Trasformatori isolati a secco

I trasformatori a secco sono trasformatori raffreddati ad aria. Il calore delle parti riscaldate di tali trasformatori viene rimosso dalle correnti d'aria naturali. Per trasformatori con una potenza fino a 2500 kW con una tensione di avvolgimento fino a 15 kV, tale raffreddamento libero è abbastanza sufficiente.

Tali trasformatori trovano la loro applicazione in luoghi in cui vi sono maggiori requisiti per la sicurezza delle persone e delle apparecchiature. Vengono utilizzati potenti trasformatori a secco: nelle imprese metallurgiche industriali, nell'industria petrolifera, nell'industria della cellulosa e della carta, nella costruzione di macchine, nonché nell'alimentazione di edifici pubblici, strutture e trasporti.

Gli avvolgimenti di bassa tensione (BT) e alta tensione (HV) del trasformatore sono racchiusi in un involucro protettivo e l'aria atmosferica funge da principale mezzo di raffreddamento e isolamento per essi. Rispetto all'olio, l'aria ha proprietà isolanti significativamente inferiori, motivo per cui i requisiti per l'isolamento degli avvolgimenti a secco del trasformatore sono molto più elevati.

Questi trasformatori sono installati solo in ambienti asciutti e chiusi (umidità non superiore all'80%), poiché i loro avvolgimenti sono umidificati a contatto con l'aria e, per ridurre l'igroscopicità degli avvolgimenti, sono inoltre impregnati con vernici speciali.

I trasformatori a secco sono disponibili in tre diversi modelli: bobina aperta, bobina monolitica e bobina pressofusa.

I trasformatori ad avvolgimento aperto sono impregnati con resina sottovuoto e hanno un rivestimento isolante fino a 0,2 mm di spessore, che garantisce sia un elevato isolamento che protezione ambientale, mentre il raffreddamento delle bobine rimane molto efficiente.

Per un raffreddamento efficace degli avvolgimenti vengono utilizzati profili isolanti speciali e isolatori in porcellana ad alta resistenza, che formano canali di raffreddamento orizzontali e verticali e, grazie alla convezione, qui viene garantita la resistenza alla contaminazione.

La costruzione monolitica è fusa in alto vuoto e durante il funzionamento tale colata epossidica non rilascia alcun prodotto, il che consente di utilizzare liberamente il trasformatore laddove i requisiti per la sicurezza ambientale e antincendio sono aumentati, ad esempio nelle sottostazioni integrate con apparecchiature per condizioni operative elettriche aggressive.

L'isolamento dei fili garantisce un'elevata resistenza elettrica e le strisce di benda garantiscono resistenza dopo l'impregnazione e la cottura della vernice, fornendo un'elevata resistenza meccanica. Questa tecnologia consente l'uso a lungo termine dell'apparecchiatura in modalità di carichi termici ciclici senza il rischio di perdita di isolamento delle sue caratteristiche elettriche.

I riempitivi speciali per la produzione di bobine fuse forniscono proprietà meccaniche, ignifughe e termoconduttive migliorate, quindi la tecnologia stessa conferisce rigidità alla struttura. L'utilizzo di un avvolgimento fuso consente di ottenere un trasformatore di dimensioni accettabili per il funzionamento in reti ad alta tensione.

Tuttavia, ci sono anche degli svantaggi: la massa del materiale isolante è grande e ci sono disomogeneità, a causa delle quali esiste la possibilità di scariche parziali, e anche il raffreddamento degli avvolgimenti ad alta tensione è difficile. Quando la temperatura scende, si verificano spesso sollecitazioni meccaniche nell'isolamento.

I trasformatori a secco presentano una serie di vantaggi rispetto a trasformatori in olio:

• non richiedono costi di manutenzione: non è necessario pulire e cambiare l'olio.

• ritorno sull'investimento: rispetto alle controparti oliate, la sezione dei fili e del circuito magnetico aumenta di conseguenza, diminuisce il carico elettromagnetico sui materiali attivi, che con l'aumentare della tensione sugli avvolgimenti e alle alte potenze ha un effetto molto economico. Nuovi materiali non combustibili resistenti al calore lavorano per aumentare i carichi elettromagnetici utili e ridurre i costi dei materiali attivi.

• elevata sicurezza: la temperatura di lavoro aumenta a causa dell'utilizzo di amianto o fibra di vetro come materiali isolanti;

• ha una copertura protettiva;

• applicabile in ambienti asciutti con elevati requisiti di sicurezza antincendio.