Trasformatore trifase

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1 Lo spostamento angolare è defnto come lo sfasamento tra tenson d prmaro e secondaro della stessa fase ed è funzone del tpo d collegamento dell'avvolgmento AT e dell'avvolgmento bt.

2 S defnsce gruppo l numero ottenuto dvdendo lo spostamento angolare per 30. grupp possbl sono 0, 1, 2,..., 11. var grupp orgnano le seguent famgle: famgla : grupp 1, 5, 9 famgla : grupp 2, 6, 10 famgla : grupp 3, 7, 11 famgla V : grupp 0, 4, 8 grupp appartenent alla medesma famgla sono tra d loro scambabl con la semplce rdefnzone della morsettera del trasformatore. grupp marcat sono quell a qual le norme CE facevano rfermento prma dell'ntroduzone della classfcazone n famgle.

3 Un trasformatore trfase vene classfcato medante una sgla composta da: un carattere mauscolo (Y per la stella, D per l trangolo, Z per lo zg-zag) che denota l tpo d collegamento dal lato AT un carattere mnuscolo (y per la stella, d per l trangolo, z per lo zg-zag) che denota l tpo d collegamento dal lato bt, un numero che denota l gruppo d appartenenza. se un avvolgmento è a stella o a zg-zag e l centro è collegato al neutro s aggunge alla sgla l carattere N o n. Connessone n parallelo La connessone n parallelo può essere eseguta solo tra trasformator che appartengono allo stesso gruppo (bsogna naturalmente soddsfare anche le condzon necessare per l parallelo de trasformator monofase).

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5 Yy0 (prmaro e secondaro a stella) l rapporto d trasformazone vale: Lo spostamento angolare vale α 0, l gruppo è lo 0.

6 Yy6 (prmaro e secondaro a stella, con la stella al secondaro rovescata) l rapporto d trasformazone vale: Lo spostamento angolare vale α 180, l gruppo è l 6.

7 Yd11 (prmaro a stella e secondaro a trangolo rovescato) l rapporto d trasformazone vale: Lo spostamento angolare vale α 330, l gruppo è l' 11.

8 Yz11 (prmaro a stella e secondaro a zg-zag) Trasformatore trfase Cascuna fase dell'avvolgmento a zg-zag è costtuta da due Cascuna fase dell avvolgmento a zg-zag è costtuta da due bobne ugual, collocate su colonne contgue, collegate n sere unendo nseme una coppa d cap non corrspondent delle due bobne.

9 Le tre fas dell'avvolgmento a zg-zag s collegano a stella unendo nseme una terna d cap corrspondent delle tre fas. Con rfermento allo schema sotto rportato s ha: l rapporto d trasformazone vale: Lo spostamento angolare vale α 330 e qund l gruppo è l' 11. A partà d tensone prmara e d numero d spre N 1 ed N 2, la tensone secondara nel trasformatore Yz è mnore della tensone secondara del trasformatore Yy ( rsulta essere V 20Yz 0,866 V 20Yy ) e percò anche la potenza del trasformatore Yz, a partà d corrent nomnal, è nferore nella stessa msura rspetto alla potenza del trasformatore Yy.

10 Corrente a vuoto con prmaro a stella con neutro e secondaro a stella S consdera per semplctà un trasformatore smmetrco. Per effetto della non lneartà tà del crcuto t magnetco dovuta all effetto della saturazone, una grandezza tra l flusso e la corrente magnetzzante non è snusodale. Ragonando n manera smle al caso del trasformatore monofase è la corrente magnetzzante che rsulta essere deformata.

11 Svluppando n sere d Fourer, ed arrestando lo svluppo alla qunta armonca s avrà: 1 11 sen( t) + 13 sen(3 t) + 15 sen(5 t) π 2π 2π 2 21sen( t - ) + 23sen3( t - ) + 25sen5( t - ) π 4 π 2 π 3 31sen( t - ) + 33sen3( t - ) + 35sen5( t - ) Le armonche d ordne par sono nulle, poché la forma d onda della corrente è smmetrca rspetto all asse delle ascsse. Le prme armonche rappresentano una terna dretta ed hanno rsultante nulla sen( t) 21 21sen( t sen( t - 2 π ) 3 4π ) 3

12 Le terze armonche rappresentano una terna omopolare ed hanno rsultante non nulla. t) sen(3 t) sen(3 t) sen( t) sen(3 t) sen(3 t) sen(3 ) 4 t sen(3 ) 2 t sen(3 t) sen(3 ) 3 4 t sen3( ) 3 2 t sen3( π π π π Le qunte armonche rappresentano una terna nversa ed hanno rsultante nulla q pp t) sen(5 t) sen(5 t) sen(5 ) 2 t (5 ) 3 4 t sen(5 t) sen(5 ) 20 t (5 ) 3 10 t sen(5 t) sen(5 ) 4 t 5( ) 3 2 t sen5( t) sen( π π π π π π ) 3 t sen(5 ) 3 t sen(5 ) 3 t sen5(

13 Attraverso l conduttore d neutro crcolerà la rsultante delle terze armonche. La presenza del conduttore d neutro permette la crcolazone delle component d terza armonca della corrente magnetzzante che qund s deforma, mantenendo l flusso, e qund la f.e.m. ndotta, snusodale. L'unco nconvenente che può verfcars è costtuto dal dsturbo che la corrente alla frequenza d 150 Hz crcolante nel neutro può ntrodurre nelle lnee telefonche vcne alla rete elettrca che almenta l trasformatore.

