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Trasformatorimettere insieme tutti i tipi di materiali scelti con cura. Ognuno viene scelto per le sue caratteristiche elettriche, magnetiche, termiche o meccaniche. Il mix in un trasformatore trova un equilibrio tra quanto bene funziona, quanto rimane affidabile e quanto costa. Le scelte dei materiali influenzano davvero la sua funzione complessiva e la sua durata.
Il nucleo di un trasformatore utilizza acciaio elettrico speciale. Quell'acciaio canalizza il flusso magnetico in modo abbastanza efficiente.
●L'acciaio al silicio a grani orientati, o GOES, funziona come punto di riferimento per trasformatori efficienti. Contiene circa il 2-3,5% di silicio. Ciò aumenta la resistività elettrica e riduce le perdite di correnti parassite. I grani vengono allineati mediante laminazione a freddo e ricottura. Si allineano con la direzione del campo magnetico. Questa configurazione riduce le perdite per isteresi fino al 30% rispetto all'acciaio non orientato.
●Il metallo amorfo, come Metglas, costituisce un'altra opzione per configurazioni ad alta efficienza. È una lega che solidifica rapidamente, solitamente ferro con boro e silicio. Senza una struttura cristallina, riduce le perdite del nucleo del 60-70% rispetto all'acciaio normale. Tuttavia, costa di più in termini di materiali. Inoltre tende ad essere meccanicamente fragile.
●Le laminazioni costituiscono i nuclei. Impilano fogli sottili, tipicamente di spessore compreso tra 0,23 e 0,35 millimetri. L'isolamento proviene da rivestimenti ceramici o fosfatici. Questi impediscono le correnti parassite tra gli strati.
Gli avvolgimenti necessitano di materiali che conducano bene l'elettricità. Richiedono inoltre una solida resistenza meccanica.
●Il rame elettrolitico resistente, o ETP, apre la strada agli avvolgimenti. Raggiunge dal 100 al 101% sullo standard internazionale del rame ricotto per la conduttività. La sua duttilità gli consente di formare forme sinuose complesse. Rispetto all'alluminio ha una migliore resistenza meccanica. Ciò lo aiuta a gestire i cortocircuiti in modo più efficace.
●Le leghe di alluminio compaiono in luoghi in cui i costi contano molto. Forniscono circa il 61% della conduttività del rame in volume. In peso, è solo il 30%. Per eguagliare la capacità attuale, hanno bisogno di circa 1,6 volte l’area della sezione trasversale. L’aspetto positivo è che riducono il peso e riducono le spese per le materie prime.
●L'isolamento dei conduttori comprende involucri di carta, come quelli kraft o migliorati termicamente. Funzionano anche il poliestere, come il Dacron, o la poliammide come il Nomex. Isolano turno dopo turno. Spesso, la vernice o la resina li impregnano per una protezione extra.
Una configurazione di isolamento a strati impedisce che si verifichino guasti elettrici.
●I materiali a base di cellulosa costituiscono il principale isolante solido. La carta Kraft e il cartone pressato sono perfetti. A volte vengono aggiornati con poliammidi aromatiche per la resistenza al calore. La struttura porosa consente all'olio o alla resina di penetrare completamente.
●L'isolamento liquido si attacca con olio minerale come scelta abituale. Gli esteri naturali e sintetici guadagnano terreno per una migliore sicurezza antincendio e rispetto dell'ambiente. Questi fluidi vantano una rigidità dielettrica superiore a 30 kilovolt. Quelli a base di esteri hanno punti di fuoco superiori a 300 gradi Celsius.
● Maniglia in materiali di fusione soliditrasformatori a secco.Resine epossidiche o poliestere rivestono gli avvolgimenti. Offrono supporto meccanico e protezione dall'ambiente. La scarica parziale rimane inferiore a 5 picocoulomb.
●Il serbatoio e l'involucro utilizzano acciaio al carbonio, spesso di grado ASTM A36. I rivestimenti resistono alla corrosione per uso esterno. Le versioni sigillate ermeticamente potrebbero essere compatibili con l'acciaio inossidabile. Anche i radiatori sono in acciaio al carbonio. I deflettori interni guidano il flusso dell'olio.
●Le boccole spesso si attaccano alla porcellana per le applicazioni di routine. I tipi di polimeri, come la gomma siliconica, assorbono il vapore per un peso più leggero e resistenza agli atti vandalici. All'interno i conduttori sono in rame. Ottengono la placcatura in argento o stagno.
●I sistemi di conservazione sono realizzati in acciaio. Le membrane flessibili, come la gomma nitrilica o il fluoropolimero, mantengono l'olio lontano dall'aria esterna.
●L'apparecchiatura di raffreddamento comprende ventole con pale in alluminio. I motori utilizzano design con cuscinetti a sfera o a manicotto. Valutano la corsa senza sosta. Le giranti delle pompe nelle configurazioni ad olio forzato tendono ad essere in bronzo o acciaio inossidabile.
●I dispositivi di limitazione della pressione sono dotati di diaframmi in acciaio inossidabile o polimeri speciali. Scoppiano a livelli di pressione esatti.
●Il gel di silice va nei respiratori. Spesso include un indicatore di cloruro di cobalto. Passa dal blu al rosa poiché assorbe l'umidità.
●I sensori di monitoraggio utilizzano termometri a resistenza al platino PT100 o PT1000 per i controlli della temperatura. I tipi piezoresistivi o capacitivi gestiscono il monitoraggio della pressione.
●Impregnazione Vernici a base di poliestere, resina epossidica o poliuretano. Proteggono dall'umidità e aggiungono stabilità meccanica.
●Gli adesivi e i sigillanti sono costituiti da composti di silicone, poliuretano o butile. Sigillano guarnizioni e uniscono parti.
●I trattamenti superficiali applicano primer ricchi di zinco. Seguono finiture in poliuretano per la difesa dalla corrosione. Lo spessore del film secco è solitamente compreso tra 150 e 250 micrometri.
La scelta dei materiali nella costruzione dei trasformatori mostra un centinaio di anni di costanti modifiche. Valutano le esigenze elettriche rispetto a fattori meccanici, termici, ambientali e di costo. Le proprietà di ogni parte influiscono sull'efficienza, che può raggiungere oltre il 99,7%. Influenzano la vita operativa, spesso da 25 a 40 anni. C’entra anche l’impatto ambientale. La scienza dei materiali guida il progresso nella tecnologia dei trasformatori. I progetti più recenti si orientano verso opzioni sostenibili. Metalli riciclabili, fluidi biodegradabili e isolamenti durevoli svolgono tutti un ruolo. Questo cambiamento indica un’economia circolare nel settore.
