Transformatoare electrice speciale

TRANSFORMATOARE ELECTRICE SPECIALE

1. TRANSFORMATOARE DE MASURA

In general exista doua feluri de transformatoare electrice de masura:

A) - transformatoare de masura de curent (reductoare de curent);

B) - transformatoare de masura de tensiune (reductoare de tensiune).) -

Din insasi denumirea lor rezulta ca acest tip de transformatoare electrice speciale sunt folosite inprimul rand in cadrul circuitelor de masura (masurarea tensiunii, curentului, puterii, energiei) si apoi incadrul circuitelor de protectie (de tensiune, de suprasarcina etc).

A. Transformatoarele de curent se folosesc in cazul in care estenevoie sa se masoare curenti mari. Astfel, infasurarea primara atransformatorului (reductorului) de curent este formata dintr-o singuraspira sau cateva spire de sectiune mare (uneori chiar sub forma de bara)ce se leaga in serie cu circuitul al carui curent se masoara –figura3.74- iarsecundarul acestuia este format dintr-un numar mai mare de spire desectiune mica la bornele caruia se leaga bobinele aparatelor care au

rezistentele ohmice foarte mici, de exemplu ampermetrele, bobinele de curent ale wattmetrelor,contoarelor, cosfimetrelor, ale releelor de curent etc. Pentru ca toate aceste bobine trebuie sa fie strabatutede acelasi curent din secundarul reductorului de curent rezulta ca ele se vor lega in serie intre ele, intregullant conectandu-se la bornele k, l ale secundarului transformatorului.

Pentru ca rezistentele ohmice ale acestor bobine sunt foarte mici, rezulta ca transformatorul de masura decurent lucreaza practic intr-un regim de scurtcircuit, tensiunea la bornele sale k, l fiind nula. Aceastainseamna ca miezul transformatorului lucreaza la inductii mici (B=800¸1000 gausi) ceea ce conduce laconcluzia ca si curentul de magnetizare Iμ este foarte mic si poate fi neglijat. Din relatia solenatiilor latransformator (in conditiile Iμ » 0) se poate nota:

(3.237)

Totusi un curent de magnetizare al transformatorului de masura de curent exista, iar aceasta stare vaconduce la o “eroare de curent” exprimata prin relatia:

(3.238)

in care I1 este curentul din primarul reductorului, iar I2 cel din secundarul acestuia. Pentru o precizie maimare este necesar sa se ia in consideratie si eroarea de faza tinand seama de faptul ca curentul demagnetizare este defazat fata de curentii I1 si I2. Dupa erorile inregistrate reductoarele de curent seclasifica in urmatoarele clase de precizie: 0,2; 0,5;1si 3.

Transformatoarele de masura de curent se executa pentru curenti primari cuprinsi intre valorile 5-…

15000A, in secundarul acestora insa curentul nominal este de 5 A ( in cazuri speciale poate fi 1 A sau 10A). Astfel, putem avea reductoare de curent de 30/5 A; 100/5 A; 1500/5 A etc.

Din punctul de vedere al tensiunii la care pot fi utilizati reductorii de curent acestia se clasifica in cei dejoasa tensiune (0,5kV inclusiv) si cei de inalta tensiune (6kV, 35kV, 110kV etc). Asadar la un reductor decurent in afara raportului curentilor (200/5A; 400/5A etc) este necesar sa se specifice si tensiunea la careva lucra reductorul. Reductoarele de curent cu acelasi raport de transformare al curentilor dar cu tensiunide functionare diferite se deosebesc mult in gabarit datorita izolatiilor specifice tensiunilor la care urmeazasa lucreze. In afara de aceasta este necesar sa fie cunoscut ca reductoarele de curent de inalta tensiunesunt dotate, in mod obisnuit, cu doua secundare: unul cu clasa de precizie 3 pentru circuitele de protectie,realizandu-se in acest fel, in cadrul reductorului si o separare intre circuite de masura si de protectie pentruo instalatie electrica data. Notarea unui astfel de transformator se face astfel: 100/5/5A – 6kV, sau un altexemplu: 400/5/5A – 35kV.

