El transformador trifàsic

El transformador més utilitzat actualment és el trifàsic. Això es deu al fet que la producció, distribució i consum d'energia elèctrica es realitzen en corrent altern trifàsic. Entenem per transformador trifàsic aquell que s'utilitza per transformar un sistema trifàsic equilibrat de tensions en un altre sistema equilibrat de tensions trifàsic, però amb diferents valors de tensions i intensitats.

Per aconseguir aquest propòsit, podem utilitzar tres transformadors monofàsics, de manera que tindrem tres nuclis magnètics independents i connexionats, com indica la figura inferior. Cada nucli tindrà les seves pèrdues de flux.

Transformador trifàsic amb tres transformadors monofàsics

Però podem col·locar cada enrotllament en una columna d'un nucli magnètic comú, de manera que les pèrdues de flux es minimitzin i l'estructura del transformador guanyi en resistència i simplicitat.

Transformador trifàsic amb nucli comú

Tots els raonaments que hem anat realitzant amb un transformador monofàsic són d'aplicació amb un trifàsic, ja que només cal veure una sola de les columnes per observar que la similitud és total. En aplicar al primari una tensió V 1, obtenim en el secundari una tensió desfasada 180º V2 tal com passava en el transformador monofàsic. Si es connecta una càrrega equilibrada, és a dir si les tres impedàncies són iguals, en el secundari les intensitats dels dos enrotllaments també estaran equilibrades i tindran els seus corresponents desfasaments.

Tensions simples en un transformador trifàsic

Més encara, en cada columna tindrem una resistència òhmica de cada bobina i una reactància per la dispersió del flux; per això, podrem reduir el secundari al primari i obtenir la resistència i reactància equivalent R cc i X cc.

La representació vectorial de tensions i intensitats serà la que s'indica en la imatge inferior. Cal assenyalar que per a l'exemple s'ha utilitzat la connexió anomenada estrella-estrella (Yy), en la qual la tensió en els debanats no és la composta, sinó la simple de cada sistema trifàsic.

Representació vectorial de tensions i intensitats en un transformador trifàsic

Analitzem ara amb una mica més de detall alguns dels connexionats del transformador:

• Connexió estrella-estrella: Recordant la definició de relació de transformació, en aquest tipus de connexió el quocient entre el nombre d'espires de primari i secundari coincideix amb el quocient entre les tensions primària i secundària. És el més utilitzat per a petites potències, ja que a més, permet treure neutre tant en el primari com en el secundari.

Transformador trifàsic connexió estrella-estrella

• Connexionat estrella-triangle: En aquest connexionat, la relació de transformació és √3 vegades més gran que la relació del nombre d'espires i el corrent que circula per les bobines secundàries és √3 vegades menor que la de sortida.

Transformador trifàsic connexió estrella-triangle

• Connexionat triangle-triangle: En aquest cas, coincideixen les tensions primàries i secundàries amb les dels seus respectius debanats; no així les corrents.

Transformador trifàsic connexió triangle-triangle

• Connexió triangle-estrella: Sol ser habitual en transformadors elevadors, ja que la tensió secundària és superior a la primària.

Transformador trifàsic connexió triangle-estrella

Destacarem a continuació els paràmetres d'un transformador trifàsic:

• Tensió nominal primària Vp: És aquella per a la qual ha estat construït el transformador i és la tensió de línia resultant de la tensió de fase; també s'anomena tensió composta perquè depèn del tipus de connexió del transformador.
• Tensió nominal secundària Vs: És la tensió de línia o composta que obtenim en buit en els borns del secundari, quan apliquem al primari la tensió nominal.
• Intensitat nominal primària I1n: Resulta de multiplicar la intensitat nominal secundaria per la relació de transformació. Aquesta intensitat pot ser igual que la que travessa els enrotllaments (estrella) o √3 vegades més gran (triangle).

• Intensitat nominal secundària I 2n: És la intensitat del circuit secundari que fa circular pels enrotllaments secundaris la intensitat per a la qual han estat construïts. El mateix raonament que s'ha fet per la intensitat nominal primària, val per a la secundària.
• Potencia nominal Sn: És el triple producte de la tensió de fase dels enrrotllaments secundaris V2 per la intensitat nominal que els travessarà. Com que multipliquem tensió per intensitat serà una potència aparent, i es mesura en VA o kVA

En ambdós casos s'arriba a la mateixa conclusió: que la potència és el producte de la tensió del secundari per la intensitat del secundari, per √~3.

• Potència en buit P0: És la potència activa que es perd en el nucli com a conseqüència de les demandes per corrents de Foucault i per Histèresi (pèrdues en el ferro P Fe ). Això provoca que la intensitat de buit que recorre els debanats no estigui avançada 90º respecte de la tensió, sinó una mica menys.
• Intensitat de buit I0: És la que circula per la línia primària quan el secundari està obert.
• Tensió de curtcircuit Vcc: És la que aplicada al primari, quan el secundari està curtcircuitat, fa que circulin les intensitats nominals.