1 –aspetti tecnologici e costruttivi 2 – il dimensionamento geometrico 3 – la verifica...

1 –aspetti tecnologici e costruttivi

2 – il dimensionamento geometrico

3 – la verifica elettromagnetica e termica

4 – un esempio di progetto

Trasformatori Trasformatori

Non impregnati

Impregnati con vernici isolanti (a secco)

Inglobati in resina (cast resin)

Olio a circolazione naturale

Olio a circolazione forzata

Trasformatori in aria

Trasformatori in olio

Fluido di raffreddamento Tipologia

I trasformatori costituiscono la categoria di macchine elettriche con il maggior numero di unità in servizio e globalmente con la maggiore potenza installata.

Tipologie costruttiveTipologie costruttive

OLIO OLIO DI SINTESI A SECCO CAST RESIN1 1,8 2,2 2,6

COSTI DI UN TRASFORMATORE DI DISTRIBUZIONE

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

Trasformatore elevatore di centrale 15 – 30/400 kV ; 100 – 750 MVA

G

3 ~

Applicazioni tipiche dei trasformatori

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.)

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.)

> 20 MVAfino ad oltre

750 kVIn olio a circ. forzata

30 MVA 150 – 200 kVIn olio a circ. naturale

15 – 20 MVA 20 – 30 kVInglobati in resina

2 – 3 MVA 15 – 20 kVA secco

1 – 2 kVA 1 kVNon impregnati

Potenza Tensione Tipo

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

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

Campi di impiego per le diverse tipologie di trasformatori

TIPI COSTRUTTIVITIPI 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)

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 TrasformatoreParti 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

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

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.)

Specifiche costruttive

PERDITE NEI NUCLEI MAGNETICI (richiami)

Nei nuclei magnetici delle macchine elettriche si hanno perdite di potenza attiva dovute a:

1) Isteresi magnetica

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 NEL FERRO

PERDITE PER ISTERESI MAGNETICA

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.

Il fenomeno dell’isteresi magnetica si manifesta quando un nucleo di materiale ferromagnetico è sottoposto a magnetizzazione ciclica alternativa.


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.

nist ist MP k f B Formula di Steinmetz:


La formula di Steinmetz:n

ist ist MP k f B

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:

de

dt

Quando un circuito elettrico si concatena con un flusso magnetico

variabile nel tempo, nel circuito elettrico nasce una f.e.m. indotta:

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.


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.


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:2 2 2

2 2' δcp Mcp cp M

k f BP k f B

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.

= spessore nucleo


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).

2 2 22 2'cp M

cp cp M

k f BP k f B

NUCLEI MAGNETICI PER TRASFORMATORI

Proprio al fine di limitare le perdite per correnti parassite, i nuclei dei trasformatori sono generalmente laminati con spessori = 0,350,5 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 (0,060,1%).

Il Coeff. di StipamentoIl Coeff. di Stipamento

Tipo di lamierino Spessore (mm) Ks

Cristalli orientati 0,28 0,960,30 0,960,35 0,98

Isotropo 0,35 0,920,5 0,92

0,65 0,95

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.

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.

2 2

0 00

1,2

1M

fsB

P P PB

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:

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 :

• ferro normale: 3,6 -

• ferro all’11,5% di Si: 2,22,5 - lamiera semilegata

• ferro al 22,5% di Si: 1,72 - lamiera legata

• ferro al 3,54,5% di Si: 11,2 0,81 lamiera extralegata

• ferro al 3% di Si a cristalli orientati: 0,40,5 (nella direzione della laminazione)

= 0,5 mm = 0,35 mm

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 510% 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 0,40,5 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 (1,52 W/kg), ma comunque paragonabili a quelle dei lamierini ordinari in ferro silicio al 22,5%.

PERDITE E PERMEABILITÀ RELATIVA IN UN LAMIERINO A CRISTALLI ORIENTATI IN

FUNZIONE DELL’ANGOLO DI LAMINAZIONE

PERDITE E PERMEABILITÀ RELATIVA IN UN LAMIERINO A CRISTALLI ORIENTATI IN

FUNZIONE DELL’ANGOLO DI LAMINAZIONE

r

pm

0o

90o

55o

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 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

BC

Se colonne e gioghi hanno tutti la stessa sezione, l’induzione magnetica B=/S sarà costante in tutti i tratti del nucleo.


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 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).

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.

A b a

B c b

C a c

A

B

C a

b

c

NUCLEO SHELL TYPE

Nucleo a mantello con colonne poste orizzontalmente. Costituiscono la naturale evoluzione del nucleo a mantello.

STRUTTURE PER GRANDI POTENZESTRUTTURE PER GRANDI POTENZE

GIUNTI

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).

Per ridurre al minimo la presenza di traferri si utilizzano diverse tecniche di assemblaggio di circuiti magnetici.

GIUNTI DEL NUCLEO (materiale isotropo)

Nel caso in cui si utilizzino lamierini ordinari (materiale isotropo), si possono avere:

• giunti affacciati • giunti intercalati

Tra giogo e colonna si può interporre un cartoncino


• giunti intercalati

Incastri a 90°


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.


Per piccoli trasformatori monofase, si possono ottenere:

• nuclei a mantello a giunti intercalati con lamierini a “E” e a “I”

• nuclei a colonne a giunti affacciati

con lamierini a “C”

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: colonnau

cerchio

Sk

S

a

S = a2 = 2R2 = 0,636 R2R

b a

a = 1,05 R a + 2b = 1,7 R

S = 2,47 R2 = 0,786 R2

R

Le dimensioni dei gradini delle colonne sono normalizzate rispetto al diametro D della corrispondente sezione circolare.

a c

R S = 2,60 R2 = 0, 828 R2

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 1 2 3 4 5

NUMERO DI GRADINI

k Serie1

k = S/ R2

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 COLONNARAPPORTI DIMENSIONALI DI COLONNA

RAPPORTI DIMENSIONALI DI GIOGORAPPORTI 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.

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 paralleli ai lamierini

Canali perpendicolari ai lamierini (nucleo a cornice) o trasversali

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.

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

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.

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 SERRAGGI

Vanno realizzati con cura per assicurare compattezza ed evitare vibrazioni e perdite

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/30se a è la larghezza di colonna, lo sforzo di compressione è:

P= Hala sezione ed il numero di bulloni necessari risulta quindi di:

sn=P/Kdove 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)

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/30se a è la larghezza di colonna, lo sforzo di compressione è:

P= Hala sezione ed il numero di bulloni necessari risulta quindi di:

sn=P/Kdove 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

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

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)

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 MAGNETICOVISTA DI INSIEME DEL CIRCUITO MAGNETICO

Dimensioni indicative che variano con il tipo, la tensione e la potenza del trasf.

1 –aspetti tecnologici e costruttivi 2 – il dimensionamento geometrico 3 – la verifica...

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