La caduta di tensione in un trasformatore può verificarsi a causa di diversi fattori legati alla progettazione, al funzionamento e alle condizioni esterne. Una delle cause principali sono le perdite resistive negli avvolgimenti e nel nucleo del trasformatore. Quando la corrente scorre attraverso gli avvolgimenti, incontra resistenza nei conduttori, provocando una caduta di tensione proporzionale al quadrato della corrente per la resistenza. Questa perdita resistiva si manifesta sotto forma di calore e riduce la tensione disponibile sui terminali di uscita del trasformatore. Inoltre, le perdite magnetiche nel materiale del nucleo possono contribuire alla caduta di tensione, dove l’energia viene dissipata sotto forma di calore a causa dell’isteresi e delle correnti parassite all’interno del nucleo del trasformatore.
Le principali cause di caduta di tensione nei trasformatori comprendono perdite resistive negli avvolgimenti e nel nucleo, nonché perdite reattive dovute al flusso di dispersione e alla corrente magnetizzante. Le perdite resistive si verificano quando la corrente scorre attraverso gli avvolgimenti, incontrando resistenza nei conduttori, che porta ad una caduta di tensione proporzionale alla corrente al quadrato per la resistenza. Le perdite reattive, invece, risultano dalla corrente magnetizzante necessaria per stabilire e mantenere il campo magnetico nel nucleo del trasformatore. Queste perdite contribuiscono collettivamente alla riduzione della tensione dall’ingresso del trasformatore ai suoi terminali di uscita.
La bassa tensione in un trasformatore può essere causata da vari fattori, tra cui un’elevata richiesta di carico che supera la capacità nominale del trasformatore, un’eccessiva caduta di tensione dovuta a lunghe distanze di trasmissione o dimensioni inadeguate del conduttore o una scarsa regolazione in condizioni di carico variabili. Quando un trasformatore è soggetto a un carico superiore alla sua capacità nominale, l’aumento del flusso di corrente attraverso i suoi avvolgimenti porta a perdite resistive più elevate, provocando una caduta della tensione di uscita. Questa situazione può provocare condizioni di bassa tensione sui terminali di uscita del trasformatore, influenzando le prestazioni e l’efficienza dei dispositivi e dei sistemi elettrici collegati.
I trasformatori riducono la tensione attraverso i principi dell’induzione elettromagnetica. Una corrente alternata che passa attraverso l’avvolgimento primario di un trasformatore genera un flusso magnetico nel nucleo. Questo flusso magnetico induce una tensione nell’avvolgimento secondario in base al rapporto delle spire tra l’avvolgimento primario e quello secondario. Regolando il numero di spire negli avvolgimenti, i trasformatori possono aumentare (aumentare) o diminuire (diminuire) i livelli di tensione. Questa capacità di modificare i livelli di tensione è essenziale per trasmettere energia elettrica in modo efficiente su lunghe distanze e soddisfare i requisiti di tensione di diversi carichi e dispositivi elettrici.
Per risolvere un problema di caduta di tensione in un trasformatore, si possono prendere in considerazione diversi approcci a seconda della causa specifica. Aumentando la dimensione del conduttore negli avvolgimenti del trasformatore è possibile ridurre le perdite resistive e quindi minimizzare la caduta di tensione. Anche migliorare la progettazione del trasformatore per ridurre le perdite del nucleo attraverso migliori materiali magnetici o tecniche di costruzione può aiutare a mitigare la caduta di tensione. Una corretta manutenzione del trasformatore, comprese ispezioni e test regolari, garantisce che funzioni entro parametri ottimali e possa identificare tempestivamente eventuali potenziali problemi. Inoltre, l’ottimizzazione della distribuzione del carico e la garanzia che il trasformatore non sia sovraccaricato oltre la sua capacità nominale può prevenire un’eccessiva caduta di tensione e mantenere stabile la tensione di uscita per i sistemi elettrici collegati.