ARGUMENT

Transformarea nivelurilor de tensiune (necesare transportului energiei

electrice cu pierderi cât mai mici cu ajutorul liniilor electrice), au loc în staţiile şi

posturile de transformare, care sunt noduri ale sistemului electroenergetic şi la care sunt

racordate liniile electrice.

Transformatorul electric este o maşină electrică statică cu două sau mai

multe înfăşurări care transformă parametrii energiei electrice tensiunea (cel mai

frecvent), curentul sau numărul de faze de la o valoare la alta fără a modifica frecvenţa.

Energia electrică este produsă de regulă sub formă trifazată în centrale electrice cu

ajutorul generatoarelor electrice la un nivel de tensiune tensiune dictat de considerente

constructive şi tehnologice. Frecvent tensiunea nominală (tensiunea între faze sau

tensiunea de linie) a generatoarelor este de 10-15 kV. Această energie elctrică este

transportată şi distribuită consumatorilor industriali sau casnici. Consumatorii necesită

nivele diferite de tensiune, cei de joasă tensiune au tensiunea nominală de 380 V sau

220 V, alţi consumatori sunt de medie tensiune: 6 kV sau 10 kV (tensiune de linie).

Transportul energiei electrice se face la nivele de tensiune ridicată (700 kV, 400 kV,

220 kV sau 110 kV, tensiune de linie) dictată de lungimea distanţelor de transport şi de

considerente economice. Ca atare este necesară transformarea tensiunii de la un nivel la

altul de către o maşină electrică, acesta este rolul transformatorului.

Proiectul prezinta toate tipurile de transformatoare electrice de putere trifazate.

Capitolul 1

Introducere

 

Transformatorul electric, a fost inventat pe la începutul erei tehnologice, nu mult

după revoluţia industrială. Iniţial, acesta a fost creat datorită necesităţii de a modifica

parametrii energiei electrice, pentru a satisface diferite nevoi, şi astfel s-a putut creşte

sau scade tensiunea sau intensitatea curentului (după caz), mai uşor şi mai exact. La

început, transformatorul nu a avut mari aplicaţii tehnologice, dar acum , în prezent, este

folosit la toate aparatele electronice, dar cele mai mari şi mai impresionante

transformatoare electrice, sunt cele folosite pentru transportul energiei electrice. Fără

aceste transformatoare, transportul curentului electric pe distanţe medii şi mari, ar fi

aproape imposibil din punct de vedere economic, datorită pierderilor enorme ce pot

apărea prin efect Joule , prin câmpul electromagnetic generat de conductoarele reţelelor

de transport, dar şi prin rezistenţa contactelor care cu timpul se oxidează, sau se slăbesc.

Fără transformatoare electrice, am trai încă în epoca de dinaintea Revoluţiei industriale,

citind la lumina lumânării. Transformatorul electric este un aparat static cu două sau

mai multe înfăşurări, cuplate magnetic, cu ajutorul căruia se transformă parametrii

electrici (tensiunea şi curentul) ai puterii electrice în curent alternativ, frecvenţa

rămânând neschimbată.

Pentru realizarea unui cuplaj magnetic cât mai strâns, înfăşurările sunt aşezate pe

un miez feromagnetic. La frecvenţe mari (> 10kHz), transformatorul se realizează fără

miez feromagnetic.

Principiul de funcţionare al transformatorului a fost stabilit de M. Faraday în

1831 care a şi construit primul transformator cu miez de fier şi două înfăşurări; acest

aparat a fost utilizat la început pentru demonstraţia experimentală a fenomenului

inducţiei electromagnetice.

Transformatorul a fost folosit ulterior pentru producerea tensiunilor electrice

înalte în instalaţii cu arc electric, de către H. D. Rühmkorff în 1851 şi a fost perfecţionat

constructiv de către S. A. Varley în 1851 care a realizat transformatorul cu miezul în

manta şi înfăşurările în galeţi. În perioada 1844 - 1847, B. Iacobi utilizează bobina de

inducţie cu scântei pentru aprinderea explozivului în mine. În anul 1876, Iablochkov

utilizează transformatorul cu miezul feromagnetic deschis pentru alimentarea în curent

alternativ a arcului electric.

