Principali funzioni dei nuclei dei trasformatori

Funzioni principali dei nuclei del trasformatore:

Poiché i trasformatori funzionano sempre con corrente alternata (AC), le perdite di potenza si verificano non solo nella resistenza degli avvolgimenti ma anche nel nucleo a causa della magnetizzazione da parte della corrente alternata. Il nucleo del trasformatore è costituito da due parti: i rami del nucleo (o colonne del nucleo) e i gioghi. Gli avvolgimenti (bobine) sono montati sui rami del nucleo, mentre i gioghi vengono utilizzati per completare il circuito magnetico. Per ridurre l'isteresi e le perdite di correnti parassite all'interno del nucleo, questo viene generalmente assemblato impilando fogli di acciaio al silicio secondo regole specifiche. Questi fogli contengono circa il 5% di silicio, hanno uno spessore compreso tra 0,35 e 0,50 mm e sono rivestiti su entrambi i lati con vernice isolante di spessore compreso tra 0,01 e 0,13 mm.

La perdita per isteresi è la perdita di ferro generata durante il processo di magnetizzazione a causa del fenomeno dell'isteresi magnetica. L'entità di questa perdita è proporzionale all'area racchiusa dal ciclo di isteresi del materiale. Poiché l'acciaio al silicio ha un ciclo di isteresi stretto, il suo utilizzo per il nucleo del trasformatore comporta una perdita di isteresi relativamente piccola, che riduce significativamente il grado di riscaldamento. Inoltre, la struttura laminata (foglio) del nucleo aiuta a ridurre al minimo un altro tipo di perdita di ferro: la perdita di correnti parassite. Quando il trasformatore è in funzione, la corrente alternata negli avvolgimenti produce naturalmente un flusso magnetico alternato. Questo cambiamento del flusso magnetico induce una corrente all'interno del nucleo. Questa corrente indotta circola all'interno di piani perpendicolari alla direzione del flusso magnetico, da qui il nome 'corrente parassita'. La perdita di corrente parassita provoca anche il riscaldamento del nucleo. Per ridurre la perdita di correnti parassite, il nucleo del trasformatore è impilato utilizzando lamiere di acciaio al silicio reciprocamente isolate. Ciò costringe le correnti parassite a fluire attraverso percorsi stretti e allungati con aree di sezione trasversale più piccole, aumentando così la resistenza elettrica lungo il percorso delle correnti parassite. Allo stesso tempo, il contenuto di silicio nell'acciaio aumenta la resistività del materiale, il che serve anche a ridurre le correnti parassite.