Il trasformatore - costituito da un circuito magnetico, un avvolgimento primario e uno secondario - è capace di modificare il valore di tensione e corrente mantenendone inalterato il loro prodotto ovvero la potenza, separando galvanicamente il circuito a monte da quello a valle.
Macchina elettrica semplice e affidabile, consente di portare, con rendimenti elevati, la tensione dai 6 kV tipici della produzione ai 380 e più kV che minimizzano le perdite di trasmissione o dai 230 V, usuali nella distribuzione in ambito residenziale/ terziario, a quelli molto bassi, esempio 24 V, per massimizzare sicurezza e continuità di servizio.
In questo articolo trascureremo l’autotrasformatore, che pure modifica tensione e corrente del circuito primario e secondario senza separazione galvanica. Nell’autotrasformatore parte della potenza viene trasferita per via elettromagnetica e parte attraverso il collegamento tra primario e secondario; in questo modo si risparmia, rispetto a un trasformatore classico, tanto più rame e ferro quanto più i due valori di tensione - primaria e secondaria - sono prossimi, ma si perde il vantaggio della separazione tra i 2 circuiti.
I trasformatori ausiliari e di potenza, che rappresentano più del 5% del fatturato della distribuzione di materiale elettrico in Italia, sono realizzati da più di un centinaio di costruttori spesso di piccole dimensioni e con copertura regionale.
Le esecuzioni in classe II, trasformatore d’isolamento a doppio isolamento, sono in crescita poiché - con un costo confrontabile con quello di una esecuzione normale - consentono maggiore continuità di servizio potendo effettuare, entro certi limiti, la protezione contro i contatti indiretti senza intervento automatico delle protezioni.
L’esecuzione in classe III, trasformatore di sicurezza a doppio isolamento, oltre a quanto descritto al punto precedente, semplifica la protezione contro i contatti diretti del circuito secondario ed è utilizzata per alimentare avvisatori acustici (campanelli o ronzatori), lampade alogene Bts, citofoni, video citofoni, tvcc, allarmi tecnici, sistemi antintrusione, circuiti domotici (bus), telefoni cordless, segreterie telefoniche, idropulsori, spazzolini elettrici, rasoi...
L’impiego di nuclei in lamierini a grani orientati (G.O. M3), un tempo limitato a esecuzioni di potenza, consente di ottenere ingombri ridotti che agevolano l’installazione di nuove funzioni senza opere murarie per sostituire il quadro d’appartamento.
Un esempio di trasformatore di sicurezza molto compatto, 8 VA in un solo modulo Din, è rappresentato in figura 1.
I centralini d’appartamento dei 30 milioni di abitazioni italiane - in genere 6, massimo 12 moduli - sono in grado di alloggiare nuovi dispositivi quali relè di priorità, scaricatori di tensione eccetera, solo sostituendo dispositivi di protezione differenziali a 4 moduli con quelli a 2 e trasformatori per campanelli da 2 o più moduli con quelli compatti del tipo prima descritto.
In ambito industriale non sono ancora molto diffusi, benché da tempo disponibili, trasformatori caratterizzati da:
-
doppio isolamento;
-
pluri tensione primaria e secondaria;
-
attacco a scatto rapido capaci di ridurre il numero degli articoli gestiti e facilitare il compito del costruttore di quadri.
Economie di scala e progetto accurato offrono il doppio isolamento con costi e prestazioni/ dimensioni equivalenti a quelli di una soluzione in classe I (figura 2).
Il punto 2 consente di standardizzare il quadro elettrico di macchine operatrici, utensili e da imballaggio, di cui l’Italia è significativo produttore, equipaggiandolo con un trasformatore che si adatta alle tensioni europee (concatenate o di fase) e, nei limiti del possibile, a quelle extraeuropee.
In tale modo il cliente finale dovrà solo scegliere la presa adatta.
Un esempio è riportato in figura 3 che rappresenta una esecuzione con tensioni primarie di 110, 230, 400 con prese supplementari + e -15 V per adattarlo a linee sovra o sotto alimentate.
Le tensioni complessivamente disponibili sono 95, 110, 125, 215, 230, 245, 385, 400, 415 V.
Analogamente ripartendo il secondario su 2 avvolgimenti e collegandoli come esemplificato in figura 4, si possono ottenere le combinazioni riportate in tabella 1, che contribuiscono a diminuire il numero di codici gestiti.
L’impiego di dispositivi per il montaggio a scatto su quadri modulari normalizzati con rotaia Din velocizza il compito del costruttore di quadri, che può inoltre impiegare quadri elettrici standardizzati e certificati.
Di seguito si prendono in esame le regole di protezione contro il sovraccarico e corto circuito e contro i contatti diretti e indiretti.
