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Reattore con nucleo in ferro per fornire un’impedenza induttiva controllata

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Reattore a nucleo di ferro

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Un reattore con nucleo in ferro è un reattore elettrico (induttore) che utilizza un nucleo magnetico in ferro o acciaio per aumentare l’induttanza e la concentrazione del flusso magnetico. È progettato per fornire un’impedenza induttiva controllata ai fini della compensazione della potenza reattiva, della limitazione della corrente, del filtraggio delle armoniche e della regolazione della tensione nei sistemi di alimentazione.

A differenza di un reattore con nucleo d’aria, il nucleo in ferro fornisce un percorso magnetico a bassa riluttanza, consentendo dimensioni fisiche più ridotte a parità di valore di induttanza.

1. Principio di funzionamento
Quando la corrente alternata attraversa l’avvolgimento del reattore:
·La bobina produce un campo magnetico.
·Il nucleo in ferro concentra e rafforza il flusso magnetico.
·L’energia magnetica immagazzinata crea una reattanza induttiva che limita la corrente o assorbe la potenza reattiva.

2. Struttura principale
Nucleo magnetico
·Nucleo in acciaio al silicio laminato
·Riduce le perdite per correnti parassite
·Progettato per evitare un’eccessiva saturazione
Avvolgimenti
·Conduttori in rame o alluminio
·Avvolgimento a strati isolati o avvolgimento a disco
·Progettati per garantire resistenza termica e meccanica
Sistema di isolamento
·Isolamento a secco o in olio
·A seconda della tensione e dell’applicazione
Sistema di raffreddamento
·Raffreddamento ad aria naturale (AN)
·Raffreddamento ad aria forzata (AF)
·Raffreddamento in olio (ONAN/ONAF) per unità di grandi dimensioni

3. Tipi di reattori con nucleo in ferro

A.) Reattore di derivazione con nucleo in ferro
Scopo:
·Assorbe la potenza reattiva in eccesso dalle linee di trasmissione
·Controlla la sovratensione causata dalla capacità dei cavi
Applicazioni:
·Sistemi di trasmissione ad altissima tensione
·Reti di cavi sotterranei
Valori nominali tipici:
·Da 35 kV a 765 kV
·Capacità di diversi MVAR

B.) Reattore limitatore di corrente con nucleo in ferro
Scopo:
·Aumenta l’impedenza del sistema
·Limita la corrente di cortocircuito
Applicazioni:
·Circuiti di uscita dei generatori
·Collegamenti di interconnessione
·Reti elettriche industriali
Vantaggi:
·Protegge gli interruttori automatici e i trasformatori
·Riduce l’energia di guasto

C.) Reattore di filtraggio con nucleo in ferro
Scopo:
·Riduce le correnti armoniche
·Uniforma l’uscita del convertitore
Applicazioni:
·Sistemi HVDC
·Stazioni di raddrizzamento
·Convertitori industriali

D.) Reattore di livellamento con nucleo in ferro
Utilizzato nei sistemi CC per:
·Ridurre l’ondulazione di corrente
·Migliorare la stabilità della corrente continua
Applicazioni:
·Trasmissione HVDC
·Sistemi di accumulo di energia a batteria

4. Vantaggi
·Elevata densità di induttanza: dimensioni ridotte rispetto ai reattori con nucleo d’aria
·Design compatto: richiede meno spazio di installazione
·Forte accoppiamento magnetico: accumulo efficiente di energia
·Adatto a sistemi a bassa frequenza: efficace a 50/60 Hz
·Elevata capacità di potenza reattiva: adatto a grandi sistemi di compensazione

5. Specifiche tipiche
·Classe di tensione: da 6 kV a 765 kV
·Frequenza: 50/60 Hz
·Capacità: da kVAR a centinaia di MVAR
·Materiale del nucleo: acciaio al silicio
·Raffreddamento: ad aria o ad olio
·Installazione: interna/esterna
·Isolamento: a secco o a bagno d’olio

6. Applicazioni
·Controllo della tensione delle linee di trasmissione
·Compensazione della potenza reattiva
·Protezione dei banchi di condensatori
·Filtraggio delle armoniche
·Stazioni di conversione HVDC
·Sistemi di alimentazione industriali
·Impianti di energia rinnovabile
·Impianti con forni ad arco

Riepilogo sul reattore con nucleo in ferro:
Un reattore con nucleo in ferro è un reattore ad alta induttanza che utilizza un nucleo magnetico laminato per ottenere un controllo reattivo compatto e potente. È comunemente utilizzato nei sistemi di trasmissione ad alta tensione, nella compensazione in derivazione e in applicazioni su larga scala relative alla qualità dell’energia, dove sono richieste elevata induttanza e elevata capacità di potenza reattiva.