14 Corrente a vuoto con prmaro a stella e secondaro a stella n questo caso l prmaro del trasformatore è prvo del conduttore d neutro, qund per la legge d Krchhoff a nod la somma delle corrent entrant al centro stella deve dare rsultante nulla, sa che s tratt delle component fondamental che delle component d terza armonca.

15 Le component d prma e qunta armonca danno sempre rsultante nulla, mentre le component d terza armonca, essendo n fase tra d loro, danno rsultante nulla solo se sono dentcamente nulle, ovvero 3A (t) 3B (t) 3C (t) 0. Ne consegue che n questo caso, al contraro del trasformatore monofase, le corrent magnetzzant devono essere snusodal e d conseguenza devono essere deformat fluss.

16 fluss contengono nfnte armonche trple con una componente d terza armonca domnante. Consderando solo la prma e la terza armonca s ha: ϕ 1 ϕ 11 + ϕ 13 ϕ 2 ϕ 21 + ϕ 23 ϕ 3 ϕ 31 + ϕ 33

17 S ha qund: ϕ 1 + ϕ 2 + ϕ 3 ϕ 11 + ϕ 13 + ϕ 21 + ϕ 23 + ϕ 31 + ϕ 33 Poché: ϕ 11 + ϕ 21 + ϕ 31 0 S ha essendo ϕ 13 ϕ 23 ϕ 33 : ϕ 1 + ϕ 2 + ϕ 3 3ϕ 13 ϕ 0 La componente d terza armonca del flusso s chude n ara o attraverso l cassone del trasformatore, presentando questo una permeabltà magnetca maggore d quella dell'ara. Le perdte per corrent parasste nel metallo del cassone saranno rlevant tenendo conto che l flusso omopolare ha una frequenza d 150 Hz.

18 La deformazone de fluss causa una deformazone delle forze elettromotrc t ndotte. Sano E 1, E 2 ed E 3 le tenson stellate n assenza d saturazone ed E 0 la tensone omopolare ndotta dalla componente d terza armonca del flusso. Quest ultma ha pulsazone 3 e, nel dagramma sofrequenzale, ruoterà con veloctà 2. S ha una rotazone del centro stella ed una deformazone delle tenson d fase. Le tenson concatenate sono costant pochè vertc del trangolo restano fss (nfatt le component d terza armonca s eldono).

19 Corrente a vuoto con prmaro a trangolo, secondaro a stella Pochè nulla s oppone alla deformazone delle corrent magnetzzant n cascuna fase del prmaro (la componente d terza armonca della corrente magnetzzante può crcolare lberamente nella magla formata dal trangolo), saranno snusodal sa l flusso che le f.e.m. ndotte al prmaro ed al secondaro.

20 Le corrent d lnea, essendo date dalla dfferenza vettorale d due corrent d fase, rsultano snusodal, n quanto le component d terza armonca, essendo tra d loro n fase, s eldono.

21 Corrente a vuoto con prmaro a stella e secondaro a trangolo Come nel caso prmaro a stella, secondaro a stella,la corrente magnetzzante deve rsultare snusodale, per cu sono deformat fluss e, con ess, le f.e.m. ndotte.

22 Tuttava, lungo la magla chusa costtuta dalla connessone a trangolo degl avvolgment d secondaro le component fondamental della f.e.m. ndotta danno luogo ad una rsultante nulla, mentre le component d terza armonca che danno luogo ad una rsultante non nulla causano la crcolazone d una corrente d terza armonca a 150 Hz. Tale corrente d terza armonca tenderà per la legge d Lenz ad oppors alla causa che l'ha generata, percò produrrà un flusso d terza armonca n opposzone d fase con la componente d flusso d terza armonca generata al prmaro. Con l collegamento a trangolo del secondaro dmnusce sensblmente la deformazone delle f.e.m. ndotte. Corrente a vuoto con prmaro a stella e secondaro a stella con terzaro ozoso Gl stess effett d un secondaro collegato a trangolo possono essere ottenut ntroducendo un terzo avvolgmento connesso a trangolo, ma ozoso, che coè non prende parte al trasfermento d potenza. L avvolgmento ozoso può essere dmensonato per tenson e corrent notevolmente nferor rspetto a quelle del secondaro.

