Costruzioni elettromeccaniche a.a. 2003 -04 Trasformatori 1 – tipologie e specifiche costruttive 2 – sovracorrenti Bozza – 7 Marzo 04 1 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 2 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 3 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 4 Collegamento di trasformatori in parallelo Per poter funzionare in parallelo due trasformatori debbono: avere lo stesso rapporto con qualunque condizione di carico nel caso di trasformatori trifasi, essere collegati in modo da dare sul secondario sistemi di tensione in fase fra loro a a V11 Va12 a b c n Ia12 a b c n V11 V12 V13 c V21 trasf. 1 V22 V23 b c b trasf. 2 V21 Va12 V11 V21 0 trasformatore 1 trasformatore 2 I a12 0 collegamento corretto 5 Collegamento di trasformatori in parallelo b a Va12 a b c n Ia12 a b c V11 V21 n V12 V13 c b trasf. 1 V22 V23 c a trasf. 2 V22 V11 trasformatore 1 trasformatore 2 Va12 V11 V22 0 I a12 0 ! Va12 V11 V22 collegamento non corretto 6 Gruppi angolari Denominazione dei morsetti (visti dal lato AT, da sinistra. A destra): • Triangolo: D (alta tensione) ; d (bassa tensione) • Alta Tensione: A B C • Stella: Y (alta tensione) ; y (bassa tensione) • Bassa Tensione: a b c • Zig-Zag: Z (alta tensione) ; z (bassa tensione) j = ritardo della tensione di fase BT rispetto alla tensione di fase AT A A a C B b C c a Dy11 b B A c ba j = 330° C B c 1a lettera 2a lettera 3a lettera Collegamento fasi AT Collegamento fasi BT j / 30 7 Esempi di gruppi angolari Dy11 A a B b Yd5 Yd11 C c A a B b A a C c B b C c A A A a a c b b 330° C B C c b 330° B C 150° a B c 8 Collegamenti a zig-zag A VP1 VP2 VP3 VP1 Vb b A a B C b c Vn2 VP3 C Va c Vn3 VA Vn1 Vn2 Vn3 Vm1 Vm2 Vm3 Vm1 Vc 150° Vm2 Vm3 Va Vn1 a VP2 B gruppo Yz5 9 Collegamento in parallelo: categorie di appartenenza L’accoppiamento in parallelo di trasformatori trifasi che appartengono allo stesso gruppo angolare (o indice orario) è sempre possibile. E’ spesso possibile il parallelo di trasformatori che appartengano a gruppi angolari diversi; a questo proposito i trasformatori sono stati raggruppati in quattro categorie: categoria I : formata dai gruppi angolari 0, 4, 8 categoria II : formata dai gruppi angolari 2, 6, 10 categoria III : formata dai gruppi angolari 3, 7, 11 categoria IV : formata dai gruppi angolari 1, 5, 9 il parallelo tra trasformatori appartenenti alla medesima categoria è sempre possibile per semplice spostamento ciclico delle connessioni fra i morsetti del trasformatore e le linee esterne è ancora possibile, con opportune cautele, il collegamento in parallelo dei trasformatori della categoria III con quelli della categoria IV ogni altro collegamento fra trasformatori di categorie diverse è impossibile 10 Collegamento in parallelo di trasformatori della II categoria: permutazione sul lato BT A A A Dy6 b Dy10 Dy2 c c 180° C 300° B C B a A a b a a 60° C B c b B b C c A a B b C c A a B b C c trasformatore pilota 11 Collegamento in parallelo di trasformatori della II categoria: permutazione sul lato AT Dy2 Dy6 a B C A Dy10 B 180° c b A A a B b C C c A a B b C c A a B b C c trasformatore pilota 12 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.) 13 14 15