Negli avvolgimenti dei trasformatori a circolazione naturale dell'olio, perché utilizzare piastre guida (deflettori del flusso d'olio) per il raffreddamento?

Nei trasformatori a circolazione naturale dell'olio (ONAN/ONAF, ecc.), le piastre di guida (chiamate anche deflettori dell'olio) sono ampiamente installate negli avvolgimenti come struttura di raffreddamento principalmente per risolvere il problema del cortocircuito del flusso d'olio all'interno del trasformatore. Esse forzano l'olio di raffreddamento a fluire attraverso i condotti orizzontali tra le bobine a disco, riducendo così significativamente la "temperatura del punto caldo" degli avvolgimenti.

Le ragioni specifiche e i meccanismi di raffreddamento sono i seguenti:

1. Risoluzione del "cortocircuito del flusso d'olio" in convezione naturale

Nelle strutture convenzionali delle bobine senza piastre di guida (come gli avvolgimenti a disco continui o intrecciati), l'olio di raffreddamento si affida principalmente alla spinta di galleggiamento (effetto termosifone) generata dall'espansione termica per salire naturalmente.

• Differenza di resistenza: I condotti verticali dell'olio sia sul lato interno che su quello esterno dell'avvolgimento hanno ampie aree della sezione trasversale e quindi una bassa resistenza fluidodinamica, mentre i condotti orizzontali tra le bobine a disco adiacenti sono stretti e offrono un'elevata resistenza fluidodinamica.

• Fenomeno del cortocircuito: Man mano che l'olio di raffreddamento sale, tende naturalmente a seguire il percorso a minore resistenza, ovvero i condotti verticali, bypassando di fatto i passaggi orizzontali. Di conseguenza, il flusso d'olio all'interno delle bobine a disco (specialmente in profondità nei condotti orizzontali) diventa estremamente lento o addirittura stagnante. Il calore non può essere efficacemente dissipato, creando un alto rischio di pericolosi punti caldi locali.

Vziman Trasformatore a circolazione naturale dell'olio serie SZ

2. Deviazione forzata del flusso tramite piastre di guida (flusso d'olio a forma di S o di Z)

Per superare questo regime di flusso inefficiente, dei deflettori isolanti (piastre di guida) sono posizionati alternativamente nei condotti verticali a intervalli regolari lungo l'altezza dell'avvolgimento.

• Alterazione del percorso del flusso: Le piastre di guida bloccano il passaggio verticale diretto, costringendo l'olio in risalita per spinta di galleggiamento a cambiare direzione. Esso deve fluire orizzontalmente attraverso i condotti orizzontali tra le bobine a disco e poi deviare nel condotto verticale sul lato opposto per continuare il suo percorso verso l'alto.

• Creazione di un flusso tortuoso: Disponendo alternativamente le piastre di guida nei condotti verticali interni ed esterni, l'olio è costretto in un percorso a zigzag a forma di "Z" o di "S", eliminando efficacemente le zone morte del flusso.

3. Principali vantaggi ingegneristici ottenuti

• Riduzione significativa della temperatura del punto caldo: Forzare l'olio a fluire trasversalmente attraverso le superfici delle bobine dissipa rapidamente il calore dall'interno degli avvolgimenti, sopprimendo efficacemente il surriscaldamento locale e proteggendo la durata della carta isolante.

• Miglioramento del coefficiente di scambio termico convettivo: Le piastre di guida riducono la sezione trasversale del flusso, aumentando la velocità dell'olio attraverso i condotti orizzontali. Ciò rafforza lo scambio termico convettivo tra l'olio e le superfici delle bobine, migliorando la dissipazione del calore complessiva.

• Distribuzione della temperatura più uniforme: Il gradiente di temperatura complessivo dal basso verso l'alto dell'avvolgimento diventa più uniforme, riducendo lo stress termico.

• Aumento della capacità e della vita utile del trasformatore: Senza aggiungere alimentazione esterna (ovvero, senza pompe dell'olio per la circolazione forzata) né aumentare le dimensioni del trasformatore, questa sola ottimizzazione strutturale interna migliora significativamente l'efficienza di raffreddamento, aumentando direttamente la capacità di sovraccarico e la durata dell'isolamento.

Riepilogo: L'installazione di piastre di guida nei trasformatori a circolazione naturale dell'olio equivale a realizzare una "guida interna del flusso diretto" all'interno di un sistema passivo a convezione naturale. Questo miglioramento strutturale a basso costo e alto beneficio è diventato una caratteristica standard indispensabile nella progettazione del raffreddamento delle bobine dei moderni trasformatori di media e grande capacità.

Basandosi sull'efficiente base di dissipazione del calore della circolazione naturale dell'olio con piastre di guida, il trasformatore Vziman incorpora ulteriormente un design sigillato integrato (riduzione del volume del 15%) e un nucleo a basse perdite, raggiungendo un notevole miglioramento dell'efficienza energetica di oltre l'8% sia nelle perdite a vuoto che in quelle a carico.

Dotato di un modulo di regolazione della tensione intelligente ad alta precisione integrato (≤±0,5%) e di un sistema di monitoraggio avanzato, garantisce un'elevata affidabilità e un funzionamento a bassa rumorosità (≤55 dB), riducendo significativamente i costi di manutenzione a lungo termine. Questo prodotto è la scelta ideale per centrali elettriche, sottostazioni e imprese industriali e minerarie che cercano sia alte prestazioni che vantaggi economici.
A cura di：Echo