Un inaspettato .. trasformatore .. prima

Il caso..

Immagino che in molti abbiamo un angolo, un cassetto o uno spazio in genere dove, nel tempo, riponiamo oggetti/dispositivi, recitando la famigerata frase: “potrebbero esser utili”, e questo fin quando non si realizza che l’angolo o lo spazio comincia a diventare sempre più stretto. Ed è proprio quando ci si rende conto di “stare stretti” .. che nasce un desiderio di spazio che si tramuta in un intervento “liberatorio” nel vero senso del termine, ovvero liberarsi di dispositivi/oggetti inutilizzati da tempo, rimasti li a prender polvere, e liberarsene senza pensarci troppo.

E proprio mentre l’istinto liberatorio aveva preso il sopravvento e si cominciava a far spazio, fra i vari dispositivi elettrici, è spuntato fuori un trasformatore elettrico monofase, ed in quel momento rispunta l’istinto del “potrebbe esser utile” messo in luce dall’aspetto interessante per dimensioni e peso del trasformatore. Si diciamo che, per restare in tema elettrico .. si è accesa la lampadina  ..  nello stesso istante ricordo che il mio alimentatore da banco è andato recentemente fuori uso, ed ho fra le mani un bel trasformatore, e allora:  perché non utilizzare questo bel trasformatore per realizzare un alimentatore lineare di tipo variabile  (http://laboratorioscolastico.altervista.org/it_IT/generalita-sui-circuiti-di-alimentazione/ ) e di potenza consistente? Ed ecco che dopo aver terminato i lavori di spaziatura, e messo da parte lo spirito liberatorio, proviamo ad iniziare il riutilizzo del trasformatore, e considerando che oltre le dimensioni ed il peso non si hanno di lui altre informazioni, vien da se che occorrerà dapprima determinare le caratteristiche di questo protagonista.

Il protagonista principale: “il trasformatore”

Come ogni macchina, anche quella elettrica è composta di vari componenti che lavorano insieme, è come una storia in cui i personaggi tutti hanno una funzione ed insieme appunto realizzano la storia, in questa il protagonista principale, ed uno degli elementi è il trasformatore, del quale non sappiamo nulla.

Conosciamo la sua generosità costruttiva, che ci da l’idea di disporre di molta potenza (VA) pertanto molta corrente in uscita, ma per sapere quanta non avendo dati di targa, occorrerà per quanto mi occorra caratterizzare, il “trasformatore” .

Pertanto in questo primo step proverò a risalire alla sua caratteristica principale, ovvero la potenza apparente, che può fornire. Un primo approccio può essere quello semplice di misura  delle sue dimensioni e peso, riportando su carta quote e peso rilevato :

Si era detto che una caratteristica principale del trasformatore è la potenza apparente (S in VA), e che ci interessa conoscere. La potenza come altri dati sono in genere riportati sulla targa di un trasformatore, o comunque forniti dal costruttore. In questo caso, non avendo dati di targa, si ricorre ad un espediente per stimare la potenza si utilizzano le dimensioni rilevate del trasformatore, considerando il caso di un trasformatore con nucleo a mantello o ad E. Nei trasformatori la potenza apparente risulta essere proporzionale all’area del nucleo interessato dagli avvolgimenti. Il trasformatore in questione ha un nucleo formato da lamierini di silicio a forma di E a formare una figura quanto più possibile di forma quadrata,

dove  il lato non visibile del nucleo (interessato dagli avvolgimenti) ha una lunghezza pari ad un terzo del lato più lungo del pacco. La sezione S del nucleo espressa in cm2 sarà pari a :

S = ( AxB ) :  3

ora considerando le quote del trasformatore,  la sezione interessata avrà valore :

 

S = (12×5):3 =20 cm2

trovata la sezione S, resta facile determinare il valore della potenza P espressa in VA con l’espressione :

P = 0,85 x S2  ovvero P = 0,85 x 202 = 340 VA

Il fattore 0,85 compensa alcune caratteristiche costruttive del trasformatore (dimensioni, lamierini ..) che determinano alcuni tipi di perdite, come quella del flusso disperso. A questo punto seppur in maniera approssimata ci è noto il valore di potenza su cui lavorare per il dimensionamento dell’alimentatore.

