Trasformatori di corrente e tensione: come funzionano e a cosa servono?
Nei moderni sistemi di alimentazione elettrica, è difficile immaginare una misurazione precisa senza l’utilizzo di un trasformatore. Nella pratica degli impianti industriali, se ne incontrano più comunemente di due tipi: trasformatori di corrente e trasformatori di tensione, che insieme garantiscono sicurezza, precisione e scalabilità delle misure.
Il loro compito si riduce alla conversione dei valori reali di corrente e tensione, spesso elevati, in livelli di misurazione più piccoli e sicuri. Inoltre, l’installazione di un trasformatore riduce l’impatto dei carichi di misurazione sul circuito principale.
Vale la pena sottolineare subito che, sebbene il principio dei trasformatori sia noto a molti elettricisti per via della pratica, è solo con un trasformatore scelto consapevolmente e collegato correttamente che è possibile effettuare un’analisi affidabile dei parametri di rete.
Tipi di ingranaggi: quali sono le differenze e dove vengono utilizzati?
- Trasformatore di corrente:
Serve per misurare correnti elevate in un impianto. Il trasformatore di corrente (ad esempio 100/5 A) riduce la corrente a un livello sicuro e utilizzabile – 1 A o 5 A come standard. È disponibile nelle versioni ad anello e aperta per facilitare l’installazione. - Trasformatore di tensione:
Riduce la tensione a un livello standard (ad esempio da 15 kV a 100 V), mantenendo la compatibilità di fase e i rapporti. Utilizzato nei campi di media e alta tensione, ad esempio nei GPZ o nei quadri elettrici industriali. - Trasformatori Ferranti:
Un trasformatore di tensione speciale, ottimizzato per alte tensioni e basse potenze di carico. Attualmente viene utilizzato soprattutto nei laboratori o nelle vecchie installazioni ad alta tensione. - Trasformatori di misura:
Un’ampia categoria che comprende trasformatori di corrente e di tensione progettati per misurare e interfacciarsi con i dispositivi di misurazione e fatturazione. Vanno distinti dai trasformatori di protezione, che hanno caratteristiche di precisione diverse.
Principio di funzionamento e collegamento dei trasformatori – linee guida specifiche
- Trasformatore di corrente – principio di funzionamento:
Funziona secondo il principio della legge di Faraday sull’induzione. Il nucleo magnetico del trasformatore racchiude il conduttore di corrente primario, che induce una corrente proporzionale nell’avvolgimento secondario. Le denominazioni tipiche, ad esempio 100/5, significano che 100 A sul primario danno 5 A sul secondario. - Trasformatore di tensione – come funziona:
Il funzionamento è simile a quello di un trasformatore classico. La tensione in ingresso viene ridotta proporzionalmente sull’avvolgimento secondario. È fondamentale mantenere la corretta classe di isolamento della tensione, soprattutto nelle applicazioni superiori a 6 kV. - Connessione dei trasformatori di corrente:
In un’installazione è importante chiudere il circuito secondario: un circuito aperto può causare una sovratensione. Una disposizione tipica: il lato primario è un bus o un cavo di corrente e il lato secondario è collegato all’ingresso di un amperometro o di un analizzatore di energia. In caso di guasto, si raccomanda una protezione sotto forma di resistenza di carico o di ponticello.
Applicazione pratica dei trasformatori: cosa determina l’efficacia delle misurazioni?
L’efficienza di un sistema di misurazione non si basa solo sulla scelta della classe di precisione del trasformatore, ma anche sulla sua configurazione in un determinato impianto elettrico. Nella misurazione dell’energia elettrica per i grandi consumatori industriali, sono più comuni i trasformatori di corrente da 100/5 o 200/5, che sono perfettamente compatibili con i contatori di energia o i contatori di fatturazione di classe 0.5 o 1.0.
Negli impianti in cui è importante non solo il monitoraggio ma anche il controllo automatico (ad esempio tramite relè differenziali o sistemi di rilevamento delle sovratensioni), il corretto collegamento dei trasformatori ha un impatto diretto sul funzionamento dell’intero sistema di automazione. In pratica, ciò significa verificare attentamente la direzione del flusso di corrente (P1 e P2, S1 e S2) e adattare il trasformatore al carico effettivo.
Un buon trasformatore non si limita a trasformare i valori: è una scelta consapevole per garantire un funzionamento sicuro e prevedibile del sistema. Il giusto abbinamento dei trasformatori di misura a un’applicazione industriale offre notevoli vantaggi: da una migliore diagnostica delle condizioni della rete, a bilanci energetici più accurati, a una migliore risposta dei sistemi di protezione alle anomalie.
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