Un amanunt important pentru exploatarea transformatoarelor de curent este acela ca infasurareasecundara a acestora trebuie obligatoriu racordata pe bobinele de curent ale aparatelor de masura sau/side protectie, iar in lipsa acestora (cand aparatele se demonteaza, de exemplu, pentru verificari periodice demetrologie) ea trebuie legata in scurt. Cu alte cuvinte infasurarea secundara a reductoarelor de curentlucreaza numai in regim de scurtcircuit.

La functionarea in gol a reductorului de curent inductia magnetica in miezul transformatorului crestefoarte mult (de 14¸18 ori inductia la sarcina) ceea ce face sa creasca foarte mult pierderile in fier care larandul lor duc la supraincalzirea (efect Joule) fierului miezului magnetic si apoi la deteriorarea izolatieiinfasurarii secundare a reductorului. In afara de acest aspect datorita inductiilor foarte mari, tensiuneaindusa in infasurarea secundara este foarte mare (poate atinge cateva mii de volti la reductoarele de joasatensiune) ceea ce devine un pericol pentru personalul de exploatare, dupa cum poate duce la strapungereaizolatiei dintre primarul si secundarul reductorului de curent sau dintre secundar si masa. Din aceleasimotive, in functionarea normala, pentru evitarea consecintelor unei eventuale strapungeri a izolatiei dintreprimar si secundar, cand tensiunea din primar (eventual inalta tensiune 6kV sau 35kV etc) ar ajunge labornele secundarului (deci la aparatele de masura de la panoul aparatelor) si ar constitui un real pericolpentru personalul de exploatare, o borna a secundarului reductorului de curent se leaga obligatoriu lapamant.

Ca incheiere este necesar sa se mentioneze ca si clestele ampermetric (clestele Ditz) poate ficonsiderat tot un reductor de curent al carui circuit magnetic poate fi insa „sectionat” pentru a inlantui apoio faza a unui consumator (faza in acest fel va juca rolul primarului reductorului de curent) pentru citireacurentului de sarcina pe faza consumatorului dat .Acest tip de reductor de curent mobil este foarte comodpentru masurarea curentilor pe diverse circuite ale receptoarilor fara a fi necesara intreruperea alimentariiacestora in vederea racordari (montari) reductorului asa cum se procedeaza cu reductoarele obisnuite.Eroarea acestui tip de reductor de curent este insa destul de mare (clestele ampermetric este incadrat inmod obisnuit in clasa de precizie 5).

B. Transformatoarele de masura de tensiune se folosesc in general pentru masurarea unortensiuni foarte mari ce nu pot fi masurate direct cu aparatele de masura. Sunt deci reductoare de tensiune,la bornele secundare racordandu-se bobinele de tensiune ale aparatelor de masura si ale releelor deprotectie. Si pentru ca toate aceste bobine trebuie sa preia aceeasi tensiune (anume tensiunea de labornele secundare ale reductorului de tensiune) rezulta ca bobinele se vor racorda intre ele in paralel, asacum se arata in figura 3.75.

Primarul reductorului de tensiune se racordeaza in paralel cu reteauaa carei tensiune este masurata, iar la bornele secundare se leagaaparatele de masura si releele de protectie (bobinele lor detensiune).Deoarece bobinele de tensiune au rezistenta ohmica mare,rezulta ca secundarul reductorului de tensiune functioneaza in modobisnuit intr-un regim apropiat de cel de mers in gol. De aceea miezulmagnetic al reductorului de tensiune se executa dintr-un fier de calitatesuperioara care se satureaza putin (B≤6000÷8000 gaussi).

