Valutazione delle perdite nei trasformatori in base alla IEC 60076

I. Definizioni delle perdite in IEC 6007

IEC 60076-1 (Requisiti generali) e IEC 60076-7 (Linee guida per il carico) specificano due tipi principali di perdite:

Perdita a vuoto (P0)

Definizione: Perdite misurate quando l'avvolgimento primario è alimentato alla tensione nominale e l'avvolgimento secondario è aperto (dominate dalle perdite del nucleo).

Condizioni di prova

• Misurate alla frequenza e tensione nominali (tipicamente frequenza sinusoidale).

• Corrette alla temperatura di riferimento (75°C per i trasformatori a olio, 115°C per i trasformatori a secco).

Perdita a carico (Pk)

Definizione: Perdite misurate quando l'avvolgimento secondario è cortocircuitato e la corrente nominale scorre attraverso l'avvolgimento primario (dominate dalle perdite di rame).

Condizioni di prova:

• Misurate alla corrente e frequenza nominali.

• Corrette alla temperatura di riferimento (75°C per i trasformatori a olio; varia per i trasformatori a secco in base alla classe di isolamento).

II. Prova e calcolo delle perdite

Prova della perdita a vuoto (IEC 60076-1 Clausola 10)

Metodo

• Misurazione diretta utilizzando un analizzatore di potenza (le perdite dello strumento devono essere sottratte).

• Tensione di prova: tensione nominale ±5%, con il valore più basso utilizzato.

Formula di correzione della temperatura:

Bref: Densità di flusso alla temperatura di riferimento; B test: Densità di flusso misurata.

2. Prova della perdita a carico (IEC 60076-1 Clausola 11)

Metodo:

• Misurata durante la prova dell'impedenza a cortocircuito.

• Corrente di prova: corrente nominale; deviazione di frequenza ≤ ±5%.

Formula di correzione della temperatura (per gli avvolgimenti di rame)

Tref: Temperatura di riferimento (75°C); T test: Temperatura dell'avvolgimento durante la prova.

Parametri chiave e tolleranze

Tolleranze sulle perdite (IEC 60076-1 Clausola 4.2):

• Perdita a vuoto: +15% consentita (il valore misurato non deve superare il valore garantito).

• Perdita a carico: +15% consentita (il valore misurato non deve superare il valore garantito).
  Perdite parassite:

Perdite causate dal flusso di fuga nei componenti strutturali, valutate tramite separazione dei componenti ad alta frequenza o immagini termiche.

Classi di efficienza energetica e ottimizzazione delle perdite

Secondo IEC 60076-14 (Linee guida per l'efficienza energetica dei trasformatori di potenza):

Perdite totali (P totale):

β: Rapporto di carico (carico effettivo / carico nominale).

Le classi di efficienza (ad esempio, IE4, IE5) richiedono una riduzione delle perdite totali del 10%~30%, ottenuta tramite:

• Acciaio silicio ad alta permeabilità (riduce le perdite a vuoto).

• Progettazione ottimizzata degli avvolgimenti (minimizza le perdite per correnti indotte).

Esempio di applicazione pratica

Caso: Trasformatore a olio da 35kV (IEC 60076-7)

Parametri nominali:

• Capacità: 10 MVA

• Perdita a vuoto garantita: 5 kW

• Perdita a carico garantita: 50 kW (a 75°C).

Dati di prova:

Perdita a vuoto: 5.2 kW (all'interno della tolleranza +15% → limite 5.75 kW).

Perdita a carico (provata a 30°C):

Conclusione: La perdita a carico supera la tolleranza? Verificare contro 50 × 1.15 = 57.5 kW.

VI. Problemi comuni e considerazioni

Temperatura ambiente:

Le prove devono essere condotte tra -25°C e +40°C; sono necessarie correzioni al di fuori di questo intervallo.

Perdite armoniche:

Valutare le perdite armoniche aggiuntive sotto carichi non sinusoidali secondo IEC 60076-18.

Prove digitali:

Utilizzare sensori calibrati secondo IEC 61869 per la precisione.