I trasformatori-immersi in olio sono apparecchiature critiche ampiamente utilizzate nei sistemi di alimentazione. La loro funzione principale è convertire i livelli di tensione verso l'alto e verso il basso attraverso il principio dell'induzione elettromagnetica. La loro costruzione prevede la progettazione coordinata di molteplici componenti di precisione per garantire un funzionamento efficiente e sicuro.
Il nucleo di ferro, un componente fondamentale di un trasformatore-immerso in olio, è generalmente costituito da fogli laminati di acciaio al silicio ad alta-permeabilità per ridurre le correnti parassite e le perdite per isteresi. Il design strutturale del nucleo influisce direttamente sull'efficienza del circuito magnetico del trasformatore e il modello di laminazione deve garantire rigorosamente il coefficiente di laminazione e le prestazioni di isolamento richiesti.
Gli avvolgimenti, il nucleo di conversione dell'alimentazione del trasformatore, sono suddivisi in avvolgimenti ad alta-tensione e avvolgimenti a bassa-tensione. Sono tipicamente avvolti con conduttori in rame o alluminio e isolati tra strati con carta isolante o vernice. Gli avvolgimenti sono avvolti attorno al nucleo, con l'avvolgimento ad alta-tensione all'esterno per migliorare l'isolamento e l'avvolgimento a bassa-tensione più vicino al nucleo per ridurre le perdite di flusso magnetico.
L'olio isolante è un dielettrico fondamentale nei trasformatori-immersi in olio. Non solo fornisce isolamento ma dissipa anche il calore generato dagli avvolgimenti e dal nucleo attraverso la conduzione termica. L'olio isolante richiede elevata rigidità dielettrica, bassa viscosità e buona stabilità chimica. Gli oli comuni includono olio minerale e olio sintetico.
Il serbatoio dell'olio e il sistema di raffreddamento contengono l'olio isolante e dissipano il calore. Il serbatoio dell'olio è generalmente costruito con piastre di acciaio saldate e riempito con olio isolante. All'esterno viene installato un radiatore o un tubo di raffreddamento che dissipa il calore tramite convezione naturale o raffreddamento forzato aria/acqua.
La boccola e i conduttori collegano gli avvolgimenti di alta-tensione e di bassa-tensione al circuito esterno. Le boccole sono realizzate con materiali isolanti ad alta-resistenza (come materiali ceramici o compositi) per garantire l'isolamento elettrico e il supporto meccanico per i conduttori ad alta-tensione.
Inoltre, i trasformatori- immersi in olio sono dotati di dispositivi di protezione come valvole limitatrici di pressione, relè del gas e sensori di temperatura per monitorare lo stato operativo e prevenire l'aumento dei guasti.
In sintesi, la progettazione di un trasformatore-immerso in olio richiede una considerazione completa della progettazione elettromagnetica, delle prestazioni di isolamento, dell'efficienza di dissipazione del calore e dell'affidabilità operativa. L'attenta selezione dei componenti e l'ottimizzazione strutturale garantiscono un funzionamento stabile-a lungo termine nella trasmissione di potenza.