E-Lez_5-trasf-tecnol..

Trasformatori
1 –aspetti tecnologici e
costruttivi
2 – il dimensionamento
geometrico
3 – la verifica
elettromagnetica e termica
4 – un esempio di
progetto
Tipologie costruttive
I trasformatori costituiscono la categoria di macchine elettriche con il maggior
numero di unità in servizio e globalmente con la maggiore potenza installata.
Fluido di raffreddamento
Tipologia
Non impregnati
Trasformatori in aria
Impregnati con vernici
isolanti (a secco)
Inglobati in resina
(cast resin)
Trasformatori in olio
Olio a
naturale
circolazione
Olio a
forzata
circolazione
COSTI DI UN TRASFORMATORE DI DISTRIBUZIONE
OLIO
1
OLIO DI SINTESI
1,8
A SECCO
2,2
CAST RESIN
2,6
Applicazioni tipiche dei trasformatori
G
3~
Nelle applicazioni industriali possiamo distinguere:
 trasformatori di distribuzione inseriti nelle reti
 trasformatori per l’alimentazione di utilizzazioni
particolari
(forni
di
fusione,
impianti
di
raddrizzamento, ecc.)
Trasformatore elevatore di centrale
15 – 30/400 kV ; 100 – 750 MVA
Autotrasformatore di
interconnessione
400/130 – 150 kV
250 – 400 MVA
Trasformatore
distribuzione primaria
130 – 150/10–15–20 kV
10 – 63 MVA
Trasformatore
distribuzione secondaria
10–15–20/0,400 kV
25 – 630 kVA
Campi di impiego per le diverse tipologie di trasformatori
Tipo
Tensione
Potenza
 1 kV
 1 – 2 kVA
A secco
 15 – 20 kV
 2 – 3 MVA
Inglobati in resina
 20 – 30 kV
 15 – 20 MVA
In olio a circ. naturale
 150 – 200 kV
 30 MVA
In olio a circ. forzata
fino ad oltre
750 kV
> 20 MVA
Non impregnati
Per i trasformatori di impiego più comune (es. MT/BT in olio per reti di
distribuzione) esistono tabelle di unificazione CEI-UNEL che definiscono le
principali caratteristiche di macchine con potenza nominale individuata dalla
serie di Renard:
63 – 100 – 160 – 250 – 400 – 630 kVA
TIPI COSTRUTTIVI







MONOFASI
TRIFASI
POLIFASI SU UNO O DUE LATI (alimentazione di
convertitori o per smistamento su più linee)
AUTOTRASFORMATORI
CON AVVOLGIMENTO MOBILE (a corrente costante)
PER SISTEMI DI REGOLAZIONE
DI MISURA (TA E TV)
Parti Principali di un Trasformatore







CIRCUITO MAGNETICO: COLONNE E GIOGHI
CIRCUITO ELETTRICO: PRIMARIO E SECONDARIO
CIRCUITO DI RAFFREDDAMENTO
GIUNTI E SERRAGGI
CONNESSIONI PER L’ESTERNO
CONTENITORE (CASSONE)
ORGANI DI PROTEZIONE E CONTROLLO
Specifiche costruttive
 È sempre necessario partire dai dati di specifica che costituiscono elemento
vincolante, anche da un punto di vista contrattuale, nei rapporti fra fornitore e
cliente.
 I dati che vengono di seguito elencati sono da considerarsi essenziali per la
definizione della macchina, anche se costituiscono un piccolo sottoinsieme degli
elementi che costituiscono il testo di un capitolato e quindi di una conferma
d’ordine









Potenza apparente nominale P.
Frequenza di funzionamento f.
Tensione nominale Vn e massima tensione degli avvolgimenti.
Corrente nominale In.
Rendimento  (perdite a vuoto a Vn, perdite in corto circuito a In).
Numero di fasi e tipo di collegamento (gruppo di appartenenza).
Livello d’isolamento.
Tipo di raffreddamento – temperatura massime ammissibili –
temperatura minime e massime
Tipo di istallazione (interno, esterno, celle blindate ecc.)
