CORRENTI PARASSITEMateriali ferromagnetici: elevata permeabilità e buoni conduttoriInvestito da un flusso magnetico variabile nel tempo, diventa sede di corrente ulteriori perditeCorrenti parassite (o correnti di Foucault)Il calore perduto: perdite nel ferro per correnti parassite indotte dalla magnetizzazione alternativaPerdite proporzionali a f2

CORRENTI PARASSITEMateriali ferromagnetici: elevata permeabilità e buoni conduttoriInvestito da un flusso magnetico variabile nel tempo, diventa sede di corrente ulteriori perditeCorrenti parassite (o correnti di Foucault)Il calore perduto: perdite nel ferro per correnti parassite indotte dalla magnetizzazione alternativaPerdite 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

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 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 TRASFORMATOREMacchina elettrica staticaTrasferisce energia da un circuito ad un altro attraverso l’induzione elettromagnetica un trasformatore può funzionare solo in regime non stazionario

IL TRASFORMATOREMacchina elettrica staticaTrasferisce energia da un circuito ad un altro attraverso l’induzione elettromagnetica un trasformatore può funzionare solo in regime non stazionario

PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTOIpotesi 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 nullatrasformatore ideale, caratterizzato dalle semplici relazioni fra le grandezze alle due porte:

PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTOIpotesi 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 nullatrasformatore ideale, caratterizzato dalle semplici relazioni fra le grandezze alle due porte:

K: rapporto spire o rapporto di trasformazioneK: rapporto spire o rapporto di trasformazione

KN

N

V

V

2

1

2

1

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

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

a: rapporto spire o rapporto di trasformazionea: rapporto spire o rapporto di trasformazione

dt

dNV

11 dt

dNV

22

KN

N

V

V

2

1

2

1

Altro simbolo del trasformatore ideale Altro simbolo del trasformatore ideale

Nucleo in materiale ferromagneticoAlmeno due avvolgimenti, primario e secondariole 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

Nucleo in materiale ferromagneticoAlmeno due avvolgimenti, primario e secondariole 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 avvolgimentiRisultano meglio accoppiati se disposti su una struttura di materiale ferromagnetico, che costituisce la rete magnetica a bassissima riluttanzaIl trasformatore deve essere corredato di un idoneo sistema di raffreddamento

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

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

A colonne: con gli avvolgimenti disposti intorno aciascuna delle colonneNucleo 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

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 TRIFASESu un unico nucleo sono sistemati le tre coppie di avvolgimenti

TRASFORMATORE TRIFASESu 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 temperaturaambiente 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 AVVOLGIMENTIRealizzati in rame o alluminio (costi e pesi inferiori, conducibilità appena minore di quella del rame)Sezioni dei conduttori: circolariRettangolari 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

GLI AVVOLGIMENTIRealizzati in rame o alluminio (costi e pesi inferiori, conducibilità appena minore di quella del rame)Sezioni dei conduttori: circolariRettangolari 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 temperaturaper allungare vita: prevenire il riscaldamento eccessivo degli avvolgimenti raffreddamento

Isolamento dei conduttori quasi sempre con materiale organico (resina sintetica)Isolanti: sensibili alla temperaturaper 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

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

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 resistivitàOlio e trasformatore contenuti in un cassoneA volte pareti corrugate da nervature, tanto più profonde quanto più energica si richiede che sia l’azione di raffreddamento

Maggior potenza:immersione completa in un bagno d’olio minerale speciale, caratterizzato da una elevatissima resistivitàOlio e trasformatore contenuti in un cassoneA 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

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 incendioprescrizioni 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 POTENZADi solito trasformatori di un certo rilievo per trasmissione e distribuzione della potenza elettrica, da centrali elettriche di produzione fino al punto diconsegna all’utente

IMPIEGHI DEL TRASFORMATORE - TRASFORMATORI DI POTENZADi solito trasformatori di un certo rilievo per trasmissione e distribuzione della potenza elettrica, da centrali elettriche di produzione fino al punto diconsegna 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

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 terraNon possibile la richiusura del circuito attraverso il contattomano-piedi della persona

TRASFORMATORE SEPARATORE (O DI ISOLAMENTO)Circuiti in cui le parti attive sono alimentate da un circuito elettrico perfettamente isolato da terraNon possibile la richiusura del circuito attraverso il contattomano-piedi della persona

non si possono realizzare situazioni reali di pericolo impiegando trasformatori di sicurezza e linee di lunghezza limitata

AUTOTRASFORMATORECostituito da un solo avvolgimento di N1 spire, N2 dellequali 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 collegatiMeno sicuro: una eventuale rottura del trasformatore può sottoporre il carico all'intera tensione del primario uso limitato a rapporti di conversione <1:4

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

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

Parallelo fra trasformatoriSpesso il trasformatore eroga potenza a carichi fortemente variabili nel corso della giornataCarico ridottorendimento lontano dal massimoaffidare 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 puntatutti i trasformatori lavoreranno vicino a max potenza e quindi in condizioni prossime a quelle di massimo rendimento

Inoltre migliore continuità di esercizio

Parallelo fra trasformatoriSpesso il trasformatore eroga potenza a carichi fortemente variabili nel corso della giornataCarico ridottorendimento lontano dal massimoaffidare 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 puntatutti 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· FrequenzaLe tensioni nominali sono riferiteal livello di isolamento garantita dai dielettrici utilizzati.Le correnti nominali riferite agli effetti termici che queste determinano nei conduttori con un innalzamento della temperaturaPotenza nominale risulta dal prodotto fra tensione e corrente nominali

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· FrequenzaLe tensioni nominali sono riferiteal livello di isolamento garantita dai dielettrici utilizzati.Le correnti nominali riferite agli effetti termici che queste determinano nei conduttori con un innalzamento della temperaturaPotenza nominale risulta dal prodotto fra tensione e corrente nominali