Quali sono le perdite del trasformatore?
Un trasformatore è un componente di base nei circuiti elettronici che aumenta o diminuisce la tensione. Ciò viene realizzato attraverso due avvolgimenti di filo di rame, le bobine primaria e secondaria, attorno a un magnete continuo, chiamato nucleo. Le perdite del trasformatore si riferiscono all'energia elettrica che viene persa durante l'aumento o la riduzione della tensione.
Un altro modo in cui uno può vedere questo è che nulla viene a costare in elettronica che funziona a temperature di funzionamento normali. La quantità di potenza immessa nell'avvolgimento del trasformatore primario viene sempre ridotta nell'avvolgimento secondario. La bobina primaria non tocca fisicamente la bobina secondaria, come ci si aspetterebbe da altri tipi di connessioni elettriche. La connessione viene effettivamente effettuata dal campo magnetico e dalla sua interazione con gli elettroni. Questa connessione è nota come induzione, il che ha senso perché il campo magnetico induce o fa sì che l'elettricità si sposti dalla bobina primaria a quella secondaria.
Le perdite del trasformatore sono il risultato diretto dell'induzione magnetica e possono essere previste matematicamente. Per capirlo, si può considerare l'aspetto di un campo magnetico. Se le limature di ferro sono sparse su un pezzo di carta rigida posizionato sopra un magnete, le limature di ferro si formano in linee curve. L'elettricità viene persa nei trasformatori perché le linee magnetiche curve assorbono parte dell'energia all'aria aperta e ai materiali circostanti anziché direttamente alla bobina secondaria.
Quando le persone vengono introdotte per la prima volta alle perdite dei trasformatori, la reazione potrebbe essere che i trasformatori sono troppo inefficienti per essere buoni. La sfida ingegneristica, tuttavia, è ridurre le perdite del trasformatore a quantità non importanti nel resto del circuito. I trasformatori hanno dimensioni variabili da quelli molto piccoli che si trovano sulle schede madri dei computer a quelli molto grandi in uso nelle centrali elettriche industriali. I trasformatori di grandi dimensioni possono permettersi di perdere più energia rispetto alle loro controparti più piccole.
L'energia termica è un risultato importante delle perdite del trasformatore. Gli elettroni persi interagiscono con i materiali che li circondano, compresi alcuni gas nell'aria, ed è qui che proviene il calore. Se il calore non viene rimosso abbastanza velocemente, il trasformatore potrebbe esplodere e, nei modelli più grandi, esplodere. Lo scoppio e l'esplosione possono anche verificarsi se un picco di potenza elettrica relativamente grande viene spinto nella bobina primaria. Questo è il motivo per cui è necessario eseguire prima la matematica per determinare i limiti operativi di un particolare design del trasformatore.