PERDITE NEI NUCLEI MAGNETICI (richiami)
Nei nuclei magnetici delle macchine elettriche si hanno perdite di potenza attiva
dovute a:
1) Isteresi magnetica
PERDITE NEL FERRO
2) Correnti parassite
Entrambi i fenomeni sono legati alla variabilità nel tempo del flusso magnetico.
Sono dette perdite nel ferro, in quanto i nuclei magnetici sono costituiti da leghe di
ferro.
Nel caso di flusso magnetico costante, tali perdite sono nulle.
PERDITE PER ISTERESI MAGNETICA
Il fenomeno dell’isteresi magnetica si manifesta quando un nucleo di materiale
ferromagnetico è sottoposto a magnetizzazione ciclica alternativa.
Ciò si verifica, ad esempio, quando un
nucleo di materiale ferromagnetico è sede
di un flusso magnetico  variabile
alternativamente nel tempo, in quanto
prodotto da una corrente i variabile
alternativamente nel tempo.
A causa del fenomeno dell’isteresi
magnetica, l’energia fornita al nucleo
durante la fase di magnetizzazione non
viene interamente restituita durante quella
di smagnetizzazione, ma, ad ogni ciclo,
rimane
immagazzinata
nel
nucleo
magnetico una quantità di energia
proporzionale all’area del ciclo stesso.
PERDITE PER ISTERESI MAGNETICA
La potenza persa per isteresi (= energia persa per unità di tempo) è proporzionale
al numero di cicli d’isteresi descritti in un secondo.
Le perdite per isteresi dipendono da:
• tipo di materiale, in base a cui varia la forma e la dimensione del ciclo;
• valore dell’induzione massima BM, all’aumentare del quale il ciclo diventa più
ampio;
• frequenza della corrente magnetizzante f, il cui aumento determina un
maggior numero di cicli descritti nell’unità di tempo.
Formula di Steinmetz:
Pist  kist  f
n
 BM
PERDITE PER ISTERESI MAGNETICA
La formula di Steinmetz:
Pist  kist  f
n
 BM
permette di calcolare la perdita specifica per unità di volume [W/m3] o per unità
di massa [W/kg], a seconda di come viene espressa la costante kist, che dipende
dal tipo di materiale.
Il coefficiente n è detto esponente di Steinmetz e assume i seguenti valori:
• n = 1, 6
per
BM < 1 T
•n=2
per
BM  1 T
Utilizzando il ferro-silicio, è possibile ridurre l’area del ciclo di isteresi e,
di conseguenza, le perdite per isteresi.
PERDITE PER CORRENTI PARASSITE
Le correnti indotte parassite nascono nei corpi conduttori quando:
1) il corpo conduttore è investito da flusso magnetico variabile nel tempo;
2) il corpo conduttore si muove in campi magnetici costanti.
Ciò accade come conseguenza della legge di Faraday relativa al fenomeno
dell’induzione magnetica:
Quando un circuito elettrico si concatena con un flusso magnetico
variabile nel tempo, nel circuito elettrico nasce una f.e.m. indotta:
e
d
dt
  N  è il flusso concatenato con N spire.
  BA è il flusso magnetico, che varia:
1) quando varia B, ossia quando varia la corrente magnetizzante i;
2) quando varia A, ossia quando la spira si muove o si deforma.
PERDITE PER CORRENTI PARASSITE
Se la f.e.m. indotta agisce in un circuito chiuso di resistenza R, nel circuito di ha
circolazione di una corrente indotta parassita pari a e/R.
Consideriamo il 1° caso: un nucleo in ferro massiccio, sede di un flusso magnetico
 variabile nel tempo, in quanto prodotto da una corrente magnetizzante i variabile
nel tempo (ad es., alternata sinusoidale).
In un piccolo tronco di nucleo
di altezza h e spessore  sono
presenti tanti percorsi chiusi
(spire).
Poiché il flusso concatenato
con queste spire varia nel
tempo, esse diverranno sede
di f.e.m. indotte e quindi di
correnti indotte parassite ip.
PERDITE PER CORRENTI PARASSITE
Nel tronco di nucleo considerato si hanno tante correnti indotte parassite
circolanti in modo vorticoso.
