Finora abbiamo esaminato la costruzione e il funzionamento del trasformatore di tensione monofase a due avvolgimenti che può essere utilizzato per aumentare o diminuire la sua tensione secondaria rispetto alla tensione di alimentazione primaria. Ma i trasformatori di tensione possono anche essere costruiti per il collegamento non solo a una singola fase, ma per due fasi, tre fasi, sei fasi e persino combinazioni elaborate fino a 24 fasi per alcuni trasformatori di rettifica DC.,
Se prendiamo tre trasformatori monofase e colleghiamo i loro avvolgimenti primari tra loro e i loro avvolgimenti secondari tra loro in una configurazione fissa, possiamo utilizzare i trasformatori su un’alimentazione trifase.
Trifase, anche scritto come 3 fasi o 3φ forniture sono utilizzati per la generazione di energia elettrica, trasmissione e distribuzione, così come per tutti gli usi industriali., Le forniture trifase hanno molti vantaggi elettrici rispetto alla potenza monofase e quando si considerano i trasformatori trifase dobbiamo affrontare tre tensioni e correnti alternate che differiscono nel tempo di fase di 120 gradi come mostrato di seguito.
Tensioni e correnti trifase
Dove: VL è la tensione linea-linea e VP è la tensione fase-neutro.
Un trasformatore non può agire come un dispositivo di cambiamento di fase e cambiare monofase in trifase o trifase in monofase., Per rendere i collegamenti del trasformatore compatibili con le forniture trifase dobbiamo collegarli insieme in un modo particolare per formare una configurazione del trasformatore trifase.
Un trasformatore trifase o un trasformatore 3φ può essere costruito collegando insieme tre trasformatori monofase, formando così una cosiddetta banca di trasformatori trifase, o utilizzando un trasformatore trifase pre-assemblato e bilanciato costituito da tre coppie di avvolgimenti monofase montati su un singolo nucleo laminato.,
I vantaggi della costruzione di un singolo trasformatore trifase è che per la stessa valutazione kVA sarà più piccolo, più economico e più leggero di tre singoli trasformatori monofase collegati insieme perché il nucleo di rame e ferro viene utilizzato in modo più efficace. I metodi di collegamento degli avvolgimenti primari e secondari sono gli stessi, sia utilizzando un solo trasformatore trifase o tre trasformatori monofase separati., Si consideri il circuito qui sotto:
Connessioni del trasformatore trifase
Gli avvolgimenti primari e secondari di un trasformatore possono essere collegati in diverse configurazioni come mostrato per soddisfare praticamente qualsiasi esigenza. Nel caso degli avvolgimenti del trasformatore trifase, sono possibili tre forme di connessione: “stella” (wye), “delta” (mesh) e “stella interconnessa” (zig-zag).,
Le combinazioni dei tre avvolgimenti possono essere con il delta primario collegato e la stella secondaria collegata, o stella-delta, stella-stella o delta-delta, a seconda dell’uso dei trasformatori. Quando i trasformatori sono utilizzati per fornire tre o più fasi sono generalmente indicati come un trasformatore polifase.
Configurazioni a stella e delta a trasformatore trifase
Ma cosa intendiamo per “stella” (nota anche come Wye) e “delta” (nota anche come Mesh) quando si tratta di connessioni a trasformatore trifase. Un trasformatore trifase ha tre serie di avvolgimenti primari e secondari., A seconda di come questi gruppi di avvolgimenti sono interconnessi, determina se la connessione è una configurazione a stella o delta.
Le tre tensioni disponibili, che a loro volta sono spostate l’una dall’altra di 120 gradi elettrici, non solo decidono il tipo di connessioni elettriche utilizzate sia sul lato primario che secondario, ma determinano il flusso delle correnti dei trasformatori.
Con tre trasformatori monofase collegati tra loro, i flussi magnetici nei tre trasformatori differiscono in fase di 120 gradi temporali., Con un singolo trasformatore trifase ci sono tre flussi magnetici nel nucleo che differiscono nella fase temporale di 120 gradi.
