Conexão do Transformador Scott-T

Definição: A conexão Scott-T é uma técnica para ligar dois transformadores monofásicos para permitir a conversão trifásica para bifásica e vice-versa. Os dois transformadores estão conectados eletricamente, mas operam independentemente magneticamente. Um transformador é designado como o transformador principal, enquanto o outro é chamado de transformador auxiliar ou teaser.

O diagrama abaixo ilustra a conexão do transformador Scott-T:

• O transformador principal possui um terminal central no ponto D e está conectado às linhas B e C no lado trifásico. Sua bobina primária é rotulada BC, e sua bobina secundária é rotulada a₁a₂.

• O transformador auxiliar está conectado entre o terminal da linha A e o terminal central D. Sua bobina primária é rotulada AD, e sua bobina secundária é rotulada b₁b₂.

Para a conexão Scott-T, são utilizados transformadores idênticos e intercambiáveis, cada um com uma bobina primária com Tp espiras e equipado com derivações em 0.289Tp, 0.5Tp e 0.866Tp.

Diagrama Fasorial do Transformador de Conexão Scott

As tensões de linha do sistema trifásico balanceado — VAB, VBC e VCA — são ilustradas na figura abaixo, representadas como um triângulo equilátero fechado. O diagrama também mostra as bobinas primárias do transformador principal e do transformador auxiliar.

O ponto D divide a bobina primária BC do transformador principal em duas metades iguais. Consequentemente, o número de espiras na porção BD é igual ao número de espiras na porção DC, ambas sendo Tp/2. As tensões VBD e VDC são iguais em magnitude e em fase com a tensão VBC.

A tensão entre A e D é

O transformador auxiliar tem uma tensão nominal primária de √3/2 (ou seja, 0.866) vezes a do transformador principal. Quando a tensão VAD é aplicada à bobina primária do transformador auxiliar, sua tensão secundária V2t leva a tensão do terminal secundário do transformador principal V2m por 90 graus, conforme ilustrado na figura abaixo.

Para manter a mesma tensão por espira nas bobinas primárias de ambos os transformadores, o número de espiras na bobina primária do transformador auxiliar deve ser √3/2 Tp.

Consequentemente, as tensões secundárias de ambos os transformadores têm classificações de tensão idênticas. As tensões secundárias V2t e V2m são iguais em magnitude, mas separadas por 90° em fase, produzindo assim um sistema bifásico balanceado.

Posição do Ponto Neutro N

As bobinas primárias dos dois transformadores podem formar uma conexão de quatro fios com um fornecimento trifásico se for fornecida uma derivação N na bobina primária do transformador auxiliar de modo que:

• A tensão entre AN, denotada como VAN, seja igual à tensão de fase, ou seja, VAN = Vl/√3.

A mesma tensão por espira nas porções AN, ND e AD são mostradas pelas equações,

A equação acima indica que o ponto neutro N divide a bobina primária do transformador auxiliar na razão: AN : ND = 2 : 1

Aplicações da Conexão Scott-T

A conexão Scott-T encontra uso prático nos seguintes cenários:

• Instalações de Forno Elétrico: Permite a operação paralela de dois fornos monofásicos, enquanto desenha uma carga balanceada de um fornecimento trifásico, garantindo uma distribuição eficiente de energia e estabilidade do sistema.

• Gestão de Carga Monofásica: Comumente aplicada em sistemas ferroviários elétrificados (por exemplo, trens elétricos), onde cargas monofásicas são programadas para manter uma carga próxima de igual em todas as três fases do fornecimento, minimizando o desequilíbrio e otimizando o desempenho da rede.

• Conversão de Fase entre Sistemas: Facilita o fluxo de energia bidirecional entre sistemas trifásicos e bifásicos. Embora possa converter em ambas as direções, as aplicações práticas se concentram predominantemente na conversão de trifásico para bifásico, já que geradores bifásicos raramente são usados em sistemas de energia modernos.