CORRENTI PARASSITE Materiali ferromagnetici: elevata permeabilità e buoni conduttori Investito da un flusso magnetico variabile nel tempo, diventa sede di corrente ulteriori perdite Correnti parassite (o correnti di Foucault) Il calore perduto: perdite nel ferro per correnti parassite indotte dalla magnetizzazione alternativa Perdite proporzionali a f2

Per ridurre queste perdite · si aumenta la resistività del ferro, mediante l’aggiunta di silicio (intorno a 1%) · lamierini: giustapposizione di sottili lamierini isolati fra loro mediante foglio di carta o strato di ossido che si forma spontaneamente

Il nucleo in ferro interessato da una magnetizzazione alternativa è, anche sede di perdite per isteresi magnetica Area all’interno del ciclo: proporzionale alle perdite per isteresi

IL TRASFORMATORE Macchina elettrica statica Trasferisce energia da un circuito ad un altro attraverso l’induzione elettromagnetica  un trasformatore può funzionare solo in regime non stazionario

PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO Ipotesi semplificative: · permeabilità magnetica del nucleo grandissima tutte le linee di flusso del vettore induzione generato da un circuito si concatenano con l’altro · potenza dissipata nel nucleo nulla · resistività dei conduttori degli avvolgimenti nulla trasformatore ideale, caratterizzato dalle semplici relazioni fra le grandezze alle due porte: K: rapporto spire o rapporto di trasformazione

Il flusso magnetico circolante si concatena coi due avvolgimenti Le tensioni sui due avvolgimenti sono date dalla legge di Faraday e sono proporzionali al rispettivo numero di spire: a: rapporto spire o rapporto di trasformazione

Altro simbolo del trasformatore ideale

Nucleo in materiale ferromagnetico Almeno due avvolgimenti, primario e secondario le linee di flusso di induzione prodotto da ciascuno dei due, e confinate nel nucleo dalla sua bassa riluttanza, si concateneranno con l’altro (mutua induzione) Reversibilità della macchina: ciascuno dei due avvolgimenti può essere assunto come primario (o secondario) La funzione più rilevante del trasformatore: consentire la trasmissione dell’energia elettrica a grandi distanze

Costituito da nucleo ferromagnetico e gli avvolgimenti Risultano meglio accoppiati se disposti su una struttura di materiale ferromagnetico, che costituisce la rete magnetica a bassissima riluttanza Il trasformatore deve essere corredato di un idoneo sistema di raffreddamento

A colonne: con gli avvolgimenti disposti intorno a ciascuna delle colonne Nucleo a mantello o corazzato: con entrambi gli avvolgimenti disposti sulla colonna centrale e parzialmente circondati dal nucleo

Una struttura continua eliminerebbe i traferri (diminuirebbe la riluttanza) ma difficile sarebbe l’inserimento degli avvolgimenti: nucleo costruito per assemblaggio di parti, con le due colonne vere e proprie serrate fra due elementi orizzontali, detti gioghi. Inconveniente: ci sono traferri (seppure ridotti, dell’ordine di 0,05 mm o meno) la riluttanza complessiva aumenta

TRASFORMATORE TRIFASE Su un unico nucleo sono sistemati le tre coppie di avvolgimenti

I trasformatori toroidali marini Yachtica vengono progettati e costruiti in modo da poter essere utilizzati in modo intensivo (24H su 24H) anche in ambienti tipici di bordo con una temperatura ambiente molto elevata e tenendo conto degli spazi angusti e poco areati dove esso può essere alloggiato. La tensione degli avvolgimenti d'uscita a 12/24V è calibrata in modo tale da non danneggiare e garantire una lunga durata alle lampade utilizzate. Disponibili con potenza da 50VA a 500VA con voltaggi marini da 12/24V con protezione PTC e TA.

