Połączenie transformatora Scott-T

Definicja: Połączenie Scott-T to technika łączenia dwóch jednofazowych transformatorów umożliwiająca konwersję z trójfazowej na dwufazową i odwrotnie. Dwa transformatory są elektrycznie połączone, ale działają niezależnie magnetycznie. Jeden transformator jest oznaczony jako główny transformator, podczas gdy drugi nazywany jest transformatorem pomocniczym lub teaserem.

Poniższy diagram ilustruje połączenie transformatora Scott-T:

• Główny transformator ma centralny punkt styku w punkcie D i jest podłączony do linii B i C na stronie trójfazowej. Jego cewka główna jest oznaczona BC, a cewka wtórna a₁a₂.

• Transformator pomocniczy jest podłączony między terminal liniowy A a centralnym punktem styku D. Jego cewka główna jest oznaczona AD, a cewka wtórna b₁b₂.

Dla połączenia Scott-T stosowane są identyczne i wymienne transformatory, każdy wyposażony w cewkę główną z Tp zwitkami i wyposażony w punkty styku w 0.289Tp, 0.5Tp i 0.866Tp.

Diagram fazowy transformatora Scott

Napięcia liniowe zrównoważonego systemu trójfazowego - VAB, VBC i VCA - są przedstawione na poniższym rysunku, ilustrując zamknięty równoboczny trójkąt. Diagram pokazuje również cewki główne głównego transformatora i transformatora pomocniczego.

Punkt D dzieli cewkę główną BC głównego transformatora na dwie równe części. W rezultacie liczba zwitków w części BD jest równa liczbie zwitków w części DC, obie wynoszą Tp/2. Napięcia VBD i VDC są równe co do wartości i fazy z napięciem VBC.

Napięcie między A a D wynosi

Transformator pomocniczy ma nominalne napięcie pierwotne √3/2 (czyli 0,866) razy większe niż główny transformator. Gdy napięcie VAD jest zastosowane do cewki głównej transformatora pomocniczego, jego napięcie wtórne V2t wyprzedza napięcie końcowe wtórne głównego transformatora V2m o 90 stopni, jak pokazano na poniższym rysunku.

Aby zachować takie same napięcie na zwitku w cewkach głównych zarówno głównego, jak i pomocniczego transformatora, liczba zwitków w cewce głównej transformatora pomocniczego musi wynosić √3/2 Tp.

W rezultacie, cewki wtórne obu transformatorów mają identyczne nominalne napięcia. Napięcia wtórne V2t i V2m są równe co do wartości, ale oddzielone są o 90° fazowo, tworząc zrównoważony system dwufazowy.

Położenie punktu neutralnego N

Cewki główne dwóch transformatorów mogą utworzyć czteroprzewodowe połączenie z zasilaniem trójfazowym, jeśli na cewce głównej transformatora pomocniczego zostanie zapewniony punkt styku N, taki że:

• Napięcie między AN, oznaczone jako VAN, jest równe napięciu fazowemu, czyli VAN = Vl/√3.

To samo napięcie na zwitku w części AN, ND i AD jest pokazane przez równania,

Powyższe równanie wskazuje, że punkt neutralny N dzieli cewkę główną transformatora pomocniczego w stosunku: AN : ND = 2 : 1

Zastosowania połączenia Scott-T

Połączenie Scott-T znajduje praktyczne zastosowanie w następujących scenariuszach:

• Instalacje pieców elektrycznych: Umożliwia równoległe działanie dwóch jednofazowych pieców, jednocześnie pobierając zbilansowane obciążenie z zasilania trójfazowego, zapewniając efektywne rozprowadzanie mocy i stabilność systemu.

• Zarządzanie obciążeniami jednofazowymi: Powszechnie stosowane w systemach kolejnictwa elektrycznego (np. pociągi elektryczne), gdzie obciążenia jednofazowe są planowane tak, aby utrzymać prawie równe obciążenie wszystkich trzech faz zasilania, minimalizując niestabilność i optymalizując wydajność sieci.

• Konwersja faz między systemami: Ułatwia dwukierunkowy przepływ mocy między systemami trójfazowymi i dwufazowymi. Choć może konwertować w obu kierunkach, praktyczne zastosowania skupiają się głównie na konwersji z trójfazowego na dwufazowy, ponieważ generatory dwufazowe rzadko są używane w nowoczesnych systemach energetycznych.