Note tecniche

Indicazioni: I richiami tecnici qui riportati possono rappresentare dei punti di appoggio per una corretta scelta e impiego dei trasformatori nei vari campi di utilizzo. Le differenze di costruzione dei trasformatori sono determinate dalle esigenze stabilite nelle disposizioni sulle installazioni e apparecchiature. Qui ci limitiamo a riportare le principali definizioni contenute nelle norme EN 61558.1 e parti 2. Altre norme cui fare riferimento sono: CEI14-5, CEI 14-8, EN 60076-1 (Trasformatori di potenza), UL 5085-1-2-3.


Trasformatori
  • Trasformatore di isolamento: trasformatore adatto a limitare i rischi dovuti a contatti tra la terra e le parti attive che possono andare in tensione in caso di guasto all'isolamento.
    Tensione primaria: 1000V max -Tensione secondaria: 500V a vuoto -Frequenza: 500Hz max -Potenze: 25kVA se monofasi, max 40kVA se trifasi -Tipo di isolamento: doppio o rinforzato.
  • Trasformatore di sicurezza: trasformatore di isolamento adatto ad alimentare circuiti a bassissima tensione di sicurezza.
    Tensione primaria: 1000V max -Tensione secondaria: 50V a vuoto max -Frequenza: 500Hz max -Potenza: 10kVA se monofase, max 16kVA se trifasi -Tipo di isolamento: doppio o rinforzato.

Classe di protezione: è una caratteristica costruttiva di un’apparecchiatura di sicurezza, contro le correnti pericolose.

  • Classe I: tutte le parti metalliche accessibili del trasformatore sono isolate dalle parti in tensione tramite l'isolamento fondamentale e da una misura di sicurezza supplementare costituita da un conduttore di protezione facente parte dell'impianto elettrico della installazione.
  • Classe II: tutte le parti metalliche accessibili del trasformatore sono separate dalle parti in tensione tramite un isolamento doppio o rinforzato. Il trasformatore non deve essere collegato a terra.

Classe di isolamento: usuali classi dei materiali di isolamento:
A (105 ° C) -E (120 ° C) -B (130 ° C) -F (155 ° C) -H (180 ° C)


Temperatura ambiente nominale: è la temperatura che circonda il trasformatore. Se non diversamente specificato la temperatura ambiente nominale è di 40 ° C. Particolare attenzione va posta in caso di temperature ambiente più elevate. La potenza del nucleo va quindi adattata approssimativamente come segue:

Temperatura ambiente nominale Potenza nominale x fattore
40 ° C 1
50 ° C 0.92
60 ° C 0.84
70 ° C 0.75


Sovratemperatura: è la temperatura che si verifica nel trasformatore durante il funzionamento a regime. In particolare negli avvolgimenti, a seconda della classe dei materiali di isolamento e della temperatura ambiente nominale, non devono essere superati i seguenti valori:

Sovratemperature (ΔT) con temperatura ambiente (ta=40 ° C)

A=60 °C - E=75 °C - B=80 °C - F=100 °C - H=125 ° C


Tensione di ingresso nominale: tensione di rete di alimentazione del trasformatore. Presenta come limite superiore, se non concordato diversamente, un valore di 1,1 volte la tensione nominale di ingresso, senza che ciò possa arrecare danni al funzionamento costante del trasformatore.


Corrente a vuoto: è la corrente d'ingresso del trasformatore senza carico a tensione e frequenza nominale d'ingresso. Il valore della corrente a vuoto è condizionato soprattutto dalle proprietà dei lamierini magnetici impiegati e agli effetti pratici può oscillare anche tra trasformatori della stessa produzione.
È ammessa un’oscillazione del -10%/+20% rispetto al valore nominale.


Avvolgimento di ingresso (Primario): particolare attenzione va posta se invece di una sola tensione di ingresso la richiesta è di tensioni supplementari, o derivazioni. In tal caso si rende necessario un innalzamento della potenza del nucleo. Esempio:

Tensione di ingresso Potenza nominale x fattore=potenza di dimensionamento del nucleo
  1 camera 2 camere
230 1 1
230+400 1.23 1.52
230+500 1.26 1.49
400+440 1.06 1.12
400+440+500 1.12 1.25


Tensione di uscita nominale: è la tensione di uscita del trasformatore alla frequenza nominale, alla tensione di ingresso nominale, con corrente di uscita nominale al fattore di potenza nominale (=1). Essa va rilevata in stato di funzionamento a caldo con temperatura ambiente nominale. Se non concordato diversamente è ammessa una tolleranza del ± 5%. Per i trasformatori resistenti al c.c. per costruzione è: ± 10%.

Tensione a vuoto: è la tensione secondaria del trasformatore funzionante a vuoto, alla tensione primaria e frequenza nominale. Si può rilevare dalle tabelle dei vari tipi partendo dalla formula:

CdT% = tensione a vuoto - tensione secondaria nominale tensione a vuoto x 100

Le norme EN 61558.1 ammettono per i trasformatori di isolamento e sicurezza i seguenti valori:

Differenza tra tensione secondario a vuoto e a carico nominale %:
Fino a 10 VA 100  
da 10VA a 25 VA 50 Nota: per i trasformatori di isolamento fino a 63 VA:20%
da oltre 25 VA a 63 VA 20  
da oltre 63 VA a 250 VA 15 È da tenere presente che nel caso di trasformatori di comando previsti dalle norme EN 61558.1 Parte 2-2, e CEI 96-3 la max differenza è di 10%.
da oltre 250 VA a 630 VA 10
oltre 630 VA 5


Avvolgimento di uscita.Si intende che nel caso di uscita in derivazione, la corrente viene calcolata facendo riferimento alla tensione più elevata, se non diversamente specificato. Nel caso di più avvolgimenti, va considerato che, a causa della quantità dell'isolamento, può rendersi necessario un innalzamento della potenza del nucleo.