În anul 1885, Déri, Blathy şi Zipernowsky patentează transformatorul monofazat

cu miezul feromagnetic laminat, precum şi funcţionarea în paralel a transformatoarelor

electrice.

În anul 1891 M. Dolivo - Dobrovolsky proiectează transformatorul trifazat uscat

cu coloane şi în acelaşi an Braun construieşte primul transformator monofazat în ulei

pentru tensiunea înaltă de 30 kV, demonstrând totodată rolul dublu al uleiului în

transformator:

- mediu de răcire pentru înfăşurări şi miez;

- material izolant pentru înfăşurări.

 

 

 

 

Capitolul 2

Transformatorul electric

 2.1 Generalităţi  

Transformatorul electric este un aparat constituit dintr-un sistem de înfăşurări

electrice imobile, între care au loc transfer de energie prin inducţie elctromagnetică. El

este utilizat pentru modificarea parametrilor puterii electromagnetice transferate de la o

reţea electrică de curent alternativ, la altă reţea tot de curent alternativ, păstrând

frecvenţa. Aceşti parametri sunt tensiunea şi curentul, iar alteori şi numărul de faze.

Transformatorul, pentru indeplinirea functiei pe care o are prin definitie, trebuie sa aiba

cel putin un sistem de infasurari constituit din spire electroconductoare, izolate intre ele

si fata de masa, fiind dispuse pe un miez feromagnetic, care serveste la inchiderea

fluxului magnetic. Este format din una sau mai multe înfăşurări. O înfăşurare trifazată

este formată din trei înfăşurări de fază, la cere este aplicata sau se obţine un sistem

trifazat de tensiuni. Înfăşurările primare sunt cele care primesc energia unui receptor sau

unei alte reţele se numeşte înfăşurări secundare.

2.2. Elementele constructive de baza ale transformatorului electric

Transformatorul electric poate fi mono, bi-, tri- sau n-fazat, in functie de reteaua

de alimentare si de cerintele consumatorului. Cel mai simplu dintre acestea este desigur

monofazat. Transformatorul electric monofazat de putere (utilizat in sistemele de

actionari sau instalatii energetice) are urmatoarele elemente constructive de baza:

- miezul magnetic ;

- infasurarile primara si respective secundara ;

- cuva, daca transformatorul este scufundat in ulei.

Miezul magnetic serveste ca drum de inchidere a fluxului principal al

Fig 2.1.

transformatorului. La transformatoarele de putere utilizate la frecventa industriala,

miezul magnetic este construit din tole de otel electrotehnic aliat cu siliciu (~4%), cu o

grosime a tolelor de 0,35 mm, isolate intre ele cu lac. Utilizarea tolelor de otel aliat cu

siliciu asigura reducerea simtitoare a pierderilor in fier.

Miezul electric al transformatorului monofazat prezinta doua variante

constructive, prezentate in figura 2.1. Miezul magnetic are doua parti principale :

coloanele si jugurile. La transformatoarele monofazate de putere aparenta sub 500VA,

tola se taie dintr-o bucata cu ajutorul unei prese, avandu-se grija de a se realize o

taietura dintr-o coloana, pentru a se putea introduce infasurarile transformatorului.

Strangerea tolelor la asemea transformatoare se realizeaza prin nituri, iar sectiunea

transversala a jugurilor sau a coloanelor este un patrat sau un dreptunghi.

Fig 2.2.

La transformatoarele monofazate de putere mai mare, pentru a se realize o mai

rationala utilizare a foilor de tabla din care se taie tolele necesare miezului, coloanele si

jugurile se taie separate fig. 2.2.

Acest lucru usureaza si introducerea infasurarilor si realizarea miezului.

