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Trasformatore in lega amorfa che offre una soluzione in grado di ridurre significativamente le perdite magnetiche

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Trasformatore in lega amorfa

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Il trasformatore in lega amorfa (AAT) è un trasformatore ad alta efficienza energetica che utilizza un nucleo in metallo amorfo al posto del tradizionale acciaio al silicio a grani orientati. La lega amorfa presenta una struttura atomica non cristallina, che riduce significativamente le perdite magnetiche, rendendo questi trasformatori ideali per le reti di distribuzione in cui rimangono costantemente sotto tensione.

Caratteristiche principali
·Materiale del nucleo: lega metallica amorfa (vetro metallico a base di ferro)
·Classe di tensione: fino a 36 kV (tensioni più elevate disponibili per applicazioni speciali)
·Potenza nominale: 25–5000 kVA (intervallo di distribuzione tipico)
·Frequenza: 50 Hz o 60 Hz
·Fasi: monofase o trifase
·Metodo di raffreddamento: ONAN (a bagno d’olio) o AN/AF (a secco)
·Rendimento: tipicamente 98,5–99,7%
·Durata di vita utile: 25–40 anni

Vantaggi
·Perdite a vuoto (del nucleo) molto basse, con conseguente riduzione del consumo energetico.
·Maggiore efficienza complessiva, in particolare nelle reti con carico ridotto.
·Temperature di esercizio più basse, che possono contribuire a prolungare la durata dell’isolamento.
·Riduzione delle emissioni di carbonio grazie alle minori perdite di energia elettrica.
·Costi di esercizio e manutenzione inferiori per tutta la durata di vita del trasformatore.
·Adatto al funzionamento continuo nelle reti di distribuzione delle utility.

Applicazioni tipiche
·Reti di distribuzione delle utility
·Distribuzione elettrica residenziale
·Complessi commerciali
·Impianti industriali
·Progetti di energia rinnovabile
·Installazioni di reti intelligenti (smart grid)
·Elettrificazione rurale

Tensioni nominali comuni
Tensioni primarie:
·6,6 kV
·10 kV
·11 kV
·12 kV
·22 kV
·24 kV
·33 kV
Tensioni secondarie:
·400/230 V
·415/240 V
·480/277 V
·208/120 V

Potenze nominali standard
Le potenze tipiche includono:
·25 kVA
·50 kVA
·100 kVA
·160 kVA
·200 kVA
·250 kVA
·315 kVA
·400 kVA
·500 kVA
·630 kVA
·800 kVA
·1000 kVA
·1250 kVA
·1600 kVA
·2000 kVA
·2500 kVA
·3150 kVA
·5000 kVA

Componenti principali
·Nucleo in lega amorfa
·Avvolgimento ad alta tensione
·Avvolgimento a bassa tensione
·Serbatoio del trasformatore
·Olio isolante o isolamento a secco
·Alette di raffreddamento o radiatori
·Passanti di alta e bassa tensione
·Commutatore di prese
·Dispositivo di scarico della pressione
·Indicatore di livello dell’olio (unità a bagno d’olio)
·Indicatori di temperatura
·Morsetti di messa a terra

Prestazioni tipiche
·Riduzione delle perdite a vuoto: 60–80% rispetto ai nuclei in acciaio al silicio
·Perdite sotto carico: paragonabili a quelle dei trasformatori convenzionali
·Livello di rumorosità: spesso leggermente superiore, a meno che non sia ottimizzato in fase di progettazione
·Efficienza a carico leggero: eccellente
·Manutenzione: simile a quella dei trasformatori convenzionali a bagno d’olio o a secco

Prove di routine
I produttori eseguono tipicamente:
·Misura della resistenza degli avvolgimenti
·Prova del rapporto di trasformazione (TTR)
·Resistenza di isolamento (IR)
·Perdite a vuoto e corrente di eccitazione
·Misura delle perdite sotto carico e dell’impedenza
·Prova di tenuta alla tensione applicata
·Prova di sovratensione indotta
·Prova di rigidità dielettrica dell’olio (unità ad olio)
·Prova di tenuta
·Prove funzionali degli accessori

Norme applicabili
·IEC 60076 – Trasformatori di potenza
·Serie IEEE C57.12 – Trasformatori di distribuzione
·IEC 60296 – Oli isolanti minerali (unità a bagno d’olio)
·Specifiche nazionali applicabili delle aziende elettriche per i trasformatori con nucleo amorfo

Vantaggi e considerazioni

Vantaggi:
·Perdite a vuoto significativamente ridotte
·Costi energetici inferiori nel corso della vita utile
·Riduzione delle emissioni di gas serra
·Elevata affidabilità
·Particolarmente adatti per trasformatori di distribuzione alimentati in modo continuo

Considerazioni:
·Costo di acquisto più elevato rispetto ai trasformatori convenzionali
·Il materiale del nucleo è più fragile e richiede tecniche di produzione specializzate
·Per la stessa potenza nominale potrebbero essere necessarie dimensioni e peso leggermente maggiori

I trasformatori in lega amorfa vengono sempre più adottati dalle aziende elettriche e dagli utenti industriali, laddove la riduzione al minimo delle perdite di energia nel corso di decenni di funzionamento supera il prezzo di acquisto iniziale più elevato. Sono particolarmente interessanti per i sistemi di distribuzione con lunghi periodi di alimentazione e un carico medio relativamente basso, dove la riduzione delle perdite a vuoto offre il massimo vantaggio economico.