Potenza nominale. È il prodotto della tensione secondaria nominale per la corrente secondaria nominale. Nel caso di trasformatori trifase è √3 volte il prodotto della tensione secondaria nominale per la corrente secondaria nominale. Nel caso di più avvolgimenti secondari è la somma dei prodotti delle tensioni secondarie nominali per le correnti secondarie nominali dei circuiti caricabili contemporaneamente.


Autotrasformatore. È un trasformatore con avvolgimenti comuni di ingresso e di uscita, senza separazione galvanica tra gli avvolgimenti. La potenza relativa è data dalla formula:


dove Papp= potenza di dimensionamento (VA) - Pnom= potenza nominale (VA) - V1=tensione inferiore (V) e V2=tensione superiore (V)


Resistenza al cortocircuito. È opportuno riportare la suddivisione che la norma EN 61558.1 applica ai trasformatori in relazione al tipo di resistenza al c.c.

a) Trasformatore non resistente al c.c.: è un trasformatore previsto per essere protetto contro una eccessiva temperatura per mezzo di un dispositivo di protezione non fornito con il trasformatore stesso (es. fusibili esterni).

b) Trasformatore resistente al c.c.: è un trasformatore nel quale la sovratemperatura non supera i limiti specificati quando il trasformatore è cortocircuitato, e che può funzionare normalmente dopo la rimozione del c.c.

  • Trasformatore resistente al c.c. per costruzione: è un trasformatore munito di dispositivo di protezione incorporato, che apre il circuito primario o secondario o ne riduce la corrente, in caso di c.c. (es. PTC, bimetallo)
  • Trasformatore resistente al c.c. non per costruzione: è un trasformatore, che, in assenza di ogni dispositivo di protezione, in caso di c.c. non supera i limiti di temperatura (es. piccoli trasformatori ad altissima resistenza interna)
  • Trasformatore a prova di guasto: è un trasformatore che a seguito di un uso anormale, non è più in grado di funzionare, senza alcun pericolo per I’utilizzatore (es. trasformatore con termofusibile incorporato).

Tabelle di de-rating: le condizioni di funzionamento, riferite alla potenza nominale (Pn), si riferiscono ai seguenti parametri:

  • Servizio continuo
  • Frequenza: 50Hz…60Hz
  • Grado di protezione: IP00
  • Installazione fino a 1000m s.l.m.
  • Temperatura ambiente: ta=40°C

Altre condizioni operative sono ammesse secondo le seguenti tabelle:

Altitudine:
Altitudine

Temperatura ambiente:
temperatura ambiante

Nota: le tabelle sono solo a carattere generale. A richiesta possono essere fornite tabelle per i vari tipi di trasformatore.


Servizio intermittente: per servizi di lavoro intermittente si può calcolare la potenza necessaria partendo dai seguenti dati:

  • potenza nominale (Pn)
  • tempo di lavoro (Ton)
  • tempo di riposo (Toff)

Si ricava la taglia di potenza neccessaria

Esempio: carico nominale= 500VA

Ton= 10’
Toff=20’

È sufficiente usare un trasformatore da 350VA


Dispositivi di protezione:si assume, come regola generale, che il trasformatore deve essere protetto al primario contro i corto-circuiti, al secondario contro i sovraccarichi. In entrambi i casi con fusibili ritardati (T) o con interruttori magneto-termici con curva di intervento ritardata. Il calcolo della protezione al secondario (contro il sovraccarico) non presenta problemi: le norme EN61558-1 prevedono una tolleranza del ±10% sulla corrente nominale secondaria e in ogni caso la taglia del fusibile è indicata in targa. Più complesso risulta il calcolo della protezione al primario (contro il corto circuito). Occorre tenere presente che all’atto dell’ inserzione si genera un picco di corrente (Ie) d’inserzione pari anche a 20-30 la In per circa 10ms senza che ovviamente intervenga la protezione; che deve comunque intervenire in caso di corto circuito.

È necessario per questo conoscere la corrente di corto circuito, anche considerando il punto più lontano della linea trasformatore-utilizzatore.

Dati conosciuti:

V2= tensione secondaria del trasformatore

Vcc= tensione di corto circuito in % (rilevabile da catalogo)

Pn= potenza nominale del trasformatore

L= lunghezza della linea in metri

S= sezione del conduttore in m2

In genere è sufficiente una protezione calcolata su 1,5-2,5xIn prim.


Di seguito una tabella riguardante trasformatori monofasi da 50VA a 1000VA con tensioni 230-400/24V o 115V
Trasformatori monofase - Protezioni con fusibili ritardanti serie “T”

Pn Tensione primaria Tensione secondaria
VA 230V 400V 24V 115V
50 0,50 0,315 2 0,40
75 0,80 0,40 3,15 0,63
100 1 0,63 4 1
150 1,50 0,80/1 6,3 1,25
200 2 1,25 8 1,6
250 2,50 1,6 10 2
300 3 1,6 12 2,5
400 3,15 2,5 15 3,15/4
500 4 3 25 4/5
630 5 4 - 5/6,3
800 6 5 - 8
1000 8 6,30 - 8/10