Come funziona effettivamente il sistema di raffreddamento in un trasformatore a bagno d'olio?

Una dissipazione efficiente del calore è fondamentale per il funzionamento sicuro e stabile delle apparecchiature elettriche. Tra le varie soluzioni di distribuzione dell'energia, il Trasformatore immerso in olio rimane uno dei design più utilizzati grazie alle sue eccellenti prestazioni di raffreddamento, affidabilità di isolamento e lunga durata.

Cos'è un trasformatore a bagno d'olio?

An Trasformatore immerso in olio è un tipo di trasformatore in cui il nucleo e gli avvolgimenti sono completamente immersi nell'olio isolante. Questo olio ha due scopi essenziali:

• Isolamento elettrico tra i componenti interni
• Trasferimento di calore dagli avvolgimenti e dal nucleo all'ambiente esterno

Rispetto ai trasformatori a secco, i modelli immersi in olio sono più adatti per applicazioni esterne ad alta capacità, alta tensione.

Perché il raffreddamento è fondamentale nei trasformatori

Durante il normale funzionamento, i trasformatori generano calore a causa di:

• Perdite nel nucleo causate dal flusso magnetico
• Perdite nel rame dovute alla corrente che scorre negli avvolgimenti

Se questo calore non viene rimosso in modo efficace, può accelerare l’invecchiamento dell’isolamento, ridurre l’efficienza e persino portare al guasto delle apparecchiature. Ciò rende il sistema di raffreddamento un componente fondamentale della progettazione del trasformatore.

Come funziona il sistema di raffreddamento in un trasformatore a bagno d'olio

1. Generazione di calore all'interno del trasformatore

Quando la corrente elettrica passa attraverso gli avvolgimenti, le perdite resistive generano calore. Allo stesso tempo, i campi magnetici alternati nel nucleo causano isteresi e perdite per correnti parassite. Queste fonti di calore sono concentrate nel nucleo e negli avvolgimenti.

2. Assorbimento del calore da parte dell'olio del trasformatore

L'olio isolante che circonda il nucleo e gli avvolgimenti assorbe il calore direttamente da questi componenti. L'olio per trasformatori ha un'eccellente conduttività termica e un'elevata capacità termica specifica, che lo rendono ideale per l'assorbimento del calore.

Man mano che l'olio si riscalda, la sua densità diminuisce, facendolo salire naturalmente all'interno del serbatoio.

3. Circolazione naturale dell'olio (convezione)

Più standard Trasformatore immerso in olio i progetti si basano sulla convezione naturale per il raffreddamento:

• L'olio caldo sale verso la parte superiore del serbatoio del trasformatore
• L'olio più freddo scende per sostituirlo
• Questa circolazione continua trasferisce il calore lontano dai componenti critici

Questo processo non richiede alimentazione esterna e offre un'elevata affidabilità.

4. Dissipazione del calore attraverso radiatori o alette di raffreddamento

Una volta che l’olio caldo raggiunge la parte superiore del serbatoio, il calore viene ceduto a:

• Pannelli del radiatore
• Alette di raffreddamento
• Pareti del serbatoio ondulate

Queste strutture aumentano la superficie, consentendo al calore di dissiparsi nell'aria circostante attraverso la convezione e l'irraggiamento naturali.

5. Metodi di raffreddamento migliorati per valori più elevati

Per trasformatori più grandi o di capacità maggiore, è possibile utilizzare metodi di raffreddamento aggiuntivi:

• ONAN (Olio Naturale Aria Naturale)
• ONAF (Oil Natural Air Forced, con utilizzo di ventilatori)
• OFAF (Oil Forced Air Forced, utilizzando pompe e ventilatori dell'olio)

Queste configurazioni migliorano l'efficienza del raffreddamento e consentono al trasformatore di gestire carichi più elevati.

Confronto tra sistemi di raffreddamento: trasformatori a immersione in olio e trasformatori a secco

Vantaggi dei sistemi di raffreddamento a base di olio

• Prestazioni termiche superiori per applicazioni ad alto carico
• Maggiore durata dell'isolamento grazie alle temperature di esercizio stabili
• Alta affidabilità a circolazione naturale semplice
• Conveniente per la distribuzione elettrica su larga scala

Applicazioni comuni

Grazie ai loro efficaci sistemi di raffreddamento, Trasformatore immerso in olios sono ampiamente utilizzati in:

• Impianti di produzione di energia
• Sottostazioni elettriche
• Impianti industriali
• Sistemi energetici rinnovabili
• Reti di distribuzione all'aperto

Domande frequenti (FAQ)

Perché l'olio è migliore dell'aria per il raffreddamento del trasformatore?

L'olio ha una capacità di trasferimento del calore maggiore rispetto all'aria e può entrare in contatto diretto con i componenti caldi, consentendo una rimozione del calore più rapida e uniforme.

L'olio del trasformatore raffredda solo o serve ad altri scopi?

L'olio del trasformatore fornisce sia il raffreddamento che l'isolamento elettrico, aiutando a prevenire cortocircuiti interni e scariche parziali.

Il raffreddamento naturale è sufficiente per tutti i trasformatori immersi in olio?

Il raffreddamento naturale funziona bene per potenze medio-piccole. Le unità ad alta capacità spesso richiedono la circolazione forzata dell'aria o dell'olio.

In che modo il raffreddamento influisce sulla durata del trasformatore?

Un raffreddamento efficace riduce lo stress termico sui materiali isolanti, prolungando significativamente la vita operativa del trasformatore.

Il raffreddamento a bagno d'olio è sicuro per l'uso esterno?

SÌ. Serbatoi adeguatamente sigillati, olio di alta qualità e sistemi di limitazione della pressione rendono i trasformatori immersi in olio affidabili e sicuri per le installazioni esterne.

Tendenze future nel raffreddamento dei trasformatori

Gli sviluppi moderni si concentrano su:

• Oli isolanti biodegradabili ecologici
• Sistemi intelligenti di monitoraggio della temperatura
• Design del radiatore migliorato per una maggiore efficienza

Queste innovazioni continuano a migliorare le prestazioni e la sostenibilità del Trasformatore immerso in olio sistema di raffreddamento soddisfacendo al tempo stesso l'evoluzione della domanda energetica.