گذرگاه اتصال ترانسفورماتور اسکات-تی

تعریف: اتصال اسکات-تی روشی برای پیوند دادن دو ترانسفورماتور تک فاز به منظور امکان تبدیل سه فاز به دو فاز و برعکس است. دو ترانسفورماتور به صورت الکتریکی متصل می‌شوند اما به طور مستقل مغناطیسی عمل می‌کنند. یک ترانسفورماتور به عنوان ترانسفورماتور اصلی و دیگری به عنوان ترانسفورماتور کمکی یا تیزر نامیده می‌شود.

نمودار زیر اتصال ترانسفورماتور اسکات-تی را نشان می‌دهد:

• ترانسفورماتور اصلی دارای یک تپ در نقطه D است و به خطوط B و C در سمت سه فاز متصل می‌شود. سیم‌پیچ اصلی آن با BC و سیم‌پیچ ثانویه آن با a₁a₂ نشان داده می‌شود.

• ترانسفورماتور تیزر بین ترمینال خط A و تپ D متصل می‌شود. سیم‌پیچ اصلی آن با AD و سیم‌پیچ ثانویه آن با b₁b₂ نشان داده می‌شود.

برای اتصال اسکات-تی، ترانسفورماتورهای همانند و قابل تعویض استفاده می‌شوند که هر یک دارای یک سیم‌پیچ اصلی با Tp دور است و دارای تپ‌ها در 0.289Tp، 0.5Tp و 0.866Tp می‌باشند.

نمودار فازی ترانسفورماتور اتصال اسکات

ولتاژهای خطی سیستم سه فاز متوازن VAB، VBC و VCA در شکل زیر به صورت یک مثلث متساوی‌الاضلاع بسته نشان داده شده‌اند. نمودار همچنین سیم‌پیچ‌های اصلی ترانسفورماتور اصلی و ترانسفورماتور تیزر را نشان می‌دهد.

نقطه D سیم‌پیچ اصلی BC ترانسفورماتور اصلی را به دو نیمه مساوی تقسیم می‌کند. بنابراین، تعداد دورهای BD با تعداد دورهای DC برابر است و هر دو Tp/2 می‌باشند. ولتاژهای VBD و VDC در اندازه و فاز با ولتاژ VBC برابر هستند.

ولتاژ بین A و D عبارت است از

ترانسفورماتور تیزر دارای ولتاژ اسمی اصلی √3/2 (یعنی 0.866) برابر با ترانسفورماتور اصلی است. وقتی ولتاژ VAD به سیم‌پیچ اصلی ترانسفورماتور تیزر اعمال می‌شود، ولتاژ ثانویه آن V2t نسبت به ولتاژ ثانویه ترمینال ترانسفورماتور اصلی V2m با 90 درجه جلوتر است، همان‌طور که در شکل زیر نشان داده شده است.

برای حفظ همان ولتاژ در هر دور در سیم‌پیچ‌های اصلی هر دو ترانسفورماتور، تعداد دورهای سیم‌پیچ اصلی ترانسفورماتور تیزر باید √3/2 Tp باشد.

بنابراین، ولتاژهای ثانویه هر دو ترانسفورماتور یکسان هستند. ولتاژهای ثانویه V2t و V2m در اندازه یکسان هستند اما در فاز 90° جدا شده‌اند، بنابراین یک سیستم دو فاز متوازن ایجاد می‌کنند.

موقعیت نقطه خنثی N

سیم‌پیچ‌های اصلی دو ترانسفورماتور می‌توانند یک اتصال چهار سیمی به یک تامین کننده سه فاز تشکیل دهند اگر یک تپ N روی سیم‌پیچ اصلی ترانسفورماتور تیزر ایجاد شود به طوری که:

• ولتاژ بین AN، که با VAN نشان داده می‌شود، برابر با ولتاژ فازی است، یعنی VAN = Vl/√3.

همان ولتاژ در بخش‌های AN، ND و AD با معادلات زیر نشان داده می‌شود،

معادله فوق نشان می‌دهد که نقطه خنثی N سیم‌پیچ اصلی ترانسفورماتور تیزر را به نسبت AN:ND = 2:1 تقسیم می‌کند.

کاربردهای اتصال اسکات-تی

اتصال اسکات-تی در سناریوهای زیر کاربرد عملی دارد:

• نصب‌های فرنسن برقی: امکان عملیات موازی دو فرن برقی تک فاز را فراهم می‌کند و در حالی که یک بار متوازن از تامین کننده سه فاز می‌گیرد، توزیع موثر انرژی و پایداری سیستم را تضمین می‌کند.

• مدیریت بار تک فاز: معمولاً در سیستم‌های ریلی برقی (مانند قطارهای برقی) استفاده می‌شود، جایی که بارهای تک فاز به گونه‌ای برنامه‌ریزی می‌شوند که بار نزدیک به یکسانی در تمام سه فاز تامین کننده حفظ شود، عدم توازن را کاهش می‌دهد و عملکرد شبکه را بهینه می‌کند.

• تبدیل فاز بین سیستم‌ها: امکان جریان دوطرفه بین سیستم‌های سه فاز و دو فاز را فراهم می‌کند. اگرچه می‌تواند در هر دو جهت تبدیل کند، اما کاربردهای عملی عموماً بر روی تبدیل سه فاز به دو فاز تمرکز دارند، زیرا ژنراتورهای دو فاز در سیستم‌های برقی مدرن کمتر استفاده می‌شوند.