Il sistema trifase viene utilizzato per generare, trasmettere e distribuire energia elettrica. Genera energia su larga scala per soddisfare le esigenze di industrie e stabilimenti commerciali. Tre trasformatori monofase identici sono opportunamente collegati o combinati su un unico nucleo per formare un sistema trifase.In base a vari tipi di esigenze industriali, i trasformatori step-up e step-down vengono impiegati per la generazione, trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica.La costruzione di una trifase trasformatore l'unità è economica in quanto consuma meno materiale rispetto al collegamento di tre trasformatori monofase singoli. Inoltre, il sistema trifase trasferisce l'alimentazione CA anziché CC ed è semplice da costruire.
Cos'è un trasformatore trifase?
Come noto, un trasformatore monofase è un dispositivo in grado di trasferire energia elettrica da un circuito ad uno o più circuiti in base al concetto di mutua induzione. Comprende due bobine: una primaria e una secondaria, che aiuta a trasformare l'energia. La bobina primaria è collegata ad un'alimentazione monofase, mentre la secondaria è collegata a un carico.
Allo stesso modo, un trasformatore trifase è costituito da tre bobine primarie e tre bobine secondarie ed è rappresentato come trifase o 3ɸ. Un sistema trifase può essere costruito utilizzando tre singoli trasformatori monofase identici, e tale trasformatore trifase è noto come il banco di tre trasformatori. D'altra parte, il trasformatore trifase può essere costruito su un unico nucleo. Gli avvolgimenti di un trasformatore possono essere collegati in configurazioni a triangolo oa stella. Il funzionamento del sistema trifase è simile a un trasformatore monofase, e sono normalmente impiegati negli impianti di generazione di energia.
Costruzione del trasformatore trifase
Lo schema di un trasformatore trifase è mostrato nella figura seguente.
Diagramma del trasformatore trifase
Un trasformatore trifase di una singola unità è ampiamente utilizzato perché è più leggero, più economico e occupa meno spazio rispetto al banco di tre trasformatori monofase. La costruzione del trasformatore trifase è di due tipi: tipo Core e tipo Shell.
Costruzione del tipo di nucleo
In questo tipo di costruzione, ci sono tre anime e due gioghi. Ogni nucleo ha avvolgimenti sia primari che secondari feriti a spirale come mostrato in figura. Ciascuna gamba del nucleo trasporta avvolgimenti ad alta e bassa tensione. Il nucleo è laminato per ridurre al minimo le perdite di correnti parassite su nucleo e giogo. Poiché è più facile laminare l'avvolgimento di bassa tensione (LV) rispetto all'avvolgimento di alta tensione (HV). Gli avvolgimenti BT sono posizionati vicino al nucleo con opportuni isolamenti e condotti olio tra di loro mentre gli avvolgimenti AT sono posti sopra gli avvolgimenti BT con un opportuno isolamento e condotti olio tra di loro.
Trasformatore di tipo core
Trasformatore di tipo shell
Il trasformatore a guscio trifase è generalmente costruito impilando tre singoli trasformatori monofase. Tre fasi di un trasformatore a guscio sono indipendenti dal trasformatore a nucleo, mentre ogni fase ha un circuito magnetico individuale. Questi circuiti magnetici sono paralleli tra loro e il flusso indotto da ciascun avvolgimento è in fase. Il trasformatore di tipo a guscio è altamente preferito poiché le forme d'onda della tensione sono meno distorte.
Trasformatore di tipo shell
Funzionamento di trasformatori trifase
La figura seguente mostra il trasformatore trifase, in cui tre nuclei sono posti a 120 ° l'uno dall'altro. Questa figura è semplificata per mostrare solo gli avvolgimenti primari e il loro collegamento all'alimentazione trifase. Non appena l'alimentazione trifase viene eccitata, le correnti IR, IY e IB vengono trasportate dagli avvolgimenti primari e quindi inducono i flussi ɸR, ɸY e ɸB individualmente in ciascun nucleo. La gamba centrale porterà la somma di tutti i flussi e la gamba centrale combinerà tutte le gambe di un nucleo.
Ad esempio, se la somma delle correnti IR + IY + IB è zero in un sistema trifase, anche la somma di tutti e tre i flussi diventa zero, con il risultato che la gamba centrale non trasporta flusso. Pertanto, la rimozione della gamba centrale non fa differenza per altre condizioni del trasformatore.
Funzionamento del trasformatore trifase
Collegamenti del trasformatore trifase
Di seguito viene descritto il collegamento di vari trasformatori trifase.
