Nei trasformatori di tensione ad alta tensione di classe di misura (PT/VT) con tensione nominale di 35kV e inferiore, l'adozione di nuclei magnetici laminati a gradini - con una sezione trasversale approssimativamente circolare - in sostituzione dei convenzionali nuclei rettangolari o quadrati, rappresenta un'ottimizzazione completa basata sull'elettromagnetismo, sulla geometria e sulle caratteristiche dei materiali isolanti.
Prendendo come esempio l'Unità di Misura Combinata Esterna Rockwill 11kV/33kV Serie RBM, ampiamente applicata nelle reti di distribuzione internazionali, la sua eccezionale precisione e affidabilità di misura si basano proprio su questa filosofia progettuale del nucleo.
Serie RBM Rockwill Unità di Misura Combinata Esterna 11kV/33kV
Per i trasformatori di misura, i requisiti più critici sono l'elevata precisione e l'alta stabilità. Il nucleo magnetico laminato a gradini offre i seguenti vantaggi significativi:
1. Precisione di Misura Significativamente Migliorata (Il Vantaggio Principale)
I trasformatori di tensione di misura richiedono tipicamente classi di precisione molto elevate. Gli errori del trasformatore (errore di rapporto e spostamento di fase) derivano principalmente dalle cadute di tensione causate dall'impedenza interna degli avvolgimenti.
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Riduzione della Lunghezza del Conduttore: A parità di area della sezione trasversale efficace del nucleo, il nucleo laminato a gradini ha un perimetro inferiore rispetto a un nucleo quadrato. Ciò significa che, avvolgendo lo stesso numero di spire, la lunghezza media per spira (MLT) del filo di rame è più breve.
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Riduzione dell'Impedenza Interna: La riduzione del consumo di rame abbassa direttamente la resistenza in corrente continua e la reattanza di dispersione dell'avvolgimento. Nell'Unità di Misura Combinata Esterna Rockwill Serie RBM, questa progettazione del circuito magnetico a bassa impedenza e alta qualità garantisce che la tensione sul lato secondario rifletta accuratamente e in proporzione la tensione sul lato primario, fornendo una fonte dati altamente precisa e a zero attenuazione per il contatore di energia completamente integrato.
2. Distribuzione del Flusso Magnetico Ottimizzata, Riduzione delle Perdite nel Nucleo e della Distorsione dell'Onda
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Evitare la Saturazione Locale: Gli angoli vivi dei nuclei quadrati tendono a concentrare il flusso magnetico, causando una saturazione localizzata. Il nucleo laminato a gradini, approssimando un cerchio, garantisce una distribuzione del campo magnetico più uniforme.
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Trasmissione Fedele dell'Onda: Una distribuzione uniforme del flusso riduce la corrente di eccitazione non lineare causata dalla saturazione, garantendo che la forma d'onda della tensione in uscita sul secondario rimanga indistorta.
Il trasformatore combinato interno della Serie RBM Rockwill è costituito da 2 o 3 trasformatori di tensione e di corrente monofase configurati con precisione. Questa caratteristica fisica pura, priva di distorsioni armoniche, è fondamentale per l'unità di misura elettronica integrata, riducendo al contempo in modo efficace le perdite complessive a vuoto.
Schema del Nucleo di Ferro Laminato a Gradini
3. Prestazioni di Isolamento Migliorate per una Stabilità Operativa a Lungo Termine
Sia nelle apparecchiature in secco che in quelle immerse in olio, la compatibilità strutturale tra il nucleo e gli avvolgimenti influisce in modo significativo sulla durata dell'isolamento.
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Eliminazione della Concentrazione del Campo Elettrico sui Bordi Taglienti: Gli avvolgimenti sono tipicamente cilindrici. Se si utilizza un nucleo quadrato, i quattro angoli vivi creano un'estrema concentrazione del campo elettrico, innescando facilmente scariche nei punti deboli dell'isolamento.
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Riduzione delle Scariche Parziali: Il nucleo laminato a gradini, abbinato ad avvolgimenti cilindrici, garantisce distanze di isolamento interstrato e intersezione estremamente uniformi, migliorando significativamente la distribuzione del campo elettrico interno.
Questa progettazione di ottimizzazione del campo elettrico opera in sinergia con il mezzo isolante dell'olio speciale per trasformatori n. 25 utilizzato nell'Unità di Misura Combinata Esterna Rockwill Serie RBM. In combinazione con la struttura robusta in cui i terminali primari e secondari sono montati su un singolo pannello attraverso boccole in porcellana di alta qualità, questo costruisce un'eccellente difesa isolante, garantendo prestazioni di isolamento eccezionali e stabilità operativa a lungo termine anche in difficili ambienti esterni.
4. Fattore di Spazio Migliorato per un Design ad Alta Integrazione e Leggero
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Elevato Fattore di Riempimento: Un avvolgimento cilindrico avvolto attorno a un nucleo a gradini raggiunge un utilizzo dello spazio (fattore di riempimento) significativamente superiore rispetto a un nucleo quadrato.
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Dimensioni Più Compatte: Le apparecchiature esterne montate su palo hanno requisiti rigorosi per quanto riguarda le dimensioni e il peso di sospensione. Una grande innovazione della Serie RBM 11kV/33kV Rockwill è l'alta integrazione del trasformatore combinato e del contatore di energia in un'unica unità. L'elevato fattore di spazio del nucleo laminato a gradini riduce efficacemente le dimensioni dei componenti del nucleo senza compromettere le prestazioni elettromagnetiche, riducendo significativamente le dimensioni e il peso complessivi del serbatoio e diminuendo notevolmente la difficoltà di montaggio su palo e i costi di installazione civile.
Serie Rockwill RBM Unità di misurazione montata su palo per alta tensione all'aperto
5. Capacità di resistenza ai cortocircuiti migliorata e robustezza meccanica
Durante gli eventi di cortocircuito nella rete elettrica, gli avvolgimenti sono sottoposti a enormi forze elettrodinamiche. Un avvolgimento cilindrico sperimenta una tensione radiale uniforme e, quando è avvolto su un nucleo gradinato con elevata adattabilità, la struttura meccanica è eccezionalmente robusta. Al contrario, gli avvolgimenti quadrati sono altamente soggetti a deformazioni in condizioni di cortocircuito. Questa elevata stabilità meccanica garantisce che le apparecchiature all'aperto mantengano la loro elevata precisione di misurazione originale anche dopo aver subito gravi disturbi della rete, come i guasti da cortocircuito.
Conclusione
L'uso di nuclei laminati a più gradini nei trasformatori di misurazione con tensione nominale di 35 kV e inferiori—riducendo la lunghezza degli avvolgimenti in rame, ottimizzando la distribuzione del campo elettrico e minimizzando le dimensioni—si allinea perfettamente con le moderne tendenze di sviluppo delle apparecchiature di misurazione ad alta tensione: elevata precisione, elevata integrità dell'isolamento e design compatto.
La Serie Rockwill RBM, Unità di Misurazione Combinata all'Aperto, esemplifica la traduzione ingegneristica di questi vantaggi elettromagnetici sottostanti nella competitività del prodotto—fornendo una soluzione integrata accurata, compatta e altamente affidabile per le reti di distribuzione a media tensione.
A cura di:Garca
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