Il Trasformatore del Diavolo (The Devil's MOT)

[woodcat]

In questi giorni di arresti domiciliari mi sto dando da fare in laboratorio per spezzare la noia della reclusione.
Alcune cose riesco a farle bene, altre non le posso fare perché non mi è consentito andare in ferramenta ad acquistare barre filettate e dadi: solo spostamenti per motivi di estrema necessità. State a casa etc.

Frugando sullo scaffale delle "varie ed eventuali" mi è capitato in mano un trasformatore con cui volevo fare qualche esperimento ma, prima di chiedere aiuto, devo spiegare il titolo di questo argomento: il trasformatore è stato estirpato da un forno a microonde, quindi in italiano si chiama "trasformatore del forno a microonde" e in inglese "microwave oven transformer, o MOT".
Volendo capire come diavolo funzioni, la prima cosa che ho tentato è stata una ricerca su questo forum con le parole chiave "trasformatore microonde" ed ho ottenuto:

gork.png (6.73 KiB) Osservato 3321 volte

Non ho letto tutti e 666 i risultati ma, dopo moltissime pagine e bicchieri di rum, non ho trovato quello che cercavo ed ho capito che si tratta, evidentemente, del trasformatore del diavolo, o the devil's transformer.

Quindi qual è la mia perplessità?
Dalle note formule il diabolico trasformatore

dovrebbe avere una potenza stimata intorno ai 240VA ma, secondo il bieco e satanico spacciatore di forni, dovrebbe fornire corrente a sufficienza per fare erogare al magnetron 700W in radiofrequenza. Per 45 minuti senza sudare.

In virtù di quale diavoleria un trasformatore di dimensioni e peso compatibili con un 200-300VA riesce a far sputare 700W di radiofrequenza al magnetron?

Ovviamente mi ripromettevo di eliminare il secondario ad alta tensione per rimpiazzarlo con poche spire di filo grosso e farci una puntatrice, un alimentatore da 5V e 140A, un ordigno fine di mondo (cit.) ma prima vorrei capire cos'è che non capisco

[marioursino]

Dalle note formule il diabolico trasformatore (...)

Intendi quelle per la stima di potenza basate sul peso? In quel caso non mi stupirei se ci fossero grosse differenze con la potenza dichiarata.

Considera anche che le potenze dichiarate chissà quanto poi sono reali..

[MariX]

In virtù di quale diavoleria un trasformatore di dimensioni e peso compatibili con un 200-300VA riesce a far sputare 700W di radiofrequenza al magnetron?

Probabilmente per questo motivo:

"If we assume that a transformer for a particular application must provide good regulation and that it is only ever operated at full load, there is no reason to make the core as large as would otherwise be necessary. We can also use fewer turns and reduce resistive losses. Modern microwave oven transformers fall into this category - if they are operated with no load, the magnetising current can be so high that the transformer would overheat and fail, but when run normally (powering a magnetron), they are perfectly suited to the job. Most are also fan cooled, allowing them to be smaller still!"

Tratto da un articolo di Rod Elliot

[marioursino]

if they are operated with no load, the magnetising current can be so high that the transformer would overheat and fail

Beh ma la corrente magnetizzante rimane anche quando opera a pieno carico, da questa frase sembra quasi che il fatto di utilizzarli a vuoto possa danneggiarli e che il pieno carico "li salvi".

[MariX]

ma la corrente magnetizzante rimane anche quando opera a pieno carico

La spiega che da ROD Elliot è questa:

"As a load is drawn from the secondary, the primary must supply more current, and this means that the resistance of the primary winding becomes significant. Any voltage 'lost' to winding resistance is effectively no longer part of the applied voltage, so core flux is reduced.

For example, if the primary resistance is 5 ohm and the loaded primary current is 2A at 230V, 10V is lost across the winding resistance, so the effective primary voltage is reduced to 220 V. This reduces the magnetising current, but the effect is not linear. It depends a lot on how close to saturation the core operates with no load, and the difference may be anything from minimal to significant, depending on the design.

It is very common that an MOT taken from an oven that is less than 15 years old will be wound such that the transformer is well into saturation at no load. In one unit I tested, the unloaded current was 1.2A (yes, 1.2A - not a misprint). The core started to saturate at only 150V, and by 240V was very heavily saturated. In its intended use, this will not cause a problem - remember that core flux decreases when the transformer is loaded, and a microwave oven also has a fan, and normally never runs for very long. The transformer is never operated unloaded unless the magnetron supply."

[woodcat]

Interessante. Grazie, MariX!

Ne deduco che il forno può cuocere il cibo per 30 o più minuti perché il magnetron lavora sempre "a palla" e la ventola raffredda sia lui che il trasformatore.

Infatti la regolazione di potenza dei forni a microonde è falsa: in realtà regola un ciclo di on/off ma sempre alla massima potenza.

Capisco anche la scelta di utilizzare trasformatori tirati per il collo: se usassero trasformatori normali i forni peserebbero 25kg e costerebbero il doppio.

Infine mi par di capire che riciclare il trasformatore, riavvolgendo il secondario, sia fattibile solo in applicazioni nelle quali lo si faccia lavorare a, o vicino al, pieno carico. Quindi va bene la puntatrice, che richiede erogazione di corrente a bestia per una frazione di secondo, ma non un alimentatore.

[MariX]

Interessante. Grazie, MariX!
Infine capisco anche la scelta di utilizzare trasformatori tirati per il collo: se usassero trasformatori normali i forni peserebbero 25kg e costerebbero il doppio.

Proprio cosÌ!

[marioursino]

È davvero interessante. Per i magnetici ad alta frequenza questo effetto è trascurabile e nemmeno ci avrei mai pensato.

[MariX]

È davvero interessante. Per i magnetici ad alta frequenza questo effetto è trascurabile e nemmeno ci avrei mai pensato.

Anche io, quando casualmente lo lessi un paio di anni fa, lo trovai molto interessante.

[stefanodelfiore]

Non mi convince la spiegazione che la riduzione di appena il 4.4 % circa della tensione porti a una riduzione di B tale da ridurre in modo significativo la corrente magnetizzante del trasformatore rispetto al caso a vuoto.
Il trasformatore se raffreddato adeguatamente può gestire potenze più elevate di quanto non raffreddato.
In ogni caso basta fare una misura della corrente a vuoto a 230 V e poi a 220 V. Ricordo che un dispositivo alimentato da rete a 230 V deve poter lavorare al -10% e al +10 % di 230 cioè da 207 V a 253 V.

Stefano