6. Transformatorul trifazat

Acasă » Curent alternativ » 10 - Circuite polifazate

Scop

Din moment ce sistemele trifazate sunt folosite atât de des în sistemele de distribuţie a energiei electrice, este necesară folosirea transformatoarelor trifazate pentru ridicarea sau coborârea tensiunilor. Este adevărat că se pot folosi individual transformatoare monofazate, câte unul pe fiecare fază şi în diverse combinaţii, pentru realizarea acestei sarcini. Dar, transformatoarele trifazate sunt construite special pentru acest scop, folosind mult mai puţin material, volum şi greutate decât utilizarea modulară a transformatoarelor monofazate.

Structura unui transformator trifazat

Un transformator trifazat este compus din trei seturi de înfăşurări primare şi secundare, înfăşurate pe acelaşi miez feromagnetic şi având fiecare propria sa latură.

Configuraţia înfăşurărilor

Aceste înfăşurări primare şi secundare pot fi conectate între ele în configuraţii stea sau configuraţii triunghi, astfel:

Primar - Secundar
  Y    -    Y
  Y    -    Δ
  Δ    -    Y
  Δ    -    Δ

Motivul alegerii configuraţiei Δ sau Y pentru conexiunile înfăşurărilor transformatorului sunt aceleaşi ca şi în cazul aplicaţiilor trifazate: conexiunile Y oferă posibilitatea tensiunilor multiple, iar conexiunile Δ oferă un nivel mai ridicat de fiabilitate.

Cel mai important aspect al conectării celor trei seturi de înfăşurări o reprezintă secvenţa fazelor înfăşurărilor (punctele sunt folosite pentru desemnarea „polarităţii” înfăşurărilor).

Putem revedea relaţiile dintre fazele înfăşurărilor Y şi Δ: centrul înfăşurării trebuie să fie ori „-” ori „+”, pentru toatele cele trei înfăşurări, iar polarităţile înfăşurării Δ trebuie să complementare, „+” şi „-”:

Secvenţa fazelor

Realizarea corectă a secvenţei fazelor, atunci când înfăşurările nu sunt prezentate sub forma configuraţiilor stea sau triunghi, poate să fie destul de dificilă. Să ilustrăm acest lucru, pornind din figura alăturată. Fiecare transformator monofazat reprezintă o înfăşurare primară plus cea secundară, întreg ansamblul fiind echivalent din punct de vedere funcţional unui transformator trifazat. Cele trei transformatoare monofazate sunt vor fi conectate împreună pentru transformarea puterii dintr-un sistem trifazat în altul.

Configuraţia Y-Y (stea-stea)

Să considerăm conexiunea Y-Y.

În cazul de faţă, toate înfăşurările marcate cu punct sunt conectate la fazele lor respective, A, B, C, iar înfăşurările fără punct sunt conectate împreună (la firul neutru, N) pentru a forma centrul fiecărei configuraţii stea. Dacă realizăm ambele înfăşurări în configuraţie Y, putem folosi conductori de nul (N₁ şi N₂) în fiecare sistem trifazat.

Configuraţia Y-Δ (stea-triunghi)

În acest caz, înfăşurările secundare sunt conectate în lanţ, înfăşurarea punctată fiind conectată la următoarea înfăşurare ne-punctată, formând o buclă Δ.

Configuraţia Δ-Y (triunghi-stea)

O asemenea configuraţie permite folosirea tensiunilor multiple, linie-linie, sau linie-neutru, în sistemul de putere secundar, folosind un sistem primar fără neutru.

Configuraţia Δ-Δ (triunghi-triunghi)

Atunci când nu avem nevoie de un conductor neutru în sistemul secundar, cele mai folosite configuraţii sunt cele triunghi-triunghi, datorită fiabilităţii lor crescute.

Configuraţia V (triunghi deschisă)

Considerând faptul că o configuraţie triunghi poate funcţiona suficient de bine folosind doar două înfăşurări, unele scheme de transformare trifazate utilizează doar două transformatoare, reprezentând o configuraţie triunghi-triunghi, dar fără una dintre înfăşurările primare şi secundare.

Această configuraţie mai este cunoscută şi sub numele de „V” sau „triunghi deschisă”. Fiecare dintre cele două transformatoare va trebui să fie însă supradimensionat, pentru a putea face faţă aceleiaşi puteri precum o configuraţie standard cu trei transformatoare în configuraţie triunghi, dar de multe ori, avantajele de cost, mărime şi greutate, fac ca această configuraţie să merite realizată. Totuşi, în caz de avarie, sistemul nu poate funcţiona la fel ca un sistem triunghi-triunghi în aceeaşi situaţie. Dacă unul din cele două transformatoare se defectează, tensiunile şi curenţii de sarcină vor avea cu siguranţă de suferit.