Un altro metodo, pratico ed indicativo per individuare la potenza di un trasformatore, può essere quello di risalire a questa caratteristica considerando il peso (espresso in  kg) del trasformatore. Infatti se considero ad esempio il peso del nostro trasformatore, ovvero di 4,5 kg, e vado a cercare un equivalente (di peso) e tipo (monofase con nucleo a mantello o ad E) sul catalogo di un costruttore/distributore di trasformatori, come ad esempio questo http://www.bernardimotorielettrici.it/upload/documenti/impiantistica/06.01-trasformatori-autotrasformatori.pdf  trovo che a pag 4 del catalogo, fra i trasformatori presenti il modello TR300, che ha pressappoco le stesse dimensioni, ed ha un peso di 4,5 kg ha esattamente una potenza di 300 VA vicino a quella trovata nei precedenti calcoli sul trasformatore recuperato.  A proposito sul peso del trasformatore si può aggiungere che se la macchina è correttamente progettata i due avvolgimenti dovranno avere all’incirca lo stesso peso, con la differenza che il circuito primario, ovvero il lato ad alta tensione, avrà un numero di spire di gran lunga maggiore ed una sezione molto piccola pertanto un valore ohmico di resistenza alto rispetto al circuito secondario ovvero quello a bassa tensione che avrà un numero di spire di gran lunga inferiore ed una sezione molto più grande ed una resistenza ohmica piccolissima .. pertanto dalla sezione dei conduttori dei due avvolgimenti è già possibile individuare quale sia il circuito primario e quale il secondario .. 😉

A proposito di conduttori, un’altra misura dimensionale che si può eseguire è quella del diametro dei conduttori che ci darà poi modo di conoscere la sezione dei conduttori del circuito primario e del circuito secondario, utili a confrontare valori di corrente in seguito determinati con quelli di portata delle sezioni che troveremo. Quindi armati di calibro si va a misurare il diametro dei due conduttori e si rileva che:

diametro conduttore primario  : D1 = 0,50 mm

diametro conduttore secondario : D2 = 2,5 mm

a questo punto conoscendo il diametro dei conduttori per risalire alla sezione:

  • lo divido per 2 ed ottengo il raggio, r1= 0,25 mm , r2= 1,25 mm,
  • e trovo la sezione S in mm2 applicando l’espressione:
  • S1 = Π r12 = 3,14 x 0,252 = 0,19 mm2         e
  • S2 = Π r22 = 3,14 x 1,252 = 4,90 mm2

Calcolando così l’area dell’anima del conduttore elettrico.

In questo caso, essendo i conduttori che realizzano gli avvolgimenti realizzati con anima unica di filo rigido, è stato sufficiente misurare il diametro del conduttore privo di isolante, se fossero stati conduttori realizzati in filo flessibile, ovvero da più conduttori poi uniti a treccia, si sarebbe dovuto misurare il diametro di un singolo conduttore, e poi moltiplicarlo per il numero di conduttori che realizzavano il cavo, ottenendo cosi il diametro complessivo del cavo.

Un’espressione più rapida da utilizzare potrebbe essere : S = D x D x3,14, oppure una rapida soluzione quella di utilizzare delle tabelle di conversione tipo questa : http://www.themeter.net/diametri3.htm .

A questo punto dopo questo primo approccio sul protagonista, di tipo dimensionale, si potrebbe eseguire un successivo step di misure per verificarne ulteriori caratteristiche e bontà del trasformatore .. (continua) .. e credo che sarà quello che farò ..  😉

PS..non essendo un dotto della materia, si accettano segnalazioni/suggerimenti.

 

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