Introduzione al trasformatore
Un trasformatore è un dispositivo elettrico statico che trasferisce energia elettrica tra due o più circuiti tramite induzione elettromagnetica. Una corrente variabile in una bobina del trasformatore produce un campo magnetico variabile, che a sua volta induce una forza elettromotrice variabile o "tensione" in una seconda bobina.
La potenza può essere trasferita tra le due bobine, senza che vi sia una connessione metallica tra i due circuiti. La legge di induzione di Faraday, scoperta nel 1831, descriveva questo effetto. I trasformatori vengono utilizzati per aumentare o diminuire la tensione alternata nelle applicazioni di energia elettrica.
Dall'invenzione del primo trasformatore a potenziale costante nel 1885, i trasformatori sono diventati essenziali per la trasmissione, la distribuzione e l'utilizzo dell'energia elettrica in corrente alternata. Nelle applicazioni elettroniche ed elettriche si riscontra un'ampia gamma di tipologie di trasformatori. Le dimensioni dei trasformatori variano da trasformatori RF con un volume inferiore a un centimetro cubo a unità che interconnettono la rete elettrica con un peso di centinaia di tonnellate.
In un sistema elettrico, un quadro elettrico è la combinazione di interruttori di sezionamento, fusibili o interruttori automatici utilizzati per controllare, proteggere e isolare le apparecchiature elettriche. Il quadro elettrico viene utilizzato sia per togliere tensione alle apparecchiature per consentire l'esecuzione dei lavori, sia per eliminare guasti a valle. Questo tipo di apparecchiature è direttamente collegato all'affidabilità della fornitura elettrica.
Le prime centrali elettriche utilizzavano semplici sezionatori a coltello aperti, montati su pannelli isolanti di marmo o amianto. I livelli di potenza e le tensioni aumentarono rapidamente, rendendo l'apertura degli interruttori azionati manualmente troppo pericolosa per qualsiasi scopo diverso dall'isolamento di un circuito non alimentato. Le apparecchiature a olio permettevano di contenere e controllare in sicurezza l'energia dell'arco. All'inizio del XX secolo, un sistema di quadri elettrici era costituito da una struttura metallica racchiusa in un involucro con elementi di commutazione azionati elettricamente, utilizzando interruttori automatici a olio. Oggi, le apparecchiature a olio sono state ampiamente sostituite da apparecchiature ad aria compressa, a vuoto o a gas SF6, consentendo il controllo sicuro di correnti e livelli di potenza elevati tramite apparecchiature automatiche.
Gli interruttori ad alta tensione furono inventati alla fine del XIX secolo per azionare motori e altre macchine elettriche. La tecnologia è stata migliorata nel tempo e ora può essere utilizzata con tensioni fino a 1.100 kV.
In genere, le apparecchiature di commutazione nelle sottostazioni sono posizionate sia sul lato ad alta che su quello a bassa tensione dei grandi trasformatori di potenza.
