Трансформатор Скотта-Т или соединение Скотта — это тип схемы, используемый для получения двухфазной электроэнергии (2 φ, чередование фаз на 90 градусов) [1] из трехфазного (3 φ, чередование фаз на 120 градусов) источника или наоборот. Соединение Скотта равномерно распределяет сбалансированную нагрузку между фазами источника. Трехфазный трансформатор Скотта был изобретен инженером Westinghouse Чарльзом Ф. Скоттом в конце 1890-х годов, чтобы обойти более дорогой роторный преобразователь Томаса Эдисона и тем самым позволить двухфазным генераторным установкам приводить в действие трехфазные двигатели. [2]
На момент изобретения также существовали двухфазные двигательные нагрузки, и соединение Скотта позволяло подключать их к более новым трехфазным источникам питания с токами, равными на трех фазах. [3] Это было ценно для получения равного падения напряжения и, таким образом, осуществимого регулирования напряжения от электрогенератора (фазы не могут изменяться отдельно в трехфазной машине). Первоначальная многофазная система питания Николы Теслы была основана на простых в изготовлении двухфазных четырехпроводных компонентах. Однако по мере увеличения расстояний передачи более эффективная трехфазная система передачи стала более распространенной. (Трехфазная мощность может передаваться всего с тремя проводами, тогда как двухфазные системы питания требовали четырех проводов, по два на фазу.) Оба компонента 2 φ и 3 φ сосуществовали в течение ряда лет, и соединение трансформатора Скотта-Т позволило их соединить между собой.
Предполагая, что требуемое напряжение одинаково на двух- и трехфазных сторонах, соединение трансформатора Скотта-Т (показано справа) состоит из основного трансформатора с центральным отводом и коэффициентом 1:1, T1, и тизерного трансформатора с коэффициентом √ 3 /2(≈86,6%), T2. Сторона T1 с центральным отводом подключается между двумя фазами на трехфазной стороне. Затем ее центральный отвод подключается к одному концу стороны с меньшим числом витков T2, другой конец подключается к оставшейся фазе. Затем другая сторона трансформаторов подключается напрямую к двум парам двухфазной четырехпроводной системы.
Двухфазные двигатели потребляют постоянную мощность, как и трехфазные двигатели, поэтому сбалансированная двухфазная нагрузка преобразуется в сбалансированную трехфазную нагрузку. Однако если двухфазная нагрузка не сбалансирована (больше мощности, потребляемой одной фазой, чем другой), никакая схема трансформаторов (включая трансформаторы Scott-T) не может восстановить баланс: Несбалансированный ток на двухфазной стороне вызывает несбалансированный ток на трехфазной стороне. Поскольку типичной двухфазной нагрузкой был двигатель, ток в двух фазах предполагался изначально равным во время разработки Scott-T.
В наше время люди пытались возродить соединение Скотта как способ питания однофазных электрических железных дорог от трехфазных источников коммунального обслуживания. Это не приведет к сбалансированному току на трехфазном уровне. Мгновенная разница в нагрузке на двух участках будет рассматриваться как дисбаланс в трехфазном питании; нет способа сгладить его с помощью трансформаторов. [4]
Трансформаторное соединение Scott-T может также использоваться в схеме «спина к спине» T-to-T для соединения трехфазного с трехфазным. Это экономит средства в трансформаторах малой мощности из-за того, что двухкатушечный T подключен к вторичному двухкатушечному T вместо традиционного трехкатушечного первичного к трехкатушечному вторичному трансформатору. В этой схеме нейтральный отвод X0 находится на некотором расстоянии вверх на вторичном трансформаторе-тизере (см. справа). Стабильность напряжения этой схемы T-to-T по сравнению с традиционным трехкатушечным первичным к трехкатушечному вторичному трансформатору ставится под сомнение, поскольку импеданс «на единицу» двух обмоток (первичной и вторичной соответственно) не одинаков в конфигурации T-to-T, тогда как три обмотки (первичная и вторичная соответственно) одинаковы в конфигурации из трех трансформаторов, если три трансформатора идентичны.
Распределительные трансформаторы с тремя фазами в три фазы (также называемые «T-подключенными») находят все большее применение. Первичная обмотка должна быть соединена по схеме треугольника (Δ), но вторичная обмотка может быть соединена по схеме треугольника или звезды ( Y ) по выбору заказчика, при этом X0 обеспечивает нейтраль для случая «звезды». Обычно предусмотрены ответвления для обоих случаев. Обычная максимальная мощность такого распределительного трансформатора составляет 333 кВА (треть мегаватта при единичном коэффициенте мощности ). [ необходима цитата ]
{{cite journal}}: Cite использует общее название ( help ) Цитируемая статья является документом GE, в котором указывается, что железнодорожный дисбаланс, даже через трансформаторы Scott-T, влияет на генераторы, двигатели других клиентов и, предположительно, трансформаторы, соединенные треугольником. Даже небольшой дисбаланс может вызвать нагрев. Однако, поскольку электрические системы выросли за 20-й век, в документе предполагается, что железные дороги теперь являются допустимой нагрузкой, при условии, что есть подтверждающий системный анализ. Трансформаторы Scott-T могут даже не иметь значения, поскольку прямых линейных соединений нагрузки может быть достаточно. Таким образом, это оставляет потенциальное решение, но однофазную нагрузку следует тогда рассматривать как допустимую , а не сбалансированную . Разрешение этого также поднимает вопрос: «А что, если другие клиенты запросят такой же допуск?»