Dupa valoarea erorii transformatoarele de masura de tensiune seclasifica in urmatoarele clase de precizie: 0.2; 0.5; 1; 3.Specific pentrureductoarele de tensiune este raportul de transformare al tensiunilor,cunoscand faptul ca tensiunea nominala din secundarul sau este 100V. Inacest fel, specificatia pentru transformatoarele de masura de tensiune va

cuprinde raportul tensiunilor, de exemplu: 6/0,1kV; 35/0,1kV; 110/0,1kV; etc.

Din aceleasi considerente ca si la reductorii de curent, una din bornele secundarului reductorului detensiune se leaga la pamant.

Transformatoarele de masura de tensiune por fi monofazate sau trifazate.

2. Autotransformatorul

Autotransformatorul este acel transformator ce poseda o singura infasurare, dar a carui o parteapartine atat primarului cat si secundarului, fig. 3.76. Sa luam in considerare un autotransformatorcoborator de tensiune: in acest caz tensiunea primara U1 se aplica la bornele AB

,

iar ca infasurarea secundara va servi portiunea AC din infasurarea autotransformatorul.

Mersul in gol (I2=0) al autotransformatorul nu se deosebeste cu nimic de acela al unui transformatorelectric obisnuit. Deoarece tensiunea primara se repartizeaza uniform pe toate spirele infasurarileautotransformatorul, atunci pentru tensiunea secundara a acestuia se poate nota:

(3.239)

in care k reprezinta ca si la transformatorul obisnuit raportul de transformare.

Trebuie remarcat faptul ca daca vom aplica tensiunea primara la bornele ACatunci se obtine un autotransformator ridicator de tensiune deoarece in acest cazse poate nota:

si k>1 (3.240)

Analiza regimului de sarcina la autotransformator este mai diferita decataceea de la transformatorul obisnuit. Astfel, in acest regim vom avea in primar uncurent I1, iar in secundar un curent I2. Daca infasurarile primara si secundara ar fi

separate ca la un transformator obisnuit, atunci neglijand curentul de magnetizare, din relatia solenatiilorpentru transformator se poate nota:

din care rezulta:

. (3.241)

Din analiza schemei autotransformatorului (fig. 3.76.) se constata ca curentul I1 circula numai pe portiuneaCB a infasurarii autotransformatorului, iar curentul I2 ca atare nu exista deloc in infasurareaautotransformatorului deoarece in partea comuna a infasurarii circula de fapt curentul IAC care reprezinta

suma fazorilor si . Din (3.241) avem:

,

respectiv:

. (3.242)

cu alte cuvinte in partea comuna a infasurarii (AC) circula un curent care reprezinta numai procentul

100 din valoarea curentului daca s-ar fi folosit un transformator obisnuit incarcat la aceeasisarcina.

Sa comparam in continuare unii parametri principali ai autotransformatorului (pe care ii vom nota cuindicele „a”) cu cei ai unui transformator obisnuit (pe care ii vom nota cu indicele „t”). Astfel, pentrucompararea rezistentelor ohmice se vor compara pierderile in cuprul transformatorului siautotransformatorului, avem:

- la transformator

; (3.243)

- la autotransformator

1) pe portiunea CB

si deci

; (3.244)

2) pe portiunea AC circula un curent IAC<I2, de aceea sectiunea spirelor acestei portiuni deautotransformator poate fi mai mica, adica va fi de fapt proportionala cu raportul IAC/I2, iar rezistenta saohmica va fi invers proportionala cu acest raport. Deci:

,

iar

. (3.245)

Din analiza relatiilor (3.244) si (3.245) rezulta ca din punctul de vedere al rezistentelor ohmice aleinfasurarilor, un autotransformator poate fi privit ca un transformator obisnuit ale carui rezistente ohmicepentru ambele infasurari sunt micsorate fiecare cu (1-1/k) ori. De aici, evident si pentru rezistentele globale(Kapp) se poate nota:

. (3.245a)

Aceasta se observa si din schema figurii – 3.76: portiunea CB a autotransformatorului (in care circulacurentul I1 ca si in primarul transformatorului obisnuit) are aceeasi sectiune cu cea de la transformatorul

obisnuit, dar lungimea sa este de ori mai mica decat la transformatorul obisnuit. Pe de alta parte,portiunea AC de la autotransformator are intr-adevar aceeasi lungime ca la un transformator obisnuit, in

schimb sectiunea sa este de ori mai mica decat a infasurarii transformatorului echivalent.

