Tipi di trasformatori
A meno che non siate tra quei campioni che si arrampicano sui tralicci, riparano le sottostazioni, padroneggiano con maestria i test elettrici, probabilmente i trasformatori non sono sempre al centro dei vostri pensieri.
Le cose stanno per cambiare.
I trasformatori sono ovunque.
Fidatevi, che ve ne rendiate conto o meno, ne sfruttate i vantaggi ogni giorno.
Nelle nostre case, utilizziamo la corrente alternata (CA) perché è più facile da generare e trasmettere. La corrente alternata viene solitamente trasmessa a tensioni più elevate e poi trasformata in una tensione più bassa e sicura, l'elettricità che tutti conosciamo e amiamo e di cui non potremmo immaginare di fare a meno!
Ora, non entreremo nei dettagli del funzionamento degli odierni trasformatori, perché questo articolo è infatti dedicato a tutti i tipi di trasformatori. Essenzialmente, i trasformatori ricevono tensioni più elevate e le convertono in tensioni più basse e utilizzabili, come detto sopra. Se vi interessa saperne di più sulla scienza alla base di questa trasformazione elettromagnetica, vi consigliamo di guardare questa breve animazione.
Quali sono i tipi di trasformatori?
Trasformatori di potenza
Un trasformatore di potenza trasferisce l'elettricità tra un generatore e i circuiti primari di distribuzione. C'è un po' di confusione, dovuta al fatto che molti utilizzano il termine "trasformatori di potenza" per indicare un gruppo di trasformatori, piuttosto che un tipo di design specifico. Allo stesso modo, alcuni chiamano trasformatori di potenza anche i grandi trasformatori di trasmissione, per distinguere facilmente tra i trasformatori di distribuzione.
Indipendentemente dalla definizione esatta, i trasformatori di potenza possono svolgere una di queste tre funzioni: aumentare la tensione di uscita del generatore al livello di tensione del sistema di trasmissione; ridurre le tensioni di trasmissione a livelli di sicurezza per la distribuzione; oppure, diminuire la tensione al livello del sistema di alimentazione ausiliario in una stazione di generazione.
I trasformatori di potenza possono anche rientrare in una delle due classi: I o II. Un sistema di denominazione molto originale, potrei aggiungere. In ogni caso, i trasformatori di potenza di classe I hanno avvolgimenti ad alta tensione fino a 69 kV, mentre i trasformatori di potenza di classe II hanno avvolgimenti ad alta tensione tra 115 kV e 765 kV.
Per rendere le cose ancora più complicate, c'è la classificazione per taglia: piccola, media o grande. I piccoli trasformatori di potenza sono inferiori a 69 kV, i medi fino a 230 kV e i grandi trasformatori di potenza sono compresi tra 138 e 765 kV.
Autotrasformatori
Aggiungiamo un altro livello di complicazione. Gli autotrasformatori rientrano tecnicamente nella categoria dei grandi trasformatori di potenza, ma sono di norma utilizzati come trasformatori di trasmissione di interconnessione, in modalità step-up o step-down. Cos'è un trasformatore di interconnessione? Ottima domanda. Un trasformatore di interconnessione consente di collegare tra loro reti CA con tensioni diverse, una funzione molto importante in una rete di alimentazione.
In genere, gli autotrasformatori sono i trasformatori con la potenza nominale più alta nel sistema di trasmissione e operano con un carico abbastanza bilanciato e costante. Sono anche più economici rispetto ai trasformatori di potenza con avvolgimenti separati, poiché esiste un collegamento fisico tra la serie e l'avvolgimento comune. Fondamentalmente, ciò significa che l'avvolgimento ad alta tensione è composto da un avvolgimento in serie con l'avvolgimento comune, mentre l'avvolgimento a bassa tensione è l'avvolgimento comune.
Siete confusi? Anche io. Ma vi basti sapere che questo sistema occupa un terzo dello spazio rispetto a un trasformatore convenzionale a parità di potenza, un notevole vantaggio.
