Avvolgimenti a bassa tensione per trasformatori da forno

Motivazione del progetto

Gli avvolgimenti a bassa tensione per i trasformatori da forno operano nelle condizioni di corrente più impegnative della tecnologia dei trasformatori industriali: tensioni inferiori a 1,5 kV combinate con correnti dell’ordine delle decine di kiloampere. Questa estrema densità di corrente rende inadatte le costruzioni convenzionali di avvolgimenti elicoidali o a strati: la sezione del conduttore necessaria per trasportare la corrente nominale non può essere contenuta in un singolo strato elicoidale senza compromettere la stabilità meccanica e le prestazioni termiche dell’avvolgimento.

La soluzione adottata per questa applicazione consiste nel produrre la bobina come un insieme di dischi con un numero limitato di spire, disposti assialmente e collegati in parallelo. Il collegamento in parallelo di più dischi distribuisce la corrente totale tra la pila di dischi, riducendo la corrente per disco a un livello gestibile, mentre la disposizione assiale preserva la rigidità meccanica dell’avvolgimento contro le elevatissime forze elettromagnetiche radiali e assiali generate durante il funzionamento del forno, comprese le condizioni cicliche di cortocircuito tipiche del forno elettrico ad arco.

I dischi sono separati da distanziatori dedicati che forniscono contemporaneamente un supporto meccanico, definiscono il gioco di isolamento tra i dischi e creano canali d’olio per il raffreddamento diretto della superficie conduttrice di ciascun disco.

Nota tecnica

Bilanciamento della corrente nei dischi in parallelo – L’equa distribuzione della corrente tra i dischi in parallelo si ottiene prestando molta attenzione alla simmetria delle connessioni tra i dischi (cavi e sbarre) e, se necessario, trasponendo i percorsi paralleli sull’altezza dell’avvolgimento. L’asimmetria di impedenza tra i percorsi paralleli – anche a livello di pochi microohm – genera correnti di circolazione che sovraccaricano i singoli dischi e riducono l’efficienza complessiva dell’avvolgimento. Il processo di progettazione di C.E.M. prevede la verifica esplicita del bilanciamento dei percorsi paralleli come fase standard per tutti gli avvolgimenti LV del forno.