Pentru reactanta Kapp a autotransformatorului se poate trage aceeasi concluzie (in acelasi mod).

. (3.246)

Din relatiile (3.245a) si (3.246) rezulta ca pentru:

- pierderile din cupru se pot nota

; (3.247)

- tensiunea de scurtcircuit se poate de asemenea nota:

; (3.248)

Din (3.247), respectiv din (3.248) rezulta ca pierderile in cupru ale autotransformatorului si greutateaacestuia va fi cu atat mai mica cu cat k va fi mai aproape de valoarea 1. Ele tind catre valori minime candk→1. Pentru k=1 pierderile Pcua ar fi nule, dar de fapt in acest caz nu mai avem o transformare a energieielectromagnetice deoarece punctul C ar coincide cu punctul B (fig. 3.76) si intreaga energie din „primarul”autotransformatorului s-ar transmite direct in „secundarul” acestuia (este de fapt o legatura directa intresursa si bornele secundare ale autotransformatorului).

In alta privinta trebuie sa se remarce ca din toata puterea aplicata autotransformatorului S1=U1I1:

a) o parte se transmite in secundarul sau prin campul electromagnetic portiunii CB a infasurarii:

(3.249)

b) restul puterii se transmite pe calea electrica (adica direct fara intermediul campului electromagnetic)tinand seama ca intre primarul si secundarul autotransformatorului exista legatura galvanica in punctulA:

. (3.250)

Din punct de vedere constructiv autotransformatoarele pot fi fixe (nereglabile) sau reglabile(regulatoare de tensiune sau variacuri), monofazate sau trifazate.

Autotransformatoarele se utilizeaza la pornirea motoarelor de curent alternativ, la reglarea vitezeimotoarelor de curent alternativ, ca divizori de tensiune, ca ridicatori sau coboratori de tensiune in cadrulsistemelor electromagnetice de transport a energiei electromagnetice.

3. TRANSFORMATOARE DE SUDURA

Pentru activitatea de sudare electrica , in general, se folosesc doua tipuri de utilaje electrice:

- generatoare electrice de sudura de curent continuu sub forma unui grup de masinirotative;acest tip de instalatie de sudura are avantajul unei stabilitati mai mari a arcului electric si aposibilitatii de concentrare mai mare a calduri la unul din electrozi, in schimb are dezavantajul ca estenecesar un grup format din doua masini;

- transformatoare de sudare la curent alternativ, care sunt, in general, de doua tipuri; cu arcelectric si transformatoare de sudura prin puncte.

In cele ce urmeaza se vor trata transformatoarele de sudura cu arc. Conditiile principale pentrufunctionarea transformatorului prin sudare sunt:

a)tensiunea de mers in gol suficient de mare (30-70)V pentru a se putea realiza amorsareaarcului electric;

b) caracteristica externa U=f(I) sa fie rapid cazatoare.

Pentru a realiza prima conditie se dimensioneaza corespunzator infasurarile primare si secundare aletransformatorului in ceea ce priveste raportul de transformare, iar pentru a realiza cea de a doua conditie,proiectarea se face pentru o tensiune de scurtcircuit mare Usc>50% si raportul curentilor Isc/IN<2.