Idealmente, le dimensioni di un autotrasformatore non dovrebbero essere inferiori alla metà di un trasformatore convenzionale, poiché è necessario tenere conto dello spazio occupato da prese e avvolgimenti terziari. Dimensioni inferiori alla metà non sono ideali per le prestazioni.
Tuttavia, gli autotrasformatori hanno uno svantaggio: la bassa impedenza. Con una bassa impedenza, la corrente di cortocircuito di un autotrasformatore è molto più alta rispetto a un trasformatore convenzionale. Per contrastare questo problema, gli autotrasformatori sono generalmente progettati con un'impedenza superiore al normale, il che aumenta le dimensioni effettive dell'unità, contraddicendo l'aspetto positivo menzionato sopra. Ahi.
Trasformatori GSU
Passiamo ora ai trasformatori GSU (Generator Step-Up). C'è sempre di mezzo un acronimo, vero?
In ogni caso, i GSU, (a volte detti anche trasformatori principali o di unità) aumentano la tensione da un generatore alla tensione di trasmissione più alta per una rete di trasmissione. Questa definizione è solo una riformulazione del termine, una grave infrazione delle regole di buona definizione che ho imparato. Molto utili, ma in questo caso lascerò correre.
Collegati direttamente al generatore, i trasformatori GSU vengono generalmente azionati a un carico costante prossimo alla loro piena potenza nominale. Poiché funzionano costantemente alla temperatura nominale, invecchieranno molto più velocemente degli altri trasformatori. Se hai già letto qualcuno dei nostri articoli, saprai che il calore eccessivo non è mai un bene. Tranne forse che per i cactus…
I trasformatori GSU non sono generalmente protetti da un interruttore automatico tra il generatore e il trasformatore, quindi possono essere colpiti duramente (e per lunghi periodi di tempo) anche dalle correnti di guasto, il che può portare a sovratensioni enormi. Se si utilizza un interruttore del generatore, è possibile utilizzare un trasformatore GSU per alimentare i sistemi ausiliari di una rete.
Vi siete stancati dei trasformatori? Stringete i denti, abbiamo quasi finito.
Trasformatori ausiliari
I trasformatori ausiliari erogano energia ai carichi ausiliari di un impianto di generazione (ad esempio, pompe di alimentazione, pompe di raffreddamento e dispositivi di sicurezza necessari per il funzionamento di una centrale elettrica). Sono vari i tipi di trasformatori ausiliari da ricordare, ma fortunatamente abbiamo degli acronimi per semplificare le cose.
Un UAT (Unit Auxiliary Transformer), ovvero un trasformatore ausiliario di unità, è collegato allo stesso bus del generatore e abbassa la tensione per alimentare i bus del sistema di alimentazione ausiliaria. Quando il generatore è in funzione, l'UAT alimenta il carico ausiliario.
RAT (Reserve Auxiliary Transformer) e SAT (Startup Auxiliary Transformer), rispettivamente trasformatori ausiliari di riserva e di avviamento, sono trasformatori di riserva collegati a un sistema ad alta tensione fuori sede, che fornisce l'alimentazione ausiliaria dell'impianto durante gli avvii o i periodi di interruzione.
Tutti i trasformatori ausiliari sono relativamente critici per il funzionamento sicuro di un impianto, quindi un problema che li riguardi può portare anche all'arresto dell'impianto. Brutta cosa.
Purtroppo il tempo per oggi è finito, ma abbiamo ancora diversi trasformatori di cui parlare. Quindi, non dimenticate di tornare la prossima settimana per scoprire quali sono rimasti fuori. Non ve ne pentirete. Nel frattempo, consultate questa Guida alle misurazioni del rapporto dei trasformatori, se siete pronti a fare sul serio con il vostro programma di test sui trasformatori.
- Meredith Kenton, Digital Marketing Specialist Avete un'idea per un articolo? Inviatemi un'e-mail
