Automazioni civili 2 - Teca Trasformatori Toroidali

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automazioni civili
civil automations
apricancelli, porte basculanti, gestione del traffico
remote controls for gates, overhead doors, traffic control
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automatismi
quotidiani
daily automation
automazioni civili • civil automations
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L’automazione civile richiede trasformatori piccoli e
compatti che possano essere incassati anche in
spazi limitati, in grado di sopportare un’alimentazione continua con richiesta di potenze istantanee
anche importanti e sovraccarichi molto elevati.
Proprio per questo motivo i trasformatori toroidali
sono ideali per comandare dispositivi che richiedono elevati valori iniziali di coppia (per esempio
motori in c.c. per cancelli elettrici).
Ma come è possibile ottenere tutto questo? Il segreto sta nel dosare sapientemente gli intervalli del
duty-cycle. Il duty-cycle è il rapporto (espresso in
percentuale o in secondi) tra il tempo durante il
quale il trasformatore rimane acceso e il tempo
durante il quale deve essere spento o erogare una
potenza minima come si vede nel grafico:
Civil automation requires small, compact
transformers which can be put into limited
spaces, capable of sustaining continuous supply
with the need for high instant power and very
high overload. Precisely for this reason toroidal
transformers are ideal for devices which require
high initial couple values (e.g motors with
continuous supply for electric gates).
But how can this be done? The secret lies in using
the intervals of the duty cycle wisely. The duty cycle
is the ratio (expressed in percentage or seconds)
between the time the transformer remains on and
the time it must be off or when it must supply
minimum power, as shown in the graph:
Quindi il duty-cycle espresso come percentuale è dato
dalla seguente relazione:
Thus the duty cycle expressed as a percentage is given
by the following ratio:
tensione
voltage
periodo / period
Duty-cycle (%) =
tempo on / time on
tempo on
periodo
x 100
Il duty-cycle espresso in secondi può essere descritto
anche indicando i tempi “ON” e “OFF” ovvero:
The duty cycle expressed in seconds can also be
described indicating the times ON or OFF:
tempo
time
La seconda indicazione risulta essere più precisa
(e infatti è quella prescritta dalla Norma EN61558)
perché indica esattamente i tempi durante i quali il
trasformatore deve rimanere acceso o spento mentre nel primo caso si stabilisce soltanto quale percentuale di tempo deve rimanere “ON” rispetto al
periodo totale e quest’ultimo a sua volta può assumere lunghezze differenti.
Duty-cycle (sec) =
tempo on
periodo off
The second indication is more exact (in fact it is the
one required by EN61558) because it shows exactly
the times the transformer must be on or off, while
in the first case only the percentage of time ON
compared to the total period is established, and the
total period can be of varying lengths.
Il duty-cycle influisce pesantemente sulla progettazione dei trasformatori per automazione civile.
Infatti, se il trasformatore viene usato in modo continuativo come nel caso dell’illuminazione, le dimensioni del nucleo e la sezione del rame e i materiali
impiegati devono poter sopportare la potenza massima prevista per un tempo indefinito.
Nel caso di trasformatori toroidali per automazione
civile, invece, l’uso non è continuo. Un motore c.c.
di un cancello elettrico, per esempio, richiederà una
corrente elevata senza che la tensione di alimentazione subisca un calo significativo nei primi istanti
per iniziare il movimento, impiegherà al massimo
qualche minuto ad aprirsi o chiudersi completamente con un prelievo di potenza limitato per poi rimanere in stand-by diversi secondi.
Dunque il toroide viene notevolmente sovraccaricato nelle fasi iniziali (ben oltre la potenza nominale
prevista per quel nucleo e per quelle sezioni).
Mentre nella fase di riposo (duty-cycle “off”) al trasformatore è richiesta una potenza minima (praticamente a vuoto) e durante questo periodo la temperatura diminuisce sufficientemente consentendo di
tenere la temperatura massima sotto controllo.
Un altro aspetto da considerare nella progettazione
è quello di un trasformatore con più avvolgimenti
secondari, dove oltre alle uscite utilizzate in modo
intermittente vi sono altri secondari utilizzati per alimentare l’elettronica o gli ausiliari e il cui funzionamento è da considerarsi continuo. In questo caso
sul trasformatore verranno valutate attentamente le
singole potenze e i relativi tempi in gioco. Da tutto
questo si evince un fatto molto importante: un trasformatore toroidale Teca per automazione civile
può essere sovraccaricato di molto rispetto alla
potenza nominale, ciò significa che le dimensioni del
nucleo e la sezione degli avvolgimenti possono
essere altrettanto sottodimensionati.
The duty cycle has an important influence on the
design of transformers for civil automation.
