Scott-T-transformer kobling

Definisjon: Scott-T-forbindelsen er en teknikk for å koble to enfas-transformatorer sammen for å muliggjøre konvertering mellom tre-fase og to-fase, og vice versa. De to transformatorene er elektrisk koblet, men opererer magnetisk uavhengig. Den ene transformatoren er betegnet som hovedtransformator, mens den andre kalles hjelpe- eller teaser-transformator.

Diagrammet nedenfor viser Scott-T-transformatorforbindelsen:

• Hovedtransformatoren har en midtpunktstapping ved punkt D og er koblet til ledene B og C på tre-fasesiden. Primærspolen er merket BC, og sekundærspolen er merket a₁a₂.

• Teaser-transformatoren er koblet mellom linjeleddet A og midtpunktstappingen D. Primærspolen er merket AD, og sekundærspolen er merket b₁b₂.

For Scott-T-forbindelsen brukes identiske og byttelige transformatorer, hver med en primærspole med Tp viklinger og utrustet med tappinger ved 0.289Tp, 0.5Tp, og 0.866Tp.

Fasordiagram for Scott-forbindelses-transformator

Linjespenningene i det balanserte tre-fasesystemet – VAB, VBC, og VCA – er vist i figuren nedenfor, illustrert som en lukket likesidet trekant. Diagrammet viser også primærspolene til hovedtransformator og teaser-transformator.

Punkt D deler primærspolen BC i hovedtransformator i to like halvdel. Dermed er antallet viklinger i BD-delen lik antallet viklinger i DC-delen, begge være Tp/2. Spenningsene VBD og VDC er like store og i fase med spenningen VBC.

Spenningsdifferansen mellom A og D er

Teaser-transformator har en primærspenning på √3/2 (dvs. 0.866) ganger hovedtransformator. Når spenningen VAD blir lagt på teaser-transformatorens primærspole, fører dens sekundærespenning V2t hovedtransformatorens sekundærendespennning V2m med 90 grader, som vist i figuren nedenfor.

For å opprettholde samme spenning per vikling i primærspolene av både hovedtransformator og teaser-transformator, må antallet viklinger i teaser-transformatorens primærspole være √3/2 Tp.

Dermed har sekundærspolene til begge transformatorer identiske spenninger. Sekundærespenningsene V2t og V2m er like store, men separert med 90° i fase, noe som produserer et balansert to-fasesystem.

Posisjon av neutralpunkt N

Primærspolene til de to transformatorne kan danne en fireledsforkobling til en tre-faseforsyning hvis en tapping N blir satt på teaser-transformatorens primærspole slik at:

• Spenningen over AN, markert som VAN, er lik fasen spenningen, dvs. VAN = Vl/√3.

Samme spenning per vikling i delene AN, ND og AD er vist av ligningene,

Ligningen ovenfor indikerer at neutralpunktet N deler primærspolen i teaser-transformator i forholdet: AN : ND = 2 : 1

Bruk av Scott-T-forbindelse

Scott-T-forbindelsen finner praktisk bruk i følgende situasjoner:

• Elektriske ovninstallasjoner: Den muliggjør parallell drift av to enfasovner mens det trekkes en balansert last fra en tre-faseforsyning, noe som sikrer effektiv strømdistribusjon og systemstabilitet.

• Enfaslastadministrasjon: Vanlig brukt i elektrifiserte jernbaneanlegg (f.eks. elektriske tog), der enfaslast planlegges for å opprettholde nærmest like last på alle tre faser av forsyningen, noe som minimerer ubalans og optimaliserer nettets ytelse.

• Fasekonvertering mellom systemer: Muliggjør toveis strømflyt mellom tre-fase og to-fasesystemer. Selv om det kan konvertere begge veier, fokuserer praktiske anvendelser hovedsakelig på konvertering fra tre-fase til to-fase, da to-fasegeneratorer sjelden brukes i moderne strømsystemer.