Costruzione del Trasformatore di Tensione

Un trasformatore di tensione o di voltaggio è un trasformatore riduttore utilizzato per trasformare valori di alta tensione in valori frazionari. Strumenti di misura come amperometri, voltmetri e wattmetri sono progettati per funzionare a bassa tensione. Collegare questi dispositivi di misura direttamente alle linee ad alta tensione per la misurazione può causarne il bruciamento o il danneggiamento. Pertanto, un trasformatore di tensione viene utilizzato per scopi di misurazione.

Le spire primarie del trasformatore di tensione sono collegate direttamente alla linea da misurare, e i suoi terminali secondari sono collegati al dispositivo di misura. Il trasformatore di tensione converte l'alta tensione della linea da misurare in un valore frazionario adatto allo strumento di misura.

La costruzione di un trasformatore di tensione è quasi identica a quella di un trasformatore di potenza, tuttavia ci sono alcune piccole differenze:

• La costruzione di un trasformatore di tensione tiene conto di fattori come costo, efficienza e regolazione. In contrasto, un trasformatore di tensione è progettato con l'attenzione rivolta ai parametri di prestazione. Specificatamente, il rapporto tra tensione e numero di spire rimane costante, e la differenza di fase tra i segnali di ingresso e uscita è minimizzata.

• I trasformatori di potenza possono riscontrare problemi di aumento di temperatura a causa del sovraccarico. Poiché l'uscita di un trasformatore di tensione è relativamente piccola, il problema di surriscaldamento non si verifica in esso.

Parti di un Trasformatore di Tensione
I seguenti sono i componenti essenziali di un trasformatore di tensione.

Nucleo

Il nucleo di un trasformatore di tensione può essere di tipo nucleo o di tipo involucro. In un trasformatore di tipo nucleo, le spire circondano il nucleo. Al contrario, in un trasformatore di tipo involucro, il nucleo circonda le spire. I trasformatori di tipo involucro sono progettati per operazioni a bassa tensione, mentre quelli di tipo nucleo vengono utilizzati per applicazioni ad alta tensione.
Spire

Le spire primarie e secondarie di un trasformatore di tensione sono disposte in modo coaxiale. Questa configurazione viene adottata per minimizzare la reattività di fuga. Nota sulla reattività di fuga: non tutto il flusso generato dalle spire primarie di un trasformatore è accoppiato alle spire secondarie. Una piccola frazione del flusso è associata a una sola delle spire, ed è chiamata flusso di fuga. Il flusso di fuga induce autoreattività nella spira a cui è legato. La reattività, in generale, si riferisce all'opposizione offerta da un elemento del circuito al cambiamento di tensione e corrente. Questa autoreattività è nota come reattività di fuga. In un trasformatore a bassa tensione, l'isolamento è posizionato vicino al nucleo per mitigare i problemi legati all'isolamento. Un singolo avvolgimento serve come spira primaria in un trasformatore a bassa tensione. Tuttavia, in un trasformatore a grande tensione, l'avvolgimento singolo è diviso in parti più piccole per ridurre i requisiti di isolamento tra i livelli.

Isolamento

Nastro di cotone e materiale di cambric sono comunemente utilizzati come isolamento tra le spire di un trasformatore di tensione. Nei trasformatori a bassa tensione, l'isolamento composto non viene tipicamente impiegato. I trasformatori ad alta tensione utilizzano l'olio come mezzo di isolamento. I trasformatori con una potenza superiore a 45 kVA utilizzano porcellana come isolante.

Boccia
Una boccia è un dispositivo isolato che consente la connessione del trasformatore al circuito esterno. Le bocce dei trasformatori sono solitamente realizzate in porcellana. I trasformatori che utilizzano l'olio come mezzo isolante impiegano bocce riempite d'olio. Un trasformatore a due bocce viene utilizzato nei sistemi in cui la linea a cui è connesso non è a potenziale di terra. I trasformatori collegati al neutro di terra richiedono solo una boccia ad alta tensione.
Connessione del Trasformatore di Tensione
Le spire primarie di un trasformatore di tensione sono collegate alla linea di trasmissione ad alta tensione la cui tensione deve essere misurata. Le spire secondarie del trasformatore sono collegate al dispositivo di misura, che determina l'entità della tensione.