Come funziona un trasformatore di tensione
Un trasformatore di tensione viene utilizzato per convertire una tensione alternata di una grandezza in una tensione alternata di un'altra grandezza. Il trasformatore di tensione funziona grazie al fenomeno dell'induzione elettromagnetica: il flusso magnetico variabile nel tempo genera un EMF nella bobina (o nelle bobine) attraverso cui passa.
L'avvolgimento primario del trasformatore è collegato con i suoi terminali a una sorgente di tensione alternata, e ai terminali dell'avvolgimento secondario è collegato un carico che deve essere alimentato con una tensione inferiore o superiore alla tensione della sorgente da cui proviene questo trasformatore è nutrito.
Grazie per aver partecipato nucleo (circuito magnetico), il flusso magnetico creato dall'avvolgimento primario del trasformatore non è diffuso da nessuna parte, ma è principalmente concentrato nel volume delimitato dal nucleo. Corrente alternataagendo nell'avvolgimento primario si magnetizza il nucleo in una o nella direzione opposta, mentre la variazione del flusso magnetico non avviene a scatti, ma armonicamente, sinusoidale (se stiamo parlando di un trasformatore di rete).
Si può dire che il ferro del nucleo aumenta l'induttanza dell'avvolgimento primario, cioè aumenta la sua capacità di creare un flusso magnetico quando passa la corrente e migliora la proprietà di impedire che la corrente aumenti quando viene applicata una tensione al terminali dell'avvolgimento. Pertanto, al minimo (in modalità senza carico), il trasformatore consuma solo milliampere, sebbene la tensione variabile agisca sull'avvolgimento.
L'avvolgimento secondario è il lato ricevente del trasformatore. Riceve il flusso magnetico variabile generato dalla corrente nell'avvolgimento primario e lo invia attraverso il circuito magnetico attraverso le sue spire. Il flusso magnetico, variando ad una certa velocità, penetrando nelle spire dell'avvolgimento secondario, secondo la legge dell'induzione elettromagnetica induce un certo EMF in ciascuno dei suoi turni. Questi campi elettromagnetici indotti vengono aggiunti ad ogni istante di tempo da una svolta all'altra, formando la tensione dell'avvolgimento secondario (tensione a circuito aperto del trasformatore).
Sarà opportuno notare che più velocemente cambia il flusso magnetico nel nucleo, maggiore è la tensione indotta ad ogni giro dell'avvolgimento secondario del trasformatore. E poiché sia l'avvolgimento primario che quello secondario sono permeati dallo stesso flusso magnetico (creato dalla corrente alternata dell'avvolgimento primario), la tensione per giro sia dell'avvolgimento primario che di quello secondario è la stessa, in base all'entità del flusso magnetico e il suo tasso di variazione.
Se si scava più a fondo, il flusso magnetico variabile nel nucleo crea un campo elettrico nello spazio circostante, la cui intensità è tanto maggiore quanto maggiore è la velocità di variazione del flusso magnetico e quanto maggiore è il valore di questa variazione è il flusso magnetico. Questo campo elettrico parassita agisce sugli elettroni situati nel conduttore dell'avvolgimento secondario, spingendoli in una certa direzione, per cui alle estremità dell'avvolgimento secondario è possibile misurare voltaggio.
Se un carico è collegato all'avvolgimento secondario del trasformatore, una corrente lo attraverserà, il che significa che nel nucleo apparirà un flusso magnetico creato da questa corrente nell'avvolgimento secondario.
Il flusso magnetico generato dalla corrente dell'avvolgimento secondario, cioè la corrente di carico, sarà diretto (cfr. Regola di Lenz) contro il flusso magnetico dell'avvolgimento primario e quindi indurrà una forza controelettromotrice nell'avvolgimento primario, che porterà ad un aumento della corrente nell'avvolgimento primario e, di conseguenza, ad un aumento della potenza consumata da un trasformatore dal rete.
La comparsa dell'inversione del flusso magnetico primario, secondario all'interno del nucleo, per effetto del carico collegato, equivale ad una riduzione dell'induttanza dell'avvolgimento primario. Ecco perché un trasformatore sotto carico consuma molta più energia elettrica rispetto a quando è inattivo.