Diferencias entre transformadores trifásicos y monofásicos
En electrodomésticos, en máquinas de soldar, con fines de prueba y medición, se suelen utilizar transformadores monofásicos de potencia relativamente baja. Los potentes transformadores monofásicos se utilizan para alimentar las centrales eléctricas industriales.
La apariencia de un transformador monofásico convencional se muestra en la figura. Aquí puede ver un sistema magnético en forma de marco cerrado que contiene dos varillas, así como un yugo superior e inferior. Las bobinas con el voltaje más bajo (LV) y más alto (HV) se encuentran en las barras.
Para el uso más racional del sistema magnético de dos etapas, los devanados con mayor y menor voltaje se dividen en dos partes, después de lo cual estas partes se conectan en serie o en paralelo, según los parámetros del transformador diseñado. Los terminales de los devanados HV y LV están ubicados en lados opuestos del núcleo.
Si es necesario transformar la corriente trifásica utilizando transformadores monofásicos, tome tres transformadores monofásicos, conecte sus devanados primarios según el esquema de estrella y los devanados secundarios según el esquema de estrella o triángulo. Se obtiene así un grupo de transformadores trifásicos, unidos en un circuito eléctrico común con un circuito magnético separado.
Pero se recurre a esta solución (tres transformadores monofásicos separados para convertir corriente trifásica) en casos extremos, para potencias muy altas, cuando es imposible instalar un transformador trifásico enorme o su fabricación es poco práctica. Además, en caso de accidente en una de las fases, es más fácil reemplazar un transformador monofásico, que (solo uno, no tres) se puede mantener en stock para tal caso. Después de todo, el daño a más de una fase a la vez es muy poco probable.
Si observa un transformador trifásico, aquí no solo se combinan sistemas eléctricos, sino también magnéticos de tres transformadores monofásicos. En la práctica, el sistema de dicho transformador se construye de la siguiente manera. Tome tres transformadores monofásicos bifásicos idénticos, cuyos devanados HV y NV están ubicados en solo uno de los dos polos, y el segundo polo no está ocupado por devanados.
Combinemos las varillas libres de tres transformadores en uno, y moveremos las varillas con bobinas en el espacio 120 grados entre sí. Si este sistema trifásico ahora está conectado a una red de corriente alterna trifásica, entonces el flujo magnético en la barra central (según el principio de superposición de campos magnéticos) siempre será cero.
Por lo tanto, la barra central se puede quitar ya que funcionalmente no juega ningún papel.El resultado es un sistema magnético trifásico con las mismas longitudes de la trayectoria del flujo magnético de trabajo para los devanados de cada una de las tres fases.
Un sistema espacial simétrico con barras espaciadas 120 grados es prácticamente ideal, pero difícil de fabricar y reparar.
Otra versión de un sistema de imán espacial trifásico es aquella en la que los circuitos magnéticos se agrupan en un triángulo regular. Tal núcleo magnético está enrollado con una cinta eléctrica continua. Pero esta decisión se aplica realmente sólo en casos excepcionales.
Para simplificar al máximo el diseño de un transformador trifásico, para facilitar su fabricación y reparación, en la práctica, se utiliza con mayor frecuencia un circuito plano asimétrico de tres niveles. En él, tres varillas están ubicadas en un plano y están superpuestas por dos yugos superiores y dos inferiores.
Aquí, la longitud de la trayectoria del flujo magnético de trabajo (AB) de la barra central es ligeramente menor que la longitud de la trayectoria de los flujos magnéticos de las barras laterales, lo que en cierta medida afecta la diferencia en las corrientes sin carga de las tres fases. .
Los devanados de fase de un sistema asimétrico plano de un transformador trifásico se ubican en las varillas de la misma manera que en un transformador monofásico, luego de lo cual se combinan en un circuito trifásico, como se mencionó anteriormente.
El costo de fabricar y ensamblar un transformador de este tipo es mucho más bajo que fabricar y ensamblar tres transformadores monofásicos para la misma potencia total. El ahorro de peso del material es de aproximadamente un 33%. Y tal transformador resulta ser mucho más barato de mantener. Por esta razón, casi todos los transformadores de potencia trifásicos modernos se fabrican en un circuito trifásico plano.