I trasformatori elettrici hanno un funzionamento ideale quando la rete di alimentazione è formata da una tensione perfettamente sinusoidale, ed il carico è di tipologia resistiva o, se induttiva, comunque si tratta di un carico lineare.

In questo caso l’accoppiamento elettromagnetico tra il nucleo e gli avvolgimenti avviene nel modo più efficace; i rendimenti, e di conseguenza le temperature di esercizio, sono massimi in relazione alla qualità delle materie prime utilizzate.

Per ovvie ragioni di economicità della produzione, ma anche con l’obiettivo di ottenere il migliore rapporto tra peso, dimensioni e potenza espressa, il calcolo dei trasformatori avviene su questa base teorica ideale.

Nella realtà, invece, non tutte le reti elettriche sono formate da tensioni equilibrate e perfettamente sinusoidali, ma soprattutto non tutti i carichi sono lineari.

Carichi come computer (alimentatori switching) lampade a scarica, caricabatterie, anche per automotive, sempre più diffusi, alimentatori elettronici, ma anche ups sta rendendo qualsiasi utenza capace di assorbire correnti fortemente distorte, e queste distorsioni possono essere scomposte in armoniche.

Alcune di queste generano un surriscaldamento anomalo del trasformatore di alimentazione, e per questo, in presenza di questo tipo di carichi deve essere calcolato un derating oppure, meglio, il trasformatore deve essere appositamente costruito per unire al regime termico adeguato anche un corretto calcolo di nuclei, sezioni dei conduttori, efficienza del prodotto.

Per determinare il dimensionamento del trasformatore in modo corretto si calcola un fattore moltiplicativo denominato K-FACTOR che guarda caso, se nessuno se ne fosse ancora accorto, ha in parte ispirato il nome della nostra attività di produzione trasformatori!

Il K-FACTOR, in pratica, fornisce una misurazione dell’effetto termico che ha il carico non lineare su un trasformatore. Un K-factor pari a 1 rappresenta un carico lineare, senza armoniche. Un K-factor più elevato rappresenta un carico sempre più distorcente e deve essere sempre inferiore al K-factor del trasformatore che lo alimenta.

Occorre ricordare che il flusso disperso del nucleo provoca perdite per effetto Joule (riscaldamento) fino al 10% della potenza assorbita dal trasformatore, ma un carico non lineare può provocare perdite anche 20 volte superiori.

Naturalmente utilizzare un trasformatore con K-factor è sempre preferibile, perché progettato appositamente in base alla tipologia di armoniche e con capacitò termica e limiti ben definiti. Ciò significa che con una accurata progettazione, il trasformatore con K-factor risulterà nella pratica più economico che acquistare un trasformatore molto più grande e calcolare un derating, cosa peraltro estremamente difficile da fare.

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