Qual è l'autoriscaldamento di un trasformatore di corrente trifase?

Qual è l'autoriscaldamento di un trasformatore di corrente trifase?

In qualità di fornitore di trasformatori di corrente trifase, spesso incontro domande da parte dei clienti riguardanti vari aspetti di questi dispositivi elettrici essenziali. Un argomento che emerge frequentemente è l'autoriscaldamento dei trasformatori di corrente trifase. In questo blog approfondirò cos'è l'autoriscaldamento, le sue cause, gli effetti e come gestirlo.

Comprensione dell'autoriscaldamento nei trasformatori di corrente trifase

Un trasformatore di corrente trifase è un dispositivo utilizzato per misurare e monitorare le correnti elettriche nei sistemi di alimentazione trifase. Riduce i livelli di corrente elevata nelle linee elettriche a un livello più basso e più gestibile per le apparecchiature di misurazione e protezione. L'autoriscaldamento è una caratteristica intrinseca di questi trasformatori, che avviene per la conversione dell'energia elettrica in energia termica durante il loro funzionamento.

Quando una corrente elettrica passa attraverso gli avvolgimenti di un trasformatore di corrente trifase, la resistenza nei conduttori provoca perdite di potenza sotto forma di calore. Tali perdite si classificano principalmente in due tipologie: perdite nel rame e perdite nel ferro.

Perdite di rame

Le perdite nel rame, note anche come perdite I²R, sono causate dalla resistenza degli avvolgimenti in rame nel trasformatore. Secondo la legge di Joule, la potenza dissipata sotto forma di calore in un conduttore è proporzionale al quadrato della corrente (I) che lo attraversa e alla resistenza (R) del conduttore. All'aumentare della corrente negli avvolgimenti primario e secondario del trasformatore di corrente trifase, anche le perdite nel rame aumentano in modo significativo. Ad esempio, se la corrente raddoppia, le perdite di rame aumenteranno di un fattore quattro.

Perdite di ferro

Perdite di ferro si verificano nel nucleo magnetico del trasformatore. Sono ulteriormente suddivisi in due sottotipi: perdite per isteresi e perdite per correnti parassite.

Le perdite per isteresi sono dovute alla ripetuta magnetizzazione e smagnetizzazione del nucleo magnetico mentre la corrente alternata scorre attraverso gli avvolgimenti. I domini magnetici nel materiale del nucleo devono riallinearsi con i cambiamenti del campo magnetico e questo processo dissipa energia sotto forma di calore.

Le perdite per correnti parassite sono causate dalle correnti circolanti indotte, note come correnti parassite, nel nucleo magnetico. Queste correnti sono generate a causa del cambiamento del flusso magnetico nel nucleo. Per ridurre le perdite per correnti parassite, il nucleo è solitamente costituito da fogli laminati di materiale magnetico, che aumentano la resistenza al flusso di correnti parassite.

Effetti dell'autoriscaldamento

L'autoriscaldamento di un trasformatore di corrente trifase può avere diversi effetti significativi sulle sue prestazioni e sulla sua durata.

Degrado delle prestazioni

Un eccessivo autoriscaldamento può portare ad una variazione delle caratteristiche elettriche del trasformatore. L'aumento della temperatura può far aumentare la resistenza degli avvolgimenti in rame, il che a sua volta influisce sulla precisione della misurazione della corrente. All'aumentare della temperatura, anche le proprietà magnetiche del materiale del nucleo possono cambiare, portando ad errori nel rapporto di trasformazione del trasformatore.

Durata della vita ridotta

Le alte temperature possono accelerare il processo di invecchiamento dei materiali isolanti utilizzati nel trasformatore. L'isolamento potrebbe diventare fragile e perdere le sue proprietà isolanti nel tempo, aumentando il rischio di guasti elettrici. Alla fine, ciò può portare al guasto del trasformatore di corrente trifase e richiedere costose sostituzioni.

Gestione dell'autoriscaldamento

Per garantire il funzionamento affidabile e la lunga durata dei trasformatori di corrente trifase, è fondamentale gestire in modo efficace l'autoriscaldamento. Ecco alcuni metodi comuni:

Dimensionamento corretto

La scelta della giusta dimensione del trasformatore di corrente trifase è essenziale. Il sovradimensionamento del trasformatore può portare a minori perdite di rame alle normali correnti operative, mentre il sottodimensionamento può causare un riscaldamento eccessivo. Il trasformatore deve essere dimensionato per gestire la corrente massima prevista nel sistema di alimentazione senza surriscaldarsi.

Ventilazione adeguata

Fornire un'adeguata ventilazione attorno al trasformatore può aiutare a dissipare il calore in modo efficace. Ciò può essere ottenuto installando il trasformatore in un'area ben ventilata o utilizzando ventole di raffreddamento o dissipatori di calore.

Monitoraggio e Manutenzione

Il monitoraggio regolare della temperatura del trasformatore di corrente trifase può aiutare a rilevare tempestivamente eventuali riscaldamenti anomali. Questo può essere fatto utilizzando i sensori di temperatura installati sul trasformatore. Inoltre, l'esecuzione della manutenzione ordinaria, come il controllo della resistenza di isolamento e il serraggio dei collegamenti, può prevenire potenziali problemi che potrebbero contribuire ad un aumento dell'autoriscaldamento.

La nostra gamma di prodotti

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Riferimenti

• Grover, FW (1946). Calcoli dell'induttanza: formule e tabelle di lavoro. Pubblicazioni di Dover.
• Chapman, SJ (2012). Fondamenti di macchine elettriche. McGraw - Educazione in collina.
• Società elettrica Westinghouse. (1964). Libro di consultazione sulla trasmissione e distribuzione elettrica. Società elettrica Westinghouse.