Diferenças entre transformadores trifásicos e monofásicos
Em eletrodomésticos, em máquinas de solda, para fins de teste e medição, geralmente são utilizados transformadores monofásicos de potência relativamente baixa. Potentes transformadores monofásicos são usados para alimentar usinas industriais.
A aparência de um transformador monofásico convencional é mostrada na figura. Aqui você pode ver um sistema magnético na forma de uma estrutura fechada contendo duas hastes, bem como um jugo superior e inferior. As bobinas com a tensão mais baixa (LV) e mais alta (HV) estão localizadas nas barras.
Para o uso mais racional do sistema magnético de dois estágios, os enrolamentos com maior e menor tensão são divididos em duas partes, após o que essas partes são conectadas em série ou em paralelo, dependendo dos parâmetros do transformador projetado. Os terminais dos enrolamentos HV e LV estão localizados em lados opostos do núcleo.
Se for necessário transformar a corrente trifásica usando transformadores monofásicos, pegue três transformadores monofásicos, conecte seus enrolamentos primários de acordo com o esquema de estrela e os enrolamentos secundários de acordo com o esquema de estrela ou delta. Assim, obtém-se um grupo trifásico de transformadores, unidos em um circuito elétrico comum com um circuito magnético separado.
Mas tal solução (três transformadores monofásicos separados para converter corrente trifásica) é utilizada em casos extremos, para potências muito altas, quando é impossível instalar um enorme transformador trifásico ou sua fabricação é impraticável. Além disso, em caso de acidente em uma das fases, é mais fácil substituir um transformador monofásico, que (apenas um, não três) pode ser mantido em estoque para tal caso. Afinal, danos a mais de uma fase por vez são muito improváveis.
Se você olhar para um transformador trifásico, não apenas os sistemas elétricos, mas também os magnéticos de três transformadores monofásicos serão combinados aqui. Na prática, o sistema de tal transformador é construído da seguinte maneira. Pegue três transformadores monofásicos bifásicos idênticos, cujos enrolamentos HV e NV estão localizados em apenas um dos dois pólos, e o segundo pólo não é ocupado por enrolamentos.
Vamos combinar as hastes livres de três transformadores em um e moveremos as hastes com bobinas no espaço 120 graus uma em relação à outra. Se este sistema trifásico estiver agora conectado a uma rede CA trifásica, o fluxo magnético na haste central (de acordo com o princípio da superposição de campos magnéticos) será sempre zero.
A barra central pode, portanto, ser removida, pois não desempenha nenhum papel funcional.O resultado é um sistema magnético trifásico com os mesmos comprimentos do caminho do fluxo magnético de trabalho para os enrolamentos de cada uma das três fases.
Um sistema espacial simétrico com barras espaçadas de 120 graus é praticamente ideal, mas difícil de fabricar e reparar.
Outra versão de um sistema magnético espacial trifásico é aquele em que os circuitos magnéticos são agrupados em um triângulo regular. Tal núcleo magnético é enrolado com uma fita isolante contínua. Mas esta decisão é realmente aplicada apenas em casos excepcionais.
Para simplificar ao máximo o projeto de um transformador trifásico, para facilitar sua fabricação e reparo, na prática, um circuito plano assimétrico de três níveis é mais usado. Nele, três hastes estão localizadas em um plano e são sobrepostas por dois garfos superiores e dois inferiores.
Aqui, o comprimento do caminho do fluxo magnético de trabalho (AB) da barra do meio é ligeiramente menor do que o comprimento do caminho dos fluxos magnéticos das barras laterais, o que até certo ponto afeta a diferença nas correntes sem carga das três fases .
Os enrolamentos de fase de um sistema assimétrico planar de um transformador trifásico estão localizados nas hastes da mesma forma que em um transformador monofásico, após o que são combinados em um circuito trifásico, conforme mencionado anteriormente.
O custo de fabricação e montagem de tal transformador é muito menor do que a fabricação e montagem de três transformadores monofásicos para a mesma potência total. A economia de peso do material é de cerca de 33%. E esse transformador acaba sendo muito mais barato de manter. Por esta razão, quase todos os transformadores de potência trifásicos modernos são fabricados em um circuito trifásico plano.