Queste correnti determinano una dissipazione di energia elettrica in calore nel
materiale.
Più alta è la resistività del materiale , più piccola risulterà l’intensità delle correnti
parassite e quindi minore sarà la dissipazione di energia elettrica in calore.
La formula:
Pcp 
2
k 'cp  δ2  f 2  BM

2
 kcp  f 2  BM
 = spessore nucleo
permette di calcolare la perdita specifica per unità di volume [W/m3] o per unità
di massa [W/kg], a seconda di come viene espressa la costante k’cp, che dipende
dal tipo di materiale.
PERDITE PER CORRENTI PARASSITE
Pcp 
2
k 'cp   2  f 2  BM

2
 kcp  f 2  BM
Per diminuire gli effetti delle correnti parassite occorre aumentare la
resistenza dei possibili percorsi che le correnti indotte trovano all’interno nel
conduttore investito da flusso magnetico variabile nel tempo:
• suddividendo il nucleo massiccio in tante lamiere sottili, parallele alle linee di
flusso (e quindi diminuendo lo spessore );
• aumentando la resistività dei materiali impiegati (ad es., utilizzando ferro silicio
anziché ferro dolce: la resistività del ferro silicio è 4 volte maggiore di quella del
ferro dolce).
NUCLEI MAGNETICI PER TRASFORMATORI
Proprio al fine di limitare le perdite per correnti parassite, i nuclei dei
trasformatori sono generalmente laminati con spessori  = 0,350,5 mm.
I lamierini sono isolati tra loro:
• con vernici termoindurenti;
• facendo ossidare il ferro sulle superfici del lamierino;
• con carta (metodo non più usato).
I lamierini possono essere:
• in ferro-silicio ordinari (nelle macchine rotanti e nei trasformatori di piccola
potenza);
• in ferro-silicio speciali a cristalli orientati (in quasi tutti i trasformatori).
N.B.: E’ sempre presente anche una piccola percentuale di carbonio (0,060,1%).
Il Coeff. di Stipamento
Tiene conto della differenza di spessore tra parte magnetica attiva ed ingombro
complessivo del lamierino che comprende anche il sistema isolante.
Ln=Ks*Ll
dove K: =coeff. di stipamento;
Ls: dimensione lorda;
Ln: dimensione netta.
Tipo di lamierino
Cristalli orientati
Isotropo
Spessore (mm)
0,28
0,30
0,35
0,35
0,5
0,65
Ks
0,96
0,96
0,98
0,92
0,92
0,95
LA CIFRA DI PERDITA
Le perdite nei materiali magnetici dovute a isteresi e a correnti parassite possono
essere stimate attraverso le formule semi-empiriche già citate.
Tuttavia, nella pratica, generalmente non sono noti i valori delle costanti kist e kcp.
I produttori di materiali magnetici forniscono però un particolare valore di perdita
specifica, determinato sperimentalmente, detto cifra di perdita.
La cifra di perdita [W/kg] è definita come la perdita specifica, per isteresi e per
correnti parassite, che si ha quando un materiale è investito da un campo
magnetico alternato sinusoidale a frequenza f = 50 Hz con induzione massima
fissata BM.
Generalmente si fa riferimento a BM = 1 T oppure BM = 1,5 T.
Se è nota la cifra di perdita P0 per B0 = 1 T,
allora la perdita specifica Pfs per BM = 1,2 T
è data da:
2
 BM 
 1, 2 
Pfs  P0 
  P0 

B
1


 0 
2
Esempio di Curva di Perdite
LAMIERINI IN FERRO SILICIO
L’impiego del silicio ha due vantaggi:
• riduce l’ampiezza del ciclo di isteresi del materiale;
• aumenta la resistività elettrica  del materiale.
Quindi, l’impiego del silicio fa diminuire sia le perdite per isteresi, sia le perdite
per correnti parassite.
Lo svantaggio è che il silicio rende il materiale molto fragile.
I lamierini sono al Ferro-Silicio laminati a caldo o a freddo (favorisce
l’orientamento dei grani). Con un tenore di 3-4.5% di silicio e laminazione a
caldo si ottengono i lamierini extra legati con CdP compresa tra 1.1 ed 1.3 W/kg.