In fact if the transformer is used continuously as in
the case of lighting, the dimensions of the core, the
cross-section of the copper and the materials used
must be able to sustain maximum power for an
indefinite time. In the case of toroidal transformers
for civil automation, however, the use is not
continuous. The motor with continuous supply of
an electric gate, for example, will require a high
current without the supply voltage falling
significantly in the first moments to begin the
movement, it will take at the most a minute or two
to open or close completely with a limited use of
power, then remains on standby for several
seconds.
Therefore the toroid is considerably overloaded in
the initial phase (far beyond the nominal power of
that core and those sections). Then in the rest phase
(OFF duty cycle) the transformer must supply
minimum power (practically idle) and during this
period the temperature decreases enough to allow
the maximum temperature to be kept under control.
Another aspect to consider at the planning stage is
a transformer wih several secondary coils where in
addition to the exits produced intermittently, there
are other secondaries used to supply electronics or
auxiliaries, the function of which must be
considered continuous. In this case the individual
powers and relative usage times will be evaluated
carefully. From all of this, one important fact
emerges: a TECA toroidal transformer for civil
automation can be overloaded significantly
compared with the nominal power, which means
that the dimensions of the core and the section of
the coils can be made correspondingly smaller.
automazioni civili • civil automations
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This has two main consequences:
• the dimensions of the transformers, even those at
high powers, can be very much reduced and can
therefore be installed in very small spaces;
• il costo del trasformatore viene abbattuto grazie
all’impiego di una quantità ridotta di materiale.
• the cost of the transformer is lower thanks to the
smaller quantity of material used.
Questa riduzione dimensionale e materiale del trasformatore non va però a scapito di prestazioni o
sicurezza perché sono sempre soddisfatte le richieste della Norma Tecnica EN61558.
This reduction in size and material, however, does
not detract from the transformer’s performance or
its safety, because the requirements of EN61558
are still met.
■ Curva di carico
■ Load curve
È un parametro molto importante nel calcolo e nel
dimensionamento di un trasformatore per automazione, in quanto come detto prima nella fase iniziale
di movimento un motore c.c. per poter erogare una
coppia sufficiente deve poter disporre di una tensione ai suoi capi che non subisca cedimenti nonostante la richiesta di una corrente molto elevata.
In figura è riportata la curva di carico di un trasformatore da 100VA (dimensioni: diametro 60mm
altezza 55mm peso 650g duty cycle 60% tensione
secondario 12V). Nonostante le ridotte dimensioni
la tensione ai capi del secondario risulta più che sufficiente a garantire una coppia elevata al motore
anche con alte correnti (curva blu).
I valori di abbassamento di tensione sul secondario
in queste condizioni sono verificate e sono soddisfatti i requisiti di funzionalità e sicurezza imposti
dalle Norme tecniche:
This is a very important parameter in the calculation
and sizing of a transformer for automation in that, as
mentioned before, in the initial movement phase a
motor with continuous supply, to be able to erogate
a sufficient couple, must have at its disposal a voltage which does not suffer falls despite the need for a
very high current.
In the graph we can see the load curve for a 100va
transformer (size: diameter 60mm, height 55mm,
weight 650g, duty cycle 60%, secondary voltage
12v). despite the reduced dimensions, the voltage
supplied by the secondary is more than sufficient to
guarantee the motor a high couple even with high
current (blue curve).
The values for the falling voltage in the secondary in
these conditions are verified, and the requirements
for functionality and safety prescribed in the technical norms are respected:
sono indicati entrambi: il limite normativo stabilito da tensione nominale/carico è dato dalle
curve rosse mentre il limite stabilito dalla tensione vuoto/carico è indicata dalla curva azzurra). Come si vede, il trasformatore TECA rimane
compreso tra i limiti imposti dalle normative.
Questo significa che nel progetto dimensioni e
materiali sono stati scelti nel modo più opportuno.
are shown in the diagram: the limit established in
the norm for nominal/load voltage is shown by
the red curve while the limit for idle/load
voltage is shown by the blue curve).
As can be seen, TECA transformers remain within
the limits imposed by the norms. This means that
at the design stage the most suitable sizes and
materials were chosen.
• sicurezza: l’aumento di temperatura conseguente
al sovraccarico richiesto al trasformatore in fase
di avviamento non deve in alcun modo danneggiare l’isolamento tra gli avvolgimenti riducendone la tenuta dielettrica. Quest’ultima viene poi
verificata applicando tra gli avvolgimenti un’alta
tensione.
• safety: the increase in temperature following the
overload sustained by the transformer when
switched on must not in any way damage
the insulation between the coils, reducing the
dielectric capacity. This capacity is then checked
by applying a high voltage between the coils.
