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.
