L’efficienza di un trasformatore è generalmente elevata grazie ai principi dell’induzione elettromagnetica e alla progettazione del nucleo e degli avvolgimenti. I trasformatori funzionano sulla base del trasferimento di energia elettrica da un circuito all’altro tramite accoppiamento magnetico. Questo processo è altamente efficiente perché ci sono perdite minime associate al trasferimento di energia tramite il flusso magnetico tra gli avvolgimenti primari e secondari. Inoltre, i materiali principali utilizzati nei trasformatori, come i laminati in ferro o acciaio al silicio, sono scelti per la loro capacità di concentrare il flusso magnetico e ridurre al minimo le perdite per correnti parassite, contribuendo all’elevata efficienza.
Nonostante la loro elevata efficienza, nessun trasformatore è efficiente al 100% a causa delle perdite intrinseche che si verificano durante il funzionamento. Queste perdite includono principalmente perdite nel rame (dovute alla resistenza negli avvolgimenti) e perdite nel nucleo (dovute all’isteresi e alle correnti parassite nel materiale del nucleo). Sebbene i moderni trasformatori siano progettati per ridurre al minimo queste perdite attraverso un’attenta selezione di materiali e tecniche di costruzione, ci sarà sempre una parte di energia dissipata sotto forma di calore, limitando l’efficienza a meno del 100%.
In confronto, i trasformatori presentano generalmente un rendimento maggiore rispetto alle macchine rotanti come motori elettrici o generatori. Questo perché i trasformatori funzionano sull’induzione elettromagnetica, che trasferisce energia attraverso un campo magnetico senza attrito meccanico o parti in movimento. Al contrario, le macchine rotanti coinvolgono componenti meccanici come cuscinetti e spazzole che introducono attrito e perdite meccaniche, riducendo l’efficienza complessiva rispetto ai trasformatori.
L’efficienza di un trasformatore non è bassa in termini assoluti, ma è inferiore rispetto alle condizioni teoriche ideali (efficienza al 100%). Le ragioni principali per cui l’efficienza è inferiore al 100% includono perdite resistive negli avvolgimenti in rame (perdite I²R) e perdite nel materiale del nucleo magnetico (isteresi e perdite per correnti parassite). Queste perdite fanno sì che parte dell’energia elettrica in ingresso venga convertita in calore anziché trasferita completamente al lato di uscita. Gli sforzi per migliorare l’efficienza dei trasformatori si concentrano sulla riduzione al minimo di queste perdite attraverso una migliore progettazione, materiali e strategie operative.
L’efficienza di un trasformatore è sempre inferiore a 1 (o 100%) a causa delle realtà fisiche della conversione e trasmissione dell’energia. Anche in condizioni ottimali con perdite minime, i trasformatori non possono raggiungere la perfetta efficienza a causa di fattori inevitabili come il riscaldamento resistivo negli avvolgimenti e le perdite magnetiche nel materiale del nucleo. Sebbene l’efficienza del trasformatore possa essere molto elevata, in genere compresa tra il 95% e il 98% per i progetti moderni, raggiungere il 100% di efficienza è teoricamente impossibile a causa di queste perdite intrinseche nel processo di trasferimento di energia.