23 Carco squlbrato - prmaro a stella e secondaro a stella con neutro Un carco monofase è nserto tra la fase C ed l neutro. La corrente d secondaro 2C rchama una corrente d reazone 1C ' nel prmaro della stessa fase. Tale corrente deve necessaramente chuders attraverso le altre due fas del prmaro (metà sulla fase A e metà sulla fase B).

24 Le corrent negl avvolgment d prmaro delle fas A e B non trovano una corrspondente corrente ne rspettv avvolgment d secondare per cu l loro effetto è totalmente magnetzzante. Le corrent 11 e 12 s sommano alle corrent d magnetzzazone delle fas 1 e 2. Come rsultato, essendo 11 >> 10 e 12 >> 20 s ha una forte dstorsone de fluss e delle forze elettromotrc ndotte.

25 Trascurando le corrent d magnetzzazone Σ N 0 0

26 Le f.m.m. sono ugual, qund nel trasformatore crcola un flusso omopolare che causa una deformazone delle tenson. Le tre colonne sono sottoposte ad F.M.M. undrezonale supplementare par a N 2 23 /3 S crea uno squlbro nelle f.m.m. delle fas A e B con un conseguente aumento d flusso e qund delle f.e.m. sa al prmaro che al secondaro. Questo tpo d collegamento non s presta percò per trasformator che almentano carch squlbrat.

27 Carco squlbrato - prmaro e secondaro a stella con neutro Nell avvolgmento secondaro della fase C crcola una corrente 2C cherchamaunacorrente corrente d reazone 1C ' nell avvolgmento prmaro della stessa fase. La corrente 1C ' s rchude attraverso l neutro, che rappresenta la va a mnore mpedenza. La corrente d reazone non va ad nteressare le altre due fas del prmaro e percò non s ha nessun squlbro nelle forze magnetomotrc delle due fas non carcate, l flusso nelle tre colonne rmarrà qund costante. Questo tpo d collegamento s presta all almentazone d carch squlbrat.

28 Carco squlbrato - prmaro a trangolo, secondaro a stella con neutro La corrente d reazone 1C ' rchamata al prmaro dalla corrente secondara 2C s chude attraverso la lnea senza nteressare le altre due fas. Ogn colonna del trasformatore vene a funzonare come un trasformatore monofase ndpendente. Questo tpo d connesson è percò partcolarmente mpegato ne trasformator rduttor che almentano le ret dstrbutrc a bassa tensone a quattro fl.

29 Carco squlbrato - prmaro a trangolo, secondaro a stella senza neutro La connessone trangolo dal lato bt e stella senza neutro dal lato AT trova mpego ne trasformator elevator delle central generatrc. La connessone a trangolo del prmaro consente la crcolazone della componente d terza armonca delle corrent magnetzzant ed asscura percò l'andamento snusodale de fluss e delle forze elettromotrc. n tal trasformator la tensone applcata al prmaro è quella d'uscta degl alternator (6 20 KV) mentre la tensone al secondaro è quella adatta al trasporto t ( KV).

30 Carco squlbrato - prmaro a stella, secondaro a zg-zag con neutro Un carco monofase nserto al secondaro tra una fase e l neutro rchama corrente n due fas del prmaro.

31 Gl avvolgment d prmaro percors da corrente corrspondono agl avvolgment d secondaro percors da corrente, non vene qund a crears nessuno squlbro delle forze magnetomotrc. D conseguenza fluss e le forze elettromotrc non vengono dstort. La componente d terza armonca vene elmnata dalla tensone d fase al secondaro. La tensone d fase è nfatt data dalla dfferenza tra le due tenson ndotte sulle due metà della fase consderata e, poché le component d terza armonca sono n fase tra d loro, s eldono.

32 Carco squlbrato - prmaro a trangolo, secondaro a zg-zag con neutro Così come la connessone prmaro a trangolo, secondaro a stella con neutro, è usata quando s rchede l'accessbltà del neutro al secondaro e s prevede la possbltà d fort squlbr d carco. Consente la massma smmetra delle tenson e la mglore rpartzone del carco al prmaro. Le terze armonche della corrente magnetzzante dovute alla non lneartà del nucleo s manfestano con una corrente che crcola soltanto nel trangolo del prmaro.

33 Carco squlbrato - prmaro a trangolo, secondaro a trangolo Questa connessone permette d almentare carch squlbrat senza che s manfestno dssmmetre nelle forze elettromotrc. Ha noltre la caratterstca d mantenere nvarate le tenson secondare anche se s nterrompe una fase del trangolo, (s ottene la connessone a V). n un trasformatore trfase trangolo-trangolo, se va fuor servzo una fase, s ottene automatcamente l collegamento a V. Tale connessone d emergenza permette la trasformazone trfase ma con potenza trasformata mnore. Le tenson nfatt rmangono mmutate mentre le corrent d lnea, concdendo con quelle d fase, sono rdotte d volte. Ne consegue che anche la potenza trasformata vene rdotta d volte.