Marirea tensiunii de scurtcircuit se poate realiza prin marireacorespunzatoare a impedantei de scurtcircuit:

(care este de fapt impedanta Kapp a transformatorului). Pentru amari Zsc este rational sa se mareasca reactanta de scurtcircuit(Kapp) Xsc (pentru ca prin marirea lui Rsc se obtin pierderi prinefect Joule mari) desi aceasta duce la o inrautatire importanta afactorului de putere la care lucreaza transformatorul in timpulsudarii (cosφ obisnuit in timpul sudarii este circa 0,4).

Din cele anterioare rezulta necesitatea maririi inductivitatii circuitului secundar al transformatorului,iar clasificarea transformatoarelor de sudura se poate face dupa metoda folosita in scopul maririi acesteiinductivitati:

- transformatoare pentru sudare cu bobina reglabila in circuitul secundar;

- transformatoare pentru sudare cu inductivitate reglabila in secundar;

- transformatoare pentru sudare cu sunt magnetic.

1) - Primul tip de transformator de sudura este de fapt un transformator monofazat in secundarulcaruia, in serie cu el, se leaga o bobina de reactanta, care poseda mai multe ploturi pentru reglareareactantei sale – figura 3.77. Este necesar sa fie remarcat ca fluxul produs de curentul secundar prin miezulbobinei auxiliare L2 nu se inlantuie si cu infasurarea primara a transformatorului, de aceea inductivitateaacestei bobine poate fi considerata ca o inductivitate de dispersie. In acest fel reactanta de scurtcircuit atransformatorului poate fi marita sau micsorata in functie de pozitia manetei A pe ploturile bobinei auxiliare(fig. 3.77).

La mersul in gol, I2 fiind nul, bobina auxiliara nu influenteaza cunimic asupra tensiunii de mers in gol, care se determina cunoscandraportul de transformare k al transformatorului

. (3.252)

In acest fel, schema echivalenta simplificata pentrutransformatorul de sudura poate fi prezentata ca in figura 3.78, incare este reactanta; este rezistenta (raportate) a arcului

electric, iar este tensiunea (raportata) intre electrodul de sudura simasa in timpul sudarii (caderea de tensiune pe arcul electric).Impedanta de sarcina a transformatoruluieste:

.

In schema echivalenta din figura 3.78 toate marimile sunt considerate a fi sinusoidale (sunt exprimatefazorial) desi arcul electric este un element de circuit neliniar si deci marimile electrice nu ar putea ficonsiderate ca fiind sinusoidale. Totusi experimental s-a constatat ca operand cu aceasta aproximatie nu seintroduc erori inadmisibile.

Din schema echivalenta rezulta imediat:

(3.253)

in care s-a notat:

;

Cum insa:

si

relatia (19.21) poate fi transcrisa sub forma:`

(3.254)

Pe de alta parte insa Rsc<< Xsc si cu atat mai mult Rsc<<(Xsc+ ), atunci (3.254) devine:

sau in modul

(3.255)

in care s-a notat . Din 3.255 rezulta:

(3.256)

Relatia (3.256) defineste de fapt caracteristica externa a transformatorului de sudura Us=f(I2) reprezentatagrafic in figura 3.79. Deoarece in general Xa>>Isc rezulta imediat ca aceasta caracteristica va fi intr-adevarputernic cazatoare. Tot din relatia (19.24), daca se considera Ua ≈0, rezulta:

(3.257)

din care rezulta ca variatia curentului de sudura este posibila prin variatiareactantei bobinei auxiliare Xa. In acest scop este prevazuta bobina auxiliara cu mai multe ploturi.

Pe de alta parte pentru a elimina posibilitatea saturarii miezuluimagnetic al bobinei auxiliare si deci pentru a elimina cat mai mult posibildeformarea curbei curentului si a tensiuni, acest miez se executa cu unintrefier mare (3.77).

