З'єднання трансформатора Scott-T

Визначення: З'єднання Скотта-Т — це техніка з'єднання двох однофазних трансформаторів для забезпечення перетворення трифазного на двофазне і навпаки. Два трансформатори електрично з'єднані, але магнітно працюють незалежно. Один трансформатор визначається як основний трансформатор, а інший називається допоміжним або трансформатором-запускачем.

Нижче показано схему з'єднання трансформаторів Скотта-Т:

• Основний трансформатор має центральний вивід у точці D і підключений до ліній B і C на стороні трифазної системи. Його первинна обмотка позначена BC, а вторинна обмотка позначена a₁a₂.

• Трансформатор-запускач підключений між лінійним виводом A і центральним виводом D. Його первинна обмотка позначена AD, а вторинна обмотка позначена b₁b₂.

Для з'єднання Скотта-Т використовуються однакові та взаємозамінні трансформатори, кожен з яких має первинну обмотку з Tp витків і оснащений виводами на 0.289Tp, 0.5Tp і 0.866Tp.

Фазова діаграма трансформатора з'єднання Скотта

Лінійні напруги балансованої трифазної системи VAB, VBC і VCA показані на малюнку нижче, як замкнений рівносторонній трикутник. На діаграмі також показані первинні обмотки основного трансформатора і трансформатора-запускача.

Точка D розбиває первинну обмотку BC основного трансформатора на дві рівні частини. В результаті кількість витків в частині BD дорівнює кількості витків в частині DC, обидві частини становлять Tp/2. Напруги VBD і VDC рівні за величиною і за фазою з напругою VBC.

Напруга між A і D становить

Первинна напруга трансформатора-запускача становить √3/2 (тобто 0.866) від напруги основного трансформатора. Коли напруга VAD прикладається до первинної обмотки трансформатора-запускача, його вторинна напруга V2t опережає вторинну напругу основного трансформатора V2m на 90 градусів, як показано на малюнку нижче.

Щоб зберегти ту ж напругу на виток у первинних обмотках обох трансформаторів, кількість витків в первинній обмотці трансформатора-запускача повинна бути √3/2 Tp.

В результаті вторинні обмотки обох трансформаторів мають однакові напруги. Вторинні напруги V2t і V2m рівні за величиною, але розділені на 90° за фазою, що створює балансовану двофазну систему.

Положення нейтральної точки N

Первинні обмотки двох трансформаторів можуть утворювати чотириведенне з'єднання з трифазним живленням, якщо надати вивід N на первинній обмотці трансформатора-запускача так, щоб:

• Напруга між AN, позначена як VAN, дорівнювала фазній напрузі, тобто VAN = Vl/√3.

Та сама напруга на виток у частині AN, ND і AD показана рівняннями,

Це рівняння показує, що нейтральна точка N ділить первинну обмотку трансформатора-запускача в співвідношенні AN : ND = 2 : 1.

Застосування з'єднання Скотта-Т

З'єднання Скотта-Т знаходить практичне застосування в таких випадках:

• Установки електропечей: Дозволяє паралельну роботу двох однофазних печей, забезпечуючи рівномірне навантаження від трифазного живлення, що гарантує ефективне розподілення потужності і стабільність системи.

• Керування однофазними навантаженнями: Широко застосовується в електризованих залізничних системах (наприклад, електропоїзди), де однофазні навантаження плануються таким чином, щоб забезпечити близько рівне навантаження всіх трьох фаз живлення, що мінімізує невідбалансованість і оптимізує роботу мережі.

• Перетворення фаз між системами: Сприяє двосторонньому потоку енергії між трифазними та двофазними системами. Хоча можливе перетворення в обох напрямках, практичні застосування переважно зосереджені на перетворенні трифазного на двофазне, оскільки двофазні генератори рідко використовуються в сучасних системах живлення.