Trasformatore: Differenza tra funzionamento a 50Hz e 60 Hz

[francescodeinno]

Salve a tutti!

Volevo sapere quali svantaggi e vantaggi ci possono essere quando un Trasformatore Trifase, costriuito per il funzionamento a 50Hz, viene fatto funzionare a 60Hz.

Inoltre, se qualcuno ha qualche link da suggerirmi, anche in privato, dove trovare info utili su questo argomento gliene sarei grato!

Grazie!

[admin]

Il valore efficace della tensione di alimentazione è proporzionale al prodotto della frequenza f per il flusso magnetico massimo, F: U=k*f*F. Aumentando la frequenza, a parità di tensione diminuisce il flusso. Quindi diminuisce l'induzione massima B poiché la sezione di ferro non muta, (F=B*S). Le perdite nel ferro sono proporzionali al prodotto del quadrato dell'induzione massima per la frequenza elevata ad esponente 1,2: Pfe=k*B^2*f^1,2. Passando da 50 a 60 Hz la frequenza aumenta del 20%, e l'induzione diminuisce di altrettanto. Le perdite complessivamente diminuiscono dell'8% (0,8^2*1,2^1,2=0,92)

[biggim555]

Salve, rispolvero questo vecchio post, un dubbio :
il rapporto di trasformazione dovrebbe rimanere invariato ma dovrebbe variare l'induttanza degli avvolgimenti o, meglio, l'impedenza che è proporzionale alla frequenza.
In pratica è apprezzabile questa variazione ?
Un saluto

[clmmcl]

logicamente il rapporto di trasformazione rimane invariato.
l'impedenza di cto cto aumenta del rapporto della frequenza (+20%).
Aumentano un po' anche le perdite in corto circuito nonostante le perdite ohmiche rimangano uguali (le perdite addizionali aumentano all'aumentare della frequenza).
Secondo me le perdite a vuoto diminuiscono molto più dell' 8%, ma questo dipende dal tipo di lamierino e dall'induzione di lavoro; parlando di lamierini a grani orientati a basse perdite e di induzioni di lavoro (a 50hz) intorno all' 1.65T secondo me le perdite diminuiscono circa del 15 - 20%.
Infatti con il 20% di induzione in meno, a parità di frequenza, le perdite a vuoto potrebbero diventare circa il 60%. Da 50 a 60 Hz le perdite aumentano di 1.32 volte quindi 0.6*1.32 = ca 0.8 (20% in meno).

[RenzoDF]

l'impedenza di cto cto aumenta del rapporto della frequenza (+20%)..

La reattanza, non l'impedenza.

Aumentano un po' anche le perdite in corto circuito nonostante le perdite ohmiche rimangano uguali (le perdite addizionali aumentano all'aumentare della frequenza).

di quanto ?

Secondo me le perdite a vuoto diminuiscono molto più dell' 8%, ma questo dipende dal tipo di lamierino e dall'induzione di lavoro; parlando di lamierini a grani orientati a basse perdite e di induzioni di lavoro (a 50hz) intorno all' 1.65T secondo me le perdite diminuiscono circa del 15 - 20%.

qui il discorso deve essere fatto sulla sessa macchina ... cosa c'entrano i lamierini ?

Infatti con il 20% di induzione in meno, a parità di frequenza, le perdite a vuoto potrebbero diventare circa il 60%. Da 50 a 60 Hz le perdite aumentano di 1.32 volte quindi 0.6*1.32 = ca 0.8 (20% in meno).

se non specifichi i tuoi calcoli non possiamo capire da dove arrivano quei valori

Direi comunque che, se è ancora vero che le perdite nel ferro sono somma delle perdite per isteresi e per correnti parassite



visto che l'induzione massima è calcolabile come



sostituendo si ricava



e quindi solo la frazione relativa alle perdite per isteresi diminuirà del fattore 6/5 mentre la parte dovuta alle perdite per correnti parassite rimarrà costante.

