Conexão Scott-T do transformador

O que é Scott Connection ou Scott-T Transformer?

Conexão Escocesa

Conexão Scott é um tipo de conexão de transformador que costumava obter alimentação bifásica de fonte trifásica ou vice-versa. A conexão Scott também é conhecida como Scott-T Transformer . Este método de conexão do transformador foi inventado por Charles F. Scott . Então, depois de seu nome, esse método é amplamente conhecido como a conexão Scott.

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Diagrama de conexão da conexão Scott's-T

Na conexão Scott, dois transformadores monofásicos são conectados eletricamente, mas separados magneticamente. Um transformador é conhecido como transformador principal e o segundo transformador é conhecido como transformador auxiliar. O transformador auxiliar também é denominado transformador de teaser. O diagrama de conexão da conexão de Scott é mostrado na figura abaixo.

O enrolamento primário do transformador principal é centralizado no ponto D. E as duas linhas (Y e B) de uma alimentação trifásica são conectadas ao enrolamento primário de o transformador principal. E o enrolamento secundário do transformador principal é conectado nos pontos a1 e a2.

O enrolamento primário de um transformador auxiliar é conectado entre o ponto de derivação central D e o terminal de linha restante (fase R). E o enrolamento secundário de um transformador auxiliar é conectado entre os pontos b₁ e b₂ .

O enrolamento primário do transformador principal é centralizado em partes iguais. Portanto, o número de voltas na peça YD e BD é o mesmo.

Diagrama de fasores do Scott Transformer

As tensões de linha de uma alimentação trifásica (V_RY , V_YB , e V_BR ) são iguais em magnitude e separados por 120 graus. O diagrama fasorial da tensão de alimentação é mostrado na figura abaixo.

O diagrama fasorial de uma alimentação trifásica pode ser desenhado como um triângulo equivalente. A magnitude de todas as tensões de linha é a mesma. Portanto,

V_RY =V_YB =V_BR =V_L

Para cálculo, consideramos o fasor YB como um fasor de referência.

V_YB =V_L ∠ + 0°

V_RY =V_L ∠ + 120°

V_BR =V_L ∠ – 120°

O ponto central de tomada D divide o enrolamento primário em partes iguais. Considere, o número de voltas no enrolamento primário é N_P . Portanto,

Assim, a tensão na porção YD e BD é a mesma e está em fase com a tensão V_YB .

Agora, precisamos encontrar a tensão do enrolamento primário de um transformador teaser (V_RD ). A partir do diagrama fasorial, podemos escrever;

V_RD =V_RY + V_JD

V_RD =0,866 V_L ∠90°

A tensão fornecida ao enrolamento primário de um transformador teaser é 0,866 vezes a do transformador principal. A tensão em um enrolamento secundário do transformador teaser é V_2T e a tensão em um enrolamento secundário do transformador principal é V_2M . Agora, V_RD é aplicado ao enrolamento primário de um transformador teaser. Assim, o V_2T lidera V_2M por 90˚. E a magnitude de ambas as tensões é a mesma. O diagrama fasorial da conexão de Scott é mostrado na figura abaixo.

A tensão por volta deve ser a mesma no enrolamento para criar o mesmo fluxo. Portanto, para fazer a tensão por volta em um enrolamento primário do transformador principal e teaser, o número de voltas em um enrolamento primário do transformador teaser deve ser;

Portanto, a relação de espiras no transformador de teaser é;

Assim, os enrolamentos secundários de cada transformador têm a mesma magnitude de tensão com uma diferença de fase de 90˚. Assim, cria-se um sistema bifásico equilibrado.

Posição do Ponto Neutro N

Se o ponto neutro estiver disponível em uma alimentação trifásica, a derivação é fornecida no transformador de teaser primário. Por exemplo, a fita está disponível no ponto N. Portanto, a tensão nos terminais RN é;

Nas equações acima, derivamos o valor da tensão entre RD;

A tensão no ponto ND é;

Então, temos tensão nos pontos RN, RD e ND. Para a mesma relação de espiras de tensão nesses enrolamentos, o número de espiras é escolhido como;

A partir da equação acima, podemos derivar a razão entre o ponto neutro N divide o enrolamento primário do transformador teaser como; RN:ND =2:1.

Relação das correntes de entrada e saída

A corrente de linha da alimentação trifásica de entrada é I_R , eu_S , e eu_B . Aqui, usamos dois transformadores e ambos os transformadores têm enrolamento primário e secundário. Portanto, a corrente que passa pelo enrolamento primário e secundário do transformador principal e teaser está listada abaixo.

• Eu_1M =Corrente primária do transformador principal
• Eu_2M =Corrente secundária do transformador principal
• Eu_1T =Corrente primária do transformador de teaser
• Eu_2T =Corrente secundária do transformador de teaser

No diagrama de conexão, a corrente que passa pelo enrolamento primário do transformador teaser é a corrente de linha IR. Portanto,

Eu _{1 T} =I_R

O enrolamento secundário de ambos os transformadores é idêntico. Portanto, a magnitude da corrente que passa por ambos os enrolamentos secundários é a mesma.

| Eu _{2 M} |=| Eu_{2 T} |

A equação MMF de equilíbrio do transformador teaser é (desconsiderando o efeito da corrente de magnetização);

Eu _{1 T} N_RD =Eu _{2 T} N_S

Eu _R = 1.15KI _{2 T} =Eu _{1 T}

Agora, a equação MMF de equilíbrio para o transformador principal é;

Eu _{1 M} N_JD – Eu _{1 M} N_BD =Eu _{2 M} N_S

Eu _S – Eu _B = 2 K I _{2 M}

Para sistema trifásico balanceado;

Eu _R + Eu _S + Eu _B = 0

Eu _B =– Eu _R – Eu _S

Eu _S – (- eu _R – Eu _S = 2 K I _{2 M}

I_S + Eu_R + Eu_S = 2 K I _{2 M}

I_R + 2Eu_S = 2 K I _{2 M}

Agora, coloque o valor atual de I_Y na equação de I_B;

Estas equações de corrente são válidas para cargas balanceadas e desbalanceadas.

Aplicações do Scott Connection

As aplicações da conexão Scott estão listadas abaixo.

• Este tipo de conexão é usado para conectar um sistema trifásico a um sistema bifásico. E a energia pode fluir em ambas as direções.
• A conexão Scott é usada para fornecer carga monofásica (como trens elétricos) a partir de uma alimentação trifásica balanceada.
• Quando a energia é extraída de uma fonte trifásica, ela é convertida em uma fonte monofásica usada para fornos elétricos monofásicos.