2) - Transformatorului de sudura cu inductivitatea secundarareglabila - este prezentat schematic in figura 3.80. Si in acest cazinductivitatea (bobina) auxiliara este legata in serie cu infasurarea

secundara a transformatorului, numai ca reglajul caracteristici externe se poate face continuu (intre anumitelimite) prin reglajul continuu al reactantei Xa cu ajutorul miezului A (fig. 3.80), marindu-se sau micsorandu-se in acest fel intrefierului din circuitul magnetic al bobinei auxiliare . Acest sistem are insa uneledezavantaje: nu se poate fixa perfect miezul mobil A intr-o pozitie necesara, in timpul functionarii potaparea unele modificari ale intrefierului ceea ce duce la modificare curentului pentru sudare si deci lainstabilitatea procesului de sudura. De asemenea apar vibratii si zgomot uneori suparatoare.

3) - Transformatorul desudura cu sunt magnetic – seprezinta schematic ca in figura 3.81.Suntul magnetic S poate fi rotit in jurulunei axe sau deplasat sistem sertar(perpendicular pe planul desenului). Inacest fel variaza reluctanta magneticapentru conturul magnetic ce se inchideprin sunt, iar in acest fel un fluxmagnetic mai mare sau mai mic

(produs de infasurareatransformatorului) se va inlantui si cubobina auxiliara Xa, ceea ce va duceevident la modificareinductivitatii,respectiv a reactanteisale. In continuare fenomenele sunt

similare ca in cazul transformatorului cu bobine reglabila.

La unele tipuri constructive pozitia infasurarilor primare si secundare este diferita decat cea prezentatain figura 3.81 (secundarul se monteaza in partea superioara a circuitului magnetic), iar la alte tipuriinfasurarea secundara nici nu se monteaza utilizandu-se doar bobina auxiliara Xa cu posibilitatea de reglaj ainductivitatii sale. In sfarsit, la alte tipuri constructive, pentru a mari posibilitatea de reglaj, in afara de suntmagnetic, bobina auxiliara mai poseda mai multe ploturi pe care se poate deplasa un contact mobil.

4.ALTE TIPURI DE TRANSFORMATOARE SPECIALE

In activitatea inginereasca se mai utilizeaza inca multe alte tipuri de transformatore speciale printrecare unele vor fi mentionate in continuare.

1.Transformatore de protectie sunt in mod obisnuit transformatore de puteri mici (mai mici de1kVA, uneori chiar de cateva sute de VA) monofazate sau trifazate ce realizeaza coborarea tensiuni de la500¸380-220V la tensiuni nepericuloase de 24V sau 12V pentru alimentarea lampilor portative, iluminatullocal la masinile unelte, in unele sectoare ale industriei miniere etc.

Transformatoarele de protectie nu pot fi niciodata de tipautotransformator din cauza legaturii galvanice ce exista intreprimarul si secundarul autotransformatorul si care diminueazaefectul protectiei la acest tip de transformator. De asemenea,din aceleasi motive, la transformatorul de protectie infasurarileprimare si secundare nu se monteaza niciodata suprapuse, cipe coloane magnetice diferite, miezul de fier altransformatorului fiind conectat la o priza de pamant in timpulfunctionarii (in cazul deteriorarii izolatiei unei infasurari sa nuexiste posibilitatea ca tensiunea din primar sa ajunga in circuitul

secundar al transformatorului).

2 Transformatoare de separatie - sunt tot un tip de transformatore de protectie monofazate sautrifazate (de puteri mici <10kVA), la care raportul de transformare este k=1 (adica, de exemplu, 380/380Vsau 220/220V). Rolul lor principal este de a „separa” receptorul electric de sursa de alimentare, in asa felincat intre receptor si sursa sa nu existe nici o legatura galvanica, transportul energiei facandu-se prinintermediul campului electromagnetic.

