Introduzione
Immagina un variatore di luce per tutta la tua panchina: un unico quadrante che fa scorrere la tensione CA in modo fluido da zero fino a poco sopra il valore della parete, senza clic o passaggi. Questo è ciò che fa un trasformatore variabile , meglio conosciuto con il marchio Variac . Per un principiante è semplicemente una "presa a muro regolabile". Per un ingegnere è un autotrasformatore a rapporto variabile : un avvolgimento continuo su un nucleo toroidale con una spazzola di carbone mobile che estrae qualsiasi frazione di giro.
Principio e tipi
Un normale trasformatore ha due avvolgimenti separati, quindi l'ingresso e l'uscita sono elettricamente isolati. Un trasformatore variabile utilizza invece un singolo avvolgimento sia come primario che come secondario, ovvero un autotrasformatore . La porzione stazionaria è avvolta su un nucleo toroidale in acciaio-silicio a grani orientati; una spazzola scorrevole (collettore di corrente) percorre le curve esposte. Poiché la tensione di uscita è proporzionale al numero di giri sotto la spazzola e tali giri sono equamente distanziati, la posizione della manopola si mappa quasi linearmente sulla tensione. I progetti tipici funzionano al di sotto di 1 V per giro, quindi la regolazione è molto precisa; un'unità standard può fornire dallo 0% al 117% circa della tensione di ingresso.
Sono disponibili come unità da banco monofase, coppie raggruppate (in serie per una tensione più elevata, in parallelo per una corrente più elevata) e gruppi trifase (a stella o triangolo) per l'avviamento graduale del motore e alimentatori di prova bilanciati.
Esempio di applicazione
In un laboratorio, un variac da 0–250 V / 2 kVA alimenta un apparecchio sotto test in modo che un tecnico possa analizzare la tensione di linea e osservare il comportamento in caso di calo di tensione o sovratensione. Lo stesso dispositivo avvia gradualmente grandi motori a induzione, attenua l'illuminazione del palco e, abbinato a un trasformatore buck-boost e a un motore passo-passo, forma un regolatore di tensione CA a circuito chiuso (per i bagni galvanici, dove lo spessore della placcatura tiene traccia della tensione).
Malinteso comune e fatto divertente
Idea sbagliata: "Un variac isola il carico come un normale trasformatore." Falso. Poiché ingresso e uscita condividono un avvolgimento, non esiste isolamento galvanico ; sul terminale di uscita può apparire l'intero potenziale di rete. Toccarlo o mettere a terra il lato "sbagliato" può essere letale. Trattare sempre l'uscita come sotto tensione e aggiungere una protezione da sovracorrente separata.
Curiosità: la spazzola offre un controllo continuo senza rubinetti e l'efficienza raggiunge circa il 98% , molto meglio di un reostato della stessa potenza, che brucerebbe la differenza sotto forma di calore. Il nome Variac è un marchio registrato (General Radio), ora genericizzato come "thermos".
Standard
Per i trasformatori variabili di applicazione generale si applica la norma IEC 61558-2-14:2022 (Sicurezza dei trasformatori, dei reattori, delle unità di alimentazione e delle combinazioni — Parte 2-14: Prescrizioni particolari per i trasformatori variabili), insieme alla norma di sicurezza generale IEC 61558-1:2017 . Definisce il test di durata dell'azionamento (il collettore ha spostato 50.000 cicli al carico nominale), il test di riscaldamento (potenza massima più 10% di alimentazione, temperatura dell'avvolgimento entro i limiti della Tabella 104 come 105 °C per Classe A, 180 °C per Classe H) e la classificazione di protezione da cortocircuito, rafforzando l'avviso di "nessun isolamento" con contrassegni obbligatori.