Prova Trasformatore Schiena-contro-schiena (Sumpner): Misura Efficienza senza Carico Pieno
Scopo
La prova schiena-contro-schiena (prova di Sumpner) determina l'efficienza, la regolazione di tensione e l'aumento di temperatura di grandi trasformatori senza collegare un banco di carico esterno. Richiede due trasformatori identici.
Configurazione del Circuito di Prova
- Primari in Parallelo: Collegati alla tensione di alimentazione nominale (V₁). Entrambi i primari vedono la tensione nominale → flusso del nucleo nominale → le perdite nel nucleo (Pcore) si verificano naturalmente.
- Secondari in Opposizione di Serie: Gli avvolgimenti secondari collegati in serie ma con polarità opposta (inizio-inizio o fine-fine). Una tensione ausiliaria a bassa tensione (V₂) viene immessa in questo circuito.
Risultato: L'alimentazione principale fornisce solo la corrente di perdita nel nucleo (corrente di eccitazione). L'alimentazione ausiliaria fa circolare la corrente di carico nominale attraverso gli avvolgimenti secondari (e la corrente primaria riflessa) → le perdite nel rame (Pcu) a carico pieno vengono generate senza erogare potenza a un carico esterno.
Misurazioni e Calcoli
| Grandezza | Misurata Su | Strumento |
|---|---|---|
| V₁ (Tensione Primaria Nominale) | Alimentazione Principale | Voltmetro |
| I₀ (Corrente a Vuoto) | Linea Alimentazione Principale | Amperometro |
| W₀ (Perdite nel Nucleo) | Alimentazione Principale | Wattmetro (LPF) |
| V₂ (Tensione Immissa) | Alimentazione Ausiliaria | Voltmetro |
| I₂ (Corrente di Carico Nominale) | Circuito Secondario | Amperometro |
| W₂ (Perdite nel Rame) | Alimentazione Ausiliaria | Wattmetro |
Perdite Totali: Ptotal = W₀ + W₂
Efficienza (η) a qualsiasi carico x (in per unit):
η = (x × kVA × cosφ) / (x × kVA × cosφ + W₀ + x²W₂) × 100%
Regolazione di Tensione: Calcolata dai parametri del circuito equivalente (Req, Xeq) derivati da W₂ e V₂/I₂.
Vantaggi
- Nessun enorme banco di carico necessario (critico per unità >10 MVA).
- Potenza assorbita dalla rete = solo perdite (pochi % della nominale) → basso costo di prova.
- Prova simultanea di aumento di temperatura possibile (far funzionare per ore fino all'equilibrio termico).
Limiti
- Richiede due trasformatori identici (stessa kVA, tensione, impedenza, gruppo vettoriale).
- Non testa la rigidità dielettrica (necessaria prova hi-pot separata).
- L'alimentazione ausiliaria deve gestire la corrente nominale a bassa tensione (spesso un variac + trasformatore).
Questa è la prova standard di accettazione in fabbrica per grandi trasformatori di potenza secondo IEC 60076 / IEEE C57.12.90.