Il trasformatore è un dispositivo che utilizza il principio dell'induzione elettromagnetica per trasformare la tensione alternata. I suoi componenti principali includono l'avvolgimento primario, l'avvolgimento secondario e il nucleo di ferro.
Nel settore dell'elettronica, si può spesso scorgere l'ombra del trasformatore, il più comune dei quali è utilizzato negli alimentatori come convertitore di tensione e isolamento.
In breve, il rapporto di tensione tra l'avvolgimento primario e quello secondario è uguale al rapporto di spire tra gli avvolgimenti primario e secondario. Pertanto, se si desidera ottenere tensioni diverse, è possibile modificare il rapporto di spire degli avvolgimenti.
In base alle diverse frequenze di funzionamento, i trasformatori possono essere generalmente suddivisi in trasformatori a bassa frequenza e trasformatori ad alta frequenza. Ad esempio, nella vita di tutti i giorni, la frequenza della corrente alternata di rete è di 50 Hz. I trasformatori che funzionano a questa frequenza sono definiti trasformatori a bassa frequenza; la frequenza di funzionamento di un trasformatore ad alta frequenza può raggiungere decine o centinaia di kHz.
Il volume di un trasformatore ad alta frequenza è molto inferiore a quello di un trasformatore a bassa frequenza con la stessa potenza di uscita.
Il trasformatore è un componente relativamente grande nel circuito di alimentazione. Se si desidera ridurne le dimensioni mantenendo la potenza di uscita, è necessario utilizzare un trasformatore ad alta frequenza. Pertanto, i trasformatori ad alta frequenza vengono utilizzati negli alimentatori switching.
Il principio di funzionamento dei trasformatori ad alta frequenza e a bassa frequenza è lo stesso, entrambi basati sul principio dell'induzione elettromagnetica. Tuttavia, in termini di materiali, i loro "nuclei" utilizzano materiali diversi.
Il nucleo di ferro di un trasformatore a bassa frequenza è generalmente costituito da numerosi fogli di acciaio al silicio, mentre il nucleo di ferro di un trasformatore ad alta frequenza è composto da materiali magnetici ad alta frequenza (come la ferrite). (Pertanto, il nucleo di ferro di un trasformatore ad alta frequenza viene generalmente chiamato nucleo magnetico).
Nei circuiti di alimentazione a tensione continua stabilizzata, il trasformatore a bassa frequenza trasmette un segnale sinusoidale.
Nei circuiti degli alimentatori switching, i trasformatori ad alta frequenza trasmettono segnali a onda quadra pulsata ad alta frequenza.
Alla potenza nominale, il rapporto tra la potenza di uscita e la potenza di ingresso del trasformatore è chiamato rendimento del trasformatore. Quando la potenza di uscita del trasformatore è uguale alla potenza di ingresso, il rendimento è del 100%. In realtà, un trasformatore con un rendimento del 100% non esiste, perché, a causa delle perdite nel rame e nel ferro, il trasformatore presenterà sempre delle perdite.
Che cos'è la perdita di rame?
Poiché l'avvolgimento del trasformatore ha una certa resistenza, quando la corrente lo attraversa, parte dell'energia si trasforma in calore. Dato che l'avvolgimento del trasformatore è realizzato con filo di rame, questa perdita è detta anche perdita di rame.
Che cos'è la perdita di ferro?
Le perdite nel ferro di un trasformatore comprendono principalmente due aspetti: le perdite per isteresi e le perdite per correnti parassite. Le perdite per isteresi si verificano quando la corrente alternata attraversa l'avvolgimento: le linee di forza magnetiche che attraversano il nucleo di ferro provocano l'attrito tra le molecole del nucleo, generando calore e consumando parte dell'energia elettrica. Poiché le linee di forza magnetiche attraversano il nucleo di ferro, quest'ultimo genera anche una corrente indotta. Dato che questa corrente è vorticosa, si parla anche di correnti parassite, e le perdite per correnti parassite contribuiscono ulteriormente al consumo di energia elettrica.
Data di pubblicazione: 27 dicembre 2022