Strangerea tolelor in pachet compact se realizeaza prin butoane isolate fata de tole si

saibe magnetice de presare sau prin infasurare cu chinga din bumbac. Sectiunea

transversala a coloanelor si jugurilor in acest caz poate fi mai complicate decat un patrat

sau un dreptunghi, pentru a se asigura o mai buna inscriere intr-un cerc, in scopul

micsorarii dimensiunilor transversale la o suprafata data fig. 2.2

Infasurarile transformatorului monofazat. Dupa pozitia reciproca a celor doua

infasurari ale transformatorului se deosebesc doua tipuri de infasurari:

- infasurari concentrice mai exact infasurari cilindrice coaxiale, infasurarea de

joasa tensiune fiind de diametru mediu sau mic, iar infasurarea de inalta

tensiune inconjurand pe cea de joasa tensiune, cele doua infasurari extinzandu-se pe

toata inaltimea coloanei;

biconcentrice - atunci când una dintre înfăşurări este divizată în două părţi,

infasurarea de inalta tensiune este plasata intre doua infasurari de joasa tensiune

(este utilizat la transformatoarele mari);

- infasurari alternate in care pe inaltimea unei coloane alterneaza parti din

infasurarea de joasa tensiune cu parti din infasurarea de inalta tensiune.

Fig. 2.3. Înfăşurările transformatorului;a- înfăşurări cilindrice concentrice;

b- înfăşurări cilindrice biconcentrice; c- înfăşurări în galeţi alternanţi

Infasurarile constau in spire circulare realizate din conductoare isolate de cupru

sau aluminiu. Infasurarile se izoleaza intre ele ( prin zone de aer sau straturi izolatoare

din diferite materiale – prespan, polivinil, etc.) si fata de coloane si juguri.

Cuva. Din punct de vedere al modului de racier, transformatoarele se impart in

mai multe categorii. Se deosebesc:

- transformatoare uscate, cu racier naturala sau artificiala la care infasurarile

se afla in aer liber (constructie larg utilizata indeosebi pentru unitati sub 1 kVA);

- transformatoare in ulei cu raciere naturala, in care miezul magnetic si

infasurarile sunt cufundate intr-o cuva umpluta cu ulei (constructie utilizata curent in

scara 1 – 1000 kVA);

- transformatoare in ulei cu racire artificiala in exterior cu aer sau cu

circulatie artificiala si racire artificiala a uleiului ( constructie utilizata la foarte mari

puteri).

Cuva transformatorului in ulei se realizeaza din tabla de otel fig.2.4. Cuva are de

Fig.2.4.

obicei (la puteri mai mari de 100kVA) o serie o serie de nodule exterioare sau de tevi pe

partile frontale, in scopul maririi suprafetei de raciere.

Uleiul din cuva joaca un rol important atat prin calitatile izolatoare mult mai bune

decat ale aerului, cat si prin imbunatatirea racirii infasurarilor. Pentru asigurarea

permanenta a umplerii cuvei cu ului, pe capacul cuvei se afla un vas umplut in parte, de

asemenea cu ulei, care preia totodata si variatiile de volum ale uleiului datorate variatiei

temperaturii de functionare. Acest vas se numeste conservator de ulei.

Pe capacul cuvei se fixeaza si izolatoarele de trecere a consuctoarelor care

stabilesc legatura intre infasurarile transformatorului si retelele exterioare. De obicei,

izolatoarele sunt realizate din portelen, avand dimensiuni si forme care depend de

tensiunea de functionare a infasurarii pe care o deserveste.

2.3. Clasificarea transformatoarelor

Transformatoarele se clasifica după mai multe criterii

a) După domeniul de utilizare, transformatoarele se pot clasifica în:

- transformatoare de putere, pentru reţelele de transport şi distribuţie a

energiei electrice;

- transformatoare cu destinaţie specială, pentru reţelele cu condiţii

deosebite de funcţionare (exemplu: pentru reţele şi instalaţii subterane

miniere, navale etc.);

- transformatoare de construcţie specială, pentru redresoare, pentru

cuptoare electrice, pentru sudare;

- transformatoare de măsură, pentru conectarea indirectă a aparatelor de

măsură a tensiunilor şi curenţilor mari;

