Dal punto di vista impiantistico, il trasformatore monofase
(come una qualunque delle fasi di un trasformatore trifase) è un
quadripolo.
Le relazioni esistenti tra le tensioni e le correnti di ingresso e di
uscita dipendono dai parametri che descrivono il funzionamento del
trasformatore.
Illustrando il principio di funzionamento sono
già stati mostrati due circuiti equivalenti: quello del trasformatore
perfettamente ideale e quello del trasformatore in cui la permeabilità
del circuito magnetico non è infinita.
Per il circuito equivalente del trasformatore reale si devono eliminare
tutte le ipotesi fatte per il trasformatore ideale.
In un trasformatore reale:
I conduttori degli avvolgimenti hanno una resistenza ohmica finita che dà
luogo a perdite per effetto joule.
Nel ferro del nucleo
si
instaurano delle correnti parassite, dovute alle forze elettromotrici
indotte dal flusso magnetico alternato, che producono perdite
termiche; sempre nel ferro, i domini magnetici che oscillano sotto
l'azione del flusso alternato, producono perdite di calore per l'attrito reciproco.
In definitiva vi sono perdite di energia sotto forma di calore
sia nel rame che nel ferro.
Delle prime si tiene conto con la resistenza ohmica degli avvolgimenti in
rame (R1 ed R2), delle seconde, essendo dipendenti dall'induzione magnetica, quindi
dal flusso, quindi dalla tensione, con una resistenza fittizia (R0)
ai capi
della tensione direttamente legata al flusso comune ai due avvolgimenti
(flusso utile).
La permeabilità del ferro non infinita, unitamente a quella non nulla
dell'aria, fa si, infatti, che l'accoppiamento tra gli avvolgimenti non sia
perfetto. La totale forza elettromotrice di autoinduzione, che
nel primario si oppone alla tensione applicata è dovuta al flusso
effettivamente concatenato prodotto dalla corrente circolante che è diverso dal
flusso che si concatena con il secondario (flusso utile). Oltre al flusso utile c'è dunque un
flusso di dispersione.
Al flusso utile è associata la forza controelettromotrice
E1, al flusso disperso un'ulteriore forza controelettromotrice di cui si
tiene conto mediante il parametro che caratterizza la struttura:
l'induttanza di dispersione(L1).
Un discorso analogo vale per
l'avvolgimento secondario. In questo caso la forza elettromotrice indotta fa
circolare una corrente che genera un flusso magnetico la cui parte
più consistente, è uguale ed opposta al flusso utile e tende ad
annullarlo (smagnetizzazione).
Nel primario, però, la corrente di richiamo ripristina il flusso al
valore imposto dalla tensione applicata, annullando pertanto la forza
controelettromotrice che quella parte di flusso genera nel secondario.
Rimane come forza controelettromotrice nel secondario quella
corrispondente alla seconda parte del flusso totale secondario:di
essa si tiene conto con l'induttanza di dispersione secondaria (L2).
Il circuito equivalente del trasformatore assume allora l'aspetto
seguente: