Perché nelle trasformatori ideali le perdite di rame sono generalmente inferiori alle perdite di ferro?

La perdita di rame e la perdita di ferro in un trasformatore ideale

Nel modello teorico di un trasformatore ideale, si assume che non ci siano perdite, il che significa che sia la perdita di rame che quella di ferro sono zero. Tuttavia, se consideriamo un trasformatore ideale da una prospettiva più realistica, possiamo affermare che le sue perdite di rame e di ferro dovrebbero essere teoricamente molto basse. In particolare, la perdita di rame in un trasformatore ideale è solitamente considerata inferiore alla perdita di ferro, principalmente per diversi motivi:

• Definizione della Perdita di Rame: La perdita di rame è la perdita di energia che si verifica a causa della resistenza degli avvolgimenti del trasformatore (solitamente conduttori di rame) quando vi scorre la corrente. Secondo la legge di Joule, viene generato calore, e questa parte di perdita di energia è definita perdita di rame.

• Definizione della Perdita di Ferro: La perdita di ferro consiste nella perdita per correnti indotte e nella perdita per isteresi generate dal nucleo di ferro del trasformatore in un campo magnetico alternato. Anche in condizioni ideali, queste perdite esistono ancora a causa delle caratteristiche intrinseche del materiale del nucleo di ferro.

• Prestazioni Ideali: In un trasformatore ideale, la resistenza degli avvolgimenti può essere considerata infinitesimamente piccola, risultando in una perdita di rame trascurabile. Tuttavia, la perdita di ferro esiste ancora poiché è legata alle proprietà del materiale del nucleo e all'azione del campo magnetico alternato, che non possono essere completamente eliminate, anche in uno scenario ideale.

Perdite di Rame e di Ferro nei Trasformatori Reali

Nei trasformatori pratici, la situazione è diversa. Sebbene possiamo minimizzare le perdite utilizzando materiali di alta qualità e progetti avanzati, le perdite di rame e di ferro sono inevitabili. Ecco alcune caratteristiche delle perdite di rame e di ferro nei trasformatori reali:

• L’Impatto Effettivo della Perdita di Rame: Nei trasformatori pratici, la perdita di rame è causata dalla resistenza degli avvolgimenti ed è direttamente proporzionale al quadrato della corrente. Ciò significa che, con l'aumento del carico e della corrente, la perdita di rame aumenta significativamente.

• Impatto Effettivo delle Perdite di Ferro: Le perdite di ferro effettive nei trasformatori includono le perdite per correnti indotte e le perdite per isteresi. Le perdite per correnti indotte sono causate dalla produzione di correnti indotte nel nucleo di ferro a causa del campo magnetico alternato, mentre le perdite per isteresi risultano dalla perdita di energia nel materiale del nucleo di ferro durante il processo di magnetizzazione e demagnetizzazione ripetuto.

• Confronto tra Perdita di Rame e Perdita di Ferro: Nei trasformatori pratici, i valori specifici delle perdite di rame e di ferro dipendono da vari fattori, inclusi il progetto del trasformatore, le condizioni di carico, la frequenza di funzionamento, ecc. In alcuni casi, la perdita di rame può superare la perdita di ferro, mentre in altre situazioni, la perdita di ferro può essere maggiore. Tipicamente, per i trasformatori sotto carico leggero o senza carico, la perdita di ferro può prevalere, mentre per i trasformatori sotto carico pesante, la perdita di rame può essere più significativa.

Conclusione

In sintesi, la perdita di rame in un trasformatore ideale è tipicamente inferiore alla perdita di ferro, poiché la perdita di rame può teoricamente avvicinarsi a zero, mentre la perdita di ferro non può essere completamente eliminata a causa delle proprietà del materiale del nucleo di ferro. Nei trasformatori pratici, esistono sia perdite di rame che di ferro, e i loro valori specifici dipendono da vari fattori. L'importanza delle perdite di rame e di ferro può variare in base a diverse condizioni operative.