Transformatory trójfazowe funkcjonują w taki sam sposób jak transformatory jednofazowe. Zasada działania jest analogiczna. Mamy tu jednak minimum trzy przewody zasilające, na których panują napięcia przemienne, przesunięte w fazie co 120°. Uzwojenia takiego transformatora nawinięte są na trzech kolumnach rdzenia.
W typowych rdzeniach, uzwojenie nawinięte na środkowej kolumnie wytwarza strumień, którego droga zamknięcia się jest inna niż w pozostałych, co musi być uwzględnione w procesie projektowania.
Na poniższym rysunku pokazano w uproszczony sposób konstrukcję transformatora trójfazowego.
Napięcia Uf1 … Uf3 to napięcia fazowe strony pierwotnej, zaś uf1…uf2 to napięcia fazowe strony wtórnej. W praktyce, ze strony pierwotnej i wtórnej wyprowadza się trzy lub cztery przewody (cztery przewody występują wtedy, gdy wyprowadza się dodatkowo tzw. punkt zerowy). Stąd wniosek, że uzwojenia łączy się przed wyprowadzeniami.
Sposobów połączeń jest wiele. Podstawowe trzy pokazuje rysunek.
Połączenie w zygzak powoduje konieczność rozdzielenia cewek uzwojeń na dwie części.
Umownie podaje się symbole sposobu połączeń za pomocą liter:
|
Sposób połączeń
|
Uzwojenia pierwotne
|
Uzwojenia wtórne
|
|
Gwiazda
|
Y
|
y
|
|
Trójkąt
|
D
|
d
|
|
Zygzak
|
Z
|
z
|
Uzwojenia po stronie pierwotnej i wtórnej mogą być połączone w taki sam sposób czyli: Yy, Dd, Zz lub w sposób mieszany Yd, Dy, Yz, Dz. Ma to oczywiście wpływ na właściwości transformatora. Jedną z przyczyn tworzenia kombinacji napięć jest odpowiednie magnesowanie rdzenia dla różnych zastosowań, co ma istotne znaczenie przy niesymetrycznych obciążeniach strony wtórnej. Sposoby połączeń mają mają również wpływ na przekładnię napięciową oraz przesunięcie kątowe wektorów napięć wyjściowych względem wejściowych. O ile strony pierwotne i wtórne są połączone w ten sam sposób, to nie występują przesunięcia fazowe, a przekładnia zwojowa transformatora jest taka sama jak przekładnia napięciowa. Przykład:
Yy – n =N1 / N2 = U1R/ U2R
Jeśli jednak połączenia są mieszane, wówczas przekładnie zwojowe i napięciowe są inne.
Dy – n =N1 / N2 = √3 U1R/ U2R
Yd – n =N1 / N2 = U1R/ √3U2R
Yz – n =N1 / N2 = √3 U1R/ 2U2R
Oprócz zmiany przekładni napięciowej w połączeniach mieszanych, występuje przesunięcie fazowe między napięciami zasilającymi stronę pierwotną, a napięciami strony wtórnej. Mówi się wówczas o tzw. przesunięciu godzinowym. Jeśli np. napięcie strony wtórnej jest przesunięte w fazie o kąt 150◦, co odpowiada przesunięciu wskazówki zegara z godziny dwunastej na godzinę piątą, to mówimy wówczas, że przesunięcie godzinowe wynosi 5.
Często spotykaną grupą połączeń jest np. Dy11. Oznacza to, że uzwojenia strony pierwotnej połączone są w trójkąt, a więc transformator może być zasilany z trójprzewodowej sieci energetycznej, zaś strona wtórna jest połączona w gwiazdę, co pozwala oprócz wyprowadzenia trzech zacisków prądowych wyprowadzić czwarty zacisk wspólny dla uzwojeń tzw. punkt zerowy. Napięcia strony wtórnej są opóźnione względem napięć strony pierwotnej o kąt 330° lub można również powiedzieć, że wyprzedzają napięcia strony pierwotnej o kąt -30°.
mgr inż. Krzysztof Majewski
Kierownik Działu Handlowego
Breve-Tufvassons
