RENDIMENTO DEI TRASFORMATORI

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1 RENDIMENTO DEI TRASFORMATORI Il redimeto di u trasformatore è defiito come rapporto tra poteza resa e poteza assorbita: poteza resa redimeto poteza assorbita poteza resa poteza resa perdite Sebbee il redimeto di u trasformatore sia sempre piuttosto elevato (geeralmete o iferiore al 96%), è utile capire i quale situazioe questo redimeto sia massimo. er procedere co questo calcolo, occorre defiire le perdite di u trasformatore che si distiguoo i: perdite a vuoto perdite a carico 1

2 ERDITE A VUOTO: soo dette perdite el ferro, dipedoo dal quadrato della tesioe e soo praticamete idipedeti dal carico. Esistoo ogiqualvolta il trasformatore è alimetato. Hao sede el ucleo ferromagetico i cui è presete u flusso d iduzioe siusoidale. Soo dovute alle perdite per isteresi e alle perdite per correti parassite (o di Foucault). ossoo essere ridotte migliorado la qualità dei lamierii magetici.

3 ERDITE A CARICO: soo le perdite ei coduttori degli avvolgimeti, dette perdite el rame. Dipedoo dal quadrato della correte che scorre ei coduttori stessi e quidi dipedoo fortemete dal carico. Esistoo solo se circola ua correte di carico. Soo dovute pricipalmete alle perdite per effetto Joule ei coduttori. Ad esse si aggiugoo le perdite addizioali, che soo dovute agli effetti dei flussi magetici variabili el tempo che ivestoo i coduttori e le altre parti metalliche dei trasformatori. ossoo essere ridotte aumetado la sezioe dei coduttori e co ua opportua disposizioe degli avvolgimeti i modo da ridurre le perdite addizioali. 3

4 Le perdite a vuoto a tesioe omiale e le perdite a carico a correte omiale soo stabilite durate il progetto del trasformatore. Si defiisce r il rapporto tra perdite a carico omiale e perdite a vuoto a tesioe omiale : r Valori tipici del rapporto r variao tra 5 e 7. Esistoo valori stadard fissati dalle orme CEI per le perdite ei trasformatori, che soo pertato classificati come trasformatori a perdite ormali e trasformatori a perdite ridotte. 4

5 erdite a vuoto, perdite a carico omiale e redimeto a carico omiale per trasformatori co perdite ormali e co perdite ridotte (N.B. il redimeto omiale aumeta all aumetare della poteza omiale) erdite ormali: oteza omiale A oteza resa omiale (cosfi,85) erdite a vuoto erdite a carico omiale r / erdite totali a carico omiale Redimeto a carico omiale /( ) kva kw W % W % W % 5 4,5 19,45% 11,59% 5, ,5% ,38% 175,6% 5,5 7 97,6% ,34% 35 1,73% 5, ,98% 5 1,5 65,31% 35 1,53% 5, 39 98,% ,7% 46 1,35% 4, ,4% ,5% 65 1,7% 5, 78 98,49% ,% 15 1,4% 6, 1 98,59% ,19% 17 1,5% 6, ,58% 17 3,19% 1,9% 6,9 5 98,54% ,18% 65 1,5% 7, 33 98,59% erdite ridotte: oteza omiale A oteza resa omiale (cosfi,85) erdite a vuoto erdite a carico omiale r / erdite totali a carico omiale Redimeto a carico omiale /( ) kva kw W % W % W % 5 4,5 15,35% 85,% 5,7 1 97,7% ,9% 14 1,65% 5, ,1% ,6% 185 1,36% 5,1 1 98,4% 5 1,5 5,4% 6 1,% 5, 31 98,55% ,% 365 1,7% 4, ,73% ,% 5 1,% 5, 64 98,79% ,15% 9 1,6% 6, ,8% ,15% 13,96% 6, ,91% 17 4,14% 16,94% 6, ,93% ,14% 1,99% 7, 39 98,89% 5

6 Defiiamo il redimeto di u trasformatore i fuzioe del suo fattore di carico: η dove: fattore di carico poteza resa/poteza resa omiale (%) poteza resa omiale A cosϕ (W) A poteza omiale (VA) cosϕ fattore di poteza perdite a vuoto a tesioe omiale (W) perdite a carico omiali (W) Il redimeto di u trasformatore co rapporto r fissato varia al variare del carico e quidi al variare di. 6

7 RENDIMENTO DEI TRASFORMATORI CALCOLO DELLA CONDIZIONE DI RENDIMENTO MASSIMO DI UN TRASFORMATORE η ) ( ) ( ) ( d d η d d η il redimeto è massimo quado le perdite a vuoto soo uguali alle perdite a carico 7

8 VALORI TIICI DELLE ERDITE E DEL FATTORE DI CARICO codizioe di redimeto massimo: r 1 r codizioe di redimeto massimo Valori tipici: oteza omiale: A 1 kva erdite a carico omiale: 1 W 1 kw erdite a vuoto: 16 W 1,6 kw r 1/16 6,5 1/r 1/6,5,16,4 4% 8

9 RENDIMENTO MASSIMO DI UN TRASFORMATORE Sostituedo ell espressioe del redimeto il valore si ha: 1 1 η 1 1 A parità di altre codizioi, il valore del redimeto dimiuisce al dimiuire del valore del cosϕ del carico. 9

10 RENDIMENTO IN FUNZIONE DEL FATTORE DI CARICO E DEL RAORTO r redimeto (%) fattore di carico (%) 1

11 RAORTO r IN FUNZIONE DEL FATTORE DI CARICO IN CONDIZIONI DI RENDIMENTO MASSIMO rapporto r All aumetare del valore di r, il redimeto massimo si raggiuge per valori sempre più bassi del fattore di carico. er r variabile tra 5 e 7, il redimeto risulta massimo per variabile tra il 5% e il 4%. fattore di carico (%) 11

12 RENDIMENTO DI UN TRASFORMATORE ER DIVERSI VALORI DEL FATTORE DI CARICO r 15 W 17 W 6, oteza omiale A oteza resa omiale (cosfi,9) Fattore di carico () oteza resa ( ) erdite a vuoto ( ) erdite a carico ( ) erdite totali ( ) Redimeto /( ) kva kw % kw W W W % 1 9 1% ,47% % ,57% 1 9 1% ,66% 1 9 9% ,76% 1 9 8% ,84% 1 9 7% ,93% 1 9 6% ,% 1 9 5% ,5% 1 9 4% ,7% 1 9 3% ,3% 1 9 % ,84% 1 9 1% ,3% 1