Conexión de transformador Scott-T

Definición: La conexión Scott-T es una técnica para conectar dos transformadores monofásicos para permitir la conversión de trifásica a bifásica y viceversa. Los dos transformadores están conectados eléctricamente pero operan de manera independiente magnéticamente. Un transformador se designa como el transformador principal, mientras que el otro se denomina transformador auxiliar o teaser.

El diagrama a continuación ilustra la conexión del transformador Scott-T:

• El transformador principal tiene un toma central en el punto D y está conectado a las líneas B y C en el lado trifásico. Su bobinado primario se etiqueta BC, y su bobinado secundario se etiqueta a₁a₂.

• El transformador teaser está conectado entre el terminal de línea A y el toma central D. Su bobinado primario se etiqueta AD, y su bobinado secundario se etiqueta b₁b₂.

Para la conexión Scott-T, se utilizan transformadores idénticos e intercambiables, cada uno con un bobinado primario de Tp vueltas y equipado con tomas en 0.289Tp, 0.5Tp y 0.866Tp.

Diagrama Fasorial del Transformador de Conexión Scott

Las tensiones de línea del sistema trifásico equilibrado—VAB, VBC y VCA—se muestran en la figura a continuación, ilustradas como un triángulo equilátero cerrado. El diagrama también muestra los bobinados primarios del transformador principal y del transformador teaser.

El punto D divide el bobinado primario BC del transformador principal en dos mitades iguales. Por lo tanto, el número de vueltas en la porción BD es igual al número de vueltas en la porción DC, ambas siendo Tp/2. Las tensiones VBD y VDC son iguales en magnitud y en fase con la tensión VBC.

La tensión entre A y D es

El transformador teaser tiene una calificación de tensión primaria de √3/2 (es decir, 0.866) veces la del transformador principal. Cuando se aplica la tensión VAD al bobinado primario del transformador teaser, su tensión secundaria V2t adelanta la tensión de terminal secundario del transformador principal V2m por 90 grados, como se muestra en la figura a continuación.

Para mantener la misma tensión por vuelta en los bobinados primarios de ambos transformadores, el número de vueltas en el bobinado primario del transformador teaser debe ser √3/2 Tp.

Consecuentemente, los secundarios de ambos transformadores tienen calificaciones de tensión idénticas. Las tensiones secundarias V2t y V2m son iguales en magnitud pero separadas por 90° en fase, produciendo así un sistema bifásico equilibrado.

Posición del Punto Neutro N

Los bobinados primarios de los dos transformadores pueden formar una conexión de cuatro hilos a un suministro trifásico si se proporciona un toma N en el bobinado primario del transformador teaser de tal manera que:

• La tensión entre AN, denotada como VAN, es igual a la tensión de fase, es decir, VAN = Vl/√3.

La misma tensión por vuelta en las porciones AN, ND y AD se muestra mediante las ecuaciones,

La ecuación anterior indica que el punto neutro N divide el bobinado primario del transformador teaser en la proporción: AN : ND = 2 : 1

Aplicaciones de la Conexión Scott-T

La conexión Scott-T encuentra uso práctico en los siguientes escenarios:

• Instalaciones de Hornos Eléctricos: Permite la operación en paralelo de dos hornos monofásicos mientras se extrae una carga equilibrada de un suministro trifásico, asegurando una distribución eficiente de energía y estabilidad del sistema.

• Gestión de Cargas Monofásicas: Comúnmente aplicada en sistemas de ferrocarriles electrificados (por ejemplo, trenes eléctricos), donde las cargas monofásicas se programan para mantener una carga casi igual en todas las tres fases del suministro, minimizando el desequilibrio y optimizando el rendimiento de la red.

• Conversión de Fase Entre Sistemas: Facilita el flujo de potencia bidireccional entre sistemas trifásicos y bifásicos. Aunque puede convertir en ambas direcciones, las aplicaciones prácticas se centran predominantemente en la conversión de trifásico a bifásico, ya que los generadores bifásicos rara vez se usan en los sistemas de energía modernos.