- transformatoare de putere mică, cum sunt transformatoarele de siguranţă,

de izolare, de separare, de comandă, de alimentare.

b) În funcţie de parametrul a cărei valoare o reduc există:

- transformatoare de curent(TC)- înfăşurarea primară se conectează în

serie cu circuitul primar, iar înfăşurarea secundară alimentează aparate

de măsură, relee de protecţie, etc.;

- transformatoare de tensiune(TT)- înfăşurarea primară se conectează în

paralel cu circuitul primar, iar înfăşurarea secundară alimentează aparate

de măsură, releede tensiune, etc.;

c) În funcţie de numărul de faze există:

- monofazate(TC, TT);

- bifazate(TT);

- trifazate(TT).

d) După numărul de înfăşurări secundare există:

- cu o singură înfăşurare secundară;

- cu două sau mai multe înfăşurări secundare.

e) După felul instalaţiei în care sunt destinate a se monta şi a funcţiona există:

- transformator de tip interior(I);

- transformator de tip exterior(E);

- transformator pentru instalaţii complexe(se montează în

transformatoare de putere şi întrerupere).

f) După modul de instalare există:

- transformator de trecere(T), numai pentru calea de curent;

- transformator de tip suport(S).

g) După felul izolaţiei există:

- cu aer(uscate);

- cu izolaţie în ulei(U);

- cu izolaţie de porţelan(P);

- cu izolaţie din răşini epoxidice(sintetice)(R).

h) După tensiunea înfăşurării primare există:

- transformatoare de înaltă tensiune;

- transformatoare de joasa tensiune;

- transformatoare de tensiune în cascadă(tensiune foarte înaltă, de la

220 KV în sus).

i) După destinaţie există:

- transformatoare montate în instalaţii electrice;

- transformatoare de laborator;

- transformatoare portabile;

- transformatoare montate în scheme speciale.

Datele nominale ale unui transformator sunt:

- puterea nominală-SN (VA) - reprezintă puterea aparentă la bornele circuitului

secundar;

- tensiunea nominală primară-U1N(V) - reprezintă tensiunea aplicată înfăşurării

primare în regim nominal;

- tensiunea nominală secundară-U2N(V) - este tensiunea rezultată la bornele

secundare, la mersul în gol, primarul fiind alimentat cu tensiunea U1N ;

- raportul nominal de transformare – k - este raportul între tensiunea primară

şi cea secundară la mersul în gol;

- curentul nominal ( primar şi secundar ) - curentul de linie I1N,I2N(A);

- tensiunea nominală de scurtcircuit-usc-tensiunea aplicată unei înfăşurări

cand cealaltă este legată în scurtcircuit, iar în înfăşurarea alimentată curentul are valoare

nominală;

- frecvenţa nominală- 50Hz în Europa, 60 în America de Nord;

- randamentul-η;

- schema şi grupa de conexiuni.

Capitolul 3

Transformatoarele de putere trifazate

Pentru transformatoarele utilizate in retele trifazate de curent alternativ, sunt

mai obisnuite doar doua variante constructive. Astfel, se pot folosi trei transformatoare

monofazate separate Fig 3.1. ale caror infasurari primare sa fie conectate in stea sau

triunghi si ale caror infasurari secundare sa fie de asemenea legate in stea sau

triunghi.    

Fig. 3.1.

  Se pot, pe de alta parte folosi si constructii trifazate compacte (Fig. 3.2.si fig.3.3.

avind acelasi miez magnetic pentru toate fazele.

          

         Fig. 3.2.                                     Fig. 3.3.

Miez trifazat cu flux fortat.                       Miez trifazat cu cinci coloane.                       

        

            Posibilitatea utilizarii, pentru toate transformatoarele trifazate, a miezurilor cu

trei coloane si doua juguri se pot lamurii cu ajutorul Fig. 3.4.

                                   Fig. 3.4.

