Differenze tra trasformatori trifase e monofase
Negli elettrodomestici, nelle saldatrici, per scopi di prova e misurazione, vengono solitamente utilizzati trasformatori monofase di potenza relativamente bassa. Potenti trasformatori monofase vengono utilizzati per alimentare le centrali elettriche industriali.
L'aspetto di un trasformatore monofase convenzionale è mostrato nella figura. Qui puoi vedere un sistema magnetico sotto forma di un telaio chiuso contenente due aste, oltre a un giogo superiore e inferiore. Sulle barre sono posizionate le bobine con la tensione più bassa (BT) e più alta (HV).
Per l'uso più razionale del sistema magnetico a due stadi, gli avvolgimenti con tensione maggiore e minore sono divisi in due parti, dopodiché queste parti vengono collegate in serie o in parallelo, a seconda dei parametri del trasformatore progettato. I terminali degli avvolgimenti HV e LV si trovano sui lati opposti del nucleo.
Se è necessario trasformare la corrente trifase utilizzando trasformatori monofase, prendere tre trasformatori monofase, collegare i loro avvolgimenti primari secondo lo schema a stella e gli avvolgimenti secondari secondo lo schema a stella oa triangolo. Si ottiene così un gruppo trifase di trasformatori, uniti in un circuito elettrico comune con un circuito magnetico separato.
Ma a tale soluzione (tre trasformatori monofase separati per convertire la corrente trifase) si ricorre in casi estremi, per potenze molto elevate, quando è impossibile installare un enorme trasformatore trifase o la sua fabbricazione è impraticabile. Inoltre, in caso di incidente in una delle fasi, è più semplice sostituire un trasformatore monofase, che (solo uno, non tre) può essere tenuto in magazzino per tale caso. Dopotutto, è molto improbabile che si danneggi più di una fase alla volta.
Se guardi un trasformatore trifase, qui vengono combinati non solo sistemi elettrici, ma anche magnetici di tre trasformatori monofase. In pratica, il sistema di un tale trasformatore è costruito come segue. Prendi tre trasformatori monofase bifase identici, i cui avvolgimenti HV e NV si trovano solo su uno dei due poli e il secondo polo non è occupato da avvolgimenti.
Uniamo le aste libere di tre trasformatori in una e sposteremo le aste con le bobine nello spazio di 120 gradi l'una rispetto all'altra. Se questo sistema trifase è ora collegato a una rete CA trifase, il flusso magnetico nell'asta centrale (secondo il principio della sovrapposizione dei campi magnetici) sarà sempre zero.
La barra centrale può quindi essere rimossa in quanto non ha alcun ruolo funzionale.Il risultato è un sistema magnetico trifase con le stesse lunghezze del percorso del flusso magnetico di lavoro per gli avvolgimenti di ciascuna delle tre fasi.
Un sistema spaziale simmetrico con barre distanziate di 120 gradi l'una dall'altra è praticamente l'ideale, ma difficile da fabbricare e riparare.
Un'altra versione di un sistema magnetico spaziale trifase è quella in cui i circuiti magnetici sono raggruppati in un triangolo regolare. Tale nucleo magnetico è avvolto con un nastro elettrico continuo. Ma questa decisione è effettivamente applicata solo in casi eccezionali.
Al fine di semplificare il più possibile la progettazione di un trasformatore trifase, per facilitarne la fabbricazione e la riparazione, in pratica viene spesso utilizzato un circuito a tre livelli asimmetrico piatto. In esso, tre aste si trovano su un piano e sono sovrapposte da due gioghi superiori e due inferiori.
Qui, la lunghezza del percorso del flusso magnetico di lavoro (AB) della barra centrale è leggermente inferiore alla lunghezza del percorso dei flussi magnetici delle barre laterali, che in una certa misura influisce sulla differenza nelle correnti a vuoto delle tre fasi .
Gli avvolgimenti di fase di un sistema planare asimmetrico di un trasformatore trifase si trovano sulle aste allo stesso modo di un trasformatore monofase, dopodiché vengono combinati in un circuito trifase, come accennato in precedenza.
Il costo di produzione e assemblaggio di un tale trasformatore è molto inferiore rispetto alla produzione e all'assemblaggio di tre trasformatori monofase per la stessa potenza totale. Il risparmio di peso del materiale è di circa il 33%. E un tale trasformatore risulta essere molto più economico da mantenere. Per questo motivo, quasi tutti i moderni trasformatori di potenza trifase sono realizzati in un circuito trifase piatto.