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Divagazioni e speculazioni sui trasformatori

Circuiti, campi elettromagnetici e teoria delle linee di trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica

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[1] Divagazioni e speculazioni sui trasformatori

Messaggioda Foto UtenteLupoSergio » 8 dic 2020, 12:18

NOTA MOD: PROSEGUE DA QUI: Argomento principale



Io la vedo su di un piano differente, a livello atomico. Innanzitutto parliamo di materiali ad alta, altissima suscettibilità magnetica.
Facendo l’ipotesi che la corrente media (la media è data dall' insieme) generata dagli elettroni contenuti all’interno di un atomo sia nulla prima dell’applicazione del campo magnetico esterno, in seguito all’applicazione di un campo magnetico esterno originato dalla corrente variabile nel tempo che fluisce nel traformatore, ciascun elettrone ruoterà descrivendo orbite circolari attorno all’asse (in realtà non è così, ma per brevità di spiegazione assumiamolo tale) l’insieme degli elettroni produrrà una corrente media finita attorno al nucleo.
E’ noto dalle leggi dell’elettrodinamica classica che una carica in movimento genera una corrente /idqdt= dove q è la carica generica e t è il tempo. Questa originerà altre correnti nei domini di Weiss adiacenti e così via, generando così il flusso di energia.

Per approfondire vedi: frequenza di Larmor, domini di Weiss.
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[2] Re: Questione curiosa sui trasformatori

Messaggioda Foto Utentelemure64 » 8 dic 2020, 12:30

Sono sconvolto :) Credo sia un dei thread più belli di tutta la rete (sul tema, ovviamente: un surfista o uno studioso di diritto non la penseranno così).
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[3] Re: Questione curiosa sui trasformatori

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 8 dic 2020, 12:33

LupoSergio ha scritto:originerà altre correnti nei domini di Weiss adiacenti e così via, generando così il flusso di energia

Direi che la propagazione, o comunque trasmissione, della potenza da primario a secondario non va confusa con la propagazione atomica del campo magnetico. Basta pensare che la magnetizzazione del nucleo rimane invariata quando il carico del trasformatore varia.

P.S. Questo thread lo trovo interessante e ben fatto, lungi da me aggiungervi una qualsivoglia forma di insistenza.
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[4] Re: Questione curiosa sui trasformatori

Messaggioda Foto UtenteLupoSergio » 8 dic 2020, 14:30

EcoTan ha scritto:
LupoSergio ha scritto:originerà altre correnti nei domini di Weiss adiacenti e così via, generando così il flusso di energia

Direi che la propagazione, o comunque trasmissione, della potenza da primario a secondario non va confusa con la propagazione atomica del campo magnetico. Basta pensare che la magnetizzazione del nucleo rimane invariata quando il carico del trasformatore varia.


Parliamo a livello di grandezze atomiche. Il nucleo non ha magnetizzazione nel senso di come la intendiamo noi, possiamo tutt'al più parlare di dipoli magnetici, per quello parlavo di domini di Weiss. La carica degli elettroni però varia. E' la variazione di energia nel tempo che ci interessa, non il suo valore assoluto, gli stati energetici che assumono gli elettroni, che si posizionano da un livello ad un altro e che influenzano gli atomi vicini, carica elettrica variabile che, di conseguenza, origina campi magnetici e così via.
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[5] Re: Questione curiosa sui trasformatori

Messaggioda Foto UtentePiercarlo » 8 dic 2020, 16:57

Mah... Ho la sensazione che si stia andando completamente fuori strada.
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[6] Re: Questione curiosa sui trasformatori

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 8 dic 2020, 19:10

lemure64 ha scritto:Sono sconvolto :) Credo sia un dei thread più belli di tutta la rete (sul tema, ovviamente: un surfista o uno ... non la penseranno così).

Smentisco categoricamente :!: :mrgreen: :mrgreen: :mrgreen:
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[7] Re: Questione curiosa sui trasformatori

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 8 dic 2020, 19:16

EcoTan ha scritto:Sicuramente dirò una cavolata: il nucleo che ci sta a fare, potremmo paragonarlo a una guida d'onda?