Il metodo standard per contrassegnare gli avvolgimenti dei trasformatori trifase consiste nell’etichettare i tre avvolgimenti primari con lettere maiuscole (maiuscole) A, B e C, utilizzate per rappresentare le tre fasi individuali di ROSSO, GIALLO e BLU. Gli avvolgimenti secondari sono etichettati con lettere minuscole a, b e c., Ogni avvolgimento ha due estremità normalmente etichettate 1 e 2 in modo che, ad esempio, il secondo avvolgimento del primario abbia estremità che saranno etichettate B1 e B2, mentre il terzo avvolgimento del secondario sarà etichettato c1 e c2 come mostrato.,
Trasformatore Stella e triangolo Configurazioni
Simboli sono utilizzati generalmente su un trifase trasformatore per indicare il tipo o i tipi di connessioni utilizzate con maiuscole Y per star connesso, D per collegato a triangolo e Z per interconnessi stella primaria avvolgimenti, con minuscole y, d e z per le loro rispettive secondari. Quindi, Stella-Stella sarebbe etichettato Yy, Delta-Delta sarebbe etichettato Dd e stella interconnessa a stella interconnessa sarebbe Z per gli stessi tipi di trasformatori collegati.,
Trasformatore Avvolgimento Identificazione
| Connessione | Primaria | Avvolgimento Secondario |
| Delta | D | d |
| Star | Y | y |
| Interconnesso | Z | z |
Ora sappiamo che ci sono quattro modi diversi in cui i tre trasformatori monofase possono essere collegati tra loro primaria e secondaria circuiti trifasi., Queste quattro configurazioni standard sono date come: Delta-Delta (Dd), Stella-Stella (Yy), Stella-Delta (Yd) e Delta-Stella (Dy).
Trasformatori per il funzionamento ad alta tensione con le connessioni stella ha il vantaggio di ridurre la tensione su un singolo trasformatore, riducendo il numero di giri necessari e un aumento delle dimensioni dei conduttori, rendendo gli avvolgimenti della bobina più facile ed economico per isolare rispetto trasformatori delta.,
La connessione delta-delta ha tuttavia un grande vantaggio rispetto alla configurazione stella-delta, in quanto se un trasformatore di un gruppo di tre dovesse diventare difettoso o disabilitato, i due rimanenti continueranno a fornire potenza trifase con una capacità pari a circa due terzi dell’uscita originale dall’unità trasformatore.
Trasformatore Delta e Delta Connessioni
In un delta collegato ( Dd ) gruppo di trasformatori, la tensione di linea, VL è uguale alla tensione di alimentazione, VL = VS., Ma la corrente in ogni avvolgimento di fase è data come: 1 / √3 × IL della corrente di linea, dove IL è la corrente di linea.
Uno svantaggio dei trasformatori trifase collegati a delta è che ogni trasformatore deve essere avvolto per la tensione di linea completa, (nel nostro esempio sopra 100V) e per il 57,7%, corrente di linea. Il maggior numero di spire nell’avvolgimento, insieme all’isolamento tra le spire, richiede una bobina più grande e più costosa della connessione a stella. Un altro svantaggio con i trasformatori trifase collegati delta è che non esiste una connessione “neutra” o comune.,
Nella disposizione stella-stella ( Yy ), (wye-wye), ogni trasformatore ha un terminale collegato a una giunzione comune, o un punto neutro con le tre estremità rimanenti degli avvolgimenti primari collegati all’alimentazione di rete trifase. Il numero di giri in un avvolgimento del trasformatore per il collegamento a stella è 57.7 per cento, di quello richiesto per il collegamento delta.
La connessione stella richiede l’uso di tre trasformatori, e se uno qualsiasi trasformatore diventa guasto o disabilitato, l’intero gruppo potrebbe diventare disabilitato., Tuttavia, il trasformatore trifase collegato a stella è particolarmente conveniente ed economico nei sistemi di distribuzione di energia elettrica, in quanto un quarto filo può essere collegato come punto neutro, (n ) dei tre secondari collegati a stella come mostrato.
Collegamenti stella e stella del trasformatore
La tensione tra qualsiasi linea del trasformatore trifase è chiamata “tensione di linea”, VL, mentre la tensione tra qualsiasi linea e il punto neutro di un trasformatore collegato a stella è chiamata “tensione di fase”, VP., Questa tensione di fase tra il punto neutro e uno qualsiasi dei collegamenti di linea è 1 / √3 × VL della tensione di linea. Poi sopra, la tensione di fase lato primario, VP è dato come.
La corrente secondaria in ogni fase di un gruppo di trasformatori collegato a stella è la stessa della corrente di linea dell’alimentazione, quindi IL = IS.,656d3″>VP = VL ÷ √3
Where again, VL is the line-to-line voltage, and VP is the phase-to-neutral voltage on either the primary or the secondary side.,
Altre possibili connessioni per trasformatori trifase sono stella-delta Yd, dove l’avvolgimento primario è collegato a stella e il secondario è collegato a delta o delta-stella Dy con un primario collegato a delta e un secondario collegato a stella.
