- In che modo le variazioni di carico (come l'utilizzo di un numero maggiore o minore di elettrodomestici) influenzano la tensione di uscita di un trasformatore?
- RispostaIn un trasformatore ideale, le variazioni di carico non influenzerebbero la tensione di uscita. Tuttavia, nei trasformatori reali, a causa delle resistenze e reattanze interne, la tensione di uscita può diminuire leggermente in condizioni di carico elevato e aumentare leggermente in condizioni di carico basso.
