Trasformatore

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Il trasformatore è una macchina elettrica che trasforma energia elettrica in energia elettrica con altre caratteristiche (V, I).

TrasformatoreEnergia elettricaV1I1

Energia elettrica

V2I2

In assenza di perdite deve essere: V1I1=V2I2

Il trasformatore viene utilizzato per alzare od abbassare il valore della tensione (la corrente varia in modo inverso).

TrasformatoreTrasmissione e distribuzione dell’energia elettrica

TrasformatoreStruttura

Trasformatore di piccola potenza

TrasformatoreStruttura

Trasformatore trifase 800kVA 20kV/0,4kV

TrasformatoreStruttura

Trasformatore trifase 30MVA 6.6kV/132kV

TrasformatoreStruttura

un nucleo di materiale ferromagnetico all’interno del quale si sviluppa il campo magnetico;

due avvolgimenti elettrici denominati primario e secondario ( in quelli trifase ci sono tre coppie di avvolgimenti);

dei sistemi di isolamento tra gli avvolgimenti e tra essi e la massa;

una parte strutturale per assemblare e sostenere le varie parti.

TrasformatoreNucleo

Sono due gli aspetti da tenere in considerazione nella costruzione del nucleo:

ridurre la corrente magnetizzante utilizzando materiali a μ elevato, evitando traferri,riducendo la lunghezza del circuito magnetico e aumentandone la sezione.

ridurre le perdite di potenza per isteresi utilizzando materiali con bassa cifra di perdita e quelle per correnti parassite costruendo il nucleo con lamierini isolati.

In definitiva, si usano lamierini di acciaio al silicio normali o a cristalli orientati ( spessore 0,35 o 0,5 mm).

TrasformatoreNucleo

Tipi di nucleo:

Nucleo a colonne

TrasformatoreNucleo

Tipi di nucleo:

Nucleo a mantello

TrasformatoreNucleo

Tipi di nucleo:

Nucleo trifase a colonne

TrasformatoreAvvolgimenti

Gli avvolgimenti sono realizzati con conduttori in rame di sezione circolare o rettangolare (piattine).

Visto che, trascurando le perdite, le potenze apparenti, al primario ed al secondario sono uguali:

V1I1=V2I2

si deduce che nell’avvolgimento con tensione più elevata circola la corrente minore e viceversa.Siccome la tensione dipende dal numero di spire e la sezione del filo dipende dalla corrente allora:l’avvolgimento AT sarà formato da più spire di minore sezione e quello BT da meno spire di sezione più elevata.

TrasformatoreAvvolgimenti

La disposizione degli avvolgimenti intorno alle colonne è determinata da vari fattori: accoppiamento magnetico tra primario e secondario; necessità di isolamento; necessità di raffreddamento.

Disposizione tipica:

TrasformatoreSistemi di

raffreddamentoI trasformatori, durante il loro funzionamento, hanno perdite di potenza (nel ferro e nel rame) che si trasformano in calore producendo un innalzamento di temperatura della macchina.Devono, dunque, disporre di sistemi di raffreddamento.

Dal punto di vista del fluido refrigerante i trasformatori si suddividono in due categorie: macchine a secco in cui il fluido refrigerante è l’aria; macchine in olio in cui le parti attive sono immerse in olio.

In ambito navale, per ridurre i pericoli di incendio, sono preferite, ove possibile, le macchine a secco.