Cabine MT/bt - Trasformatori
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Il trasformatore è una macchina elettrica statica che per induzione elettromagnetica permette il trasferimento di energia, solitamente con trasformazione dei valori di tensione e corrente, fra due circuiti elettricamente separati. Fondamentalmente è costituito da due o più avvolgimenti e da un nucleo in acciaio che ha il compito di migliorare l'accoppiamento magnetico tra gli avvolgimenti stessi. L'avvolgimento che riceve l'energia elettrica che deve essere trasformata viene detto primario mentre quello che la eroga viene detto secondario. Alimentando quindi il primario con una tensione alternata, nel nucleo si genera un flusso magnetico alternato che si concatena con il circuito secondario inducendovi una f.e.m. Agendo opportunamente sul numero di spire dell'avvolgimento primario e secondario è possibile modificare il valore del rapporto tra la tensione di alimentazione del primario e la tensione indotta sul secondario. Il trasformatore può essere monofase (fig. 1) oppure, connettendo opportunamente tre avvolgimenti monofasi primari e tre secondari, alloggiati sulle colonne di un unico nucleo magnetico, si può realizzare direttamente un sistema di trasformazione trifase.

Fig. 1 – Schematizzazione del principio di funzionamento di un trasformatore monofase

Il trasformatore trifase è una delle parti fondamentali delle cabine di trasformazione degli impianti utilizzatori alimentati in media tensione. Deve presentare basse perdite, limitate correnti a vuoto, ridotte vibrazioni e basso livello di rumore. Può avere il nucleo magnetico e gli avvolgimenti immersi in un liquido isolante (trasformatori in olio) oppure in aria o inglobati in resina (trasformatori a secco). Sebbene materiali e tecniche costruttive possano in parte essere diverse, un buon trasformatore ha il nucleo magnetico costituito da un pacco di lamierini in acciaio, a bassa cifra di perdita, laminati a freddo arricchiti da cristalli di silicio a grani orientati. I lamierini sono fra di loro separati da un sottile strato di vernice isolante costituito generalmente da carlyte, un rivestimento inorganico ottenuto tramite un particolare procedimento termochimico, che ha la proprietà di resistere alle temperature che si raggiungono in fase di ricottura e di consentire inoltre un buon stipamento dei lamierini. Per sfruttare appieno le peculiarità magnetiche dei lamierini, la giunzione fra i lamierini è normalmente a giunti intercalati tra le colonne e i gioghi con taglio a 45°. Per migliorare il coefficiente di riempimento la sezione delle colonne e dei gioghi sono in genere a gradini variabili. Un adeguato serraggio, realizzato tramite nastrature e appositi profilati legati tra loro con adeguati tiranti in acciaio, fornisce la necessaria compattezza alle colonne e ai gioghi.

Classificazione e identificazione dei trasformatori

I trasformatori si classificano principalmente in relazione al numero delle fasi (monofasi o trifasi), al tipo di impiego (di misura, per l'alimentazione dei circuiti, di potenza, ecc..) e al tipo di raffreddamento. In particolare i trasformatori trifase possono essere a secco o in olio, con raffreddamento naturale o artificiale (tab. 1)

Tab. 1 - Classificazione dei trasformatori in base al sistema di raffreddamento

I trasformatori in olio e i trasformatori a secco muniti di involucro sono individuati mediante una sigla composta da quattro lettere (tab. 2). La prima lettera identifica il liquido refrigerante a contatto con gli avvolgimenti, la seconda lettera il tipo di circolazione dell'olio, la terza lettera il mezzo refrigerante esterno, la quarta lettera il tipo di circolazione del mezzo refrigerante esterno. I trasformatori a secco privi di involucro sono invece identificati con due lettere, la prima identifica il mezzo refrigerante a contatto con gli avvolgimenti e la seconda il modo di circolazione del mezzo refrigerante.

Tab. 2 – Simboli di identificazione del tipo di raffreddamento dei trasformatori (CEI 14/4-2)

Tab. 3 - Principali tipi di raffreddamento per trasformatori

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