Nei circuiti CA vengono spesso utilizzate macchine elettriche chiamate trasformatori. Tutti sono progettati per convertire il valore della corrente, ma i compiti allo stesso tempo possono essere completamente diversi. Pertanto, nell'ingegneria elettrica, esistono concetti come trasformatore di corrente (CT), tensione (VT) e trasformatore di potenza (TC). Ognuno di loro funzionerà solo con il corretto collegamento degli avvolgimenti del trasformatore.
Cos'è un trasformatore di corrente
I trasformatori di corrente sono dispositivi elettrici che vengono utilizzati nei circuiti ad alta corrente per eseguire misure di corrente sicure, nonché per collegare dispositivi di protezione con bassa resistenza interna.
Strutturalmente, tali dispositivi sono trasformatori di bassa potenza collegati in serie nel circuito delle apparecchiature elettriche, dove è presente un livello di media e alta tensione. Le letture vengono effettuate nel circuito secondario dello strumento.
Gli standard per i trasformatori di corrente standardizzano tali indicatori tecnici dei dispositivi:
- Rapporto di trasformazione.
- Faseturno.
- Resistenza del materiale isolante.
- Il valore della capacità di carico nel secondario.
- Segnali del terminale.
La regola principale da ricordare quando si assembla lo schema di collegamento degli avvolgimenti del trasformatore di corrente è l'inammissibilità del minimo nel circuito secondario. Sulla base di ciò, è possibile selezionare le seguenti modalità operative per il TT:
- Collegamento della resistenza di carico.
- Funzionamento in cortocircuito (cortocircuito).
Cos'è un trasformatore di tensione
Un gruppo separato di trasformatori utilizzati nelle reti CA con tensioni superiori a 380 V. Il compito principale dei dispositivi è fornire alimentazione agli strumenti di misura (IP), ai circuiti di protezione dei relè e all'isolamento galvanico delle apparecchiature dalle linee ad alta tensione per la sicurezza del personale addetto alla manutenzione.
Il design dell'HP non differisce fondamentalmente dal TS. Abbassano la tensione a 100 V, che è già fornita all'IP. Le scale dello strumento vengono calibrate tenendo conto del rapporto di trasformazione della tensione misurata sull'avvolgimento primario.
Cos'è un trasformatore di potenza
Le principali macchine elettriche utilizzate nelle sottostazioni ea casa sono i trasformatori di potenza. Agiscono come convertitori di tensione da un valore all' altro, mantenendo la forma del segnale elettrico. Ci sono macchine elettriche step-down e step-up.
TS sono trifase e monofase per due o tre avvolgimenti. Le trifase vengono solitamente utilizzate per ridistribuire l'energia in potenti impianti elettricireti, monofase si possono trovare in qualsiasi apparecchiatura domestica, come gli alimentatori.
Schemi di collegamento avvolgimenti TA
Esistono schemi di base per il collegamento degli avvolgimenti secondari di un trasformatore di corrente durante l'alimentazione di dispositivi relè di protezione:
- Schema di una stella piena. In questo caso, i trasformatori di corrente vengono commutati in tutte le linee di fase di alimentazione. I loro avvolgimenti secondari sono collegati da un circuito a stella con avvolgimenti a relè. Tutti i terminali TA di uguale valore devono convergere al punto zero. Secondo questo schema, un relè reagirà a un cortocircuito (cortocircuito) di qualsiasi fase. Se si verifica un cortocircuito sul bus di terra, allora un relè funzionerà nella stella (nel filo zero).
- Schema per collegare gli avvolgimenti del trasformatore in una stella incompleta. Questa opzione prevede l'installazione di un TA non su tutte le fasi, solo su due. Gli avvolgimenti secondari sono anche collegati al relè a stella. Un tale schema è efficace solo in caso di cortocircuito tra le fasi. Se la fase è cortocircuitata a zero (dove il TA non è stato installato), il sistema di protezione non funzionerà.
- Schema sui trasformatori, stella sui relè. Qui i TA sono collegati in serie con un triangolo con i terminali opposti degli avvolgimenti secondari. I vertici di questo triangolo vanno ai raggi della stella, dove è installato il relè. Viene utilizzato per tali tipi di schemi di protezione come remoto e differenziale.
- SchemaCollegamenti TA secondo il principio della doppia differenza di fase. Il circuito reagisce solo ai cortocircuiti fase-fase con la sensibilità richiesta.
- Circuito di filtraggio della corrente a sequenza zero.
Schemi elettrici per gli avvolgimenti dei trasformatori di tensione
Per quanto riguarda i TV, quando alimentano apparecchiature di protezione e misura dei relè, utilizzano sia la tensione concatenata che la tensione di linea (tra fase e terra). Gli schemi più comunemente usati si basano sul principio di un triangolo aperto e una stella incompleta.
