Efficienza del Trasformatore Quando la Potenza in Entrata Uscita è Uguale
La Risposta Matematica
L'efficienza (η) è definita come:
η = (Pout / Pin) × 100%
Se Pin = Pout (numericamente uguali), allora:
η = 1 × 100% = 100%
La Realtà Fisica: il 100% è Impossibile
Un trasformatore reale ha sempre perdite. Se le misurazioni mostrano Pin = Pout, significa che:
- Incertezza di Misura: Le perdite (< 1–2%) sono inferiori all'accuratezza degli strumenti (tipico analizzatore di potenza ±0,1–0,5% + errori CT/PT).
- Perdite Non Considerate: Perdite parassite (serraggio, morsetti, cavi), perdite dielettriche, potenza ventola/pompa (se alimentazione separata) non misurate.
- Disallineamento della Definizione: Pin misurato ai morsetti primari; Pout misurato ai morsetti secondari. Ma la potenza ausiliaria (raffreddamento, motore deviatore di spira) può provenire da fonte separata.
Perdite Reali del Trasformatore (Perché η < 100%)
| Tipo di Perdita | Meccanismo | Dipendenza | Tipico % della Targa |
|---|---|---|---|
| Nucleo (a vuoto) P0 | Isteresi + Correnti Parassite nel Nucleo | ∝ V², f (costante se V, f fissi) | 0,1–0,5% |
| Rame (a carico) Pk | I²R in Avvolgimenti Primari e Secondari | ∝ I² (Carico²) | 0,5–1,5% a carico pieno |
| Parassita / Aggiuntiva | Correnti parassite in serbatoio, morsetti, cavi; correnti circolanti in fili paralleli | ∝ I² (complessa) | 0,05–0,2% |
Perdita Totale a Carico Pieno: Tipicamente 0,5%–2% → Efficienza 98%–99,5% per trasformatori di distribuzione/potenza.
Curva Efficienza vs. Carico
η raggiunge il picco a carico parziale (tipicamente 30–70% della kVA nominale) dove Pcore ≈ Pcu. A carico pieno, domina la perdita di rame; a vuoto, η=0%.
Standard Normativi
- DOE 2016 / EU 548/2014: Impongono efficienza di picco minima (es. 99,43% per 2500 kVA immerso in liquido).
- IEC 60076 / IEEE C57.12: Metodi di prova, correzione di temperatura (75 °C riferimento).
Quindi, mentre la formula dà il 100% per ingresso/uscita uguali, la fisica impone < 100%. L'uguaglianza si verifica solo in un modello ideale di testo o arrotondamento di misura.