La perdita maggiore in un trasformatore è tipicamente la perdita del nucleo, nota anche come perdita di ferro. Ciò si verifica a causa del campo magnetico alternato nel nucleo del trasformatore, causando isteresi e perdite per correnti parassite. La perdita di isteresi risulta dal ritardo tra il campo magnetico e la magnetizzazione del materiale del nucleo, mentre la perdita di corrente parassita è dovuta alle correnti circolanti indotte all’interno del nucleo. Queste perdite sono inerenti alle proprietà materiali del nucleo e alla frequenza di funzionamento.
La perdita massima nei trasformatori è solitamente la perdita del rame, detta anche perdita dell’avvolgimento. La perdita di rame si verifica a causa della resistenza degli avvolgimenti, che provoca la generazione di calore quando la corrente li attraversa. Questa perdita è proporzionale al quadrato della corrente e alla resistenza degli avvolgimenti, quindi aumenta significativamente con condizioni di carico più elevate. Nella maggior parte dei trasformatori pratici, la perdita di rame tende a superare la perdita del nucleo in condizioni di pieno carico.
Le due perdite principali in un trasformatore sono la perdita del nucleo (perdita del ferro) e la perdita del rame (perdita dell’avvolgimento). La perdita del nucleo, come accennato, si verifica nel nucleo del trasformatore a causa degli effetti magnetici, mentre la perdita del rame avviene negli avvolgimenti a causa della resistenza elettrica. Insieme, queste perdite determinano l’efficienza del trasformatore, e gli sforzi per minimizzarle si concentrano sulla selezione di materiali di base appropriati e sull’ottimizzazione della progettazione dell’avvolgimento.
Le quattro perdite nei trasformatori includono perdita del nucleo, perdita di rame, perdita parassita e perdita dielettrica. Le perdite nel nucleo consistono in isteresi e perdite di correnti parassite nel nucleo. La perdita di rame si verifica negli avvolgimenti a causa della resistenza. Le perdite disperse derivano dal flusso di dispersione che induce correnti in parti non magnetiche come il serbatoio e altri componenti strutturali. La perdita dielettrica si verifica nei materiali isolanti a causa del campo elettrico alternato che provoca il flusso di piccole correnti all’interno dell’isolamento, con conseguente dissipazione di energia.
La perdita totale di un trasformatore è la somma delle perdite del nucleo, delle perdite di rame, delle perdite parassite e delle perdite dielettriche. Le perdite nel nucleo e nel rame sono in genere i componenti più significativi, mentre le perdite parassite e dielettriche sono relativamente minori ma comunque importanti per calcoli accurati dell’efficienza. La perdita totale influisce sull’efficienza e sulle prestazioni complessive del trasformatore, influenzando fattori quali la generazione di calore, i costi operativi e l’affidabilità.