Qualsiasi moderno trasformatore trifase è un dispositivo elettrico speciale che fornisce al consumatore il tipo e la qualità di elettricità richiesti. Come ogni convertitore di trasformatore, contiene avvolgimenti primari e secondari, di cui ci sono tre coppie. Nelle sottostazioni ad alta tensione, grazie a questo dispositivo, è possibile ottenere una tensione dell'ampiezza richiesta e quindi trasmetterla lungo una linea con neutro a terra morta.
Scopo e tipi
Il classico trasformatore di potenza trifase della stazione viene utilizzato per convertire l'energia ad alta tensione in una forma a misura di consumatore. Ai suoi avvolgimenti primari viene fornita un'alta tensione (6,3-10 kilovolt) e all'uscita si ottengono 220 volt, più convenienti per l'uso nella vita di tutti i giorni. Questo valore si misura tra le fasi e il conduttore di neutro del trasformatore, detto neutro. È consuetudine denotarlo come tensione di fase, in contrasto con i 380 volt lineari, misurati tra ciascuna delle fasi.
I trasformatori step-down trifase di questa classe forniscono la trasmissione di corrente dalla sottostazione locale tramite un cavo interrato o una linea elettrica direttamente all'utente finale. Per questi scopi, viene utilizzato uno speciale cavo a 4 conduttori in un nucleo armato o un cavo aereo del marchio SIP. Attraverso di loro, l'energia elettrica viene fornita direttamente allo scopo previsto: ai dispositivi di distribuzione di ingresso dei territori e degli oggetti serviti.
In base al loro scopo funzionale, i trasformatori trifase sono suddivisi nelle seguenti classi:
- dispositivi lineari (stazione);
- speciali unità di trasformazione.
Di particolare rilievo sono i trasformatori di isolamento trifase utilizzati per disaccoppiare circuiti elettrici e circuiti di potenza.
I dispositivi speciali sono suddivisi nei seguenti tipi:
- Trasformatori di prova. È consuetudine includere tra loro sistemi di autotrasformatori trifase.
- Dispositivi utilizzati per alimentare attrezzature speciali: unità di saldatura, in particolare.
- Trasformatori di bilanciamento.
I primi due tipi sono utilizzati per scopi di ricerca. I trasformatori di bilanciamento trifase vengono utilizzati per eliminare lo squilibrio di fase che si verifica nelle reti elettriche a causa della distribuzione non uniforme dei carichi.
Nell'ingegneria elettrica, ci sono anche opzioni per trasformatori bifase, spesso utilizzati in circuiti elettronici e dispositivi di automazione. Sono progettati in modo che le due tensioni di uscita siano spostate l'una rispetto all'altra di 90 gradi elettrici. Molto spesso, tali soluzioni elettriche vengono utilizzate nelle apparecchiature di saldatura.
Dispositivo trasformatore
Per loro progettazione, i trasformatori trifase sono una struttura prefabbricata composta dalle seguenti unità:
- base realizzata sotto forma di un telaio in plastica resistente;
- circuito magnetico posizionato nelle sezioni del telaio;
- serie di bobine primarie e secondarie con avvolgimenti a filo;
- pannello di distribuzione (saldatura) con morsettiere;
- sistema di raffreddamento necessario per rimuovere il calore dall'area di lavoro.
Ciascuna delle versioni note di tali dispositivi in una forma o nell'altra contiene tutti i nodi designati. Allo stesso tempo, differiscono nel metodo di collegamento degli avvolgimenti e nel tipo di circuito magnetico utilizzato in essi.Le caratteristiche di progettazione dei singoli modelli si riflettono nelle loro caratteristiche prestazionali, in particolare, l'entità delle perdite nel circuito magnetico e l'efficienza.
Fa eccezione il pannello per dissaldare gli avvolgimenti del trasformatore, grazie al quale è possibile combinare gruppi di connessioni per ottenere la configurazione desiderata.
Metodi di connessione degli avvolgimenti
La principale differenza tra i vari circuiti del trasformatore sono le configurazioni utilizzate all'accensione (metodi di collegamento degli avvolgimenti). Quando si organizza l'alimentazione centralizzata, vengono tradizionalmente utilizzati due schemi classici, chiamati "triangolo" e "stella". La prima opzione prevede il collegamento sequenziale degli avvolgimenti di fase primario e secondario: l'estremità di una bobina è collegata all'inizio della successiva).
Quando si utilizza lo schema "a stella", gli inizi di tutti i conduttori di fase degli avvolgimenti primari e secondari sono combinati in un punto, chiamato neutro, e le loro estremità sono collegate a una linea di carico a 3 fili. In questo caso, per trasmettere l'elettricità è necessario un cavo contenente quattro conduttori. Quando è collegato alla linea degli avvolgimenti del trasformatore secondario, collegati in un "triangolo", vengono utilizzati solo tre nuclei. C'è un'altra opzione per la loro inclusione, che si chiama "stella interconnessa". Tuttavia, a causa della rarità del suo utilizzo, non è considerato.
Opzioni di configurazione
Quando si organizzano i sistemi di alimentazione, sono possibili diverse combinazioni di accensione degli avvolgimenti primari e secondari di un trasformatore trifase. L'insieme delle azioni di commutazione eseguite in questo caso:
- L'avvolgimento primario è progettato come una "stella" e il secondario - sotto forma di un "triangolo".
- Il secondo approccio utilizza l'ordine inverso di inclusione.
- Nel terzo caso, viene utilizzata la combinazione già considerata del tipo "stella" - "stella" o la variante con due triangoli (un altro nome è delta-delta).
Per tenere conto di tutti i metodi di accensione degli avvolgimenti primari e secondari e del successivo calcolo dei parametri del trasformatore nell'ingegneria elettrica, vengono utilizzate tabelle di identificazione speciali. Forniscono possibili combinazioni e abbinamenti da utilizzare se si vuole collegare un trasformatore in linea e sfruttarlo al meglio. L'efficienza dell'intero sistema di alimentazione dipende dalla corretta scelta di questa combinazione in ogni caso specifico.
Connessione parallela
Il collegamento in parallelo degli stessi avvolgimenti secondari consente di aumentare la potenza (corrente) all'uscita del dispositivo. In questo modo è possibile aumentare l'efficienza e la capacità di carico della linea servita.
Quando si utilizza questo approccio, è necessario tenere conto di un dettaglio importante relativo all'ordine di connessione degli avvolgimenti secondari. Per ottenere i risultati attesi, gli avvolgimenti devono essere commutati in fase, il che significa il collegamento dello stesso tipo di estremità di tutte e tre le bobine in un punto. Se questa regola viene violata, la tensione all'uscita di due avvolgimenti non in fase collegati sarà vicina allo zero (si applica il principio di sostituzione). Quando questo errore viene commesso all'accensione del trasformatore, la sua potenza ed efficienza sono significativamente ridotte. Se un controllo secondario rivela che la tensione non è cambiata rispetto ad una singola accensione, allora le bobine sono in fase.
Un dispositivo convertitore, definito come trasformatore trifase da 220 a 380 Volt, può essere ottenuto applicando un apposito circuito con aumento della tensione di uscita. La sua caratteristica è la presenza di un avvolgimento primario e tre secondari, collegati a "stella" o "triangolo".
