Un trasformatore è un componente di base nei circuiti elettronici che aumenta o diminuisce la tensione. Ciò si ottiene attraverso due avvolgimenti di filo di rame, le bobine primarie e secondarie, attorno a un magnete continuo, chiamato nucleo. Le perdite del trasformatore si riferiscono all’energia elettrica che viene persa durante l’aumento o la diminuzione della tensione.
Un altro modo in cui si può vedere questo è che nulla arriva senza un costo nell’elettronica che funziona a temperature operative normali. La quantità di potenza immessa nell’avvolgimento primario del trasformatore risulta sempre inferiore nell’avvolgimento secondario. La bobina primaria non tocca fisicamente la bobina secondaria, come ci si aspetterebbe in altri tipi di collegamenti elettrici. La connessione è in realtà effettuata dal campo magnetico e dall’interazione con gli elettroni. Questa connessione è nota come induzione, che ha senso perché il campo magnetico induce, o fa sì che l’elettricità si muova dalla bobina primaria a quella secondaria.
Le perdite del trasformatore sono un risultato diretto dell’induzione magnetica e possono essere previste matematicamente. Per capirlo, si può considerare come si presenta un campo magnetico. Se la limatura di ferro viene sparpagliata su un pezzo di carta rigida posta sopra un magnete, la limatura di ferro si forma in linee curve. L’elettricità si perde nei trasformatori perché le linee magnetiche curve portano parte dell’energia nell’aria aperta e nei materiali circostanti piuttosto che direttamente alla bobina secondaria.
Quando le persone vengono introdotte per la prima volta sulle perdite dei trasformatori, la reazione potrebbe essere che i trasformatori sono troppo inefficienti per essere utili. La sfida ingegneristica, tuttavia, consiste nel ridurre le perdite del trasformatore a quantità non importanti nel resto del circuito. I trasformatori variano in dimensioni da quelli molto piccoli che si trovano sulle schede madri dei computer a quelli molto grandi in uso nelle centrali elettriche industriali. I grandi trasformatori possono permettersi di perdere più energia rispetto ai loro omologhi più piccoli.
L’energia termica è un risultato importante delle perdite del trasformatore. Gli elettroni persi interagiscono con i materiali che li circondano, inclusi alcuni gas nell’aria, ed è da qui che proviene il calore. Se il calore non viene rimosso abbastanza velocemente, il trasformatore potrebbe scoppiare e, nei modelli più grandi, esplodere. Possono verificarsi anche scoppi ed esplosioni se un picco di potenza elettrica relativamente grande viene spinto nella bobina primaria. Questo è il motivo per cui è necessario eseguire prima la matematica per determinare i limiti operativi di un particolare progetto di trasformatore.