Razlike med trifaznimi in enofaznimi transformatorji
V gospodinjskih aparatih, v varilnih strojih, za namene testiranja in merjenja se običajno uporabljajo enofazni transformatorji relativno majhne moči. Zmogljivi enofazni transformatorji se uporabljajo za napajanje industrijskih elektrarn.
Videz običajnega enofaznega transformatorja je prikazan na sliki. Tukaj lahko vidite magnetni sistem v obliki zaprtega okvirja, ki vsebuje dve palici ter zgornji in spodnji jarem. Tuljave z najnižjo (NN) in najvišjo (VN) napetostjo se nahajajo na palicah.
Za najbolj racionalno uporabo dvostopenjskega magnetnega sistema so navitja z višjo in nižjo napetostjo razdeljena na dva dela, nato pa so ti deli povezani zaporedno ali vzporedno, odvisno od parametrov načrtovanega transformatorja. Sponke navitij VN in NN se nahajajo na nasprotnih straneh jedra.
Če je treba trifazni tok pretvoriti z enofaznimi transformatorji, vzemite tri enofazne transformatorje, povežite njihova primarna navitja po shemi zvezde, sekundarna navitja pa po shemi zvezda ali trikot. Tako dobimo trifazno skupino transformatorjev, združenih v skupnem električnem vezju z ločenim magnetnim vezjem.
Toda taka rešitev (trije ločeni enofazni transformatorji za pretvorbo trifaznega toka) se uporablja v skrajnih primerih, za zelo velike moči, ko ni mogoče namestiti velikega trifaznega transformatorja ali je njegova izdelava nepraktična. Poleg tega je v primeru nesreče v eni od faz lažje zamenjati enofazni transformator, ki ga (samo enega, ne treh) lahko imamo na zalogi za tak primer. Navsezadnje je zelo malo verjetna poškodba več kot ene faze hkrati.
Če pogledate trifazni transformator, potem so tukaj združeni ne samo električni, ampak tudi magnetni sistemi treh enofaznih transformatorjev. V praksi je sistem takšnega transformatorja zgrajen na naslednji način. Vzemimo tri enake dvofazne enofazne transformatorje, katerih HV in NV navitja se nahajajo le na enem od obeh polov, drugi pol pa ni zaseden z navitji.
Združimo proste palice treh transformatorjev v eno, palice s tuljavami pa premaknemo eno glede na drugo v prostoru za 120 stopinj. Če je ta trifazni sistem zdaj priključen na trifazno izmenično omrežje, bo magnetni pretok v centralni palici (po principu superpozicije magnetnih polj) vedno enak nič.
Osrednjo palico je torej mogoče odstraniti, saj funkcionalno ne igra nobene vloge.Rezultat je trifazni magnetni sistem z enakimi dolžinami poti delovnega magnetnega pretoka za navitja vsake od treh faz.
Simetričen prostorski sistem s palicami, ki so med seboj razmaknjene za 120 stopinj, je praktično idealen, vendar ga je težko izdelati in popraviti.
Druga različica trifaznega vesoljskega magnetnega sistema je tista, v kateri so magnetna vezja združena v pravilen trikotnik. Tako magnetno jedro je navito z neprekinjenim električnim trakom. Toda ta odločitev se dejansko uporablja le v izjemnih primerih.
Da bi čim bolj poenostavili zasnovo trifaznega transformatorja, olajšali njegovo izdelavo in popravilo, se v praksi najpogosteje uporablja ravno asimetrično tristopenjsko vezje. V njem so tri palice nameščene v eni ravnini in jih prekrivata dva zgornja in dva spodnja jarma.
Pri tem je dolžina poti delovnega magnetnega pretoka (AB) srednje palice nekoliko manjša od dolžine poti magnetnih pretokov stranskih palic, kar do neke mere vpliva na razliko v tokovih brez obremenitve treh faz .
Fazni navitji ravninskega asimetričnega sistema trifaznega transformatorja so nameščeni na palicah na enak način kot v enofaznem transformatorju, po katerem so združeni v trifaznem vezju, kot je bilo že omenjeno.
Cena izdelave in montaže takega transformatorja je precej nižja od izdelave in montaže treh enofaznih transformatorjev za enako skupno moč. Prihranek teže materiala je približno 33 %. In tak transformator se izkaže za veliko cenejšega za vzdrževanje. Zaradi tega so skoraj vsi sodobni trifazni energetski transformatorji izdelani v ploščatem trifaznem tokokrogu.