              Daca trei transformatoare monofazate se plaseaza unul fata de altul, asa cum

este indicat in figura,atunci coloanele 1, 2 si 3, se pot reuni intr-o singura coloana. Insa

in sistemul trifazat simetric, suma fluxurilor magnetice utile a celor trei faze este nula,

„ΦA +ΦB +ΦC =0” ;de aceea in coloana comuna fluxul magnetic va fi in totdeauna nul si

necesitatea unei asemenea coloane nu mai are, in general, justificare. In felul acesta se

ajunge la constructia compacta trifazata din Fig. 3.5. cu trei coloane si sase juguri, axele

coloanelor fiind plasate in plane de 120 de grade. Daca acum desfintam jugurile

miezului magnetic al fazei „B”, atunci, obtinem o constructie si mai simpla si mai

economica cu cele trei coloane in aceles plan. Acest tip constructiv, are o mare

raspandire practica, insa conduce la o nesimetrie magnetica, ce poate avea uneori, unele

consecinte negative in exploatarea transfornatorului. 

Fig. 3.5.

             Transformatorul trifazat are aproximativ aceleasi elemente constructive ca si

transformatorul monofazat, singurele diferente fiind in numarul de bobine ce alcatuiesc

primarul si secundarul, si numarul de coloane ale miezului magnetic, precum si forma

acestuia, si intreg gabaritul transformatorului.  Ecuatiile diferentiale sau in complex ale

transformatorului monofazat ca si diagrama de fazori, schema echivalenta si

caracteristicile sale se pot utiliza evident si pentru studiul functionarii fiecarei faze a

unui grup trifazat de transformatoare, format din trei transformatoare monofazate

separate, indicat in Fig. 3.4.

              Transformatoarele cu miez magnetic compact,  prezinta insa unele

particularitati constructive functionale, care trebuie luate in consideratie atunci cand este

vorba de aplicarea teoriei transformatorului monofazat la stadiul unei faze a

transformatorului trifazat.

Trebuie, deci, demonstrata valabilitatea teoriei transformatorului monofazat in cazul

transformatorului trifazat. Pentru o faza oarecare, a transformatorului trifazat cu miez

magnetic simetric compact, de exemplu, faza „A-a” din Fig. 3.5. cu sensurile pozitive

alese pentru cei sase curenti, se poate scria in felul urmator:

             

in care: este rezistenta infasurarii primare a fazei considerate minus

rezistenta infasurarii secundare, inductivitatea mutuala intre infasurarile „m” si „n”,

reprezinta evident, tensiunea la bornele infasurarii secundare a aceleeasi faze, iar

reprezinta curentul in infasurarea „m”.

Cu suficienta precizie, daca se neglijeaza nesimetria magnetica a fazelor, se poate scrie:

                    

Sa presupunem ca sistemele de curenti indeplinesc conditiile:

                   

                            si

                   

care apar in cazul in care lipsesc colductoarele de nul atat in primar cit si in secundar. In

aceste ipoteze, cele doua ecuatii de mai sus se simplifica:

                

In aceasta forma , fazele  de functionare ale unei faze a transformatorului, cu miez

magnetic compact, sunt identice cu ecuatiile uui transformator monofazat, cu singura

deosebire ca in locul inductivitatilor proprii si , intervin inductivitatile:

                   φ   

                  φ  ,

iar in locul inductivitatii mutuale intervine inductivitatea:

                    φ .

Dupa cum se remarca , in ecuatiile de functionare ale unei faze, in conditile de

simetrie magnetica si electrica precizate mai sus, nu intervin curentii celorlalte faze, in

schimb interactiunea cu celelalte faze se face resimtita prin modificarea inductivitatilor

proprii si mutuale ale celor doua infasurari, primara si secundara ale fazei considerate.

Aceste inductivitati derivate poarta numele de inductivitati ciclice. Inductivitatea ciclica

„φ ” nu are sensul unei inductivitati  proprii comform definitiei clasice care spune ca

Inductivitatea Proprie este catul dintre fluxul total propriu si curentul care produce acest

flux.

