Autotrasformatore vs trasformatore convenzionale: differenza e confronto

Un autotrasformatore è un trasformatore elettrico che utilizza un singolo avvolgimento per trasferire l'energia elettrica tra i circuiti, con una parte dell'avvolgimento che funge sia da bobina primaria che da bobina secondaria. Un trasformatore convenzionale utilizza due avvolgimenti separati per trasferire l'energia elettrica tra i circuiti.

Punti chiave

1. Gli autotrasformatori hanno un singolo avvolgimento che funge sia da primario che da secondario, mentre i trasformatori convenzionali hanno avvolgimenti primari e secondari separati.
2. Gli autotrasformatori sono più compatti e più pesanti dei trasformatori convenzionali, il che li rende adatti per applicazioni in spazi limitati.
3. Gli autotrasformatori forniscono una migliore regolazione della tensione e una maggiore efficienza rispetto ai trasformatori convenzionali, ma hanno un livello di isolamento inferiore tra i circuiti primari e secondari.

Cos'è l'autotrasformatore?

Un autotrasformatore è un trasformatore con lo stesso avvolgimento degli avvolgimenti principale e secondario. Gli avvolgimenti dell'autotrasformatore sono collegati elettricamente e magneticamente tra loro.

Ciò significa che lo stesso avvolgimento svolge le funzioni primarie e secondarie di un autotrasformatore. Di conseguenza, gli avvolgimenti dell'autotrasformatore condividono una connessione magnetica oltre a quella elettrica. 

Non è necessario alcun autotrasformatore per collegare i sistemi ad alta e bassa tensione. Viene utilizzato ogni volta che è richiesto un minimo di varietà. Contrariamente ad altri tipi di trasformatore, questo ha un solo avvolgimento. Ci sono due sezioni distinte in un'unica configurazione di avvolgimento. C'è un utente principale e un utente secondario.

Gli autotrasformatori step-down vengono utilizzati quando la tensione nell'avvolgimento principale è superiore alla tensione nell'avvolgimento secondario. Un autotrasformatore elevatore è quello in cui la tensione dell'avvolgimento primario è inferiore a quella del secondario.

Gli autotrasformatori sono famosi per il loro controllo e convenienza. Tuttavia, il loro avvolgimento primario non è isolato dall'avvolgimento secondario, il che può essere un grave inconveniente. Ciò significa che il carico e l'operatore sono a rischio se l'alta tensione alimenta la bassa tensione, poiché l'intera tensione avrà attraversato il terminale secondario.

Cos'è un trasformatore convenzionale?

Un trasformatore convenzionale è un apparecchio stazionario che converte la tensione di una corrente elettrica mantenendo la stessa frequenza. La forza elettromotrice viene indotta nel circuito chiuso a causa delle variazioni del campo magnetico circostante, utilizzando il principio dell'induzione elettromagnetica. In un trasformatore standard, gli avvolgimenti sono separati elettricamente ma ancora accoppiati magneticamente.

Un trasformatore convenzionale è anche comunemente noto come trasformatore a due avvolgimenti. L'avvolgimento primario fa la maggior parte del lavoro. L'avvolgimento secondario deve essere collegato al carico ed essere in grado di ricevere input dall'avvolgimento primario per trasferire energia dalla sorgente al carico. Il principio di induzione utilizzato in questo trasformatore è l'induzione reciproca.

Il trasformatore a due avvolgimenti utilizza l'induzione magnetica per spostare l'elettricità da un circuito all'altro. Nella maggior parte dei casi, la tensione di uscita rimane stabile. Il numero di spire in un trasformatore di avvolgimento convenzionale è predeterminato. 

I trasformatori tradizionali presentano diversi inconvenienti. Ha perdite aggiuntive e un grande flusso di dispersione, per esempio. A causa della perdita di rame nei due avvolgimenti, è anche meno efficiente.

Differenza tra autotrasformatore e trasformatore convenzionale

1. Un autotrasformatore utilizza l'autoinduzione perché è presente un solo avvolgimento, mentre un trasformatore convenzionale utilizza l'induzione reciproca.
2. Gli autotrasformatori hanno un solo avvolgimento che funge sia da primario che da secondario. D'altra parte, i trasformatori convenzionali hanno più avvolgimenti.
3. Gli autotrasformatori utilizzano meno materiale per gli avvolgimenti rispetto ai trasformatori convenzionali, che ne utilizzano di più perché hanno più avvolgimenti.
4. Quando si tratta di dimensioni, gli autotrasformatori tendono ad essere più piccoli, mentre i trasformatori convenzionali tendono ad essere più grandi.
5. La tensione di uscita negli autotrasformatori è variabile e costante nei trasformatori convenzionali.
6. Gli autotrasformatori hanno meno impedenza, mentre i trasformatori convenzionali tendono ad avere un'impedenza maggiore.
7. Gli autotrasformatori vengono utilizzati come statore nei motori a induzione, nei regolatori di tensione nei laboratori e nelle stazioni ferroviarie, ecc. D'altra parte, i trasformatori convenzionali vengono utilizzati per aumentare e diminuire la tensione nella rete elettrica.

Confronto tra autotrasformatore e trasformatore convenzionale

Parametri di confronto	autotrasformatore	Trasformatore convenzionale
Principio di induzione	autoinduzione	Mutua induzione
avvolgimenti	Solo un avvolgimento	Avvolgimenti multipli
Materiale per l'avvolgimento	Meno materiale	Più materiale
Taglia	Piccolo	Grande
Tensione di uscita	Variabile	costante
Impedenza	Di meno	Alta
Applicazioni	Regolatori di tensione, come statore, ecc.	Nelle reti elettriche.

Bibliografia

1. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/5762931
2. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7951721