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COMponents
MAGNETICS
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- ELETTRONICA OGGI 445 - MAGGIO 2015
Internamente, gli avvolgimenti del trasformatore presenta-
no uno o più strati isolati tra loro, le spire vengono avvolte
su rocchetti di materiale plastico, polipropilene, bachelite ,
mentre gli isolanti morbidi più ampiamente adottati in fase
di progettazione sono i nastri di Nomex e il kapton. I prodotti
utilizzati nel settore militare e medicale sono quelli soggetti a
condizioni di impiego e normative tra le più severe: in questo
caso si applica un triplice isolamento e distanze (spacing)
addizionali. In linea generale nelle applicazioni biomedicali
gli standard variano in base alla distanza tra il dispositivo
ed il paziente.
Gli induttori sono in filo o lastra avvolti su un nucleo in fer-
rite, ferro silicio o su una forma (per gli induttori con nucleo
in aria). Per volumi elevati di componenti semplici è possibile
ricorrere alla produzione automatizzata , ma la maggioranza
dei trasformatori e degli induttori richiede un massiccio in-
tervento manuale, spesso quasi artigianale.
Per il nucleo dei magneti a bassa frequenza si utilizzano
generalmente lamierini di acciaio magnetico a grani non
orientati, tranciati oppure a forma di E ed I, montati intorno
alla bobina e all’avvolgimento, questa forma viene definita “a
mantello”. Nel campo delle medie frequenza e quando viene
richiesta un’elevata efficienza si può utilizzare un nucleo to-
roidale, in cui la polvere di ferro o ferrite, è avvolto a forma
di ciambella, la permeabilità magnetica del materiale è mag-
giore e, di conseguenza la polarizzazione magnetica a cui
può operare il nucleo. Il filo e l’isolamento sono quindi av-
volti intorno al nucleo in più strati. Sebbene questo processo
richieda più tempo, grazie alla forma del nucleo, questi tipi
di trasformatore hanno rendimenti maggiori e dispersione
magnetica inferiore.
I magneti ad alta frequenza presentano solitamente un nu-
cleo in ferrite, disponibile in diverse forme. La progettazione
di trasformatori dipende dalle normative vigenti, ma anche
da parametri fisici ed elettrici come ad esempio, la dimen-
sione, l’impedenza, , le perdite (leakage) e le distanze (cre-
page). Generalmente, più alta è la frequenza nominale, più
piccolo è l’induttore. Per ovviare al problema delle perdite
addizionali sovente si utilizzano cavi intrecciati e traferri di-
stribuiti. In alcuni casi l’avvolgimento primario viene diviso
in due, per racchiudere il secondario: questa costruzione,
comunemente denominata “sandwich”, consente di migliora-
re l’accoppiamento magnetico. Al fine di migliorare la qualità
dell’avvolto, spesso viene utilizzato il TIW (triple insulated
wire) e delle guaina a protezione delle uscite al fine di garan-
tire prestazioni migliori nei test Hi-pot.
Sebbene l’avvolgimento del filo sulla bobina sia automatiz-
zato, l’assemblaggio manuale resta necessario per aggiun-
gere dell’isolante tra gli avvolgimenti, tra la parte attiva e
passiva e tra gli strati. La manualità dell’operatore è utile in
altre fasi essenziali, quali: la rimozione del isolante nei ter-
minali
L’importanza della certificazione
A seconda dell’applicazione, i trasformatori e gli induttori
potrebbero essere oggetto di certificazione di sicurezza, ter-
mica ed elettrica. In questo caso, organizzazioni di verifica
indipendenti, quali VDE, CENELEC, UL e CSA si occupano
di esaminare la struttura ed eseguire le prove necessarie.
In alcuni casi viene richiesta la certificazione del plant pro-
duttivo. La capacità di eseguire test preliminari e simulare
il lavoro dei trasformatori in usuali condizioni operative è
importante per garantire che la parte non si surriscaldi oltre
i limiti di classe durante il funzionamento. Collaudi speciali,
definito dagli standard con il termine “Type test”, sono defi-
niti insieme al cliente finale.
La sovratemperatura di funzionamento è determinata dal-
la classe termica e dalla classe di isolamento dei materiali;
130 ºC (B), 155 ºC (F) e 180 ºC (H) sono valori comunemente
utilizzati. In fase di progettazione del trasformatore si inclu-
dono sempre “margini di sicurezza”; ad esempio, un trasfor-
matore di classe H deve avere una temperatura di funziona-
mento massima di 125 ºC nell’avvolgimento, dove vengono
considerati 40 ºC temperatura ambiente ed un margine di
sicurezza di 15 ºC.
n
Fig. 2 – Trasformatori toroidali e bobine di arresto (choke) con PFC della
gamma Precision
U
n partner affidabile
Nella scelta di un fornitore, è bene ricercare un partner
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frire assistenza tecnica , capacità di personalizzazione
e una rapida prototipazione. Components Bureau, con
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sviluppodi componenti, con campioni in14giorni e una
produzione da 3 settimane franco fabbrica.