I trasformatori amperometrici sono dispositivi fondamentali nel mondo dell’ingegneria elettrica e dell’automazione industriale. Spesso trascurati ma di vitale importanza, essi svolgono un ruolo cruciale nel monitoraggio e nella protezione dei circuiti elettrici ad alta corrente. Questi dispositivi consentono di misurare correnti di ampia portata in modo sicuro ed efficiente, trasformandole in segnali più gestibili per dispositivi di misurazione e controllo. Nel corso di questo testo, esploreremo in dettaglio cosa sono i trasformatori amperometrici, come funzionano e quali sono le loro applicazioni pratiche nei vari settori dell’ingegneria e dell’automazione.
Cos’è un Trasformatore Amperometrico?
Un trasformatore amperometrico, noto anche come trasformatore di corrente o CT (Current Transformer) è un dispositivo utilizzato per misurare correnti elettriche ad alta intensità in modo sicuro e preciso. Fondamentale nei sistemi di distribuzione e trasmissione di energia elettrica, così come nell’automazione industriale e nei dispositivi di monitoraggio delle reti elettriche, il trasformatore amperometrico opera secondo il principio dell’induzione elettromagnetica.
La sua struttura di base comprende un nucleo magnetico in materiale ferromagnetico, attorno al quale è avvolto un avvolgimento primario e un avvolgimento secondario. Il nucleo magnetico può essere costituito da materiali come il ferro dolce o leghe di silicio, ottimizzati per ridurre al minimo le perdite magnetiche e massimizzare l’induttanza. L’avvolgimento primario è collegato al circuito in cui fluisce la corrente da misurare, mentre l’avvolgimento secondario è connesso ai dispositivi di misura o di protezione.
Il trasformatore amperometrico opera trasformando proporzionalmente la corrente primaria ad alta intensità in una corrente secondaria di valore ridotto, solitamente in un rapporto di 1000:1 o 100:1. Questo significa che, ad esempio, una corrente primaria di 1000 A può essere trasformata in una corrente secondaria di 1 A o 0.1 A, a seconda del rapporto di trasformazione. Questo rende più sicuro e pratico il monitoraggio delle correnti ad alta intensità, consentendo l’utilizzo di dispositivi di misura e controllo standardizzati e facilmente disponibili sul mercato.
È importante notare che il trasformatore amperometrico introduce una minima resistenza nel circuito primario per evitare il surriscaldamento eccessivo e per garantire la sicurezza del sistema. Inoltre, deve essere installato correttamente e calibrato con precisione per garantire misurazioni accurate e affidabili.
Le applicazioni dei trasformatori amperometrici sono diffuse in una vasta gamma di settori, tra cui la distribuzione di energia elettrica, l’automazione industriale, la protezione dei circuiti elettrici e il monitoraggio delle reti di trasmissione. Grazie alla loro affidabilità, precisione e sicurezza, i trasformatori amperometrici rimangono un componente essenziale nei sistemi elettrici moderni.
Che tipi di trasformatori esistono?
Esistono diversi tipi di trasformatori amperometrici utilizzati per scopi di protezione all’interno dei sistemi di media tensione (MT) e alta tensione (AT). Queste tipologie costruttive variano principalmente in base alla disposizione e alla struttura dell’avvolgimento primario, che è la parte del trasformatore attraverso cui passa la corrente da misurare. Le tre principali tipologie sono:
Trasformatori Amperometrici Avvolti
In questa tipologia, l’avvolgimento primario è contenuto all’interno del trasformatore amperometrico stesso e è costituito da una o più spire avvolte attorno al nucleo magnetico. Questa configurazione offre un’alta precisione e affidabilità nelle misurazioni, in quanto il flusso magnetico generato dal circuito primario attraversa completamente il nucleo magnetico senza dispersioni. I trasformatori amperometrici avvolti sono comunemente utilizzati in applicazioni dove è richiesta un’elevata precisione nelle misurazioni di corrente.
Trasformatori Amperometrici Passanti
In questa tipologia, l’avvolgimento primario non è contenuto all’interno del trasformatore stesso, ma è costituito da un conduttore non isolato, come ad esempio una barra passante. La corrente da misurare scorre direttamente attraverso questo conduttore senza dover essere avvolta attorno al trasformatore. Questa configurazione è spesso utilizzata in applicazioni dove è necessario monitorare correnti molto elevate e dove l’installazione di un trasformatore amperometrico tradizionale potrebbe essere poco pratica o costosa.
Trasformatori Amperometrici Toroidali
In questa tipologia, l’avvolgimento primario è costituito da un conduttore isolato, come ad esempio un cavo isolato per media tensione (MT). Il conduttore viene avvolto attorno al nucleo magnetico in modo da formare un anello o un toroide. Questa configurazione offre una maggiore flessibilità nell’installazione e una migliore resistenza alle interferenze esterne, poiché il conduttore primario è completamente isolato. I trasformatori amperometrici toroidali sono spesso utilizzati in applicazioni dove è necessario un elevato livello di isolamento e una minima interferenza da campi magnetici esterni.