17
16
V Secondario (A) / V Secondario (A)
Questo ha due conseguenze principali:
• le dimensioni dei trasformatori anche di potenza
elevata sono molto ridotte e quindi possono essere installati in cavità anche molto anguste;
15
14
13
12
11
10
9
8
0
• funzionalità: le prestazioni del prodotto devono
essere garantite anche nelle sfavorevoli condizioni di sovraccarico. Ovvero in ogni caso la differenza percentuale tra la tensione a carico e quella
nominale non deve superare il 5% mentre la differenza percentuale tra la tensione a vuoto e quella a carico non deve superare il 15% (in figura
• functionality: the performance of the product can
be guraranteed even in unfavourable conditions
of overload. That is, in every case the percentage
difference between the load voltage and the
nominal voltage must not exceed 5%, while the
percentage difference between the idle voltage
and the load voltage must not exceed 15% (both
2,2
4,22
5,08
6,77
8,44
10,6
10,84
13,6
I Secondario (A) / I Secondary (A)
Curva di carico di un trasformatore da 100VA (circa 650g) impiegato in modo non continuo (duty cycle 60%).
La corrente a 100VA è 8.44A mentre la corrente a 50VA è 4.22A.
Load curve of a 100VA transformer (about 650g) used non-continuously (duty cycle 60%).
The current at 100VA is 8.44A, while at 50VA the current is 4.22A.
automazioni civili • civil automations
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41
La progettazione dei trasformatori Teca per automazione civile tiene conto di tutti questi fattori e stabilisce di volta in volta quale sia il miglior compromesso tra le prestazioni e le dimensioni. Una volta
realizzato il campione, la progettazione viene verificata attraverso opportune prove di Laboratorio.
The design of TECA transformers for civil
automation takes all of these factors into account
and establishes every time the best solution
considering performance and dimensions. Once the
sample has been produced, the design is tested in
TECA’s specialised laboratories.
Prove elettriche: si verificano le sezioni degli avvolgimenti, la tenuta delle saldature, il numero delle
spire, la presenza di cortocircuiti latenti, la tenuta
dielettrica degli strati di isolante;
Electrical test: to check the sections of the coils,
the strength of the soldering, the number of coils,
the presence of hidden short circuits, the dielectric
capacity of the layers of insulation;
Prove termiche: si verifica la curva di carico ovvero
si verifica quanto diminuisce (e con quale andamento) la tensione del secondario in funzione dell’aumento della corrente di carico. In tal modo si verifica il comportamento elettrico generale del trasformatore in seguito al surriscaldamento.
Thermic tests: to check the load curve, that is, to
check how much the voltage in the secondary
decreases (and at what rate) in relation to the
increase of the load current. In this way the general
electrical reaction of the transformer to overheating
is checked;
standard
ISOLAMENTO IN
POLIESTERE TRA
PRIMARIO E SECONADRIO
AVVOLGIMENTO
ESTERNO IN POLIESTERE
POLYESTER INSULATION
BETWEEN PRIMARY AND
SECONDARY
EXTERNAL COIL
IN POLYESTER
AVVOLGIMENTO
SECONDARIO
CALOTTE DI ISOLAMENTO
SECONDARY
COIL
INSULATING COVER
AVVOLGIMENTO
PRIMARIO
NUCLEO
Prova di tipo: la verifica finale e definitiva è quella
fornita dall’esecuzione della prova di tipo. Ovvero,
una volta scelta la Norma più opportuna da applicare (trasformatori di sicurezza, di isolamento, ecc.) si
eseguono le prove di resistenza a freddo, le prove a
vuoto e a carico per verificare la resa del trasformatore, la prova di riscaldamento e la prova di sovraccarico. I trasformatori Teca per automazione civile si
adeguano perfettamente alle richieste del Cliente sia
per quanto attiene alle dimensioni alla forma e all’isolamento.
Type test: this is the final, definitive test. Once the
most suitable norm to apply has been decided
(safety transformers, insulation etc), tests of cold
resistance, tests of idle/load to check the
performance of the transformer, tests for heating
and short-circuiting, are all carried out.
TECA’s transformers for civil automation adapt
perfectly to the customer’s requirements regarding
size, shape and insulation.
PRIMARIY
COIL
CORE
I trasformatori standard per automazioni civili sono
isolati esternamente tramite un film in poliestere
trasparente e sono realizzabili in una vasta gamma
di potenze e dimensioni, nelle tensioni d’ingresso e
uscita più comuni o su diretta specifica del Cliente.