Pertanto, la percentuale di silicio è limitata a un massimo del 5% per i
trasformatori, e a percentuali inferiori nelle macchine rotanti.
LAMIERINI IN FERRO SILICIO:
La cifra di perdita [W/kg] varia a seconda del materiale e dello spessore del
lamierino :
 = 0,5 mm
 = 0,35 mm
• ferro normale:
3,6
-
• ferro all’11,5% di Si:
2,22,5
-
lamiera semilegata
• ferro al 22,5% di Si:
1,72
-
lamiera legata
• ferro al 3,54,5% di Si:
11,2
• ferro al 3% di Si a cristalli orientati:
0,81
lamiera extralegata
0,40,5 (nella direzione
della laminazione)
La cifra di perdita è generalmente riferita a lamiere nuove: nella valutazione
delle perdite nel ferro si deve tenere conto di un loro aumento del 510% per
l’invecchiamento del materiale e per le lavorazioni meccaniche a cui i lamierini
sono sottoposti durante le fasi di realizzazione dei nuclei magnetici.
LAMIERINI A CRISTALLI ORIENTATI
I lamierini a cristalli orientati sono ottenuti da lamiere di alcuni millimetri di
ferro silicio al 3% laminate a caldo (favorisce una diversa orientazione dei
cristalli).
Queste lamiere vengono successivamente laminate a freddo e sottoposte, tra una
laminazione e l’altra, ad opportuni trattamenti termici, fino a ottenere lamiere di
spessore  = 0,35 mm.
Con questo procedimento, i domini magnetici (cristalli) del materiale si
“organizzano” in modo da presentare proprietà magnetiche decisamente
migliori, se soggetti a flussi nella direzione della cristallizzazione (direzione di
laminazione).
La cifra di perdita è 0,40,5 W/kg (con Bmax = 1 T), quando le linee di flusso sono
nella direzione della laminazione.
Nella direzione ortogonale al senso di laminazione, le perdite specifiche sono
circa 3 volte superiori (1,52 W/kg), ma comunque paragonabili a quelle dei
lamierini ordinari in ferro silicio al 22,5%.
PERDITE E PERMEABILITÀ RELATIVA IN UN
LAMIERINO A CRISTALLI ORIENTATI IN
FUNZIONE DELL’ANGOLO DI LAMINAZIONE
0o
r
55o
pm
90o
Nei lamierini a cristalli orientati, rispetto a quelli ordinari, è più elevata la
permeabilità magnetica e aumenta anche il valore massimo di induzione
magnetica B (intorno ai 2 T) che si può ottenere (valore corrispondente al
“ginocchio” della curva di magnetizzazione B-H, prima di arrivare alla
saturazione), sempre nel caso in cui la direzione della magnetizzazione sia quella
della laminazione.
All’aumentare dell’angolo di scostamento  tra la direzione in cui il materiale è
magnetizzato durante il funzionamento e quella della laminazione, i valori
dell’induzione B corrispondenti ai diversi valori di H diminuiscono.
Di conseguenza, il ciclo di isteresi si allarga e le perdite specifiche del materiale
aumentano. La permeabilità magnetica è elevata (max = 30.000, i = 1.500).
Presentano grossi problemi di lavorabilità perché sono fragili e duri. Non vengono
utilizzati nelle macchine rotanti perché quei lamierini richiedono lavorabilità.
I lamierini a cristalli orientati sono impiegati in tutti quei circuiti magnetici nei
quali il flusso abbia una direzione prevalente. cioè:
Nei nuclei dei trasformatori.
Negli statori dei grandi turboalternatori, con orientamento circonferenziale.
I lamierini a cristalli orientati sono disponibili in rotoli alti 1m. La loro superficie
è isolata con isolamento minerale e può essere successivamente verniciata. dopo
tranciatura viene effettuato un trattamento di ricottura.