Inductivitatea ciclica se refera de fapt la fluxul total produs de toate cale trei infasurari

primare de faza printr-una din infasurarile primare. Ea inglobeaza de fapt, actiunea

simultana asupra infasurarii primare considerate, a tuturor curentilor infasurarilor

secundare de faza.

             Avantajul introducerii inductivitatilor ciclice in studiul transformatoarelor

trifazate (ca si al masinilor de curent alternativ trifazate) consta deci posibilitatea

reducerii studiului numai la una din faze, in conditii de simetrie magnetica si electrica.

Pentru a urmarii mai departe sensul acestor inductivitati ciclice, sa consuderam ca

reluctanta unei portiuni a miezului magnetic din Figura Nr. 11(b) care revine unei faze

(o coloana plus doua jiguri), este „ ”, si ca numarul de spire ale unei infasurari primare

este „ ” , iar ale unei infasurari secundare este „ ” . Nenlijand orice dispersii ale

cimpului magnetic, deci presupunand pentru mai multa simplotate ca toate liniile

unitare ale cimpului magnetic sunt concentrice, si concentrate in miezul magnetic, de

poate deduce imediat ca:

               

                 .

In expresia inductivitatii intervine reactanta ,  fiindca fluxul „ ”

dupa ce strabate reluctanta a fazei considerate, se ramifica prin cele doua coloane ale

celorlalte doua faze ale caror reactante fiind in paralel, echivaleaza cu . Inductivitatea

mutuala

         

fiindca din fluxul unei faze, numai jumatate se inlantuie cu spirele altei faze (Figura 8

(b)). Remarcam ca inductivitatea ciclica este de ori mai mare decit inductivitatea

proprie a unei infasurari primare. Mai mult, aceasta inductivitate ciclica este egala cu

inductivitatea proprie a unei infasurari monofazate cu acelas numar de spire „ ” si cu

un miez magnetic de reluctanta „ ”. Deci, un transformator monofazat cu aceleasi

numere de spire „ ” si „ ” pentru infasurarea primara , respectiv infasurarea

secundara si cu o reluctanta a miezului magnetic egala cu reluctanta portiunii din miezul

trifazat compact, care revine unei faze (o coloanea plus doua juguri), are exact aceeasi

comportare ca si o faza oarecare, a transformatorului trifazat.

In concluzie, teoria transformatorului monofazat se aplica cu succes si in cazul

transformatorului trifazat, in anumite conditii. Transformatorul trifazat, se comporta in

aceste conditii (in care lipsesc atit din primar cat si din secundar, conductoarele de nul si

conditii de simetrie magnetica si electrica) ca si cum fiecare faza ar functiona

independent, ca si cum fiecare infasurare primara  de faza ar interactiona numai cu

infasurarea secundara de faza de pe aceeasi coloana.

Transformatoarele trifazate insa, prezinta unele particularitati in ceea ce priveste

conexiunile intre infasurari.

           Conform STAS, bornele infasurarilor transformatorului se noteaza astfel cum

este indicat in Fig. 3.6. pentru transformatorul monofazat, si in Fig. 3.7. pentru

transformatorul trifazat.

 

Fig. 3.6.                                   Fig. 3.7.

                 Inceputul si sfirsitul infasurarii de inalta tensiune se noteaza cu literele: „A”

si respectiv „X”. Pentru infasurarea de joasa tensiune se utilizeaza litere mici: „a”-

pentru inceput,  si „x”- pentru sfirsit. Reteaua trifazata, de inalta tensiune se leaga

intotdeauna la bornele: „A, B, C” , iar reteaua trifazata de joasa tensiune se conecteaza

la bornele:”a, b, c”. Borna neutra se noteaza cu litera mare „N” , pentru infasurarile de

inalta tensiune, respectiv cu litera mica „n” pentru infasurarile de joasa tensiune.

            Cunoscind notatiile bornelor infasurarilor, putem conecta in mod corect

infasurarile transformatorului trifazat, in stea sau triunghi. Acest lucru este deosebit de

important pentru functionarea in paralel a mai multor transformatoare.