Configurazione primaria | Configurazione secondaria |
Wye | Wye |
Wye | Delta |
Delta | Wye |
Delta | Delta |
Le configurazioni Wye e Delta vengono applicate ai trasformatori trifase perché le connessioni Wye forniscono le opzioni per avere più tensioni, mentre le configurazioni delta offrono un'elevata affidabilità. Il diagramma di fase di Wye e Delta è dato di seguito. Per il collegamento a stella, tutti i punti negativi o positivi degli avvolgimenti devono essere collegati insieme. Tuttavia, nella connessione a triangolo, le polarità dell'avvolgimento sono collegate in modo inverso. La differenza di fase tra due fasi qualsiasi è 120˚.
Avvolgimenti di fase
Collegamento a stella
Di seguito è mostrato lo schema dei trasformatori collegati Y-Y. Può servire sia carichi monofase che trifase. A questo proposito, tutti gli avvolgimenti che terminano con punti sono collegati alle fasi A, B e C, mentre le terminazioni non-punti sono collegate per diventare i centri della configurazione 'Y'.
Wye Wye Connection
Collegamento stella-triangolo
La connessione Y-Delta mostrata nella figura seguente mostra che gli avvolgimenti secondari (che si trovano nella parte inferiore della figura) sono collegati per formare una catena. Gli avvolgimenti con connessione a punti su un lato sono collegati con la connessione non a punti dell'altro lato per formare il loop 'Delta'.
Wye Delta Connection
Connessione Delta-Wye
La connessione di Delta-Y è mostrata nella figura seguente. Questo tipo di configurazione consente al secondario collegato a stella di collegare più tensioni come linea a linea o neutro. Poiché la configurazione delta-stella presenta uno sfasamento di 30˚ tra primario e secondario, non può essere utilizzata per il collegamento in parallelo con le configurazioni delta-delta e Y-Y.
Connessione Delta Wye
Connessione Delta-Delta
Di seguito è mostrato lo schema della connessione delta-delta. Questi collegamenti possono essere effettuati sia con tre trasformatori monofase identici che con un trasformatore trifase. La configurazione delta-delta è preferita a causa della sua intrinseca affidabilità.
Delta Delta Connection
Vantaggi / svantaggi di un trasformatore trifase
I vantaggi e gli svantaggi di un trasformatore trifase sono discussi di seguito.
Vantaggi di un trasformatore trifase
- Ha bisogno di meno spazio per l'installazione ed è più facile da installare
- Meno peso e dimensioni ridotte
- Maggiore efficienza
- Basso costo
- Il costo del trasporto è basso
Svantaggi di un trasformatore trifase
- L'intera unità si spegne in caso di guasto o perdita in una qualsiasi unità di un trasformatore poiché un nucleo comune è condiviso da tutte e tre le unità.
- I costi di riparazione sono più alti
- Il costo delle unità di ricambio è elevato
Domande frequenti
1). Menziona le applicazioni del trasformatore trifase
I trasformatori trifase sono utilizzati nelle reti elettriche, nei trasformatori di potenza e come trasformatori di distribuzione
2). Quali sono i tipi di trasformatore trifase?
I quattro tipi di trasformatori trifase includono: Delta-Delta (Dd), Star-Star (Yy), Star-Delta (Yd) e Delta-Star (Dy)
3). Cosa succede se un motore trifase perde una fase?
Se un motore trifase perde una fase durante il funzionamento, il motore continua a funzionare a una velocità inferiore e subisce vibrazioni. La corrente aumenta anche bruscamente in altre fasi portando al riscaldamento interno dei componenti di un motore.
4). In quale condizione delta / wye funziona in modo soddisfacente?
La connessione stella-triangolo funziona in modo soddisfacente con grandi carichi sbilanciati ed equilibrati. Può gestire componenti di terza armonica a causa delle correnti circolanti nel delta.
5). Per la connessione Wye-Wye, qual è lo sfasamento?
Lo sfasamento è di 0 gradi.
Sebbene un trasformatore monofase sia preferito dalla maggior parte delle industrie, non è adatto per la grande distribuzione di energia. Pertanto, i sistemi trifase sono utilizzati dalle grandi industrie per generare energia su larga scala.
In questo articolo, abbiamo discusso vari vantaggi e alcuni svantaggi offerti da a Trasformatore trifase . Ci siamo anche concentrati su un trasformatore trifase e sulla sua costruzione e varie configurazioni. Ecco una domanda per te, qual è la funzione del trasformatore trifase?
