Dubbi sul trasformatore di isolamento

[NicoNicoNi]

Buongiorno, come da titolo vorrei avere alcuni chiarimenti sul trasformatore di isolamento e sui trasformatori in generale.

1) Perché esiste una differenza di potenziale tra i due terminali del secondario, ma non tra un terminale e la terra? Ho letto che si tratta di isolamento galvanico, ma l'espressione non mi dice niente. Potreste spiegarlo come fenomeno fisico?

2) Perché il primario del trasformatore di isolamento è collegato a terra?

3) Perché il rapporto delle spire nel trasformatore di isolamento è uguale a 1?

[mistervolt]

perché è un trasformatore di isolamento

[DarioDT]

1) Esiste anche una differenza di potenziale anche fra morsetto del secondario e la terra
2) E' collegato a terra in modo che in caso di guasto di isolamento del primario del trasformatore ci possa essere l'interruzione automatica dell'alimentazione
3) Se il rapporto spire è uguale ad uno significa che tensione del primario è uguale a quella del secondario

Spero di essere stato chiaro.
Dario

[attilio]

Isolamento galvanico perché primario e secondario sono fisicamente disaccoppiati
Il trasferimento di energia avviene per induzione elettromagnetica

Il secondario non collegato a terra isola il circuito verso il riferimento del "ground" limitando alla sola via capacitiva le correnti che possono richiudersi verso terra (le masse a valle del secondario devono essere interconnesse ma non collegate all'impianto di terra) e l'estensione del circuito deve essere limitata (maggiore è maggiore è la capacità complessiva) così come la potenza complessiva

Questo vale per il trasformatore di isolamento, ma più in larga scala per i trasformatori in generale

[StefanoSunda]

Buongiorno, come da titolo vorrei avere alcuni chiarimenti sul trasformatore di isolamento e sui trasformatori in generale.

La funzione protettiva del trasformatore d’isolamento consiste nell’impedire che esistano vie di richiusura dei circuiti verso terra nel caso in cui un operatore toccasse una parte accidentalmente in tensione. Questa condizione richiede un elevato grado d’isolamento verso terra sia del secondario sia delle carcasse metalliche degli utilizzatori che, ovviamente, non devono essere connesse al circuito di terra. In caso di alimentazione di più utilizzatori tramite il medesimo trasformatore, si dovrà fare un collegamento equipotenziale tra gli involucri metallici degli stessi, facendo uso di conduttori isolati. Per evitare che le capacità verso terra e le conduttanze verso terra possano tradursi in insufficiente isolamento lo sviluppo massimo del circuito protetto (conduttori di andata + conduttori di ritorno) non deve superare i limiti indicati nella formula: sviluppo massimo dei circuiti 100.000/Vn. (metri) Max 500 m

[NicoNicoNi]

Ringrazio per la disponibilità mostrata, ma i dubbi non si chiariscono, anzi crescono. Cerco di ricapitolare ed esprimere in maniera più chiara ciò che mi confonde.

1) Avevo scritto che non esiste una differenza di potenziale tra morsetto del secondario e terra, perché da come la vedo io è l'unica spiegazione possibile del fatto che un contatto tra morsetto e terra non crei corrente. Ora se una differenza di potenziale c'è, come dice Dario, allora c'è un grossissimo problema, perché abbiamo una resistenza (il corpo dell'operatore) ed una tensione (la rispettiva differenza di potenziale), quindi ci dovrebbe essere corrente. Come è possibile che non ci sia?

2)La domanda sul collegamento del primario a terra e sorta dal fatto che tra tutti gli esempi di trasformatori visti come circuiti simbolici, nel caso del trasformatore di isolamento era indicato espressamente un collegamento a terra. Il dubbio che mi è venuto su tale collegamento è se fosse condizione necessaria alla proprietà di isolamento

3) Per quanto riguarda il rapporto di spire, ero già a conoscenza del fatto che tale rapporto comportava la stessa tensione del primario nel secondario. La domanda voleva essere "Il rapporto spire uguale 1 è necessario affinché ci sia isolamento oppure si può avere un trasformatore di isolamento con rapporto spire 1:n con n>>1?"

Chiedo umilmente ulteriori chiarimenti ove ci sia ancora la vostra disponibilità

[attilio]

1) Dicesi "ground" il punto a potenziale di riferimento del circuito che comunemente (arbitrariamente) sta a 0 V.
La "terra" intesa come impianto, non fa parte del circuito secondario di un trasformatore il cui avvolgimento non ha un polo ad essa connesso... salvo come detto l'effetto delle capacità (effetto condensatore)
Sulla terra, massa e ground c'è un ottimo articolo di IsidoroKZ ti invito a leggerlo nel suo blog

2) Non è che il primario sia collegato a terra, a monte del trasformatore il sistema ha già un suo ground, ad essere collegata a terra è la massa del trasformatore per la protezione dai contatti indiretti a monte del sistema "isolato"

3) No c'entra nulla.
Il trasformatore di isolamento certificato tale a differenza di altri trasformatori che in ogni caso (ad eccezione degli autotrasformatori) hanno separazione galvanica fra primario e secondario, sta nelle tecniche costruttive. Il rapporto spire non è tra queste.

[SediciAmpere]

1) Avevo scritto che non esiste una differenza di potenziale tra morsetto del secondario e terra, perché da come la vedo io è l'unica spiegazione possibile del fatto che un contatto tra morsetto e terra non crei corrente. Ora se una differenza di potenziale c'è, come dice Dario, allora c'è un grossissimo problema, perché abbiamo una resistenza (il corpo dell'operatore) ed una tensione (la rispettiva differenza di potenziale), quindi ci dovrebbe essere corrente. Come è possibile che non ci sia?

C'è un potenziale, ma non è definito, è solo il risultato delle piccole capacità tra primario e secondario e tra secondario e terra
Un eventuale operatore che entri accidentalmente in contatto con il secondario sarebbe attraversato da una corrente pari al potenziale (che non si può sapere quanto sia a priori) diviso l'impedenza del corpo in serie alla reattanza capacitiva delle capacita che dicevo, che essendo molto piccole questa corrente è irrilevante.
In altre parole, se viene misurata con l'oscilloscopio*, c'è una differenza di potenziale, ma la sua impedenza d'uscita è così alta da rendere la corrente trascurabile.

Diverso sarebbe se uno dei due rami del secondario fosse connesso a terra, in questo caso avremmo una fase e un neutro entrambi con una bassa impedenza riferita a terra, perciò un contatto fase-terra sarebbe pericoloso

*) un voltmetro analogico misurerebbe 0 volt

[admin]

Già ti hanno risposto esaurientemente.
Per il punto 1 puoi considerare questa schematizzazione

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

[richiurci]

I forum servono per trasmettere conoscenza, anche quando potrebbe sembrare scontata.

Da profano aggiungo una ovvietà che forse aiuta a capire il rapporto spire 1:1.

Qualsiasi trasformatore in generale "isola" galvanicamente ingresso e uscita, ma cambiando anche la tensione sul secondario; scopo dei trasformatori è appunto "trasformare" la tensione in uscita nel valore desiderato.

Nel trasformatore di isolamento invece lo scopo è solo ottenere la funzione "isolamento" senza variare la tensione, da cui il nome, e il rapporto di spire 1:1.