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Traferro

In senso tecnico, un traferro descrive un'area nel nucleo di ferro di un elettromagnete che è spesso riempita d'aria. Ciò non solo garantisce che venga generata e immagazzinata più energia, in quanto impedisce la saturazione magnetica del materiale. Garantisce inoltre che la corrente elettrica che scorre attraverso il nucleo, che è fatto di ferro o materiale ferromagnetico simile, possa essere dosata e controllata meglio. I traferri sono talvolta utilizzati in:

• Trasformatori
• Bobine dell'aria
• Testine magnetiche
• Altoparlanti
• Relè CC

Sono essenziali per l'uso mirato del magnetismo indotto elettricamente nei settori industriale, elettrotecnico e medico. Per inciso, un vuoto d'aria non deve sempre essere riempito d'aria. Nell'ingegneria audio, i materiali diamagnetici solidi vengono talvolta utilizzati come intercapedini d'aria, che possono prevenire vibrazioni indesiderate e il ronzio di rete associato.

Cosa fa un traferro nel circuito magnetico?

Un circuito magnetico - come si trova nei trasformatori - di solito consiste in un nucleo di ferro circondato da una bobina. La bobina, a sua volta, è collegata ad una fonte di alimentazione. A seconda della tensione applicata e dell'induttanza della bobina, viene generata la densità del flusso magnetico e viene creato un campo magnetico più o meno forte. Determinante è anche la permeabilità del core body. I materiali ferromagnetici ad alta permeabilità, tra cui ferro, nichel e cobalto, contengono i magneti elementari più piccoli, che inizialmente sono disordinati ma si allineano in modo uniforme quando vengono a contatto con un altro magnete o quando vengono avvolti con una bobina portatrice di corrente. Questo orientamento rende il materiale stesso magnetico e l'intensità del campo aumenta in modo significativo. Per smagnetizzare nuovamente il corpo ferromagnetico, è necessario rimuoverlo dal campo magnetico o elettrico applicato. Inoltre, potrebbero essere necessarie misure aggiuntive come vibrazioni, riscaldamento o l'applicazione di un campo magnetico coercitivo.

Se inizialmente c'è una tensione che viene lentamente aumentata, prima o poi si verificherà il momento di saturazione. Ciò significa che tutti i magneti elementari nel corpo ferromagnetico sono allineati in parallelo e il corpo che è diventato magnetico raggiunge la sua massima magnetizzazione. Da questo punto, una presunta curva di saturazione non continuerebbe a salire in modo lineare, ma si appiattirebbe. Per evitare questo effetto e per poter utilizzare tutto il potenziale del circuito magnetico, viene installata una resistenza magnetica sotto forma di traferro. Questo si trova all'interno del nucleo e lo attraversa sotto forma di uno stretto spazio su un lato.

La densità del flusso magnetico è interrotta dal traferro. Allo stesso tempo, il campo magnetico nel traferro stesso è particolarmente forte. La conducibilità magnetica del nucleo ferromagnetico deve quindi essere aumentata per vincere questa resistenza. La conducibilità è migliorata, è possibile applicare una tensione più elevata e di conseguenza il flusso magnetico indotto è più facile da controllare. La forza di un magnete che trasporta corrente è impacchettata e rafforzata da traferri.

Perché i traferri nel nucleo di ferro di un trasformatore dovrebbero essere i più piccoli possibile?

Un trasformatore contiene due bobine, che a loro volta possono essere collegate da un nucleo di ferro. Uno dei due campi magnetici induce prima una tensione nella bobina opposta. La forza di questa tensione dipende dal rapporto di spire esistente. In particolare, se il trasformatore deve essere utilizzato anche per potenze elevate, è necessario l'utilizzo di un traferro.

Un circuito magnetico a traferro in un trasformatore fa diminuire leggermente l'induttanza della bobina adiacente. Di conseguenza, l'efficienza del trasformatore può diminuire leggermente nelle gamme di potenza inferiori. Tuttavia, il traferro è necessario affinché una potenza maggiore crei una resistenza magnetica che prevenga la saturazione e renda utilizzabili correnti più elevate. I vuoti d'aria sono anche piccole riserve di energia, poiché al loro interno è presente un campo magnetico particolarmente forte. Per evitare un calo indesiderato della densità di energia, i traferri nei circuiti magnetici nei trasformatori sono progettati per essere il più stretti possibile in modo da non perdere troppa energia.