Aceste transformatore se folosesc mai ales pentru alimentarea receptoarelor electrice mobile de tipul:bormasina electrica, polizoare mobile, masini de slefuit mozaic etc, in scopul asigurarii protectiei impotrivaelectrocutarii, avand in vedere ca la acest tip de electroutilaje o buna punere la pamant este in generaldestul de greu de realizat. Pentru aceasta insa, fiecare in parte din aceste electroutilaje trebuie sa posede

propriul sau transformator de separatie, care se monteaza in general in imediata apropiere a sursei dealimentare. Ideea protectiei impotriva electrocutarii cu ajutorul transformatorului de separatie se poateexplica ajutorul cu ajutorul schemei din figura 3.82.

Electrocutarea unui om se produce cand prin corpul sau se inchide un circuit al curentului (se produceun anumit interval de timp o circulatie a unui curent de o anumita valoare), ori pentru aceasta este nevoiede un circuit inchis intre locul defectul (electroutilajul manevrat de om) si sursa de alimentare.Transformatorul de separatie (de aici si denumirea sa) realizeaza tocmai aceasta „separatie” intre loculposibil al defectului (electroutilajul cu diferitele parti metalice) si sursa de alimentare. In acest fel daca seproduce deteriorarii izolatiei infasurarilor electroutilajului aflate sub tensiune si care este manuit de om,inchiderea circuitului la sursa nu este posibila.

Ca si la transformatorul de protectie, in acest caz de asemenea infasurarile primare si secundare semonteaza pe coloane magnetice diferite.

Tot acum se explica si faptul de ce este necesar ca transformatorul de separatie sa fie montat inapropierea sursei si nu in apropierea electroutilajului. O montare inversa este periculoasa in cazul defectiunide la electroutilajului si primarul transformatorului (miezul transformatorului trebuie legat la pamant|). Deasemenea, daca un transformator trifazat de separatie, alimenteaza simultan doua electroutilaje atunciprintr-o defectiune pe o faza la un electroutilaj si o defectiune pe o alta faza la cel de al doilea electroutilajeste posibila o inchidere al circuitului de electrocutare si deci provocare accidentului. Acesta era motivulpentru care s-a specificat ca transformatorul de separatie nu poate alimenta decat un singur receptor.

3. Transformatoare cu trei infasurari. Uneori o retea alimenteaza alte doua retele cu tensiunidiferite iar in acest caz ar trebui sa fie utilizate doua transformatore: unul pentru transformarea U1U2 sialtul pentru transformarea U1→U3. Pentru economii (si acestea pot fi importante) se foloseste untransformator cu trei infasurari: una primara si doua secundara (in principiu pot fi n infasurari secundare)astfel incat vom avea doua rapoarte de transformare

si (3.258)

In cazul transformatorului cu trei infasurari apar complicatii datorita faptului ca fiecare din cele treiinfasurari se gaseste sub influenta celorlalte doua, adica de fapt sunt trei cuplaje electromagnetice care inschema echivalente se vor inlocui cu legaturi galvanice corespunzatoare. Dar si in acest caz se faceraportarea marimilor din cele doua secundare la primar, studiul acestui tip de transformator bazandu-se ingeneral pe aceleasi principii ca si la transformatorul electric obisnuit.

4.Transformatoare pentru redresoare au o problema deosebita in aceea ca fazele lor nu seincarca simultan. De aceea pentru a evita pe cat posibil efectele daunatoare ale acestor conditii defunctionare, secundarul transformatorului se leaga in montaj zig-zag. In cazul redresoarelor hexafazateconexiunea secundarului transformatorului se alege in montaj dublu zig-zag sau in stea /dubla steainversata cu „iesirile” corespunzatoare. Celelalte elemente constructive ale acestui tip de transformatorspecial sunt similare cu cele al unui transformator obisnuit.

5. MONTAJUL „IN V” AL TRANSFORMATOARELOR DE MASURA

Sa consideram un transformator trifazat obisnuit al carui secundar montat in triunghi, alimenteaza unreceptor trifazat echilibrat de impedanta Z montat in stea. In secundarul transformatorului se produce unaccident: una dintre faze (de exemplu faza BC) este intrerupta asa cum se arata (punctat) in figura 3.83a.Din schema prezentata se constata usor ca in cazul avariei produse sistemul electric este un sistem cu douatensiuni electromotoare Eab si Eca decalate intre ele cu 2π/3 rad asa cum se arata in diagrama fazoriala dinfigura 3.83b.