Aspetti Costruttivi dei Nuclei Magnetici
Oltre a ridurre al minimo le perdite nel ferro, i criteri costruttivi dei nuclei dei
trasformatori devono ridurre al minimo la corrente magnetizzante necessaria
per ottenere il flusso magnetico desiderato:
NI  
l

S
occorre che sia minima la riluttanza del nucleo magnetico
occorre che sia:
• elevata la permeabilità magnetica   nuclei ferromagnetici;
• elevata la sezione S normale alle linee di flusso;
• ridotta la lunghezza l delle linee di flusso;
• ridotta al minimo la presenza di traferri (strati d’aria o di
materiale isolante che interrompono, per ragioni costruttive, la
continuità del nucleo ferromagnetico).
Il circuito magnetico si compone di Colonne (parti del circuito magnetico su cui
sono montati gli avvolgimenti) e Gioghi (elementi di chiusura del circuito
magnetico) che formano circuiti magnetici chiusi e delimitano le finestre
attraversate dagli avvolgimenti.
TRASFORMATORI MONOFASE
I nuclei monofasi più usati sono quelli a due colonne avvolte, hanno i gioghi di
richiusura nella stessa sezione delle colonne con cui hanno in comune anche il
flusso. Metà delle spire di alta tensione e metà di quelle a bassa tensione sono
avvolte attorno a ciascuna delle due colonne.
Il flusso  prodotto dagli avvolgimenti percorre tutti i tratti del nucleo.
Se gioghi e colonne hanno tutti la stessa sezione S, anche l’induzione magnetica
B=/S è uguale in tutti i tratti del nucleo.
• a colonne
NUCLEO A MANTELLO
Tutte le spire sono avvolte attorno alla colonna centrale.
Il flusso  prodotto dagli avvolgimenti percorre la colonna centrale mentre i gioghi
e le fiancate sono percorsi da un flusso pari a /2.
Per avere lo stesso valore di induzione magnetica B=/S in tutti i tratti del nucleo,
la sezione dei gioghi e delle fiancate deve essere la metà di quella della colonna
centrale. Si riduce l’altezza dei gioghi e quindi l’altezza dell’intero trasformatore.
MORFOLOGIA DEI NUCLEI MONOFASI
NUCLEO A TRE COLONNE PER
TRASFORMATORI TRIFASE
Il nucleo magnetico più comune per i
trasformatori trifase è a tre colonne:
su ogni colonna vengono montati
l’avvolgimento di bassa tensione e
quello di alta tensione di una fase.
I flussi magnetici prodotti da
ciascuna
fase
sono
variabili
sinusoidalmente nel tempo, hanno lo
stesso valore massimo e sono sfasati
tra loro di 120°.

La somma vettoriale dei tre flussi è sempre nulla.
A
C
B
Se colonne e gioghi hanno tutti la stessa sezione, l’induzione
magnetica B=/S sarà costante in tutti i tratti del nucleo.
NUCLEO A TRE COLONNE PER
TRASFORMATORI TRIFASE
Nei trasformatori trifase a tre colonne i flussi nelle tre colonne devono avere uguale
il valore massimo.
Tuttavia, mentre il percorso magnetico del flusso B è costituito dalla sola colonna
centrale, il percorso magnetico dei flussi A e C comprende anche metà di
ciascun giogo.
Pertanto, la riluttanza del nucleo magnetico percorso dal flusso B sarà inferiore a
quella dei nuclei percorsi dai flussi A e C e quindi sarà inferiore la corrente
magnetizzante relativa alla colonna centrale.
Tuttavia, questo squilibrio di correnti si manifesta solo nel funzionamento a vuoto,
poiché nel funzionamento a carico le correnti magnetizzanti risultano trascurabili
rispetto alle correnti primarie, e queste risultano equilibrate (o meno) a seconda che
sia equilibrato (o squilibrato) il carico sulle tre fasi secondarie.
NUCLEO A TRE COLONNE PER
TRASFORMATORI TRIFASE
NUCLEO A CINQUE COLONNE (Mantello)
Per trasformatori trifase di elevata potenza si può utilizzare il nucleo a 5 colonne,
al fine di ridurre l’altezza dei gioghi e quindi l’altezza dell’intero trasformatore.
In questo modo, una parte dei flussi prodotti da ciascuna fase si richiude anche
attraverso le due colonne laterali.
I flussi prodotti da ciascuna fase (A, B, C) possono essere visti come composti
dai flussi che percorrono ciascun anello chiuso (a, b, c).
