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XXXIII POWER 23 - OTTOBRE 2020 mizzare nel contempo l’effetto pelle, nel caso gli avvolgi- menti siano abbastanza sottili. Nello stesso tempo, se gli strati del primario sono intercalati tra quelli del seconda- rio, l’elevata intensità del campo magnetico tra i semplici avvolgimenti è ora divisa tra le interfacce intercalate del primario e del secondario, il che comporta una riduzione delle correnti parassite indotte e delle conseguenti perdi- te. La riduzione dell’intensità del campo magnetico tra gli avvolgimenti contribuisce a ridurre l’energia imma- gazzinata nei traferri, con la conseguente diminuzione dell’induttanza di dispersione. Si tenga presente che il semplice inserimento del secondario in un primario divi- so, che rappresenta la forma più semplice di interlaccia- mento, permette di ridurre l’induttanza di dispersione di un fattore pari a quattro, poiché l’induttanza varia con il quadrato dell’intensità di campo.[3] La creazione di nu- merose interfacce fisiche tra primario e secondario com- porta l’insorgere di problematiche a livello di isolamento nominale. I molteplici strati del primario o del seconda- rio sono ancora causa di perdite per effetto di prossimità all’interno dei singoli avvolgimenti, ma anche in questo caso l’interlacciamento si propone come un valido ausi- lio perché il numero di strati effettivi può essere ridotto adottando la tecnica di avvolgimento riportata in figura 5. Ad esempio, invece di un semplice avvolgimento a due strati di 20 spire, si possono utilizzare due strisce avvolte in maniera bifilare per 10 volte, con l’estremità terminale di un avvolgimento collegata con quella iniziale dell’al- tro avvolgimento esternamente al trasformatore. L’effet- to risultante è il mantenimento di una tensione costante entro l’avvolgimento, con conseguente riduzione della corrente capacitiva e dell’energia immagazzinata. Innovazioni nella realizzazione dell’avvolgimento Un’innovazione brevettata da Murata relativa alla di- sposizione dell’avvolgimento permette di ottenere un interlacciamento degli avvolgimenti a striscia caratteriz- zato da un elevato isolamento. Prodotti custom (Fig. 6) che utilizzano la tecnologia di avvolgimento pdqb, con potenze nominali da 30 a 250 kW e frequenze di fun- zionamento fino a 250 kHz, sono caratterizzati da livel- li di efficienza superiori a 99,5% con un’induttanza di dispersione tipicamente inferiore allo 0,1% dell’indut- tanza dell’avvolgimento. Prodotti di questo tipo sono destinati ad applicazioni come a esempio caricabatteria veloci per veicoli elettrici, con tensioni di ingresso e usci- ta comprese tra 50 e 1.000 V, rapporto spire da 1:1 a 10:1 e valori nominali di isolamento che possono arrivare fino a 10 kV. Le tecniche utilizzate per ridurre le per- dite permettono di realizzare prodotti che superano gli ostacoli, in termini di frequenza e potenza, che penaliz- zano i trasformatori realizzati impiegando i tradizionali lamierini o il filo di Litz. In un’applicazione dove erano in gioco potenze di 100 kW è stato possibile rilevare una diminuzione dell’80% delle perdite negli avvolgimenti e una riduzione di 25 °C della temperatura nei punti caldi (hot-spot) rispetto a una soluzione che adottava un avvolgimento di Litz: tutto ciò è stato ottenuto con un prodotto caratterizzato da un volume estremamen- te contenuto. Gli avvolgimenti pdqb consentono anche un efficiente trasferimento del calore verso l’involucro del prodotto che, grazie ai lati piatti, consente di imple- mentare in modo molto semplice numerose tecniche di raffreddamento.[4] Nelle applicazioni di conversione a elevata potenza, come quelle relative ai settori dei veicoli elettrici e delle energie alternative, è ora possibile evitare l’uso dei tra- dizionali trasformatori caratterizzati da perdite elevate. Gli avvolgimenti della serie pdqb di Murata aprono la strada a una pluralità di nuove applicazioni in quanto consentono di ridurre energia, costi e dimensioni, a tut- to vantaggio degli utilizzatori. Bibliografia [1] https://en.wikipedia.org/wiki/Steinmetz%27s_equation [2] Dowell, P. L. (August 1966). “Effects of eddy currents in transfor- mer windings”. Proceedings of the Institution of Electrical Engineers. 113 (8): 1387–1394. doi:10.1049/piee.1966.0236. [3] http://www.ti.com/lit/ml/slup197 / slup197.pdf [4] https://www.murata.com/en-us/support/library/video/pro- ductvideo/powervideo16 Fig. 5 – L’interlacciamento all’interno degli strati dell’avvolgimento contribuisce a ridurre le perdite Fig. 6 – Trasformatore ad alta frequenza ed elevata potenza di Murata che utilizza l’innovativa tecnologia pdqb per la realizzazione degli avvolgimenti MAGNETICS