Cosa sono i trasformatori a immersione in liquido?
I trasformatori a immersione in liquido sono utilizzati da molti anni e rappresentano il tipo di trasformatore preferito per numerose applicazioni. I principali vantaggi dei trasformatori a immersione in liquido sono la loro elevata efficienza e le ridotte perdite. Inoltre, questi trasformatori offrono affidabilità eccellente e richiedono poca manutenzione. Esistono due principali tipi di trasformatori a immersione in liquido:
- Ermetici
- Con conservatore
Questo articolo discute in dettaglio i trasformatori ermetici; per ulteriori informazioni sui trasformatori con conservatore, si prega di consultare il nostro articolo dedicato.
Trasformatori Elettrici Montati
Trasformatori Ermeticamente Sigillati
Un trasformatore ermetico è un trasformatore ermeticamente sigillato e riempito con un fluido dielettrico come olio minerale, olio siliconico o olio sintetico. Sono impiegati in una varietà di applicazioni in cui è necessario prevenire l'ingresso di umidità, ossigeno o altri contaminanti nel serbatoio del trasformatore, evitando così la contaminazione dell'olio isolante (liquido dielettrico); ciò si traduce in una maggiore durata e affidabilità del trasformatore. I trasformatori ermetici possono essere raffreddati ad aria o raffreddati a liquido, e sono spesso utilizzati in ambienti pericolosi. A differenza dei trasformatori con conservatore, i trasformatori ermetici non dispongono di un serbatoio di espansione e possono essere dotati o meno di un dispositivo di rilascio della pressione.
I progetti di trasformatori ermetici offrono eccellenti prestazioni di raffreddamento. L'olio isolante garantisce un raffreddamento efficiente degli avvolgimenti del trasformatore e del nucleo, contribuendo a ridurre le perdite termiche e a prolungare la vita del trasformatore. Oltre il 95% dei trasformatori a immersione in liquido utilizza olio minerale come fluido isolante dielettrico.
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Progettazione Ermetica
Nell'ingegneria elettrica, una progettazione ermetica implica la creazione di dispositivi e sistemi resistenti agli elementi esterni come polvere, vapore acqueo e altri contaminanti aerodispersi. Il termine "ermetico" deriva dalla parola greca per "sigillato". I dispositivi ermetici sono tipicamente utilizzati in applicazioni critiche dove l'affidabilità è fondamentale, come nell'aerospaziale e nelle apparecchiature mediche. La progettazione ermetica comporta la creazione di una barriera tra il dispositivo e il suo ambiente, tipicamente utilizzando un sigillante o guarnizione. Questa barriera deve essere sufficientemente robusta da resistere alle forze della natura e impedire l'ingresso di elementi indesiderati nel dispositivo. La progettazione ermetica è una parte essenziale di molti progetti di trasformatori, poiché aiuta a garantire che il trasformatore continui a funzionare correttamente anche in condizioni difficili.
Diversi tipi di oli utilizzati nei trasformatori ermeticamente sigillati
Il tipo di olio utilizzato può avere un impatto significativo sulle prestazioni, la durata e l'affidabilità del trasformatore. Esistono quattro principali tipi di oli utilizzati con trasformatori ermeticamente sigillati:
- Olio minerale - il tipo di olio per trasformatori più comune. È un dielettrico altamente efficace e ha eccellenti proprietà termiche.
- Olio siliconico - anche una scelta popolare per i trasformatori ermeticamente sigillati. Ha ottime proprietà dielettriche e può resistere a temperature estreme. È relativamente costoso.
- Esteri naturali - un'altra opzione per i trasformatori ermeticamente sigillati. Hanno eccellente stabilità termica e sono ecologici.
- Esteri sintetici - il tipo di olio per trasformatori più costoso, ma offrono le migliori prestazioni in termini di forza dielettrica e stabilità termica.
Il tipo di olio utilizzato in un trasformatore ermeticamente sigillato è importante da considerare quando si seleziona un trasformatore per applicazioni di distribuzione di energia poiché influenzerà le sue caratteristiche elettriche. Ogni tipo di olio ha i suoi vantaggi e svantaggi e questi dovrebbero essere considerati.
Come Funzionano i Trasformatori a Immersione in Liquido
I trasformatori a immersione in liquido utilizzano un mezzo liquido, tipicamente olio, per il raffreddamento e l'isolamento. Gli avvolgimenti e il nucleo sono immersi nel liquido, che fornisce sia sostegno meccanico che isolamento elettrico. Il liquido aiuta anche a dissipare il calore, rendendo i trasformatori a immersione ideali per l'uso in applicazioni ad alta potenza. I trasformatori hanno tipicamente due o più avvolgimenti, che sono conduttori accoppiati induttivamente tra loro (induzione elettromagnetica). Questo consente al trasformatore di trasferire energia da un circuito all'altro senza collegare fisicamente i due circuiti. Quando utilizzati in un trasformatore a immersione, gli avvolgimenti sono avvolti attorno a un nucleo centrale, che è fatto di un materiale con alta permeabilità magnetica (laminazioni in acciaio); questo aumenta la capacità del trasformatore di immagazzinare energia nel suo campo magnetico, rendendolo più efficiente. Gli avvolgimenti del trasformatore sono tipicamente realizzati in rame o alluminio (l'alluminio è più economico, ma richiede più spazio perché il suo indice di conducibilità è inferiore a quello del rame).