 A  b   a
 B  c  b
C   a   c
C
c
a
b
B

A
Il nucleo a 5 colonne può essere
costruito in modo tale che i
flussi a, b, c che percorrono
gli anelli chiusi formino una
stella simmetrica.
In questo modo, questi flussi
risultano pari a 1/3 volte (
0,58) i flussi prodotti da
ciascuna fase.
Di conseguenza, anche le
sezioni dei gioghi saranno pari
al 58% della sezione delle
colonne.
Si ha una riduzione di ampiezza
fino al 40% come conseguenza
della riduzione dei flussi.
NUCLEO SHELL TYPE
Nucleo a mantello con colonne poste orizzontalmente. Costituiscono la naturale
evoluzione del nucleo a mantello.
STRUTTURE PER GRANDI POTENZE
GIUNTI
Per ridurre al minimo la presenza di traferri si utilizzano diverse tecniche di
assemblaggio di circuiti magnetici.
I nuclei magnetici dei
trasformatori sono ottenuti
sovrapponendo vari strati
di lamierini.
La loro disposizione è
diversa a seconda che si
utilizzino:
• lamierini ordinari
(materiale isotropo);
• lamierini a cristalli
orientati (materiale
anisotropo).
GIUNTI DEL NUCLEO (materiale isotropo)
Nel caso in cui si utilizzino lamierini ordinari (materiale isotropo), si possono
avere:
• giunti affacciati
Tra giogo e colonna si può
interporre un cartoncino
• giunti intercalati
GIUNTI DEL NUCLEO (materiale isotropo)
• giunti intercalati
Incastri a 90°
GIUNTI DEL NUCLEO (materiale isotropo)
I giunti affacciati si ottengono serrando tra loro due pacchi di lamierini distinti
separati da uno strato isolante.:
• facilità di montaggio e smontaggio;
• serraggio più difficoltoso (necessitano di tiranti e legature);
• traferro equivalente compreso in 0,15 mm - 0,25 mm.
• La superficie di contatto può prevedere una operazione di piallatura per limitare le
rugosità e la formazione di ponti tra lamierini.
I giunti intercalati si ottengono alternando vari strati di lamierini:
• difficoltà maggiori nel montaggio e smontaggio;
• buona compattezza (attrito tra i lamierini);
• traferro equivalente di circa 0,025 mm - 0.035 mm.
i giunti intercalati riducono la corrente magnetizzante del trasformatore e
il ronzio causato dalle forze elettromagnetiche sui lamierini.
GIUNTI DEL NUCLEO (materiale isotropo)
Per piccoli trasformatori monofase, si possono ottenere:
• nuclei a colonne a
giunti affacciati con
lamierini a “C”
• nuclei a mantello a giunti intercalati con
lamierini a “E” e a “I”
Il 99% dei piccoli trasformatori sono a giunti alternati
GIUNTI DEL NUCLEO (materiale anisotropo)
Nel caso in cui si utilizzino lamierini a cristalli orientati (materiale anisotropo), non
si possono avere gioghi a 90°. Si ha un taglio a 45° per evitare le maggiori perdite
dovute alla diversità di direzione tra flusso ed orientamento dei cristalli.
Si possono così avere:
• giunti affacciati
con angoli di 45°
• giunti intercalati con angoli di 35° e 55° o
con angoli di 45° con il metodo step-lap
PRODUZIONE DEI LAMIERINI
DETTAGLI DI PRODUZIONE
Struttura delle Colonne
Per trasformatori di piccola potenza, la forma delle colonne è quadrata o
rettangolare: i conduttori vengono avvolti attorno alle colonne, con l’interposizione
di uno strato isolante, e le bobine hanno la stessa forma delle colonne del nucleo.
Per trasformatori di potenza più elevata, gli avvolgimenti sono di forma circolare:
• assicura una migliore resistenza agli sforzi elettrodinamici;
• rende minima la lunghezza della spira media, e quindi il consumo di materiale
conduttore.
Per elevate dimensioni delle colonne, vengono praticati canali di raffreddamento per
la circolazione del fluido refrigerante, distanziando opportunamente i pacchi di
lamierini.
