Caratteristiche costruttive, materiali e principio di funzionamento

Il trasformatore monofase è una macchina elettrica statica, priva di parti in movimento, che trasferisce energia tra due avvolgimenti tramite un campo magnetico variabile.

Costruzione e materiali

Il nucleo magnetico è fatto di lamierini di ferro-silicio (3-5% di silicio), spessore 0,2-0,5 mm, isolati elettricamente tra loro per ridurre le perdite per correnti parassite. Gli avvolgimenti sono in rame smaltato: il primario ($N_1$) riceve energia, il secondario ($N_2$) la eroga. L'isolamento comprende vernice ossidica o ossidi di ferro tra i lamierini; olio minerale o resine epossidiche isolano gli avvolgimenti in alta tensione.

Principio di funzionamento

• Il funzionamento si basa sulla legge di Faraday-Neumann-Lenz e richiede corrente alternata, perché serve un flusso magnetico variabile. Il rapporto di trasformazione è $\frac{V_1}{V_2}=\frac{N_1}{N_2}=\frac{I_2}{I_1}=n$. La tensione indotta efficace, secondo la legge di Steinmetz, è $E=4,44\cdot f\cdot N\cdot B_{max}\cdot S$, dove $f$ è la frequenza in Hz, $B_{max}$ l'induzione massima in T e $S$ la sezione del nucleo in m². A meno delle perdite vale $V_1 I_1 \cos\varphi_1 \approx V_2 I_2 \cos\varphi_2$. Il trasformatore è reversibile: primario e secondario possono scambiarsi i ruoli.