Tipi di Trasformatori di Massa & Connessioni di Avvolgimento

Il trasformatore di messa a terra è un tipo speciale di trasformatore utilizzato principalmente per la protezione mediante messa a terra nei sistemi elettrici. La progettazione e i metodi di collegamento degli avvolgimenti di questo trasformatore sono fondamentali per garantire il funzionamento sicuro dei sistemi elettrici.

1. Funzione del trasformatore di messa a terra
La funzione principale di un trasformatore di messa a terra è fornire protezione mediante messa a terra nei sistemi elettrici. Quando nel sistema si verifica un guasto a terra, il trasformatore di messa a terra contribuisce a limitare la corrente di guasto, proteggendo così l'equipaggiamento e la sicurezza del personale.

2. Tipi di trasformatori di messa a terra
Esistono diversi tipi di trasformatori di messa a terra, tra cui:

• Trasformatore di messa a terra risonante: questo trasformatore limita la corrente di guasto a terra attraverso il principio di risonanza.

• Trasformatore di messa a terra ad alta impedenza: questo trasformatore limita la corrente di guasto aumentando l'impedenza di messa a terra.

• Trasformatore di messa a terra a bassa impedenza: questo trasformatore elimina rapidamente i guasti riducendo l'impedenza di messa a terra.

3. Metodi di collegamento degli avvolgimenti
Il metodo di collegamento degli avvolgimenti di un trasformatore di messa a terra influisce in modo significativo sulle sue prestazioni. Di seguito sono riportati alcuni comuni metodi di collegamento degli avvolgimenti:

3.1 Collegamento Stella-Stella (Y-Y)

• Vantaggi: struttura semplice, facile manutenzione.

• Svantaggi: corrente di guasto a terra elevata, potrebbe richiedere misure di protezione aggiuntive.

3.2 Collegamento Stella-Triangolo (Y-Δ)

• Vantaggi: può limitare la corrente di guasto a terra e migliorare la stabilità del sistema.

• Svantaggi: struttura complessa, costo più elevato.

3.3 Collegamento Stella-Aperto (Y-O)

• Vantaggi: può fornire corrente di sequenza zero, utile per il rilevamento dei guasti.

• Svantaggi: richiede dispositivi di protezione speciali.

3.4 Collegamento Triangolo-Triangolo (Δ-Δ)

• Vantaggi: può fornire un'alta impedenza per limitare la corrente di guasto.

• Svantaggi: struttura complessa, difficile manutenzione.

4. Progettazione degli avvolgimenti
La progettazione degli avvolgimenti di un trasformatore di messa a terra deve considerare i seguenti aspetti:

• Livello di isolamento: garantire che gli avvolgimenti possano sopportare alte tensioni.

• Selezione del conduttore: scegliere materiale e dimensioni del conduttore appropriati per soddisfare i requisiti di corrente e carico termico.

• Disposizione degli avvolgimenti: ottimizzare la disposizione degli avvolgimenti per ridurre le perdite per isteresi e le correnti parassite.

5. Protezione del trasformatore di messa a terra

I trasformatori di messa a terra devono essere dotati di dispositivi di protezione adeguati per garantire la disconnessione dell'alimentazione in caso di guasto. Questi dispositivi di protezione includono:

• Protezione contro le sovracorrenti: disconnette automaticamente l'alimentazione quando la corrente supera il valore impostato.

• Protezione contro i guasti a terra: disconnette automaticamente l'alimentazione al rilevamento di un guasto a terra.

• Protezione termica: monitora la temperatura del trasformatore ed emette un avviso o disconnette l'alimentazione se supera il valore impostato.

6. Verifica e manutenzione del trasformatore di messa a terra
Per garantire l'affidabilità dei trasformatori di messa a terra, sono necessarie verifiche e manutenzioni periodiche. Ciò include:

• Misura della resistenza di isolamento: verifica le prestazioni di isolamento degli avvolgimenti.

• Prova dielettrica: verifica le prestazioni degli avvolgimenti sotto alta tensione.

• Monitoraggio della temperatura: controlla regolarmente la temperatura del trasformatore per assicurarsi che rimanga entro i limiti normali.

• Pulizia e ispezione: pulisce regolarmente il trasformatore e ne controlla danni o usura.

7.Conclusione
I trasformatori di messa a terra sono una parte indispensabile dei sistemi elettrici, e i loro metodi di connessione degli avvolgimenti influenzano significativamente la sicurezza e la stabilità del sistema. Scegliendo metodi di connessione degli avvolgimenti appropriati, progettando strutture di avvolgimento ragionevoli, dotandosi di dispositivi di protezione adeguati e svolgendo regolarmente test e manutenzioni, si può garantire il funzionamento efficiente e sicuro dei trasformatori di messa a terra.