                

 Conectarea in stea de exemplu, a infasurarilor de inalta tensiune , este aratata in Fig.

3.8. Amintim ca in acest caz tensiunea intre faze este de „ ”ori mai mare decit

tensiunea pe faza, iar curentii de linie sunt egali cu cei din infasurarile de faza.

In Fig. 3.9. este redata o conexiune in triunghi a infasurarilor. De data aceasta tensiunea

intre faze este egala cu tensiunea pe faza, iar curentul  pe linie este de „ ” ori mai

mare decat curentul din  infasurarea de faza.    

          

Fig. 3.8. Fig. 3.9.

Conexiunea infasurarilor in stea se noteaza cu „Yy” si se numeste „Stea-Stea”.

Conexiunile infasurarilor in stea si triunghi se noteaza cu „Yd” si se numesc „Stea-

Triunghi” Daca de la infasurarile leagate in stea se scoate de pe steaua transformatorului

si punctul neutru, atunci aceasta conexiune se noteaza cu „Y ”si se numeste conexiune

„Stea-Nul”.

          Conexiunile transformatorului se deosebesc unele de altele nu numai prin felul

legaturilor dintre infasurarile de faza, dar si prin defazajul introdus intre tensiunea

primara si cea secundara, notate intre bornele omoloage. Pentru a lamuri acest lucru sa

revenim la transformatorul monofazat Fig. 3.10. ale carui infasurari au acelasi sens de

infasurare (de exemplu, in sensul acelor de ceasornic, daca privim relatiile intre

tensiunile de faza din capatul superior al infasurarii spre capatul inferior), atunci

tensiunile la transformatorului bornele lor „ ” respectiv „ ” se monofazat la

acelasi  prezinta practic prin fazori suprapusi acelasi sens de  infasurare (daca neglijam

micile caderi de tensiune datorita fluxului de dispersie si rezistentelor infasurarilor).

Fig. 3.10.           

Un asemenea transformator face parte din grupa  notata cu cifra „12”.Aceasta

cifra nu indica altceva decat faptul ca intre cale doua tensiuni „ ” si „ ” exista

practic acelas unghi de defazaj ca si intre acele ceasornicului, cind arata ora „12”. Daca

acelasi transformator va avea, de exemplu, infasurarea de joasa tensiune cu sens invers

de infasurare, sau va avea bornele notate invers fata de situatia precedenta Fig. 3.11.

atunci intre fazorii celor doua tensiuni omoloage „ ” si „ ” exista un defazaj de

„180  ”. Un asemenea transformator va apartine grupei caracteristice prin cifra „6”.

Aceasta cifra arata ca defazajul dintre tensiunile omoloage, este acelasi ca defazajul in

cazul acelor ceasornicului cind indica ora „6”. Daca transformatoarele monofazate nu

pot prezanta decit doua variante („6” sau „12”) in privinta defazajelor introduse intre

tensiunile omoloage, in cazul transformatoare lor trifazate lucrurile se

complica.                                         

Fig. 3.11.

 Relatiile de faza la sens diferit de infasurare sau borne inversate. Sa analizam mai intai

cazul transformatorului trifazat cu conexiunea „Yy” in care ambele infasurari sunt

conectate in stea. Presupunind ca cele doua infasurari au acelas sens de infasurare, si

bazandu-ne pe proprietatea demonstrata in paragraful anterior, ca fiecare faza lucreaza

independent de celelalte faze, intocmai ca un transformator monofazat, putem stabili

diagramele de tensiuni primare si secundare

Fig. 3.12.

Conexiunea Yy--12   

   

Fig. 3.13.              

