Trasformatore reale

Le ipotesi dell’articolo «Trasformatore ideale sotto carico», che consentono di ritenere il trasformatore ideale, sono condizioni alle quali si deve tendere nel costruire un trasformatore, ma che in pratica non sono completamente realizzabili.



Fig. 1.9 – Circuito equivalente di un trasformatore reale che considera solo le perdite nel rame.

Infatti:

  • gli avvolgimenti presentano sempre una resistenza;
  • il flusso magnetico non si concatena perfettamente con i due avvolgimenti;
  • la corrente magnetizzante non è sempre trascurabile;
  • vi sono perdite nel ferro dovute a isteresi e a correnti parassite.

Evidentemente per analizzare il funzionamento del trasformatore reale il circuito equivalente di fig. 1.8 (presente nell’articolo «Trasformatore ideale sotto carico») non è più sufficientemente preciso.

Nello studio delle macchine elettriche reali si utilizza l’artificio di aggiungere al circuito equivalente della macchina ideale alcuni componenti fittizi (resistori, induttori, ecc.) che simulano la presenza di quei fenomeni non considerati nella macchina ideale.

Tali componenti non devono necessariamente esistere fisicamente, ma servono per realizzare un circuito equivalente che simuli un comportamento il più prossimo possibile a quello della macchina in esame.

In particolare il valore e la collocazione dei componenti fittizi devono essere scelti in modo da rappresentare il più correttamente possibile le potenze attive e reattive in gioco nella macchina reale.

Resistenze equivalenti

Nel realizzare il circuito equivalente della macchina reale si tiene conto della resistenza degli avvolgimenti del trasformatore, aggiungendo al trasformatore ideale i resistori R1 e R2 attraversati rispettivamente dalle correnti i1 e i2 come illustrato in fig. 1.9.

I valori delle resistenze R1 e R2 devono essere tali da dissipare per effetto joule la stessa potenza dissipata dai rispettivi avvolgimenti e in prima approssimazione corrispondono alla resistenza ohmica degli avvolgimenti stessi.

Flussi dispersi

Il non perfetto accoppiamento magnetico tra i due avvolgimenti fa sì che una parte del flusso creato dalla corrente magnetizzante, detto flusso disperso, non si concateni con l’avvolgimento secondario ma solamente con il primario (flusso Φ d1” di fig. 1.10a).

Indichiamo con ΦM il flusso utile, che concatena entrambi gli avvolgimenti, e con Φd1 il flusso disperso, che concatena solamente il primario e che si sviluppa prevalentemente in aria. In fig. 1.10a i due avvolgimenti sono disegnati su due colonne separate, per evidenziare meglio l’andamento dei flussi. In realtà i due avvolgimenti sono collocati sulla stessa colonna, proprio per minimizzare i flussi dispersi (fig. 1.4 presente nell’articolo «Trasformatore monofase ideale a vuoto»): nonostante questo accorgimento, rimane una quota non sempre trascurabile di flusso disperso.

Il flusso disperso Φd1, concorde con Φμ, è proporzionale alla corrente concatenata A1 del primario e risulta

dove ℜa1 indica la riluttanza del circuito magnetico percorso da Φd1.

Il corrispondente flusso disperso concatenato solo con il primario risulta

dove

prende il nome di induttanza di dispersione primaria.

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