Poiché anche le colonne sono ottenute tramite sovrapposizione di lamierini, si cerca
di approssimare una circonferenza attraverso una struttura a gradini.
Coefficiente di utilizzazione:
Scolonna
ku 
Scerchio
Le dimensioni dei gradini delle colonne sono normalizzate rispetto al diametro D
della corrispondente sezione circolare.
R
S = a2 = 2R2 = 0,636 R2
a
b
a
R
a = 1,05 R
a + 2b = 1,7 R
S = 2,47 R2 = 0,786 R2
a
c
R
S = 2,60 R2 = 0, 828 R2
k
1
0,9
0,8
0,7
0,6
k = S/ R2
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Serie1
0
1
2
3
4
5
NUMERO DI GRADINI
Un progressivo aumento dei gradini dà vantaggi sempre meno sensibili, mentre
aumenta il costo di montaggio e di gestione dei lamierini che devono essere tagliati
in un più elevato numero di formati.
RAPPORTI DIMENSIONALI DI COLONNA
RAPPORTI DIMENSIONALI DI GIOGO
I gioghi possono essere costruiti con sezione quadrata o rettangolare per le potenze
minori e con un minor numero di gradini rispetto alle colonne negli altri casi.
Canali di Raffreddamento nei Nuclei Magnetici
Il raffreddamento può essere migliorato con canali d’olio (o aria), paralleli ai
lamierini, più semplici ma meno efficaci, o perpendicolari ai lamierini, più efficaci
ma di costruzione più complessa e costosa.
Per macchine di maggiore potenza si adottano i nuclei a cornice, con un canale
d’olio perpendicolare ai lamierini, che richiede quindi un numero doppio di lamierini
magnetici.
Canali paralleli ai
lamierini
Canali perpendicolari
ai lamierini (nucleo a
cornice) o trasversali
Se il pacco laminato
supera lo spessore di
200
mm,
devo
predisporre dei canali
di raffreddamento del
nucleo
E’
sufficiente
predisporre un canale
di 10 mm in maniera
indipendente dal tipo
di raffreddamento
Dei profilati ad U
mantengono
le
distanze assicurando
la tenuta meccanica
I canali trasversali possono essere ottenuti per punzonatura
direttamente sui lamierini. Non mi servono distanziatori
La costruzione di un nucleo a canali longitudinali è più
semplice, viene utilizzato nei piccoli e medi trasformatori
I canali trasversali vengono utilizzati nei trasf. di elevata ed
elevatissima potenza perché raffreddano meglio il nucleo.
Nel primo il refrigerante è a contatto con l’isolante mentre con
il trasversale è a contatto con il ferro che trasmette meglio il
calore
Il costo di realizzazione dei canali trasversali è decisamente
superiore.
SERRAGGI
Vanno realizzati con cura per assicurare compattezza ed evitare
vibrazioni e perdite
A meno di uno studio approfondito dei problemi meccanici, si
può utilizzare il procedimento empirico di Vidmar che fornisce
la pressione , in Kg/cm2 da esercitarsi sul pacco
=H/30
se a è la larghezza di colonna, lo sforzo di compressione è:
P= Ha
la sezione ed il numero di bulloni necessari risulta quindi di:
sn=P/K
dove K è la sollecitazione a trazione per essi ammissibile (K=9 12 Kg/mm2)
Posso scegliere tra tanti bullono di piccola sezione (colonna) e
pochi bulloni di maggiore sezione (giogo)
ANDAMENTO DEL
FLUSSO IN UN
NUCLEO DI
TRASFORMATORE
CON TIRANTI
I serraggi dei giunti affacciati avvengono mediante tiranti
laterali
Per i giunti intercalati si utilizzano delle traverse di
irrigidimento. Sono dei profilati ad L o ad U diversamente
disposti
La colonna viene
rivestita
con
del
cartone pressato e
distanziata con degli
spessori di legno o
plastica per impedire
che
gli
spigoli
metallici rovinino la
parte interna degli
avvolgimenti
(faggio
essicato e bollito in olio)
VISTA DI INSIEME DEL CIRCUITO MAGNETICO
Dimensioni indicative
che variano con il
tipo, la tensione e la
potenza del trasf.