Guida agli schermi elettrostatici per trasformatori (schermature E-shield)

Che cos'è un E-shield?
Lo schermo elettrostatico è una sottile lamina conduttiva non magnetica. Può essere in rame o alluminio. Questa sottile lamina viene posizionata tra gli avvolgimenti primario e secondario del trasformatore. Le lamine di ciascun avvolgimento sono collegate tra loro da un singolo conduttore che si fissa al telaio del trasformatore.

Qual è la funzione degli schermi E nei trasformatori?
Gli schermi E-shield deviano le dannose perturbazioni di tensione lontano dagli avvolgimenti del trasformatore e dai componenti elettronici sensibili degli impianti elettrici. Ciò protegge il trasformatore e il sistema ad esso collegato.
Analizziamo la questione più nel dettaglio, partendo da ciò da cui proteggono gli scudi elettronici.

Attenuazione
Molti circuiti elettrici moderni sono soggetti a picchi transitori e rumore di modo. Una schermatura E con messa a terra attenua (minimizza) questi disturbi.

L'immagine a sinistra mostra un tipico picco di tensione transitorio. Questo tipo di rapido aumento della tensione di alimentazione è causato da comuni apparecchiature da ufficio come computer o fotocopiatrici. Anche gli inverter sono una fonte comune di picchi transitori. L'immagine a destra mostra un esempio di rumore di modo in un circuito elettrico. Il rumore di modo è comune nei circuiti elettronici. I sistemi cablati male, con una schermatura dei cavi inadeguata, spesso soffrono di rumore di modo.
Vediamo ora come un E-shield gestisce queste interruzioni.

Accoppiamento capacitivo
Una schermatura E collegata a terra riduce l'accoppiamento capacitivo tra gli avvolgimenti primario e secondario. Invece di accoppiarsi con l'avvolgimento secondario, l'avvolgimento primario si accoppia con la schermatura E. La schermatura E collegata a terra fornisce un percorso a bassa impedenza verso terra. Le perturbazioni di tensione vengono deviate lontano dall'avvolgimento secondario. Questo principio si applica anche all'altra estremità del trasformatore (dal secondario al primario).

Picchi transitori e disturbi di modo possono danneggiare trasformatori e altre apparecchiature elettriche. Uno schermo elettrostatico tra gli avvolgimenti ad alta e bassa tensione riduce tali rischi. Un aspetto cruciale da considerare quando si alimentano dispositivi elettronici sensibili.

Esempi di trasformatori che utilizzano uno schermo elettrico
Trasformatori per energia solare ed eolica
Le armoniche e le commutazioni anomale degli inverter solari si propagano alla rete elettrica. Queste perturbazioni di tensione creano effetti impulsivi nell'avvolgimento ad alta tensione che alimenta la rete. Anche i picchi di sovratensione transitori sul lato rete possono propagarsi all'inverter. Questi eventi di sovratensione possono danneggiare i componenti sensibili dell'inverter. Gli schermi di protezione (E-shield) proteggono il trasformatore, la rete e l'inverter.
Scopri di più sul dimensionamento e sui requisiti di progettazione dei trasformatori solari.

Guidare Trasformatore di isolamentoS
I trasformatori di isolamento per azionamenti sono progettati per resistere a disturbi di tensione ad alta frequenza (armoniche). Tali disturbi derivano da apparecchiature come gli azionamenti per motori (o VFD). Da qui il termine "azionamento" nel nome. Oltre alle armoniche, gli azionamenti per motori possono anche introdurre altri disturbi di tensione (come il rumore di modo). È qui che entra in gioco la schermatura elettronica. I trasformatori di isolamento per azionamenti includono almeno una schermatura elettronica tra gli avvolgimenti di alta e bassa tensione. Possono essere utilizzate anche più schermature. Le schermature elettroniche possono essere posizionate anche tra gli avvolgimenti interni e i rami del nucleo.
Le applicazioni soggette a disturbi di tensione (come picchi transitori e rumore di modo) traggono vantaggio da un trasformatore con schermatura elettronica. Le schermature elettroniche sono economiche e offrono un significativo ritorno sull'investimento laddove i problemi di qualità dell'energia rappresentano una minaccia.