Non possiamo paragonarla a una guida d'onda, è una guida d'onda! Proprio come i due conduttori che portano l'energia elettrica, si possono studiare come guida d'onda che porta il modo TEM.
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[8] Re: Questione curiosa sui trasformatori

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 8 dic 2020, 19:35

LupoSergio ha scritto:Parliamo a livello di grandezze atomiche. Il nucleo non ha magnetizzazione nel senso di come la intendiamo noi, possiamo tutt'al più parlare di dipoli magnetici, per quello parlavo di domini di Weiss.

Mi sembra che stia parlando dell'energia dentro al nucleo, che c'e` ma e` enormemente piu` piccola di quella trasferita dal trasformatore. L'energia immagazzinata nel nucleo e` tanto piu` bassa quanto maggiore e` la permeabilita` relativa del nucleo.

Anche questa energia si propaga nel nucleo ma non ha effetto sul trasporto di potenza. L'energia che si propaga nel nucleo viaggia molto piu` adagio di quella guidata attraverso lo spazio esterno, da uno a due ordini di grandezza piu` adagio, l'unico effetto che conosco di questa propagazione e` che a frequenze abbastanza alte genera un'onda stazionaria all'interno del nucleo che ha zone a maggiore magnetizzazione e zone a minore magnetizzazione, dando delle limitazioni in alta frequenza per nuclei grandi ad alta permeabilita`.

LupoSergio ha scritto:La carica degli elettroni però varia.

Detto cosi` mi sembra proprio sbagliato :(
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[9] Re: Questione curiosa sui trasformatori

Messaggioda Foto UtenteEdmondDantes » 8 dic 2020, 20:04

Riscriverei meglio il discorso sul trasformatore ideale, induttanza di dispersione e flusso disperso. Un lettore alle prime armi potrebbe interpretarlo nel modo sbagliato. Ovviamente non faccio riferimento al doppio bipolo studiato in teoria delle reti.
Si fanno delle ipotesi per scrivere un modello utilizzabile in certi ambiti e con scopi specifici. Il modello non potrà mai spiegare il principio di funzionamento della macchina.
Ragionando al contrario, naturalmente, troveremmo una sorta di paradosso nel modello "strettamente ideale" di un trasformatore "reale", ma dobbiamo sempre tener conto dei suoi limiti di validità (in questo caso soprattutto del limite in frequenza).
Questo e' solo un appunto e non deve essere interpretato come una critica.

Faccio notare che la configurazione del campo di Poynting del trasformatore e' simile a quella che si avrebbe con una coppia di conduttori percorsi da corrente, a pari geometria.
Nella coppia di conduttori, pero', il "protagonista" e' il campo E e non H.

Il risultato di questo 3D e' generale: il trasporto dell'energia avviene sempre nello spazio circostante.
In tutti i fenomeni elettromagnetici lo spazio e' il vero protagonista.
Con Maxwell, infatti, esso non e' più un ente geometrico (azione a contatto), ma uno oggetto con proprietà fisiche in grado di influenzare i fenomeni elettromagnetici.
Questo concetto e' fondamentale e in qualche modo si trova nascosto anche nelle ultime righe scritte da Foto UtenteIsidoroKZ circa la velocità di propagazione dell'energia.
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[10] Re: Questione curiosa sui trasformatori

Messaggioda Foto UtenteEdmondDantes » 8 dic 2020, 20:22

Altro modo per evidenziare che il campo H nel nucleo e' molto più piccolo del H nella regione esterna.

Trasformatore sotto carico.
\text{N}_{1}\text{I}_{1} \approx \text{N}_{2}\text{I}_{2} (1)

\oint _{S1}\overline{H}d\overline{r}=\text{N}_{1}\text{I}_{1} (2)

\oint _{S12}\overline{H}d\overline{r}=\text{N}_{1}\text{I}_{1}-\text{N}_{2}\text{I}_{2} (3)

I percorsi S1 e S12 coinvolgono rispettivamente il primo avvolgimento e entrambi gli avvolgimenti.
Per la prima relazione, il terzo integrale sarà trascurabile, quindi il campo H del nucleo deve essere necessariamente piccolo rispetto al campo H esterno.
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