"utilización de la ventana"

Suponga que coloca N vueltas de cable de cobre a través de una 'ventana' en el núcleo de hierro. La longitud de ese devanado será más o menos independiente del área del cable utilizado. Esto significa que la resistencia del devanado (una cosa mala ) será inversamente proporcional al área de cobre.

Un buen transformador tiene la menor resistencia posible, por lo que tendrá la mayor área de cobre posible. Las "ventanas" a través del núcleo de hierro obviamente ponen un límite superior al área de cobre. El factor de utilización es solo la proporción de cobre real que se puede obtener a través de la ventana en comparación con el área de la ventana.

Con un solo giro de la barra de cobre, podrías acercarte al 100%, pero eso es un devanado de transformador bastante inusual.

Con alambre redondo convencional, con un recubrimiento de aislamiento (no cuenta como cobre), enrollado en capas individuales, con cinta entre capas, con un número integral de vueltas que no llenan exactamente el ancho, o capas que llenan la altura, en una bobina de aislamiento, obtener un 50% de utilización sería bastante bueno, esta es la cifra a alcanzar. 40% puede ser más típico.

Algunos transformadores están enrollados con una menor utilización, donde, por ejemplo, el fabricante ha tenido que usar un núcleo estándar en el "siguiente tamaño", y luego encuentra que puede cumplir con las especificaciones del cliente sin llenar la ventana, por lo que ahorra algo de costo en el cable extra.

Un transformador de alto voltaje, que necesita un aislamiento grueso alrededor de los devanados, entre los devanados y quizás entre las capas también tendrá una utilización muy por debajo del 50%.

Puede hacerlo un poco mejor que el 50% si puede deshacerse de la bobina y usar bobinas autoportantes (como la mayoría de los transformadores de horno de microondas), o usar cinta plana o cable cuadrado para enrollar, lo que reduce las esquinas desperdiciadas entre los cables redondos, o elija el tamaño del cable con cuidado para ajustar un número entero de vueltas y capas en la ventana.

Con un transformador toroidal, la máquina de enrollamiento necesita un agujero en el medio para trabajar, lo que reduce aún más la ventana disponible, y el 40% es bueno.

Para dos transformadores con la misma cantidad de vueltas en los mismos núcleos, pero con diferentes factores de utilización, el que tenga el factor más alto será ...
más eficiente
mayor capacidad de corriente
pérdidas más bajas
mejor regulación
mas pesado
más caro

Un buen diseñador de transformadores no dejará espacio en la "ventana". Los tamaños de los núcleos son dimensiones estándar para potencias estándar. Siempre necesita una cantidad de hierro y una cantidad de cobre, independientemente de cuál sea la relación y la corriente / voltaje. Un voltaje más alto significa más giros, pero un cable más delgado, los voltajes más bajos requieren menos giros pero un cable más grueso. La comparación de la sección transversal del cobre en ambos casos es la misma.