{{{sourceTextContent.title}}}

I trasformatori di trazione forniscono energia elettrica ai sistemi di elettrificazione ferroviaria

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Trasformatore di trazione

{{{sourceTextContent.description}}}

Il trasformatore di trazione è un trasformatore specializzato progettato per fornire energia elettrica ai sistemi di elettrificazione ferroviaria, tra cui locomotive elettriche, metropolitane, metropolitane leggere e reti ferroviarie ad alta velocità. Converte la tensione della rete elettrica alla tensione richiesta dai sistemi di trazione ferroviaria ed è progettato per resistere a frequenti fluttuazioni di carico, eventi di cortocircuito, picchi di tensione, vibrazioni e condizioni ambientali estreme.

I trasformatori di trazione possono essere installati:
- Nelle sottostazioni di trazione (a terra)
- A bordo di locomotive elettriche o unità multiple elettriche (EMU)

Principio di funzionamento
Un trasformatore di trazione riceve energia in corrente alternata ad alta tensione dalla rete elettrica e la riduce alla tensione richiesta per l’elettrificazione ferroviaria o per le apparecchiature di trazione di bordo.

Trasformatore di trazione da sottostazione
1. Riceve energia ad alta tensione dalla rete elettrica.
2. Riduce la tensione alla tensione di distribuzione ferroviaria.
3. Alimenta i sistemi di catenaria aerea o le reti a terza rotaia.
4. Fornisce energia stabile ai treni in circolazione sulla linea ferroviaria.

Trasformatore di trazione di bordo
1. Riceve energia dalla catenaria aerea o dal pantografo.
2. Abbassa la tensione per i convertitori di trazione.
3. I convertitori alimentano i motori di trazione e i sistemi ausiliari.
4. Consente l’accelerazione, la marcia, la frenata rigenerativa e l’alimentazione ausiliaria.

Componenti principali

Nucleo magnetico
·Nucleo in acciaio al silicio CRGO di alta qualità
·Struttura a sovrapposizione a basse perdite
·Progettato per garantire bassa rumorosità ed elevata efficienza

Avvolgimenti
·Conduttori in rame o alluminio
·Elevata resistenza meccanica

Avvolgimenti secondari multipli per:
·Convertitori di trazione
·Sistemi di alimentazione ausiliaria
·Ricarica della batteria
·Riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria (HVAC)

Sistema di isolamento
·Isolamento in carta impregnata d’olio (trasformatori da sottostazione)
·Isolamento a secco o in resina (alcune installazioni interne)
·Elevata rigidità dielettrica
·Isolamento rinforzato contro le sovratensioni di commutazione

Sistema di raffreddamento
I metodi di raffreddamento tipici includono:
·ONAN – Olio, aria naturale
·ONAF – Olio, aria naturale forzata
·OFAF – Olio, aria forzata
·OFWF – Olio, acqua forzata
·AN – Aria naturale (tipo a secco)
·AF – Aria forzata (tipo a secco)
I trasformatori di trazione a bordo utilizzano spesso il raffreddamento ad aria forzata o ad olio forzato a causa dei vincoli di spazio e di peso.

Specifiche tecniche tipiche
·Potenza nominale: 500 kVA – 60 MVA
·Tensione primaria: 11 kV – 220 kV (sottostazione); 15 kV o 25 kV CA (ingresso a bordo)
·Tensione secondaria: personalizzata per convertitori di trazione o alimentatori ferroviari
·Frequenza: 16,7 Hz, 25 Hz, 50 Hz o 60 Hz (a seconda del sistema ferroviario)
·Raffreddamento: ONAN, ONAF, OFAF, OFWF, AN, AF
·Isolamento: a carta impregnata d’olio o a secco
·Commutatore di prese: fuori circuito o sotto carico (a seconda dell’applicazione)
·Impedenza: ottimizzata per il servizio di trazione

Caratteristiche principali
·Elevata capacità di sovraccarico
·Eccellente resistenza ai cortocircuiti
·Progettato per carichi ciclici e in rapida variazione
·Compatto e leggero (soprattutto nei modelli da installare a bordo)
·Elevata resistenza alle vibrazioni e agli urti
·Bassa rumorosità e basse perdite
·Funzionamento affidabile in condizioni ambientali estreme
·Lunga durata con bassa manutenzione

Applicazioni
·Ferrovie ad alta velocità
·Sistemi metropolitani
·Metropolitane leggere urbane
·Locomotive elettriche
·Unità multiple elettriche (EMU)
·Ferrovie merci
·Sottostazioni di trazione ferroviaria
·Trasporto ferroviario industriale
·Sistemi ferroviari minerari

Vantaggi
·Fornisce energia affidabile per le operazioni ferroviarie
·Supporta l’accelerazione rapida e la frenata rigenerativa
·Elevata efficienza e basse perdite di esercizio
·Struttura robusta per ambienti ferroviari impegnativi
·Progetti flessibili per diversi sistemi di elettrificazione ferroviaria
·Elevata affidabilità operativa e lunga durata

Considerazioni progettuali
I trasformatori di trazione sono progettati per resistere a:
·Frequenti cicli di sovraccarico
·Picchi di tensione dovuti alle operazioni di commutazione
·Armoniche generate dai convertitori elettronici di potenza
·Vibrazioni e urti meccanici
·Ampie variazioni della temperatura ambiente
·Spazio di installazione limitato (soprattutto a bordo)
·Requisiti di sicurezza antincendio

Norme applicabili
Tra le norme internazionali più diffuse figurano:
·IEC 60076 – Trasformatori di potenza
·IEC 60310 – Trasformatori di trazione e induttori
·IEC 61373 – Applicazioni ferroviarie – Apparecchiature per materiale rotabile – Prove di urto e vibrazione
·IEC 60571 – Apparecchiature elettroniche utilizzate sul materiale rotabile
·Serie IEEE C57 (ove applicabile)
·Specifiche degli operatori ferroviari e delle ferrovie nazionali

Sistema di alimentazione di trazione tipico
·Un sistema di alimentazione di trazione ferroviaria è generalmente costituito da:
·Collegamento alla rete elettrica pubblica
·Impianto di commutazione ad alta tensione
·Trasformatore della sottostazione di trazione
·Apparecchiature di protezione e controllo
·Sistema di catenaria aerea o terza rotaia
·Pantografo o collettore di corrente
·Trasformatore di trazione di bordo (sistemi in corrente alternata)
·Convertitore di trazione
·Motori di trazione
·Sistemi di alimentazione ausiliari

Sintesi
Un trasformatore di trazione è un trasformatore ad alte prestazioni progettato specificamente per i sistemi di alimentazione ferroviari. Sia che sia installato in una sottostazione di trazione o a bordo di un treno, garantisce una trasformazione di tensione efficiente e affidabile, resistendo alle condizioni elettriche, termiche e meccaniche estreme del servizio ferroviario. Il suo design specializzato supporta il funzionamento sicuro, efficiente e affidabile dei moderni sistemi di trasporto ferroviario in tutto il mondo.