Principali funzioni dei nuclei dei trasformatori

Funzioni primarie dei nuclei del trasformatore:

I trasformatori pratici funzionano sempre in condizioni di corrente alternata (CA). Le perdite di potenza si verificano non solo nella resistenza delle bobine ma anche all'interno del nucleo poiché è magnetizzato dalla corrente alternata. Il nucleo di un trasformatore è costituito da due parti principali: le gambe del nucleo e i gioghi. Le bobine (avvolgimenti) sono montate sulle gambe del nucleo, mentre i gioghi servono a chiudere l'intero circuito magnetico. Per ridurre l'isteresi e le perdite di correnti parassite all'interno del nucleo, questo è tipicamente costruito impilando lamierini di acciaio al silicio secondo regole specifiche. Queste lamine contengono circa il 5% di silicio, hanno uno spessore da 0,35 a 0,50 mm e sono rivestite su entrambi i lati con uno strato di vernice isolante di spessore da 0,01 a 0,13 mm.

La perdita per isteresi è un tipo di perdita di ferro generata durante il processo di magnetizzazione a causa del fenomeno dell'isteresi. L'entità di questa perdita è direttamente proporzionale all'area racchiusa dal ciclo di isteresi del materiale. Poiché l'acciaio al silicio presenta un anello di isteresi stretto, il suo utilizzo per i nuclei dei trasformatori comporta perdite di isteresi inferiori, che riducono significativamente il riscaldamento del nucleo.

I nuclei laminati aiutano anche a ridurre al minimo un altro tipo di perdita di ferro: la perdita di correnti parassite. Durante il funzionamento del trasformatore, la corrente alternata nelle bobine genera un flusso magnetico alternato. Questo flusso variabile induce correnti all'interno del nucleo. Queste correnti indotte circolano su piani perpendicolari alla direzione del flusso magnetico e sono quindi note come correnti parassite. Allo stesso modo, le perdite di correnti parassite causano il riscaldamento del nucleo. Per ridurre le perdite per correnti parassite, il nucleo del trasformatore è costituito da lamierini di acciaio al silicio reciprocamente isolati. Ciò costringe le correnti parassite a fluire attraverso anelli stretti e allungati con aree di sezione trasversale più piccole, aumentando così la resistenza elettrica lungo i percorsi delle correnti parassite. Inoltre, il silicio presente nell'acciaio aumenta la resistività elettrica del materiale, contribuendo ulteriormente a ridurre le correnti parassite.