Standard transformers for civil automation
insulated externally with transparent polyester
and are produced in a wide range of powers
sizes with the most common entry and
voltages, or as requested by the customer.
are
film
and
exit
automazioni civili • civil automations
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1
2
3
UN DISCO IN METALLO
ONE METALLIC DISC
DUE DISCHI IN SILICONE
TWO SILICONE DISCS
UN DISCO DI NYLON
ONE NYLON DISC
UN DISCO DI SILICONE
ONE SILICONE DISC
DUE DISCHI DI NYLON
TWO NYLON DISCS
Per le versioni “standard” Il fissaggio è reso estremamente semplice grazie all’utilizzo di uno dei
sistemi mostrati in figura. Il fissaggio a mezzo
resinatura del foro centrale con eventuale inserto
filettato è stato pensato per installazioni particolarmente difficili.
Oltre ad essere un metodo di montaggio estremamente sicuro, anche per trasformatori particolarmente grossi, garantisce una superficie completamente piatta ed evita l’eventuale compressione
delle spire.
For the standard versions the installation has been
made extremely easy thanks to the use of the
systems shown on the right.
The system of installation using epoxy resin in the
central hole with a possible threaded insert has
been designed for the installation of transformers
weighing more than 5 kg or for particularly
difficult mounting.
As well as being an extremely safe method of
installation even for particularly big transformers,
it guarantees a completely flat surface and
prevents the windings being compressed.
Potenza / Power VA
duty cycle 100/50 %
38
405
72
28
24
370
98
28
18
490
62
25
44
550
77
25
28
580
107
28
20
730
70
29
39
640
85
31
30
700
107
26
22
810
71
25
40
730
85
29
32
730
107
24
23
875
78
33
50
1070
88
33
36
980
100
33
30
1050
80
26
55
1200
93
37
41
1200
100
27
32
1150
80
28
66
1500
97
36
48
1580
113
35
37
1730
94
37
64
1950
105
35
48
1940
119
46
42
2100
100
37
62
2350
114
46
52
2500
300/600
105
37
62
2750
125
52
53
2960
400/800
114
48
71
3650
136
57
57
3900
20/40
40/80
50/100
60/120
80/160
100/200
INSERTO FILETTATO
THREADED INSERT
250/500
■ Please consult the accessories section from
page 198 onwards for the complete list of all
the different fastenings used.
POTTED INNER HOLE
Peso
Weight gr.
20
200/400
■ Per la lista completa dei sistemi di fissaggio
consultare la sezione accessori da pag.198
Dimensioni / Dimensions mm
Diametro interno
Altezza
Internal diameter
Height
57
150/300
RESINATURA
DEL FORO CENTRALE
Diametro esterno
External diameter
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44
45
boxed
carenati
ISOLAMENTO ESTERNO / EXTERNAL INSULATION
AVVOLGIMENTO SECONDARIO / SECONDARY COIL
ISOLAMENTO ESTERNO / EXTERNAL INSULATION
ISOLAMENTO IN POLIESTERE / POLYESTER INSULATION
AVVOLGIMENTO PRIMARIO / PRIMARY COIL
AVVOLGIMENTO SECONDARIO / SECONDARY COIL
CALOTTE DI ISOLAMENTO / INSULATING COVER
ISOLAMENTO IN POLIESTERE / POLYESTER INSULATION
NUCLEO / CORE
AVVOLGIMENTO PRIMARIO / PRIMARY COIL
CALOTTE DI ISOLAMENTO / INSULATING COVER
NUCLEO / CORE
Un montaggio facile e completamente affidabile
anche negli spazi più ridotti. Compatti, robusti,
resistenti agli urti. La soluzione economica per
diametri ridotti.
Un montaggio facile e completamente affidabile:
con una vite M8 e un dado che scompare nel contenitore. Il compromesso perfetto tra prezzo ed
affidabilità, con un’innovativa soluzione per il fissaggio veloce e sicuro.
Potenza / Power VA
duty cycle 100/50 %
80/150
100/180
120/200
150/260
The perfect compromise between price and reliability, with an innovative solution for a quick and
safe installation.
Easy and completely reliable installation: with an
M8 bolt and a nut.
Dimensioni / Dimensions mm
Ø esterno / external Ø interno / internal
altezza / height
Peso
Weight gr.
98
9
45
1030
98
9
45
1150
98
9
45
1220
98
9
54
1410
Potenza / Power VA
duty cycle 100/50 %
20/35
40/80
50/100
80/150
100/180
150/260
200/350
Compact, hardy, and crash-resistant. The cheap
resolution for reduced diameters. Easy and completely reliable installation in reduced spaces too:
with a M8 bolt, a flat washer and a nut.
Dimensioni / Dimensions mm
Ø esterno / external Ø interno / internal
altezza / height
Peso
Weight gr.
59
11
47
430
63
11
49
550
60
11
58
650
80
16
65
1.050
80
16
65
1.220
84
16
74
1.580
98
16
74
2.200
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