Vantaggi e svantaggi dei trasformatori ermetici a immersione in liquido
I trasformatori ermetici sono quasi esenti da manutenzione perché non ci sono opportunità per l'umidità o altri contaminanti di entrare nell'unità e causare corrosione o contaminazione dell'olio. I costi di manutenzione sono bassi, mentre la vita utile di un trasformatore ermetico può essere piuttosto lunga (>20 anni). I trasformatori ermetici sono efficienti, compatti e molto affidabili.
Sebbene i trasformatori ermetici offrano molti vantaggi, presentano anche alcuni svantaggi. Le unità ermetiche non sono facilmente riparabili come le unità con conservatore perché sono sigillate. Rompere il sigillo di un trasformatore ermetico è sconsigliato, poiché le unità non possono mai essere realmente sigillate di nuovo senza un notevole sforzo. L'analisi dell'olio di un trasformatore ermetico non è possibile a meno che il sigillo non venga rotto (per ottenere un campione di olio), il che significa che ci sono meno tecniche di monitoraggio delle condizioni disponibili per l'uso con questo tipo di unità.
Fattori da considerare quando si specificano trasformatori ermeticamente sigillati
Quando sono richiesti trasformatori ermeticamente sigillati, ci sono diversi fattori da considerare per garantire che il trasformatore corretto sia selezionato per l'applicazione corretta. Il sigillo ermetico impedisce l'ingresso o l'uscita di ossigeno, azoto e altri gas dalla custodia del trasformatore, ed è mantenuto da saldatura, brasatura o salda del serbatoio del trasformatore e dei componenti. I seguenti fattori dovrebbero essere considerati quando si specifica un trasformatore ermeticamente sigillato:
- Ambiente - i trasformatori ermeticamente sigillati possono essere utilizzati in applicazioni sia interne che esterne. Considerazioni per estremi di temperatura, umidità, altitudine e livelli di inquinamento dovrebbero essere prese in considerazione quando si seleziona un trasformatore ermeticamente sigillato.
- Temperatura - le temperature operative minime e massime devono rientrare nell'intervallo specificato del trasformatore.
- Carico - il carico deve rientrare nella capacità specificata del trasformatore.
- Tensione - le tensioni di ingresso e uscita devono rientrare nell'intervallo specificato del trasformatore.
- Frequenza - le frequenze di ingresso e uscita devono rientrare nell'intervallo specificato del trasformatore.
- Potenza - la potenza di ingresso e uscita deve rientrare nell'intervallo specificato del trasformatore. La potenza elettrica è espressa in VA, kVA o MVA.
- Efficienza - l'efficienza minima accettabile deve soddisfare o superare l'efficienza richiesta dell'applicazione.
Considerazioni durante l'installazione di un trasformatore ermeticamente sigillato
I trasformatori ermeticamente sigillati sono progettati per resistere a temperature estreme e umidità, rendendoli ideali per l'uso in ambienti difficili. Tuttavia, i trasformatori ermetici richiedono manutenzione per mantenerli funzionanti correttamente. Il compito di manutenzione più importante è controllare regolarmente i sigilli e le guarnizioni per eventuali perdite o danni. Questi sigilli sono ciò che mantiene il trasformatore ermetico, quindi è fondamentale che rimangano intatti. Inoltre, i collegamenti elettrici dovrebbero essere controllati per eventuali segni di corrosione o connessioni allentate. Le ispezioni termografiche a infrarossi sono utili per identificare connessioni elettriche allentate, e queste possono essere eseguite quando l'unità è in servizio.
Un altro compito essenziale di manutenzione è controllare regolarmente il livello dell'olio del trasformatore. I trasformatori ermeticamente sigillati si affidano a un liquido isolante per il raffreddamento e l'isolamento. Se il livello dell'olio scende troppo, potrebbe portare a surriscaldamento e/o rottura dell'isolamento con conseguenti guasti elettrici, tutti fattori che danneggerebbero il trasformatore. Un controllo visivo per perdite d'olio è solitamente sufficiente per garantire che il livello dell'olio non si riduca.
È importante mantenere puliti i trasformatori ermeticamente sigillati. Nel tempo, polvere e sporco possono accumularsi sull'esterno delle parti e del serbatoio del trasformatore. Questi contaminanti possono eventualmente penetrare nei sigilli e causare problemi di tenuta. Le passanti elettrici devono essere mantenuti puliti per ridurre la probabilità di tracciamento o strisciamento elettrico.
Produttori di Trasformatori Ermetici
I trasformatori ermetici sono prodotti da molte aziende, e ciascuna ha i propri punti di forza e debolezza. Alcuni dei più grandi produttori includono General Electric, ABB, Trafo Union e Siemens.
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Risorse Aggiuntive
https://en.wikipedia.org/wiki/Transformer_oil
https://faradypowertransformer.wordpress.com/tag/oil-immersed-transformer