Il motivo per cui i trasformatori utilizzano lamiere di acciaio al silicio per i loro nuclei.

Per ridurre un altro tipo di perdita di ferro: la 'perdita per correnti parassite'. Quando un trasformatore è in funzione, c'è corrente alternata nelle bobine e, ovviamente, anche il flusso magnetico che genera è alternato. Questo cambiamento del flusso magnetico induce una corrente nel nucleo di ferro. La corrente indotta nel nucleo di ferro circola su un piano perpendicolare alla direzione del flusso magnetico, da qui il nome corrente parassita. La perdita di correnti parassite provoca anche il riscaldamento del nucleo di ferro.

Perché le lamiere di acciaio al silicio vengono utilizzate per i nuclei dei trasformatori? I suoi vantaggi:

I nuclei dei trasformatori comuni sono generalmente costituiti da lamiere di acciaio al silicio. L'acciaio al silicio è un tipo di acciaio legato al silicio (chiamato anche siliciuro), con un contenuto di silicio compreso tra 0,8 e 4,8%. L'acciaio al silicio viene utilizzato per i nuclei dei trasformatori perché è un materiale magnetico altamente permeabile. In una bobina energizzata può produrre un'intensità di induzione magnetica maggiore, consentendo così di ridurre le dimensioni del trasformatore.

Sappiamo che i trasformatori attuali funzionano sempre in condizioni di corrente alternata. La perdita di potenza si verifica non solo nella resistenza delle bobine ma anche nel nucleo di ferro magnetizzato dalla corrente alternata. La perdita di potenza nel nucleo di ferro è solitamente chiamata 'perdita di ferro', causata da due fattori: 'perdita per isteresi' e 'perdita per correnti parassite'.

La perdita per isteresi è la perdita di ferro causata dal fenomeno dell'isteresi durante il processo di magnetizzazione del nucleo di ferro. L'entità di questa perdita è direttamente proporzionale all'area racchiusa dal ciclo di isteresi del materiale. L'acciaio al silicio ha un ciclo di isteresi stretto, quindi utilizzarlo per i nuclei dei trasformatori comporta una minore perdita di isteresi, riducendo significativamente la generazione di calore.

Poiché l'acciaio al silicio presenta i vantaggi sopra menzionati, perché non utilizzare un blocco solido di acciaio al silicio per il nucleo, invece di trasformarlo in fogli?

Questo perché il nucleo laminato può ridurre un altro tipo di perdita di ferro: la 'perdita per correnti parassite'. Quando un trasformatore è in funzione, c'è corrente alternata nelle bobine e anche il flusso magnetico che genera è, ovviamente, alternato. Questo cambiamento del flusso magnetico induce una corrente nel nucleo di ferro. La corrente indotta nel nucleo di ferro circola su un piano perpendicolare alla direzione del flusso magnetico, da qui il nome corrente parassita. La perdita di correnti parassite provoca anche il riscaldamento del nucleo di ferro. Per ridurre le perdite per correnti parassite, il nucleo del trasformatore è costituito da lamiere di acciaio al silicio impilate e isolate l'una dall'altra. Ciò costringe le correnti parassite a fluire in percorsi stretti e allungati attraverso sezioni trasversali più piccole, aumentando la resistenza nel percorso delle correnti parassite. Allo stesso tempo, il silicio nell'acciaio aumenta la resistività del materiale, riducendo ulteriormente le correnti parassite.

I nuclei dei trasformatori sono generalmente realizzati con lamiere di acciaio al silicio laminate a freddo di 0,35 mm di spessore. Questi fogli vengono tagliati in strisce rettangolari in base alle dimensioni del nucleo richieste e quindi impilati a forma di 'E' o 'I'. In teoria, per ridurre al minimo le correnti parassite, sarebbero più efficaci lamiere di acciaio al silicio più sottili e strisce più strette. Ciò non solo ridurrebbe le perdite per correnti parassite e l'aumento della temperatura, ma farebbe anche risparmiare sul materiale in acciaio al silicio. Tuttavia, in pratica, quando si producono nuclei di acciaio al silicio, non si possono considerare esclusivamente questi vantaggi, poiché ciò aumenterebbe significativamente i tempi di produzione e ridurrebbe l'effettiva sezione trasversale del nucleo. Pertanto, quando si realizzano nuclei di trasformatori da fogli di acciaio al silicio, è necessario considerare le circostanze specifiche e valutare un equilibrio tra vantaggi e svantaggi per selezionare le dimensioni appropriate.