Trasformatori di distribuzione a perdite ridotte. Francesco Colla; ABB PT

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Oreste Mele
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1 Trasformatori di distribuzione a perdite ridotte. Francesco Colla; ABB PT

2 Per rispondere ad esigenze di efficienza ed economicità, il trasporto e l utilizzo dell energia elettrica richiede, che alcuni parametri siano modificati, in generale corrente e tensione. A questo scopo sono adatte macchine statiche chiamate trasformatori elettrici. L impiego del trasformatore, mutando secondo convenienza i valori dei parametri della potenza, consente, infatti, di minimizzare quelle perdite che avvengono nel trasporto dell energia elettrica.

3 Il rendimento del trasformatore è molto elevato di solito superiore al 98 %. Le perdite di energia nei trasformatori sono così suddivise: Perdite a vuoto: sono quelle dovute all applicazione della tensione e sono localizzate quasi esclusivamente nel nucleo magnetico. Esse dipendono dalla tensione e sono praticamente indipendenti dalla corrente di carico e possono essere ridotte principalmente aumentando la sezione del nucleo magnetico e/o utilizzando lamierini ad alta permeabilità.

4 Perdite a carico: sono invece prevalentemente dovute all effetto Joule che si verifica negli avvolgimenti del trasformatore a causa del passaggio della corrente. Esse sono proporzionali al quadrato della corrente di carico. In generale a parità di altre condizioni, le perdite nel rame possono essere ridotte aumentando la sezione dei conduttori.

5 Tecnologia costruttiva Trasformatori isolati in resina I trasformatori isolati in resina, sono stati sviluppati come una delle possibili soluzioni volte a minimizzare i rischi d incendio e conseguente contaminazione dell ambiente che possono essere connessi con l impiego di trasformatori isolati in olio. Inoltre per trasformatori che, se realizzati olio conterrebbero più di 500 kg, la soluzione in resina evita l obbligo di realizzare una fossa di raccolta. Le applicazioni tipiche sono: Edifici ad alta densità abitativa Centrali nucleari Piattaforme per l estrazione di idrocarburi Navi Impianti petrolchimici Impianti di generazione eolica Metropolitane Ospedali Centri commerciali, ecc.

6 Trasformatori isolati in olio Per quanto riguarda la distribuzione primaria e secondaria (mercato Enel e municipalizzate) i trasformatori sono nella quasi totalità isolati in olio.

7 Tabella perdite dei trasformatori in resina norma CEI 14-12

8 Potenza nominale Tabella perdite dei trasformatori in olio Perdite a vuoto Tabella A Serie a Perdite Normali Perdite dovute al carico (W) Impedenza di cortocircuito Corrente a vuoto Livello di potenza sonora db (A) (kva) (W) (%) (% In) , , , , , , , ,3 76 (2000) , ,1 81 Fonte CEI 14-13, pag. 7

9 Potenza nominale Perdite a vuoto Tabella B Serie a Perdite Ridotte Perdite dovute al carico (W) Impedenza di cortocircuito Corrente a vuoto Livello di potenza sonora db (A) (kva) (W) (%) (% In) , , , , , , , , ,6 60 (2000) , ,5 64 Fonte CEI 14-13, pag. 7

10 I trasformatori di distribuzione sono tra i componenti d impianto più importanti perché da essi dipende la qualità e le continuità del servizio. L attuale serie di trasformatori è quella riportata nella Tabella B delle norme CEI Essa fu progettata cercando di minimizzare la funzione costo totale: Ct = Co + CvPv + CjPj I riferimenti dati da Enel erano: Cv = /W Pj = /W

12 La ricerca del minimo della funzione con l utilizzo di vari materiali ha portato ai risultati illustrati dalla figura seguente.

13 L evoluzione tecnologica riguarda principalmente i punti seguenti: Nucleo Il nucleo invece che a sezione cilindrica è costruito a sezione ovale in modo da ridurre la lunghezza della finestra e quindi il peso dei gioghi. La tessitura del nucleo è realizzata con il sistema step-lap. Si ottiene così a parità di altre condizioni una riduzione delle perdite e del rumore.

15 Gli avvolgimenti di bassa tensione sono realizzarti, per trasformatori con potenza superiore a 100 kva, in foglio. Questo permette di azzerare praticamente le sollecitazioni assiali dovute alla corrente di corto circuito. Di conseguenza da struttura meccanica del trasformatore ne risulta alleggerita.

16 . Si è adottata per i trasformatori in olio la cassa ad onde di tipo ermetico che permette un riempimento completo senza contatto dell olio con l atmosfera. Ciò impedisce il degrado dell olio nel tempo legato alla presenza di umidità nell ambiente.

17 Futura norma EN

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