Test di cortocircuito dei trasformatori

Configurazione dei test di cortocircuito sui trasformatori

I prototipi dei trasformatori vengono sottoposti a test prestazionali prima della produzione (test di tipo). Una volta prodotti, i trasformatori vengono sottoposti a collaudo prima della messa in servizio per verificarne la conformità ai requisiti normativi e legali (test di accettazione). I test di perdita a carico fanno parte dei test di routine e di accettazione previsti dalla norma internazionale IEC 60076.

I test di cortocircuito definiscono le perdite nel rame di un trasformatore di potenza quando questo funziona in condizioni di cortocircuito a pieno carico. Oltre all'alimentazione in corrente alternata, il lato primario del trasformatore di potenza è collegato all'analizzatore di potenza, mentre il lato secondario (tutte le fasi) è in cortocircuito. Un trasformatore che presenta elevate perdite nel rame è meno efficiente, poiché dissipa energia generando calore che viene sprecato. Inoltre, è maggiormente esposto al rischio di guasti dovuti a sovraccarico e surriscaldamento.

Una misura accurata delle perdite nel rame del trasformatore consente di verificare se un trasformatore di potenza è in grado di funzionare secondo le specifiche alla corrente nominale.

Test a circuito aperto dei trasformatori in condizioni a vuoto

Mentre le perdite a carico si verificano solo quando un trasformatore funziona sotto carico, le perdite a vuoto si verificano ogni volta che è alimentato, indipendentemente dalla presenza o meno di carico. Oltre al test di cortocircuito, che consente di misurare le perdite nel rame del trasformatore, il test a circuito aperto misura le perdite nel ferro in condizioni a vuoto. L'analizzatore di potenza è collegato al lato primario, quello dell'alta tensione, del trasformatore, mentre il lato secondario rimane aperto, senza alcun carico collegato.

Approfondite il metodo di test a circuito aperto dei trasformatori

Test di cortocircuito per la determinazione delle perdite a carico dei trasformatori

Le perdite nel rame si verificano ogni volta che gli avvolgimenti del trasformatore sono sotto carico. Tali perdite sono dovute principalmente all'aumento della loro resistenza interna quando viene applicato un carico. La misura della perdita totale a carico (rame) alla corrente nominale consente di determinare l'efficienza di un trasformatore e la perdita di energia a pieno carico.

I test multicanale consentono di acquisire i seguenti dati per ogni singola fase e per l'intero sistema in un'unica configurazione:

• Potenza: misura la potenza di cortocircuito, per fase e complessiva, al fine di determinare le perdite nel rame a pieno carico nominale
• Corrente: misura la corrente applicata, per fase, al fine di verificare quando viene raggiunta la corrente nominale del trasformatore
• Tensione: misura la tensione di esercizio, per fase, man mano che la corrente viene portata al valore nominale
• Impedenza: misura l’impedenza per fase e quella totale sull’intero intervallo di test per caratterizzare il comportamento sia a livello individuale che a livello di sistema

Cause delle perdite nel rame dei trasformatori

Le perdite a carico non possono essere eliminate del tutto, ma è possibile ottimizzare la progettazione dei trasformatori per massimizzare l'efficienza e ridurre al minimo le perdite di energia.

La perdita nel rame è accentuata da:

• Resistenza del conduttore: lo scopo del conduttore in rame è quello di condurre la corrente elettrica. Gli avvolgimenti dei conduttori, realizzati con materiali a maggiore resistenza, con sezione trasversale più piccola e di lunghezza maggiore, aumentano le perdite a carico.
• Intensità della corrente di carico: poiché le perdite a carico crescono in proporzione al quadrato del carico, una corrente più elevata aumenta le perdite nel rame.
• Temperatura di esercizio: un aumento della temperatura degli avvolgimenti comporta un aumento della resistenza e delle perdite a carico.

Sfide dei test di cortocircuito sui trasformatori

I produttori migliorano costantemente i propri progetti e adottano nuovi materiali per realizzare trasformatori ancora più affidabili e con perdite inferiori. Allo stesso tempo, le norme, le specifiche e i regolamenti diventano sempre più rigorosi. La continua ricerca di trasformatori più efficienti a sostegno della transizione energetica globale pone una serie di sfide nell'ambito dei test di cortocircuito:

• Acquisizione di un’ampia gamma di parametri elettrici, tra cui potenza, corrente, tensione e frequenza, in un’unica configurazione di misura
• Acquisizione di misure precise tramite uno strumento multifunzionale per consentire un'analisi dettagliata nel dominio del tempo e della frequenza
• Conformità alle norme internazionali quali la IEC 60076
• Calcolo della perdita di potenza in cortocircuito corretta dovuta alle variazioni di temperatura rispetto alla temperatura di riferimento specificata per l'avvolgimento
• Misura e valutazione simultanee sia dell’impedenza specifica per fase che dell'impedenza totale
• Documentazione dei test conforme ai requisiti di audit
• Esportazione dei dati compatibile con applicazioni di terze parti

Le nostre soluzioni per test di cortocircuito sui trasformatori

I produttori e i laboratori di prova si affidano all'analizzatore di potenza di precisione LMG671 per eseguire test di cortocircuito accurati ed esaustivi. Offre una misura multicanale flessibile e fornisce dati conformi agli standard per eseguire prove accurate, complete e rapide sui trasformatori di potenza.

I produttori e i laboratori di prova possono utilizzare un unico analizzatore di potenza di precisione come piattaforma di misura unica per rilevare tutti i dati rilevanti e obbligatori che, altrimenti, richiederebbero l'impiego di una serie di strumenti convenzionali quali un misuratore di potenza, un oscilloscopio, un multimetro digitale e un registratore di dati.

• Fino a sette moduli di misura della potenza rilevano le tensioni, le correnti e la potenza di tutte le fasi, garantendo una connettività completa.
• Un'interfaccia per i segnali di processo (PSI) raccoglie dati aggiuntivi relativi alle condizioni ambientali del test, quali temperatura, umidità e vibrazioni.
• Le misure sono estremamente accurate su un ampio intervallo dinamico di corrente.
• L'utente ha la possibilità di caricare e personalizzare menu di misura preconfigurabili per le prove a vuoto e di cortocircuito al fine di semplificare le procedure di test.
• Il software opzionale di calcolo stella-triangolo L6-OPT-SDC calcola con precisione i valori di potenza specifici per fase per diverse configurazioni di collegamento dei trasformatori
• I risultati dei test sono standardizzati, affidabili e comparabili.