Σύνδεση μετατροπέα Scott-T

Ορισμός: Η σύνδεση Scott-T είναι μια τεχνική για τη σύνδεση δύο μονοφασικών μετατροπέων προκειμένου να επιτραπεί η μετατροπή 3-φάσης σε 2-φάση και αντιστρόφως. Οι δύο μετατρόπες είναι ηλεκτρικά συνδεδεμένοι, αλλά λειτουργούν μαγνητικά ανεξάρτητα. Ο ένας μετατρόπες ονομάζεται κύριος μετατρόπες, ενώ ο άλλος ονομάζεται βοηθητικός ή teaser μετατρόπες.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει τη σύνδεση των μετατροπέων Scott-T:

• Ο κύριος μετατρόπες διαθέτει μια κεντρική σύνδεση στο σημείο D και είναι συνδεδεμένος με τις γραμμές B και C στην πλευρά 3-φάσης. Το πρωτογενές πλέξιμό του ονομάζεται BC, ενώ το δευτερογενές πλέξιμό του ονομάζεται a₁a₂.

• Ο teaser μετατρόπες είναι συνδεδεμένος μεταξύ της γραμμής A και της κεντρικής σύνδεσης D. Το πρωτογενές πλέξιμό του ονομάζεται AD, ενώ το δευτερογενές πλέξιμό του ονομάζεται b₁b₂.

Για τη σύνδεση Scott-T, χρησιμοποιούνται ίδιοι και αντικαταστάσιμοι μετατρόπες, καθένας με ένα πρωτογενές πλέξιμο με \(T_p\) στροφές και εξοπλισμένοι με συνδέσεις στα \(0.289T_p\), \(0.5T_p\) και \(0.866T_p\).

Διάγραμμα Φασόρων του Μετατρόπε Scott

Οι γραμμικές τάσεις του ισορροπημένου 3-φάσης συστήματος—\(V_{AB}\), \(V_{BC}\) και \(V_{CA}\)—είναι απεικονισμένες στο παρακάτω σχήμα, ως κλειστό ισόπλευρο τρίγωνο. Το διάγραμμα δείχνει επίσης τα πρωτογενή πλέξιμα του κυρίου μετατρόπε και του teaser μετατρόπε.

Το σημείο D χωρίζει το πρωτογενές πλέξιμο BC του κυρίου μετατρόπε σε δύο ίσα μέρη. Συνεπώς, ο αριθμός των στροφών στο μέρος BD ισούται με τον αριθμό των στροφών στο μέρος DC, και και τα δύο είναι \(\frac{T_p}{2}\). Οι τάσεις \(V_{BD}\) και \(V_{DC}\) είναι ίσες σε μέγεθος και φάση με την τάση \(V_{BC}\).

Η τάση μεταξύ A και D είναι

Ο teaser μετατρόπες έχει βαθμολογία πρωτογενούς τάσης \(\sqrt{3}/2\) (δηλαδή 0.866) φορές την τάση του κυρίου μετατρόπε. Όταν η τάση \(V_{AD}\) εφαρμόζεται στο πρωτογενές πλέξιμο του teaser μετατρόπε, η δευτερογενής τάση του \(V_{2t}\) προηγείται της τάσης του δευτερογενούς πλέξιμου του κυρίου μετατρόπε \(V_{2m}\) κατά 90 βαθμούς, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Για να διατηρηθεί η ίδια τάση ανά στροφή στα πρωτογενή πλέξιμα και του κυρίου μετατρόπε και του teaser μετατρόπε, ο αριθμός των στροφών στο πρωτογενές πλέξιμο του teaser μετατρόπε πρέπει να είναι \(\frac{\sqrt{3}}{2}T_p\).

Ως αποτέλεσμα, τα δευτερογενή πλέξιμα των δύο μετατρόπεων έχουν την ίδια βαθμολογία τάσης. Οι δευτερογενείς τάσεις \(V_{2t}\) και \(V_{2m}\) είναι ίσες σε μέγεθος αλλά διαφέρουν κατά 90° σε φάση, παράγοντας ένα ισορροπημένο 2-φάση σύστημα.

Θέση Νευτραλού Σημείου N

Τα πρωτογενή πλέξιμα των δύο μετατρόπεων μπορούν να σχηματίσουν μια τέσσερα-λεπτά σύνδεση σε μια 3-φάση παροχή, αν παρέχεται μια σύνδεση N στο πρωτογενές πλέξιμο του teaser μετατρόπε, ώστε:

• Η τάση μεταξύ AN, δηλαδή \(V_{AN}\), είναι ίση με τη φάση τάση, δηλαδή \(V_{AN} = \frac{V_l}{\sqrt{3}}\).

Η ίδια τάση στα τμήματα AN, ND και AD εμφανίζεται από τις εξισώσεις,

Η παραπάνω εξίσωση δείχνει ότι το νευτραλό σημείο N χωρίζει το πρωτογενές πλέξιμο του teaser μετατρόπε με λόγο: \(AN : ND = 2 : 1\)

Εφαρμογές της Σύνδεσης Scott-T

Η σύνδεση Scott-T βρίσκει πρακτική εφαρμογή στις παρακάτω περιπτώσεις:

• Εγκαταστάσεις Ηλεκτρικών Κλιμακίων: Επιτρέπει την παράλληλη λειτουργία δύο μονοφασικών κλιμακίων, ενώ παίρνει ισορροπημένο φορτίο από μια 3-φάση παροχή, διασφαλίζοντας αποτελεσματική κατανομή ενέργειας και σταθερότητα του συστήματος.

• Διαχείριση Μονοφασικών Φορτίων: Συνηθίζεται σε ηλεκτροφορικά συστήματα (π.χ., ηλεκτρικά τρένα), όπου τα μονοφασικά φορτία προγραμματίζονται για να διατηρούν κατά προσέγγιση ίση φορτία σε όλες τις τρεις φάσεις της παροχής, μειώνοντας την ανισορροπία και βελτιώνοντας την απόδοση του δικτύου.

• Μετατροπή Φάσης Μεταξύ Συστημάτων: Επιτρέπει δικτυακό ρεύμα μεταξύ 3-φάσης και 2-φάσης συστημάτων. Αν και μπορεί να μετατρέπει και τα δύο, οι πρακτικές εφαρμογές εστιάζουν κυρίως στη μετατροπή 3-φάσης σε 2-φάση, καθώς οι 2-φάσης γεννήτριες είναι σπάνιες στα σύγχρονα συστήματα ενέργειας.