I trasformatori collegati Delta-star sono ampiamente utilizzati nella distribuzione a bassa potenza con gli avvolgimenti primari che forniscono un carico bilanciato a tre fili alla società di servizi, mentre gli avvolgimenti secondari forniscono il collegamento neutro o di terra a 4 fili richiesto.,
Quando il primario e il secondario hanno diversi tipi di connessioni di avvolgimento, stella o delta, il rapporto di giri complessivo del trasformatore diventa più complicato. Se un trasformatore trifase è collegato come delta-delta (Dd ) o stella-stella ( Yy), il trasformatore potrebbe potenzialmente avere un rapporto di 1:1 spire. Cioè le tensioni di ingresso e di uscita per gli avvolgimenti sono le stesse.
Tuttavia, se il trasformatore a 3 fasi è collegato a stella-delta, ( Yd ) ogni avvolgimento primario collegato a stella riceverà la tensione di fase, VP dell’alimentazione, che è uguale a 1 / √3 × VL.,
Quindi ogni avvolgimento secondario corrispondente avrà la stessa tensione indotta in esso, e poiché questi avvolgimenti sono collegati a delta, la tensione 1/√3 × VL diventerà la tensione di linea secondaria. Quindi con un rapporto di 1: 1 giri, un trasformatore collegato a stella-delta fornirà un rapporto di tensione di linea step-down √3:1.,
Quindi, per una star–delta ( Yd ) collegato il trasformatore trasforma il rapporto diventa:
Star-Delta Rapporto Spire
allo stesso modo, per un delta stelle ( Dy ) collegato il trasformatore, con un 1:1 rapporto spire, il transformer è in grado di fornire un 1:√3 step-up in linea-tensione di rapporto., Quindi per un delta-star collegato il trasformatore trasforma il rapporto diventa:
Delta-Star Rapporto Spire
Poi per le quattro configurazioni di base di un trasformatore trifase, possiamo elencare i trasformatori secondaria di tensioni e correnti, rispetto la prima linea di tensione, VL e la sua linea primaria IL corrente, come illustrato nella seguente tabella.,>
Where: n equals the transformers “turns ratio” (T.,R.) del numero di avvolgimenti secondari NS, diviso per il numero di avvolgimenti primari NP. (NS / NP) e VL è la tensione linea-linea con VP è la tensione fase-neutro.
Trasformatore trifase Esempio
L’avvolgimento primario di un trasformatore da 50VA collegato a delta-star ( Dy ) viene fornito con alimentazione trifase da 100 volt e 50 Hz. Se il trasformatore ha 500 giri sul primario e 100 giri sull’avvolgimento secondario, calcolare le tensioni e le correnti laterali secondarie.
Dati: trasformatore nominale, 50VA, tensione di alimentazione, 100v, giri primari 500, giri secondari, 100.,
Quindi il lato secondario del trasformatore fornisce una tensione di linea, VL di circa 35v dando una tensione di fase, VP di 20v a 0,834 ampere.
Costruzione trasformatore trifase
Abbiamo detto in precedenza che il trasformatore trifase è effettivamente tre trasformatori monofase interconnessi su un singolo nucleo laminato e notevoli risparmi in termini di costi, dimensioni e peso possono essere raggiunti combinando i tre avvolgimenti su un singolo circuito magnetico come mostrato.,
Un trasformatore trifase ha generalmente i tre circuiti magnetici che sono interlacciati per dare una distribuzione uniforme del flusso dielettrico tra gli avvolgimenti di alta e bassa tensione. L’eccezione a questa regola è un trasformatore di tipo shell trifase. Nel tipo di guscio di costruzione, anche se i tre nuclei sono insieme, non sono interlacciati.,
Costruzione del trasformatore trifase
Il trasformatore trifase a tre arti è il metodo più comune di costruzione del trasformatore trifase che consente di collegare magneticamente le fasi. Il flusso di ciascun arto utilizza gli altri due arti per il suo percorso di ritorno con i tre flussi magnetici nel nucleo generati dalle tensioni di linea che differiscono nella fase temporale di 120 gradi. Così il flusso nel nucleo rimane quasi sinusoidale, producendo una tensione di alimentazione secondaria sinusoidale.,
La costruzione del trasformatore trifase a cinque arti di tipo shell è più pesante e più costosa da costruire rispetto al tipo core. I nuclei a cinque arti sono generalmente utilizzati per trasformatori di potenza molto grandi in quanto possono essere realizzati con un’altezza ridotta. I materiali di base dei trasformatori a guscio, gli avvolgimenti elettrici, la custodia in acciaio e il raffreddamento sono molto simili a quelli dei tipi monofase più grandi.
