Trasformatore reale: funzionamento a vuoto e a carico

Funzionamento a vuoto

Il trasformatore reale ha resistenze ohmiche ($R_1$, $R_2$) e reattanze di dispersione ($X_1$, $X_2$) che producono perdite e cadute di tensione. A vuoto il secondario è aperto ($I_2=0$); il primario assorbe $I_0$, circa il 2-5% di $I_{1n}$. La corrente $I_0$ comprende la componente attiva $I_a$, che alimenta le perdite nel ferro $P_{Fe}$ per isteresi e correnti parassite, e la componente reattiva $I_\mu$, che genera il flusso nel nucleo. Vale $P_0=V_1 I_0 \cos\varphi_0 \approx P_{Fe}$, perché le perdite Joule a vuoto sono trascurabili. Il fattore di potenza a vuoto è basso (0,1-0,3); il circuito equivalente usa $R_0$ in parallelo con $X_0$ al primario.

Funzionamento a carico

A carico il secondario eroga $I_2$ e $V_2$ è minore di $V_{20}$ per le impedenze interne. La caduta di tensione percentuale si stima con i parametri di cortocircuito:

con segno $+$ per carichi induttivi e $-$ per capacitivi.

• Perdite nel ferro $P_{Fe}$: circa costanti, dipendono da $V_1$.
• Perdite in rame $P_{Cu}=R_{cc}I_2^2$: variano col quadrato di $I_2$.

Rendimento

Il rendimento massimo si ha quando $P_{Cu}=P_{Fe}$.