La variazione delle perdite a vuoto dipenderà quindi dal peso dei due termini ma risulterà di sicuro inferiore al 20% .
La corrente a vuoto che vede la corrente magnetizzante come componente predominante sarà inferiore a causa della riduzione nel flusso e l'entità di questa diminuzione sarà legata al punto di lavoro scelto per il circuito magnetico, ovvero dal grado di sfruttamento del materiale magnetico; e di sicuro sarà più del 20% inferiore.

[clmmcl]

La reattanza, non l'impedenza.

vero. Aumenta la reattanza. MA in trasformatori di una certa grandezza l'impedenza è praticamente dello stesso valore della reattanza.

di quanto ?

di un +3 + 4%

qui il discorso deve essere fatto sulla sessa macchina ... cosa c'entrano i lamierini ?

i lamierini c'entrano. A meno di fare un trasformatore senza nucleo. Il riferimento è preso sullo stesso trasformatore, per cui avrà pure un nucleo e un'induzione di lavoro...

se non specifichi i tuoi calcoli non possiamo capire da dove arrivano quei valori

hai perfettamente ragione: i valori che ho indicato non sono frutto di calcoli teorici ma di prove pratiche. Conoscendo le curve dei materiali sia a 50 che a 60hz si può, con una buona precisione, affermare che a 60hz lo stesso lamierino alla stessa induzione ha il 32% in più di watt al chilo. Siccome nel nostro caso l'induzione diminuisce del 20%, la diminuzione delle perdite dipende dalla curva del materiale (non voglio essere presuntuoso ma sono certo che le perdite diminuiscono almeno il doppio dell'8%...)

Non è il nostro caso ma per gli "appassionati" secondo me è interesante questo dossier

http://www2.schneiderelectric.it/www/internet/internet.nsf/pagine/COM373/$FILE/dossier12.pdf

è una guida ai collaudi di trasformatori; verso il fondo spiega come simulare un collaudo di un trasformatore a 60hz eseguito però a 50hz.

per concludere: mettendo da parte per un momento queste divergenze di percentuali :) fa piacere che questo forum sia popolato da persone molto competenti come voi. saluti

[RenzoDF]

La reattanza, non l'impedenza.

vero. Aumenta la reattanza. MA in trasformatori di una certa grandezza l'impedenza è praticamente dello stesso valore della reattanza.

Stiamo parlando di un trasformatore generico, non di macchine di elevata potenza, e quindi il fdp di corto può anche essere relativamente elevato.
Il discorso deve essere generico, ovvero senza riferimento al tipo di lamiere; ... e direi che andare a fornire valori percentuali a due cifre significative, per quanto tu possa avere esperienza nel campo, mi sembra eccessivo

[StefanoSunda]

Volevo sapere quali svantaggi e vantaggi ci possono essere quando un Trasformatore Trifase, costruito per il funzionamento a 50Hz, viene fatto funzionare a 60Hz.

Dopo la grammatica la pratica.
Nessun vantaggio. Prendiamo un esempio, un trasformatore trifase a 60 Hz, 30 kVA: Consapevole che la potenza diminuisce del 15% dalla frequenza 60 Hz a quella a 50 Hz - il trasformatore risulterà di 25 kVA (svantaggio). Quindi volendo mantenere la stessa potenza di 30 kVA: Si dovrà modificare il trasformatore a 50 Hz - si dovrà maggiorare gli avvolgimenti sia al primario che al secondario. Il primario, se lo spazio lo permette, può essere utilizzato in parte aggiungendo una galletta con le spire aggiuntive. Il secondario andrà riavvolto a nuovo.

[RenzoDF]

Dopo la grammatica la pratica.

[StefanoSunda]

Ciao RDF – “Grammatica = Teoria”. - Mi riferivo a un noto proverbio: Una volta si diceva: "val più la pratica della grammatica – io non lo penso, servono tutte e due. Ora penso: Che nelle scuole Italiane, si dovrebbe fare più pratica e meno cattedra. Saluti.