Trasformatori per applicazioni in alta frequenza

Per rilevare una corrente in alta frequenza, con l’obiettivo di proteggere dalle sovracorrenti gli interruttori elettronici impiegati nei convertitori switching

Per applicazioni in alta frequenza

Sono di norma inseriti nel circuito di alimentazione del primario di un trasformatore in alta frequenza, ma il loro uso si può estendere a misure di correnti alternate in applicazioni che non prevedono misure particolarmente accurate.

Collegando una resistenza al secondario del trasformatore, si ottiene un segnale in tensione flottante, proporzionale alla corrente primaria. Il segnale può essere dunque condizionato elettronicamente o analizzato via software e utilizzato per la protezione degli interruttori elettronici o per effettuare controlli in corrente.

I rapporti spire di questi trasformatori sono tipicamente 1:50, 1:100, 1:200, 1:500, 1:1000.

All’aumentare del numero di spire, la frequenza di lavoro ottimale dei trasformatori si sposta verso le basse frequenze. Poiché la resistenza di carico determina il valore di tensione in uscita dal trasformatore, una volta nota la minima frequenza di lavoro, può essere determinata massima tensione di uscita, per cui il circuito di rilevamento funziona senza distorsione di segnale.

La frequenza di lavoro massima è invece determinata principalmente dalle prestazioni del materiale del nucleo e dall’effetto capacitivo creato da spire adiacenti dell’avvolgimento, che limita la banda passante del trasformatore.

Dal punto di vista costruttivo, questi trasformatori di corrente sono realizzati su nucleo toroidale, tipicamente a foro passante, o su nucleo ad E con spira primaria inserita, soluzione particolarmente indicata per le applicazioni in cui, al fine di contenere i costi, sono richiesti componenti semplici, robusti e di facile montaggio su circuito stampato.

La temperatura di esercizio tipica è da –25 a +85 °C.

Alcuni codici standard nella versione toroidale con foro passante

Corrente primaria nominale I_p = 20Arms

Codice	I_p [Arms]	n	Ls [mH]	fmax [KHz]	Vt [μVs]	Disegno	D [mm]	U_is [Vrms]	U_p [Vrms]
TA 150511	20	(1) : 50	1,9	1000	180	1508FA	5	1000	4500
TA 150512	20	(1) : 100	7,5	400	400	1508FA	5	1000	4500
TA 150513	20	(1) : 200	30,0	100	850	1508FA	5	1000	4500
TA 150521	20	(1) : 50	4,5	500	160	1508FA	5	1000	4500
TA 150522	20	(1) : 100	19,0	200	360	1508FA	5	1000	4500
TA 150523	20	(1) : 200	76,0	50	750	1508FA	5	1000	4500
TA 150524	20	(1) : 500	475,0	10	1800	1508FA	5	1000	4500

Corrente primaria nominale I_p = 70Arms

Codice	I_p [Arms]	n	Ls [mH]	fmax [KHz]	Vt [μVs]	Disegno	D [mm]	U_is [Vrms]	U_p [Vrms]
TA 153201	70	(1) : 50	11,5	500	650	153A	9	1000	4500
TA 153202	70	(1) : 100	45	200	1300	153A	9	1000	4500
TA 153203	70	(1) : 200	180	50	2700	153A	9	1000	4500
TA 153204	70	(1) : 500	1130	20	7500	153A	9	1000	4500
TA 153205	70	(1) : 1000	4500	10	15000	153A	9	1000	4500
TA 153206	70	(1) : 50	11,5	500	650	153B	9	1000	4500
TA 153207	70	(1) : 100	45	200	1300	153B	9	1000	4500
TA 153208	70	(1) : 200	180	50	2700	153B	9	1000	4500
TA 153209	70	(1) : 500	1130	20	7500	153B	9	1000	4500
TA 153210	70	(1) : 1000	4500	10	15000	153B	9	1000	4500

Corrente primaria nominale I_p = 100Arms

Codice	I_p [Arms]	n	Ls [mH]	fmax [KHz]	Vt [μVs]	Disegno	D [mm]	U_is [Vrms]	U_p [Vrms]
TA 152009	100	(1) : 100	31	60	2250	152A	13	1000	4000
TA 152059	100	(1) : 200	124	25	4500	152B	13	1000	4000

Alcuni codici standard nella versione lineare con spira inserita

Corrente primaria nominale I_p = 20 Arms

Codice	I_p [Arms]	n	Ls [mH]	fn [KHz]	Vt [μVs]	Disegno	D [mm]	U_is [Vrms]	U_p [Vrms]
TA 150621	20	1 : 100	10	5 ÷ 100	550	15062X	1,2	440	4000
TA 150622	20	1 : 200	40	1 ÷ 50	1100	15062X	1,2	440	4000
TA 150625	20	1 : 1000	1000	0,05 ÷ 10	6000	15062X	1,2	440	4000

Corrente primaria nominale I_p = 40 Arms

Codice	I_p [Arms]	n	Ls [mH]	fn [KHz]	Vt [μVs]	Disegno	D [mm]	U_is [Vrms]	U_p [Vrms]
TA 150651	40	1 : 100	10	5 ÷ 100	600	15065X	2,0	440	4200
TA 150652	40	1 : 200	40	1 ÷ 50	1200	15065X	2,0	440	4200
TA 150655	40	1 : 1000	1000	0,05 ÷ 10	6000	15065X	2,0	440	4200

Corrente primaria nominale I_p = 50 Arms

Codice	I_p [Arms]	n	Ls [mH]	fn [KHz]	Vt [μVs]	Disegno	D [mm]	U_is [Vrms]	U_p [Vrms]
TA 150641	50	1 : 100	10	5 ÷ 100	850	15064X	2,3	480	4680
TA 150642	50	1 : 200	40	1 ÷ 50	1900	15064X	2,3	480	4680
TA 150645	50	1 : 1000	1000	0,05 ÷ 10	9000	15064X	2,3	480	4680

Corrente primaria nominale I_p = 70 Arms

Codice	I_p [Arms]	n	Ls [mH]	fn [KHz]	Vt [μVs]	Disegno	D [mm]	U_is [Vrms]	U_p [Vrms]
TA 150671	70	1 : 100	10	5 ÷ 100	1400	15067X	3,5	600	5000
TA 150672	70	1 : 200	40	1 ÷ 50	2800	15067X	3,5	600	5000
TA 150675	70	1 : 1000	1000	0,05 ÷ 10	14000	15067X	3,5	600	5000

AGGIUNGERE I DISEGNI!

La caratterizzazione del trasformatore di corrente per alta frequenza si riferisce alle seguenti grandezze:

n rapporto fra le spire dell’avvolgimento primario e dell’avvolgimento secondario, ovvero numero di spire dell’avvolgimento secondario
R_S resistenza dell’avvolgimento secondario
I_p valore efficace della corrente primaria nominale
L_S induttanza dell’avvolgimento secondario
f_n frequenza di lavoro nominale (o range di frequenza ottimale)
Vt area di trasferimento secondaria minima riferita alla temperatura di 25°C
U_is tensione di lavoro massima
U_p tensione di isolamento
D diametro del foro passante o della spira primaria (nella versione con spira inserita)