Tutto quello che devi sapere sui nuclei dei trasformatori (le nozioni di base!)

GNEE Acciaio al silicio per trasformatore

Parte integrante di qualsiasi rete elettrica sono i suoi trasformatori elettrici. Come suggerisce il nome, il ruolo dinuclei del trasformatoreè convertire o "trasformare" la tensione in ingresso in una tensione in uscita desiderabile. L'energia può essere aumentata a tensioni più elevate o ridotta a tensioni più basse. Un esempio di quando l'energia dovrebbe essere incrementata è quando deve percorrere lunghe distanze, poiché ciò aumenta l'efficienza.
Quindi, man mano che l’energia passa dalle linee elettriche alle case residenziali, verrebbe ridotta prima di entrare nell’interruttore. Per svolgere questi compiti, i trasformatori elettrici possono essere grandi quanto edifici o piccoli come cellulari.

Parti diverse di un trasformatore elettrico sono realizzate con materiali diversi. Gli avvolgimenti sono solitamente realizzati in rame o alluminio, mentre i lamierini sono in acciaio, spesso acciaio al silicio. I nuclei possono anche essere costituiti, tra gli altri, da ferro, metalli amorfi e ceramica ferrite.

Informazioni su Transformers: Il nucleo

Il centro di un trasformatore è chiamato nucleo. Qui l'elettricità scorre attraverso un avvolgimento primario creando un flusso magnetico. Quando il campo magnetico attraversa l'avvolgimento secondario, l'avvolgimento secondario capta la tensione. La potenza viene aumentata o diminuita in relazione al numero di spire di ciascun avvolgimento. Più si accende l'avvolgimento secondario e la tensione aumenta. Meno giri e diminuisce.

I due tipi principali di nuclei del trasformatore sono il tipo a guscio e il tipo a nucleo. Nei nuclei di tipo shell, i nuclei circondano l'avvolgimento. Al contrario, il tipo di nucleo è caratterizzato dagli avvolgimenti che circondano il nucleo, come si può vedere nel grafico sottostante.

Le configurazioni del tipo core vengono utilizzate per esigenze di alta tensione/alta potenza. Sebbene le perdite di potenza tendano ad essere più elevate, gli avvolgimenti nel tipo a nucleo sono facilmente disponibili e quindi la manutenzione è più semplice rispetto ai trasformatori a guscio. Infine, poiché nei trasformatori con nucleo centrale gli avvolgimenti sono posizionati su gambe separate, è necessaria più rame nella produzione dei trasformatori con nucleo centrale.

D'altra parte, i core di tipo shell vengono utilizzati per applicazioni a bassa potenza. Hanno minori perdite di energia, ma la manutenzione è più difficile perché gli avvolgimenti sono più difficili da raggiungere. Il miglior contenimento energetico è dovuto al fatto che gli avvolgimenti sono più vicini tra loro e che il flusso magnetico ha un percorso chiuso attorno alle spire su cui viaggia. A differenza del tipo a nucleo, i trasformatori a guscio consentono un raffreddamento naturale. Anche la resistenza meccanica dei trasformatori a guscio è maggiore.

L'accoppiamento, o collegamento elettromagnetico tra i due avvolgimenti, deve essere ben predisposto per evitare perdite. Inoltre, gli strati di acciaio che compongono la struttura del nucleo dovrebbero essere il più permeabili possibile per condurre il flusso magnetico da un avvolgimento all'altro. L'impilamento di strati di laminazione sottile, anziché un nucleo costituito da un unico pezzo solido, ha l'effetto di ridurre le correnti parassite e il riscaldamento.

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