Tipi di trasformatori di corrente (CT) spiegati: a barra, avvolti, a finestra e a nucleo divisibile

Tipi di trasformatori di corrente (CT) spiegati: a barra, avvolti, a finestra e a nucleo divisibile

A trasformatore di corrente (CT) è un trasformatore strumentale utilizzato per ridurre una corrente primaria elevata a una corrente secondaria standardizzata (comunemente 5 A o 1 A), in modo che contatori, relè di protezione e dispositivi di monitoraggio possano misurare la corrente in sicurezza.

Le prestazioni di un TC dipendono fortemente dal tipo scelto e dal modo in cui viene impiegato. Questa guida illustra i tipi più comuni di TC e fornisce una pratica checklist per la selezione.

Funzionamento di un trasformatore di corrente (definizione rapida)

Un TC sfrutta l’induzione elettromagnetica. Il conduttore primario genera un flusso magnetico nel nucleo del TC. L’avvolgimento secondario genera una corrente proporzionale, basata sul rapporto spire, consentendo misurazioni e protezioni a livelli di sicurezza.

I trasformatori di corrente (CT) sono progettati per funzionare con il loro circuito secondario chiuso su un carico definito (strumento di misura/relè + cablaggio). La sicurezza del secondario del CT è fondamentale e deve far parte delle procedure di messa in servizio.

1) Trasformatore di corrente di tipo barra

A trasformatore di corrente di tipo barra utilizza una barra solida come conduttore primario (spesso parte integrante dell’insieme del CT). Il primario ha effettivamente un solo avvolgimento.

Applicazioni tipiche: apparecchiature di commutazione e sistemi di sbarre collettrici, dove è richiesta un’elevata capacità di trasporto della corrente primaria.

Pro: costruzione meccanica robusta, adatta a correnti elevate.

Considerazioni: integrazione fisica con il sistema di sbarre collettrici e vincoli di spazio.

2) Trasformatore di corrente di tipo avvolto

A tA Avvolto dispone di un avvolgimento primario con più spire, simile a un trasformatore convenzionale, consentendo una maggiore accuratezza a correnti primarie inferiori.

Applicazioni tipiche: misurazione di correnti basse, misurazione specializzata o protezione in cui risulta utile un primario a più spire.

Pro: può raggiungere i rapporti desiderati senza dover fare affidamento su un primario a singolo avvolgimento.

Considerazioni: complessità del collegamento primario e limiti termici.

3) Trasformatore di corrente a finestra (toroidale)

A trasformatore di corrente con finestra (detto anche CT toroidale) non possiede un conduttore primario integrato. Il primario è costituito dal cavo o dalla barra collettore che passa attraverso la finestra, realizzando di fatto un singolo avvolgimento.

Applicazioni tipiche: installazioni basate su cavo, misurazione retrofittata, integrazione nei quadri elettrici.

Pro: installazione flessibile quando lo spazio consente al conduttore di passare attraverso la finestra.

Considerazioni: dimensioni della finestra, percorso del cavo e necessità di centrare correttamente il conduttore.

4) Trasformatore di corrente a nucleo divisibile

A trasformatore di corrente a nucleo divisibile si apre e si stringe intorno a un conduttore esistente, consentendo l’installazione senza dover scollegare il cavo.

Applicazioni tipiche: monitoraggio retrofittato dell’energia, misurazione temporanea, aggiornamenti effettuati in occasione di interventi di manutenzione.

Pro: tempo di inattività minimo per l'installazione.

Considerazioni: qualità della chiusura meccanica, coppia di installazione e impatto sull’accuratezza dei giochi d’aria.

CT di misura vs CT di protezione (non un “tipo” fisico, ma una scelta fondamentale)

Oltre alla costruzione fisica, i trasformatori di corrente (CT) sono specificati in base all’applicazione:

• CT di misura: ottimizzato per l’accuratezza nel normale intervallo di carico.
• Trasformatore di corrente per protezione: progettato per evitare la saturazione precoce durante le correnti di guasto, garantendo che i relè rilevino correttamente la corrente di guasto.

Molti errori di specifica derivano dall’utilizzo di un CT di misura là dove è richiesto un CT di protezione.

Checklist di selezione: come scegliere il tipo di CT appropriato

• Intervallo di corrente primaria: continuo e massimo previsto.
• Valore nominale secondario: compatibilità 1A o 5A con relè/misuratori.
• Classe di accuratezza: classe di misura rispetto a classe di protezione, in base all’uso previsto.
• Carico: potenza apparente totale (VA) dei dispositivi e dei cavi; verificare che il TA sia dimensionato di conseguenza.
• Vincoli di installazione: sostituzione su impianto esistente rispetto a nuova installazione; percorso dei cavi; dimensione della finestra.
• Livello di guasto del sistema: influisce sui requisiti di saturazione dei TA di protezione.

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Per quadri di distribuzione MT che integrano TA: Dispositivi di commutazione .

Conclusione

I "tipi" di trasformatori di corrente (CT) riguardano in realtà le esigenze di installazione e prestazioni. I CT a barra e a finestra si adattano agli apparecchi di manovra e ai sistemi di cavi, i CT avvolti sono utili quando sono necessari primari con più spire, mentre i CT a nucleo divisibile consentono interventi di retrofitting. Partire dall'applicazione (misurazione o protezione), quindi scegliere la costruzione che soddisfa i vincoli di installazione e i requisiti di precisione.

Suggerimenti immagini

• Immagine: https://www.enweielectric.com/products/current-transformers
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