De asemenea este evident faptul ca in modul cele doua tensiuni sunt egale

. (3.259)

Pe de alta parte, din figura 3.83b se poate constata ca:

Fig. 3.83 Explicativa lamontajul in V altransformatoarelor

(3.260)

iar din conditia diagramei fazoriale rezulta:

, (3.261)

fiind de asemenea defazat cu 2π/3 rad fata de si respectiv .

Asadar, se pare ca sistemul, in starea de defectiune mentionata, se manifesta totusi ca un sistemtrifazat simetric (ca si cum deci n-ar exista nici o defectiune in sistem). Pentru a demonstra ipoteza admisaeste necesar sa se arate ca curentii de la consumator , , formeaza un sistem trifazat simetric decurenti.

Intr-adevar aplicand teoremele lui Kirchhoff rezulta:

- pentru nodul 0

;

- pentru conturul inchis AA’B’BA

; (3.262)

- pentru conturul inchis

.

Pentru sistemul (3.256) rezulta:

; ; . (3.263)

Observand faptul ca

si ca este defazat cu 30o in raport cu (sau in raport cu ), tinand seama de (3.261) si dediagrama fazoriala din figura -3.83b, rezulta:

. (3.264)

De asemenea notand:

, (3.265)

se observa ca este defazat cu 30o in raport cu si deci se poatenota:

. (3.266)

In mod similar notand:

. (3.267)

Se ajunge la concluzia ca exista relatia:

. (3.268)

Asadar, tensiunile sunt egale in modul:

si defazate intre ele cu 2π/3 rad (ceea ce se observa din constructia diagramei fazoriale) formand astfel unsistem trifazat simetric de tensiuni. De aici rezulta, ca sistemul curentilor din (3.265), ce poate fi transcrissub forma

; ; , (3.269)

formeaza un sistem trifazat simetric de curenti tinand seama ca in modul cei trei curenti sunt egali:

. (3.270)

Din cele anterioare reiese concluzia: cu toata defectiunea admisa, tensiunile si curentii la receptorraman neschimbati, deci si puterea absorbita de receptorii racordati nu se modifica.

Concluzia acestui „defect” se foloseste in practica inginereasca la montajul transformatorilor de masurade tensiune care alimenteaza aparate de masura si de protectie (bobinele de tensiune ale acestor aparate).Astfel, in loc sa se utilizeze trei transformatore de masura monofazate de tensiune, se pot folosi (cuaceleasi rezultate pentru receptor) doua transformatoare de masura monofazate ce se racordeaza ca inschema din figura 3.84, care este principial identica cu cea din figura 3.83a. Acest lucru este posibil pentruca, asa cum s-a aratat, la bornele secundare ale acestor transformatoare de masura de tensiune se obtineun sistem trifazat simetric de tensiune. Conectarea transformatoarelor de masura de tensiune dupa schemadin figura 3.84 se denumeste „montajul in V” pentru ca aceasta schema seamana cu litera V. Singura

observatie mai deosebita fata de o schema trifazata obisnuita (cu un transformator trifazat sau treitransformatoare monofazate) este cea legata de puterile debitate. Astfel, referindu-ne la schema din figura3.83a si diagrama fazoriala din figura 3.83b rezulta:

,

respectiv

,

dar avand in vedere ca unghiul este obtuz ( este defazat, de exemplu in urma tensiunii cu ununghi oarecare φ daca este rezistiv-inductiva) rezulta ca puterea activa Pab este negativa. Deci faza AC (fig.3.83a) furnizeaza puterea activa, pe cand faza AB primeste puterea activa.