Connexió de transformador Scott-T

Definició: La connexió Scott-T és una tècnica per enllaçar dos transformadors monofàsics per permetre la conversió de trifàsica a bifàsica i viceversa. Els dos transformadors estan connectats elèctricament però operen de manera independent magnèticament. Un dels transformadors s'anomena el transformador principal, mentre que l'altre es coneix com a transformador auxiliar o teaser transformer.

El diagrama següent il·lustra la connexió del transformador Scott-T:

• El transformador principal té un tap central al punt D i està connectat a les línies B i C del costat trifàsic. La seva bobina primària es denomina BC, i la seva bobina secundària es denomina a₁a₂.

• El transformador auxiliar està connectat entre el terminal de línia A i el tap central D. La seva bobina primària es denomina AD, i la seva bobina secundària es denomina b₁b₂.

Per a la connexió Scott-T, es fan servir transformadors idèntics i intercanviables, cadascun amb una bobina primària de Tp voltes i dotada de punts de mesura a 0,289Tp, 0,5Tp i 0,866Tp.

Diagrama fasor del transformador de connexió Scott

Les tensions de línia d'un sistema trifàsic equilibrat – VAB, VBC i VCA – es mostren a la figura següent, representades com un triangle equilàter tancat. El diagrama també mostra les bobines primàries del transformador principal i del transformador auxiliar.

El punt D divideix la bobina primària BC del transformador principal en dues meitats iguals. En conseqüència, el nombre de voltes a la porció BD és igual al nombre de voltes a la porció DC, ambdós sent Tp/2. Les tensions VBD i VDC són iguals en magnitud i en fase amb la tensió VBC.

La tensió entre A i D és

El transformador auxiliar té una classificació de tensió primària de √3/2 (és a dir, 0,866) vegades la del transformador principal. Quan la tensió VAD s'aplica a la bobina primària del transformador auxiliar, la seva tensió secundària V2t precedeix la tensió terminal secundària del transformador principal V2m en 90 graus, tal com es mostra a la figura següent.

Per mantenir la mateixa tensió per volta a les bobines primàries tant del transformador principal com del transformador auxiliar, el nombre de voltes a la bobina primària del transformador auxiliar ha de ser √3/2 Tp.

En conseqüència, les segones de tots dos transformadors tenen classificacions de tensió idèntiques. Les tensions secundàries V2t i V2m són iguals en magnitud però separades per 90° en fase, produint així un sistema bifàsic equilibrat.

Posició del punt neutre N

Les bobines primàries dels dos transformadors poden formar una connexió de quatre fils a un subministrament trifàsic si es proporciona un tap N a la bobina primària del transformador auxiliar de manera que:

• La tensió entre AN, denotada com VAN, és igual a la tensió de fase, és a dir, VAN = Vl/√3.

La mateixa volta en la porció AN, ND i AD es mostren per les equacions,

L'equació anterior indica que el punt neutre N divideix la bobina primària del transformador auxiliar en la raó: AN : ND = 2 : 1

Aplicacions de la connexió Scott-T

La connexió Scott-T troba utilització pràctica en els següents escenaris:

• Instal·lacions de fornals elèctrics: Permet l'operació paral·lela de dos fornals monofàsics mentre s'extreu una càrrega equilibrada d'un subministrament trifàsic, assegurant una distribució eficient de la potència i la estabilitat del sistema.

• Gestió de càrregues monofàsiques: Comúment aplicat en sistemes de ferrocarrils electrificats (per exemple, trens elèctrics), on les càrregues monofàsiques es programen per mantenir una càrrega gairebé igual en totes tres fases del subministrament, minimitzant la descompensació i optimitzant el rendiment de la xarxa.

• Conversió de fases entre sistemes: Facilita el flux de potència bidireccional entre sistemes trifàsics i bifàsics. Encara que pot convertir en ambdós sentits, les aplicacions pràctiques es centren predominantment en la conversió de trifàsica a bifàsica, ja que els generadors bifàsics rarament s'utilitzen en els sistemes moderns de subministrament d'energia.