Connessione Trasformatore Scott-T

Definizione: La connessione Scott-T è una tecnica per collegare due trasformatori monofase per consentire la conversione da trifase a bifase e viceversa. I due trasformatori sono collegati elettricamente ma operano indipendentemente dal punto di vista magnetico. Un trasformatore è designato come trasformatore principale, mentre l'altro è chiamato trasformatore ausiliario o teaser.

Il diagramma sottostante illustra la connessione del trasformatore Scott-T:

• Il trasformatore principale presenta un centro di presa al punto D ed è collegato alle linee B e C sul lato trifase. L'avvolgimento primario è etichettato BC, mentre l'avvolgimento secondario è etichettato a₁a₂.

• Il trasformatore teaser è collegato tra il terminale della linea A e il centro di presa D. L'avvolgimento primario è etichettato AD, mentre l'avvolgimento secondario è etichettato b₁b₂.

Per la connessione Scott-T, vengono utilizzati trasformatori identici e interscambiabili, ciascuno dotato di un avvolgimento primario con Tp spire e dotato di prese a 0.289Tp, 0.5Tp e 0.866Tp.

Diagramma fasore del trasformatore con connessione Scott

Le tensioni di linea del sistema trifase bilanciato - VAB, VBC e VCA - sono illustrate nella figura sottostante, rappresentate come un triangolo equilatero chiuso. Il diagramma mostra anche gli avvolgimenti primari del trasformatore principale e del trasformatore teaser.

Il punto D divide l'avvolgimento primario BC del trasformatore principale in due metà uguali. Di conseguenza, il numero di spire nella parte BD è uguale al numero di spire nella parte DC, entrambe pari a Tp/2. Le tensioni VBD e VDC sono uguali in ampiezza e in fase con la tensione VBC.

La tensione tra A e D è

Il trasformatore teaser ha una tensione primaria di √3/2 (cioè 0,866) volte quella del trasformatore principale. Quando la tensione VAD viene applicata all'avvolgimento primario del trasformatore teaser, la sua tensione secondaria V2t precede la tensione ai terminali secondari del trasformatore principale V2m di 90 gradi, come mostrato nella figura sottostante.

Per mantenere la stessa tensione per spira negli avvolgimenti primari di entrambi i trasformatori, il numero di spire nell'avvolgimento primario del trasformatore teaser deve essere √3/2 Tp.

Di conseguenza, i secondari di entrambi i trasformatori hanno tensioni nominali identiche. Le tensioni secondarie V2t e V2m sono uguali in ampiezza ma separate di 90° in fase, producendo così un sistema bifase bilanciato.

Posizione del punto neutrale N

Gli avvolgimenti primari dei due trasformatori possono formare una connessione a quattro fili ad un alimentazione trifase se viene fornita una presa N sull'avvolgimento primario del trasformatore teaser tale che:

• La tensione tra AN, indicata come VAN, è uguale alla tensione di fase, cioè VAN = Vl/√3.

La stessa tensione per spira nelle porzioni AN, ND e AD sono mostrate dalle equazioni,

L'equazione sopra indica che il punto neutrale N divide l'avvolgimento primario del trasformatore teaser nel rapporto: AN : ND = 2 : 1

Applicazioni della connessione Scott-T

La connessione Scott-T trova applicazioni pratiche nei seguenti scenari:

• Installazioni di forni elettrici: consente l'operazione parallela di due forni monofase, assicurando un carico bilanciato da un'energia trifase, garantendo una distribuzione efficiente dell'energia e la stabilità del sistema.

• Gestione dei carichi monofase: comunemente applicata nei sistemi ferroviari elettrificati (ad esempio, treni elettrici), dove i carichi monofase sono programmati per mantenere un carico quasi uguale su tutte e tre le fasi dell'alimentazione, minimizzando l' squilibrio e ottimizzando le prestazioni della rete.

• Conversione di fase tra sistemi: facilita il flusso di potenza bidirezionale tra sistemi trifase e bifase. Sebbene possa convertire in entrambe le direzioni, le applicazioni pratiche si concentrano principalmente sulla conversione da trifase a bifase, poiché i generatori bifase sono raramente utilizzati nei moderni sistemi di energia.