Calcolare e costruire i trasformatori

Breve guida (empirica) non esaustiva

Quasi tutti i riparatori prima o poi si trovano nella
necessita' di sostituire un trasformatore, se per gli
apparecchi moderni non e' difficile reperire il ricambio
quando si tratta di apparecchi valvolari o particolari trovare il
trasformatore adatto puo' rivelarsi una impresa non semplice.
Che cosa dobbiamo sapere per costruire il nostro trasformatore ?

per prima cosa dobbiamo conoscerne la potenza, cosa non troppo
complicata sia che si tratti di riavvolgere il trasformatore,
basta misurare il nucleo, sia che si tratti di farlo ex novo,
basta trovare la potenza da fornire e scegliere un nucleo
della misura adatta.
La potenza del nostro trasformatore dipende infatti dalla
sezione della colonna sulla quale si vanno a posizionare gli
avvolgimenti, che di solito e' quella centrale nel caso
piu' frequente di lamierini a forma di E, notare che esistono
varie forme di lamierini ma le piu' diffuse sono costituite da
lamierini a forma di E e di I oppure da lamierini a forma di E
con un lato piu' lungo, in questo caso il pacco e' costituito
dagli stessi lamierini messi in modo alternato, un esempio di
questi ultimi lamierini e' nella figura qui accanto
la sezione si calcola semplicemente moltiplicando A x B
dopo aver ben pressato i lamierini.

Una volta saputa la sezione del nostro pacco di lamierini
saremo in grado di conoscere la potenza del trasformatore che ne risultera' ( questo nel caso ci serva conoscere la potenza di un trasfomatore da riavvolgere , altrimenti potremo prendere i lamierini che ci necessitano per il trasformatore che vogliamo realizzare). Ricordiamoci che se vogliamo fare un trasformatore nuovo la potenza necessaria sara' la somma di tutte le potenze assorbite da tutti gli avvolgimenti secondari.
La potenza del trasformatore ci serve per poter calcolare il numero delle spire da avvolgere, il numero di spire infatti deve essere sufficientemente alto da non provocare riscaldamento eccessivo del trasformatore, ma non cosi' alto da occupare piu' spazio di quello disponibile nel lamierino, piu' e' alta la potenza del trasformatore meno spire saranno necessarie. In questa tabella la sezione lorda e' quella che abbiamo ricavato ed e' quella che ci interessa per i calcoli successivi, la sezione netta e' stimata a titolo informativo, nel caso si volesse fare il calcolo esatto della sezione si usera' un coefficiente correttivo per tenere conto che i lamierini non saranno mai ben pressati, specie se riciclati.
Per evitare calcoli complicati ecco una tabella per ricavare il numero di spire necessarie in base alla potenza, il numero di spire del secondario e' piu' alto per compensare le perdite, il trasformatore infatti non restituisce tutta l'energia assorbita, una piccola parte viene persa, la maggior parte per effetto joule ( riscaldamento del filo ) un pochino per isteresi magnetica e un pochino per correnti parassite che e' poi il motivo per cui il nucleo e' fatto con lamierini ossidati e non in un solo blocco. Il numero di spire non e' criticissimo , qualche spira in piu' o in meno su un centinaio non altera significativamente il funzionamento, se avvolgiamo piu' spire per volt purche' si rispetti il rapporto spire con gli altri avvolgimenti non succedera' nulla di grave, anzi il trasformatore in generale rimarra piu' freddo, sempre non esagerando perche' lo spazio tra i lamierini non e' abbondantissimo, attenzione pero' a non lesinare sulle spire per volt pena il rischio che il trasformatore si surriscaldi e si guasti.

Ricordiamoci che per massimizzare l'efficienza del nostro trasformatore dobbiamo evitare di creare un traferro, per cui non creiamo una sola E da chiudere con una I ma mettiamo i lamierini invertiti l'uno rispetto all'altro, con pazienza; per quelli che di pazienza ne hanno poca e' possibile senza grossi disastri anche metterli a gruppi di 5 o 10 o anche di piu' ma senza esagerare!
A proposito, i lamierini devono andare tutti perche' se il pacco resta lento si sentira' un forte ronzio, se ne restano fuori 2 o 3 va bene lo stesso , non rischiate di rovinare un avvolgimento per forzare a martellate l'ultimo lamierino!
Per facilitare l'avvolgimento potete creare un rocchetto con del cartoncino c'e' n'e' un tipo apposta per le macchine elettriche, e magari costruirvi un portarocchetto sul tipo di questo che puo' essere serrato nel mandrino di un trapano fatto girare lentamente e che ha delle fessure per i capi degli avvolgimenti e per eventuali prese centrali.
Importante , la prassi prevede che si realizzino prima gli avvolgimenti con piu' spire e per ultimi quelli con poche spire.
Adesso per poter realizzare gli avvolgimenti ci necessita il filo, che tipo di filo dobbiamo usare ? Normalmente filo di rame smaltato ( verniciato ) anche se per avvolgimenti di pochissime spire si puo' usare anche del filo isolato in gomma ( o plastica o pvc ) purche' resista abbondantemente a 75 gradi centigradi ( temperatura standard di prova dei trasformatori ) e sia autoestinguente.
Per il diametro sapendo la potenza del trasformatore e la tensione dell'avvolgimento potremo ricavare I=W/V , ripetendo il calcolo per ogni avvolgimento e utilizzando per la scelta del filo la tabella in calce, nel caso di avvolgimenti per cambio tensione per esempio ( e per brevita' ) 110 - 160 - 220 si calcolera' la corrente per 110 V , e si usera' il filo adatto realizzando l'avvolgimento, poi si avvolgeranno le spire successive con filo adatto alla corrente con il calcolo W/160 , e infine si avvolgeranno le spire per arrivare a 220 v con il filo addatto alla corrente W/220, questo per questione di risparmio di spazio e di peso,se lo spazio nel rocchetto c' volendo si puo' anche usare il filo del diametro maggiore per tutto l'avvolgimento. Alcuni trasformatori ( di cui non conosco la destinazione d'uso ) avevano avvolgimenti a bassa tensione ( di 3 o 4 spire ) isolati con tessuto di cotone ma sono piu' unici che rari,in ogni caso i trasformatori "antichi" hanno quasi sempre delle calotte che nascondono gli avvolgimenti per cui il lato estetico e' salvaguardato, dentro la calotta si provvedera' a giuntare i capi del filo smaltato con spezzoni di filo isolati con il metodo con cui erano isolati quelli originali che uscivano dal trasformatore, badando di inserire dei tubicini isolanti sulle saldature.