Un triangolo viene utilizzato quando sono necessarie due o tre tensioni concatenate, una stella quando si collegano tre TV, se le tensioni di fase e lineari vengono utilizzate contemporaneamente per misure e protezione.
Per i dispositivi elettrici con due avvolgimenti secondari aggiuntivi, viene utilizzato un circuito di commutazione, in cui gli avvolgimenti principali degli scopi primario e secondario sono collegati da una stella. Con l'aiuto di un triangolo aperto, vengono assemblati ulteriori avvolgimenti. Con questo circuito, puoi ottenere la tensione della sequenza 0 per la risposta del sistema di relè a un cortocircuito in un circuito con un filo con messa a terra.
Schemi elettrici per avvolgimenti di trasformatori di potenza
Per le reti trifase, esistono tre schemi principali per il collegamento degli avvolgimenti dei trasformatori di potenza. Ciascuno dei modi di tale connessione ha la propria influenza sulla modalità di funzionamento del trasformatore.
Connessione a stella è quando c'è un punto comune di unione dell'inizio o della fine di tutti gli avvolgimenti (punto zero). Ecco quanto segueschema:
- Le correnti di fase e di linea hanno lo stesso valore.
- La tensione di fase (tra fase e neutro) è inferiore alla tensione lineare (tra le fasi) della radice quadrata di 3.
Per quanto riguarda gli avvolgimenti di alta (AT), media (SN) e bassa (BT) gli schemi sono più utilizzati:
- Collegare gli avvolgimenti AT con una stella, portando il filo dal punto zero per aumentare e diminuire T di qualsiasi potenza.
- Gli avvolgimenti CH sono collegati allo stesso modo.
- Gli avvolgimenti HV sono raramente collegati a stella per trasformatori step-down, ma quando lo fanno, il filo neutro viene estratto.
Il collegamento a triangolo comporta il collegamento del trasformatore in serie in un circuito in cui l'inizio di un avvolgimento è in contatto con l'estremità dell' altro, l'inizio dell' altro con la fine di quest'ultimo e l'inizio del secondo con la fine del primo. Dai vertici del triangolo ci sono prese di elettricità. In un tale schema di connessione per gli avvolgimenti di un trasformatore trifase, esiste uno schema:
- Le tensioni di fase e di linea hanno lo stesso valore.
- Le correnti di fase sono minori delle correnti lineari per la radice quadrata di 3.
In un triangolo, di norma, gli avvolgimenti BT di qualsiasi T trifase step-down e step-up sono collegati a due, tre avvolgimenti e potenti monofase assemblati in gruppi. Per AT e MT, normalmente non viene utilizzata la connessione a triangolo.
Il collegamento a stella a zigzag è caratterizzato dall'allineamento del flusso magnetico nelle fasi del trasformatore, se il carico su di esse negli avvolgimenti secondari è distribuito in modo non uniforme.
Schemi e gruppi per il collegamento degli avvolgimenti dei trasformatori
Oltre agli schemi di connessione, ci sono dei gruppi, che non sono altro che uno spostamento delle direzioni vettoriali dell'EMF lineare degli avvolgimenti primari rispetto alla forza elettromotrice negli avvolgimenti secondari. Queste discrepanze angolari possono variare entro 360 gradi. I fattori che determinano il gruppo sono:
- La direzione delle spire dell'avvolgimento.
- Il metodo di localizzazione sul nucleo della bobina.
Per comodità di designare i gruppi, abbiamo adottato un conteggio angolare orario diviso per 30 gradi. Pertanto, i gruppi erano 12 (da 0 a 11). Con tutti gli schemi di collegamento di base degli avvolgimenti del trasformatore, sono possibili tutti gli spostamenti di un angolo multiplo di 30 gradi.
Qual è la terza armonica per
Nell'ingegneria elettrica esiste il concetto di corrente magnetizzante. È lui che forma la forza elettromotrice (EMF). La forma di tale corrente non è sinusoidale, poiché qui sono presenti componenti armoniche superiori. La terza armonica è responsabile della trasmissione della curva della tensione di fase senza distorsioni (una forma distorta non è desiderabile per il funzionamento dell'apparecchiatura).
Per ottenere la terza armonica, un prerequisito è una connessione a triangolo di almeno un avvolgimento. Se lo schema di collegamento dell'avvolgimento del trasformatore stella-stella viene preso come quello di base, ad esempio nei trasformatori con due avvolgimenti, è impossibile ottenere la terza armonica senza un ulteriore intervento tecnico. Quindi il terzo avvolgimento viene avvolto sul trasformatore, che è collegato a triangolo, a volte senza conduttori.