GLI AVVOLGIMENTI Realizzati in rame o alluminio (costi e pesi inferiori, conducibilità appena minore di quella del rame) Sezioni dei conduttori: circolari Rettangolari se si vuole ottenere il riempimento ottimale degli spazi disponibili (a“piattina”) Se l’avvolgimento è fatto di poche spire di grande sezione: struttura a nastro

Isolamento dei conduttori quasi sempre con materiale organico (resina sintetica) Isolanti: sensibili alla temperatura per allungare vita: prevenire il riscaldamento eccessivo degli avvolgimenti raffreddamento

Potenza contenuta (qualche centinaio di kVA): moti convettivi naturali (piccole intercapedini fra i due avvolgimenti e fra questi e il nucleo) Con temperature molto alte o ambienti chiusi di relativamente piccole dimensioni anche trasformatori più piccoli dotati di raffreddamento forzato

Per indirizzare più efficientemente il flusso dell’aria e ridurre rumore: confinato entro armadio, dotato di feritoie

Maggior potenza: immersione completa in un bagno d’olio minerale speciale, caratterizzato da una elevatissima resistività Olio e trasformatore contenuti in un cassone A volte pareti corrugate da nervature, tanto più profonde quanto più energica si richiede che sia l’azione di raffreddamento Nelle macchine più importanti: olio raffreddato con circolazione forzata entro un sistema di fasci tuberi che offrono una elevata superficie di contatto con l’aria

Grandi quantità di olio elevato rischio di incendio prescrizioni specifiche per limitare il rischio incendio e a circoscrivere l’impatto ambientale in caso di perdita d’olio. Elevata resistività dell’olio può essere anche compromessa da pur piccole quantità di acqua nel cassone sali igroscopici

IMPIEGHI DEL TRASFORMATORE - TRASFORMATORI DI POTENZA Di solito trasformatori di un certo rilievo per trasmissione e distribuzione della potenza elettrica, da centrali elettriche di produzione fino al punto di consegna all’utente A parità di potenza, aumento di tensione implica una diminuzione della correte minori perdite per effetto Joule sulle linee, risparmio di rame e alluminio

TRASFORMATORE SEPARATORE (O DI ISOLAMENTO) Circuiti in cui le parti attive sono alimentate da un circuito elettrico perfettamente isolato da terra Non possibile la richiusura del circuito attraverso il contatto mano-piedi della persona non si possono realizzare situazioni reali di pericolo impiegando trasformatori di sicurezza e linee di lunghezza limitata

AUTOTRASFORMATORE Costituito da un solo avvolgimento di N1 spire, N2 delle quali sono utilizzate come spire del secondario. Più piccolo, più leggero, più economico, assorbe meno potenza, Non offre isolamento galvanico fra gli avvolgimenti rischi per la sicurezza e il funzionamento degli apparecchi a esso collegati Meno sicuro: una eventuale rottura del trasformatore può sottoporre il carico all'intera tensione del primario uso limitato a rapporti di conversione <1:4

RENDIMENTO Come per tutte le macchine, elettriche e non, anche per il trasformatore si può definire il rendimento come il rapporto fra la potenza in uscita Pu e la potenza in entrata Pe:

Parallelo fra trasformatori Spesso il trasformatore eroga potenza a carichi fortemente variabili nel corso della giornata Carico ridottorendimento lontano dal massimo affidare il servizio al parallelo di due o più trasformatori Es.: carico pari a 100 sarà suddiviso fra 3 trasformatori proporzionati per 20, 30 e 50. Funzioneranno insieme solo nelle ore di punta tutti i trasformatori lavoreranno vicino a max potenza e quindi in condizioni prossime a quelle di massimo rendimento Inoltre migliore continuità di esercizio

DATI DI TARGA · Nome del costruttore · Anno di costruzione · Potenza nominale, in VA · Tensioni nominali, primaria e sec. · Correnti nominali, primaria e sec. · Rapporto di trasformazione · Frequenza Le tensioni nominali sono riferite al livello di isolamento garantita dai dielettrici utilizzati. Le correnti nominali riferite agli effetti termici che queste determinano nei conduttori con un innalzamento della temperatura Potenza nominale risulta dal prodotto fra tensione e corrente nominali