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Titolo: Trasformatore

In un trasformatore, se n1 e n2 sono rispettivamente il numero di spire
degli avvolgimenti primario e secondario, si ha che il rapporto di
trasformazione è n = n1/n2. Si immagini che si voglia fare n < 1 (elevatore)
allora n2 = 1/n n1. Immagino che per motivi di economicità, fissato n, si
voglia prendere n1 più piccolo possibile.
Con quali criteri si determina n1 ?
Poi come si fa a scegliere il diametro dei fili degli avvolgimenti ?
grazie, ciao

 Poi come si fa a scegliere il diametro dei fili degli avvolgimenti ?
Presumo in base alla corrente che ci deve scorrere (evitare che il filo
bruci).
Ciao!
-
paperog@

Ciao. Se devi progettare trasformatori penso che i
due volumi di McLyman siano un "must" (almeno
come consulto).
I due volumi sono:
"Transformer and Inductor Design Handbook" e
"Magnetic Core Selection for Transformers and
Inductors", entrambi della Dekker.
Sulla teoria lasciano un po' a desiderare
ma sulla metodologia e sulla quantita' di dati sui
nuclei e sui ferri credo non abbiano eguali.
Per rispondere alla tua domanda, il numero
minimo di spire sul trasformatore viene scelto
in base a vari fattori, dipendenti dal tipo di
trasformatore e dall'impiego (ad esempio se
di potenza in bassa frequenza, o in alta frequenza,
o come trasformatore di impulso etc...). Quindi la
risposta non e' unica.
Il numero di spire al primario viene scelto secondo
la formula (che poi non e' altro che la legge di Faraday
calcolata per eccitazioni sinusoidali o onde quadre: il
risultato dell'integrale e' riassunto nel fattore di forma Kf):
Np = Vp / (Kf*Bm*Ac*f)
Np= numero di spire al primario;
Kf= fattore di forma che vale 4.4 per onde sinusoidali
Ac= sezione del nucleo
f= frequenza
Bm= flusso magnetico massimo ammesso
Per trasformatori di potenza un parametro importante
e' la capacita di gestione di potenza (orribile traduzione
di "power handling ability") in base al quale, attraverso
alcuni fattori di merito calcolabili in funzione della geometria
del nucleo, si sceglie il tipo di nucleo e le dimensioni
approssimate (uno dei parametri significativi, ma non
l'unico, e' il cosiddetto "Area Product", generalmente
dato dai costruttori di nuclei o facilmente calcolabile).
Fatto cio' il numero di spire al primario e' funzione
della corrente assorbita prevista (generalmente nota
perche' come dato di progetto dovrebbe essere noto
il carico al secondario, o l'assorbimento massimo, o la
potenza da trasferire). Generalmente il fattore che si
considera e' la densita' di corrente al primario. Come
regola empirica, tuttora usata ma che non porta a progetti
ottimi, si considera un livello accettabile 1000 mils circolari
per ampere (altri manuali danno differenti valori, in umita'
metriche, ma non li ricordo perche' io non uso questa
regola). In ogni caso, dato lo spazio a disposizione per
il rame (le tue spire), la densita' di corrente massima
ammessa con la regola empirica, si calcola il numero
minimo di spire al primario per avere una idea delle dimensioni.
Questo processo e' iterativo ed inefficiente. Altri
metodi (v. McLyman) utilizzano i fattori di merito
che ti dicevo prima e sono in grado di fare una stima
a priori delle dimensioni del ferro e quindi anche dello
spazio dedicato al rame. Questo risponde anche alla
questione sul diametro dei fili (conoscendo lo spazio
a disposizione, la densita' di corrente ammissibile e
la corrente...).
In ogni caso, almeno per trasformatori di potenza,
il fattore chiave per la scelta del numero di spire al
primario e' dettato dalla capacita' del trasformatore
di trasferire potenza (cioe' dal suo volume e materiale
costitutivo in ultima analisi) e dallo spazio a disposizione
per le spire (la geometria). Tieni conto che (strano a
dirsi apparentemente) il problema della saturazione e'
marginale (in realta' tieni conto che c'e' il Bm nella
formula che ti ho dato sopra).
Spero di averti aiutato anche se la spiegazione e'
molto confusa (in ogni caso i riferimenti che ti
ho dato sono ottimi).
Andrea.

Grazie mille a tutti, Paolo

> Grazie mille a tutti, Paolo
Ho riletto il mio post. E' proprio orribile!
Io stesso non sono riscito a capirci nulla.
A mia parziale discolpa posso dire che avevo
i bambini tra i piedi e una fretta del diavolo.
Se ti serve qualche esempio pratico contattami
pure in privato, se invece avessi intenzione di
comprare i libri di McLyman, prendi solo il
secondo che ti ho segnalato. Sul primo c'e' un
po' piu' di teoria, ma per progettare direi che e'
molto meglio il secondo (e anche su questo
un po' di teoria c'e'). Tra parentesi mi pare di
ricordare che ne esista anche un terzo, ma non
lo conosco.
Dimenticavo: mi ritorna in mente un altro approccio
di progetto (per la scelta del numero di spire al
primario) per trasformatori di potenza. Si calcola in
modo da minimizzare le perdite totali nel ferro e nel
rame, che sono funzione del flusso magnetico.
Il diametro dei fili poi e' scelto in modo da
allocare gli avvolgimenti del primario e del
secondario (e altri eventuali) nello spazio
disponibile (a meno del fattore di accomodamento
anche noto come "stacking factor") affinche' le
perdite totali nel rame siano minime.
Questo metodo lo trovi dettagliatamente in:
R. W. Erickson, "Fundamentals of Power
Electronics", cap. 14. E se cerchi in rete
dovresti trovare dei lucidi tratti dal libro.
Purtroppo ho perso il link, ma se non li
trovi scrivimi che ti mando il PDF (220Kb).
Andrea.

 magnetico presenta un errore relativo maggiore ad eventuali "rumori").
Secondo me non e' questione di intensita' di campo. Il fatto
e' che con una spira hai parecchio flusso disperso, mentre con 100
spire, magari tutte attaccate tra loro, il flusso disperso e' quasi nullo
e il trasformatore si avvicina di piu' al modello ideale. Mettere
molte spire al primario aumenta l'induttanza di magnetizzazione
(che va col quadrato del numero delle spire, quindi passando da
una spira a 100 al primario l'induttanza di magnetizzazione cresce
di un fattore 10000).
Inoltre osserva che dalla legge di Faraday il flusso (a parita' di
sezione) va inversamente col numero delle spire, quindi in un
trasformatore, incrementando il numero di spire il flusso _e' piu'
debole_ (a parita' di volt.secondi applicati) e quindi anche il campo.
E questo e' ovvio proprio perche' c'e' una "grande" induttanza di
magnetizzazione che si oppone alla corrente che crea il campo.
In effetti per evitare la saturazione di un trasformatore bisogna
aumentare il numero di spire (strano eh?).
Sempre se si parla di trasformatori alimentati in tensione...
Andrea.