Dizionario Hackaday: Transformers

Roba divertente, l'elettricità. Riguarda i volt e gli amplificatori e il controllo di questi due fattori. Nella maggior parte dei casi, l'elettricità che entra nel tuo dispositivo ha una tensione superiore a quella di cui hai bisogno, quindi devi convertirla in qualcosa di più utilizzabile. Il modo più semplice per farlo è con un trasformatore.

Il trasformatore del tuo alimentatore preleva l'alta tensione dalla rete e la converte in una tensione più bassa per alimentare i tuoi gadget. Ne troverai uno in tutti gli alimentatori, dalla versione USB in miniatura che alimenta il tuo cellulare a quelli grandi appesi a un palo telefonico che alimentano la rete elettrica di casa. Sebbene questi trasformatori abbiano dimensioni diverse, condividono lo stesso design fondamentale.

Il trasformatore di base è costituito da due bobine di filo avvolte attorno a un nucleo metallico. Ad una di queste bobine (chiamata primaria) viene applicata una corrente alternata che crea un campo magnetico nel nucleo metallico. Questo campo magnetico, a sua volta, crea una corrente nella seconda bobina, chiamata secondaria. La cosa importante è il rapporto tra queste due correnti, che è definito dal rapporto tra la lunghezza di ciascuna bobina, solitamente definito come il numero di giri che ciascuna bobina fa. Se le due bobine hanno lo stesso numero di spire, la corrente che entra nella bobina primaria e in uscita dalla bobina secondaria sarà quasi identica. Se la bobina secondaria ha il doppio delle spire, la tensione sarà quasi raddoppiata. Se la bobina secondaria ha la metà delle spire, la tensione sarà quasi dimezzata. Questo aiuta a spiegare la denominazione utilizzata dai trasformatori: step up e step down. Il tipo step up crea una tensione più elevata (come quella utilizzata in questa scala Jacobs), mentre il tipo step down riduce la tensione.

Perché un trasformatore funzioni, è necessario utilizzare corrente alternata (CA). La corrente alternata produce un campo magnetico variabile (chiamato flusso) che induce una corrente nella bobina secondaria. Se non vi è alcun cambiamento nel campo magnetico, non ci sarà corrente indotta. Se è necessaria un'uscita CC, la sequenza in un alimentatore inizierà con un trasformatore per ridurre la CA dalla presa a muro a un livello inferiore, quindi questa tensione CA inferiore verrà convertita nella CC emessa dall'alimentatore .

Ci sono molti fattori che influenzano il funzionamento dei trasformatori. Questi includono ciò di cui è fatto il nucleo: il metallo influenza il modo in cui scorre il campo magnetico. Anche parte dell'energia nel campo magnetico viene inevitabilmente persa prima di creare la corrente nella bobina secondaria, chiamata perdita di correnti parassite.

Tutti questi influiscono sulle prestazioni del trasformatore, quindi la maggior parte dei trasformatori sono progettati su misura per lo scopo specifico in mente. La progettazione del trasformatore è un'arte complicata che richiede la presa in considerazione di numerosi fattori. Un buon inizio è una guida alla progettazione come questa di Wurth, che produce componenti e kit per trasformatori.

Esistono anche diversi tipi di trasformatori, inclusi i tipi flyback utilizzati nei progetti ad alta tensione, come i tubi a raggi catodici (CRT), i tipi toroidali che contengono il campo magnetico, gli autotrasformatori in grado di gestire diverse tensioni di ingresso pur producendo una tensione di uscita fissa, trasformatori aircore, che non hanno nucleo metallico e sono più piccoli, e trasformatori pizeo, che utilizzano un elemento pizeoelettrico per rilevare la forza fisica.

Tuttavia, non è necessario un kit per sperimentare con i trasformatori. Un trasformatore può essere semplice come un paio di pezzi di filo avvolti attorno ad alcuni pezzi di acciaio, o due pezzi di filo avvolti attorno a un anello di metallo, quindi è facile sperimentare da solo.