Fie „ OABC ”, steaua tensiunilor primare de faza cu sens de succesiune a fazelor

identic cu sensul invartirii acelor ceasornicului. Tensiunea „ ” a fazei secundare „ax”

este in faza cu tensiunea „ ” a fazei primare cu care interactioneaza ca si cum ar

forma un transformator monofazat independent de celelalte faze. In mod analog, fazorul

este in faza cu fazorul primar analog si fazorul , in faza cu fazorul . In

acest fel rezulta „steaua” oabc  a tensiunilor secundare de faza. Urmarind defazajul intre

doua tensiuni intre fazele omoloage „ ” si , remarcam ca el este nul. Ne

convingem de acest lucru, deplasand prin translatie steaua tensiunilor pana cand punctul

„ a ” coincide cu punctul „ A ”. Prin urmare, transformatorul „ Yy ” considerat, apartine

grupei „12” .Un asemenea transformator se noteaza cu „Yy-12” Daca la transformatorul

Yy-12 se schimba intre ele inceputurile si sfarsiturile de faza de joasa tensiune, atunci se

obtine un transformator Yy-6.                                                                               

        

  Fig. 3.14.    Fig. 3.15.    

Sa studiem din acelas punct de vedere si conexiunea „Yd” din Fig. 3.14.  Sa

reprezentam steaua OABC a tensiunilor primare de faza si sa deducem pozitia fazorilor

tensiunilor secundare de faza. Vom raiona la fel ca mai sus: pe fiecare coloana,

infasurarile primara si secundara, functioneaza la fel ca la un transformator monofazat.

Prin urmare, daca infasurarile au acelas sens de bobinare, tensiunea „ ” este in faza

cu tensiunea „ ”. Dar „ = ” si deci tensiunea „ ” este in faza cu „      

Conexiunea  Stea-Triunghi Yd-11.

In mod analog, „ ” este in faza cu „ ” si „ ” este in faza cu „ ”.

Pentru a stabili acum defazajul dintre  doua tensiuni intre faze omoloage, de exemplu „

” si „ ”, sa facem o miscare  de translatie a triunghiului „abc” pana cand varful

„a”coincide cu punctul „A Fig. 3. 16. Se remarca imediat ca  unghiul dintre „ ” si  „

” contat in sensul succesiunii fazelor este de  , exact egal cu unghiul acelor cand

indica ora 11:00. Prin urmare, transformatorul studiat este Yd -11 .    

                         

Fig. 3.16.    

          

Conexiunea Stea-Triunghi Yd-5

        Daca la transformatorul considerat mai sus schimbam intre ele inceputurile si

sfarsiturile infasurarilor de faza de joasa tensiune, se realizeaza un transformator Yd-5

Fig. 3.15. 

 In Fig. 3.16. s-a prezentat schema legaturilor si diagrama fazoriala a tensiunilor

pentru conexiunea Dy-11. Retinem deci, ca cifra indicata dupa simbolurile conexiunilor

precizeaza defazajul introdus de transformator  pentru tensiunile intre fazele omoloage

primare respectiv secundare. Aceasta cifra reda si ora pe ceasornic pentru care unghiul

cotat inre minutar si orar, in sensul lor de rotatie, este egal cu unghiul de defazaj dintre

tensiuni, intre fazele omoloage.

Desigur ca prin schemele studiate mai sus, nu am epuizat toate conexiunile

posibile, ale transformatorului trifazat. Astfel se pot imagina conexiunile Yy-2, Yy-4,

etc. Sau Yd-1, Yd-3, etc. Obtinute prin permutari ale bornelor. In practica . cele mai

utilizate conexiuni sunt insa Yy-12 si Yd-11.

              Spre deosebire de transformatorul monofazat, pentru care raportul de

transformare al tensiunilor este egal cu raportul numerelor respective de spire, la

transformatoarele trifazate, situatia este oarecum deosebita. Raportul de transformare

(raportul tensiunilor omoloage intre faze) la mersul in gol depinde nu numai de numarul

de spire „ ” si „ ” ale infasurarilor de faza, dar si de tipul conexiunilor

transformatorului. Astfel pentru conexiunea Yy, rezulta imediat din diagrama fazoriala,

din Fig. 3.13. :

                                    

pentru conexiunea Yd , acestea rezulta din Fig. 3.15.:

                                      ;

iar pentru conexiunea Dy, Fig. 3.16:

                                       .