I calcoli dei trasformatori spiegati
Dalla targa agli ampere, ai rapporti e al dimensionamento, con le distinzioni che mantengono onesti i numeri
1. Leggere prima la targa
La potenza di un trasformatore è espressa in kVA (potenza apparente), non in kW, perché i limiti propri del trasformatore sono la tensione (isolamento, flusso del nucleo) e la corrente (riscaldamento degli avvolgimenti), qualunque sia il fattore di potenza del carico. La targa riporta anche le tensioni nominali degli avvolgimenti, la frequenza e di solito la tensione di cortocircuito percentuale.
Due abitudini evitano la maggior parte degli errori. Tenere le tensioni nominali separate dalle tensioni di esercizio misurate: la targa dice per cosa è stato progettato il trasformatore, uno strumento dice cosa fa la rete oggi. E osservare la base della tensione sulle unità trifase: le tensioni di targa sono concatenate, salvo diversa indicazione.
2. Da kVA ad ampere
La corrente nominale deriva dalla potenza e dalla tensione. Monofase: I = S / V. Trifase: I = S / (√3 × V), con S la potenza trifase totale e V la tensione concatenata.
Un esempio svolto: un trasformatore trifase da 75 kVA con secondario a 208 V porta 75.000 / (√3 × 208) = 208,2 A di linea a pieno carico. La stessa aritmetica funziona al contrario: con due delle tre grandezze (potenza, tensione, corrente) si ricava la terza.
3. Le grandezze di linea non sono quelle degli avvolgimenti
In un trasformatore trifase il collegamento conta. Un avvolgimento a stella vede la tensione concatenata divisa per √3; uno a triangolo la vede direttamente. Due rapporti diversi descrivono quindi lo stesso trasformatore: il rapporto delle tensioni di linea e il rapporto di trasformazione degli avvolgimenti.
Il caso classico è 480 V a triangolo verso 208 V a stella. Il rapporto delle tensioni di linea è 480 / 208 = 2,31 : 1, ma il rapporto di trasformazione degli avvolgimenti è 480 / (208 / √3) = 4,00 : 1. Riportare solo «rapporto = 2,31» per una tale unità descrive le tensioni del sistema, non gli avvolgimenti che una prova del rapporto misurerebbe.
4. La corrente nominale non è il consumo reale
La corrente nominale a pieno carico è il tetto per cui il trasformatore è stato progettato in servizio continuo, non la corrente che circola. I carichi collegati decidono la corrente reale, e la maggior parte dei trasformatori lavora ben al di sotto.
La stessa distinzione protegge anche nell'altra direzione: una corrente nominale non è la taglia di un interruttore, non è un giudizio di sicurezza e non è la prova che un carico specifico funzionerà. Verificare un carico reale significa confrontare la sua domanda di potenza apparente con la potenza nominale: la funzione di carico del calcolatore fa esattamente questo confronto, con la domanda inserita, mai presunta.
5. Dimensionare con margini espliciti
Scegliere una potenza comporta tre decisioni separate che non devono confondersi: il carico calcolato, una riserva per la crescita futura (una percentuale del carico) e un obiettivo di utilizzo (quanta capacità del trasformatore si prevede di usare).
L'aritmetica dei margini con un carico di 60 kVA: il solo 20% di crescita richiede 72 kVA; il solo obiettivo di utilizzo dell'80% richiede 75 kVA; applicarli entrambi richiede 90 kVA. Tre risposte diverse per lo stesso carico: per questo il calcolatore tiene separati i tre input e azzera ogni margine per impostazione predefinita, così il risultato base resta visibile.
6. Cosa dicono le verifiche avanzate e cosa non possono dire
Ogni verifica avanzata esegue un piccolo modello pubblicato e lo dichiara accanto al risultato. La caduta di tensione converte la cifra del costruttore tra tensione a vuoto e a pieno carico, e chiede per quale tensione è divisa la percentuale, perché le fonti pubblicate usano entrambe le convenzioni e le stesse tensioni danno percentuali diverse.
La verifica di cortocircuito divide la corrente nominale per l'impedenza in per unità: un limite di screening a sorgente infinita, non uno studio d'impianto (senza impedenza di rete o dei cavi, senza contributo dei motori). Il modello delle perdite (perdite fisse più perdite a carico scalate col quadrato della frazione di carico) riproduce i risultati classici, compreso il rendimento massimo dove le perdite nel rame eguagliano quelle nel nucleo. L'indicatore V/Hz segnala il rischio di sovraeccitazione quando la frequenza scende; non approva nulla.
Calcolare con i propri dati
Il calcolatore esegue tutte le funzioni di questa guida — corrente nominale, rapporti, verifica del carico, dimensionamento con margini espliciti e le verifiche avanzate — con le ipotesi indicate accanto a ogni risultato.