Transformatoren
Schakeling van driefasige transformatoren
Electriciteit

De stroomverdeling gebeurt altijd driefasig. Zoals bij motoren hebben we ster en driehoekaansluitingen, maar bij transformatoren hebben we nog een extra aansluiting: de zig-zag aansluiting.
-

-


Ster-ster aansluiting met 4 geleiders (+ neutre).
Het aantal geleiders kan ook aangegeven worden door schuine streepjes


Ster-driehoek aansluiting


Drie monofasige transformatoren in ster-driehoek aansluiting

Het is belangrijk te vermelden dat er enkel sprake is van ster of driehoekschakeling bij driefasige installaties.

Aanduiding van de transformator

Deze aanduiding geeft de aansluiting van de transformator aan. Als alle wikkelingen naar buiten gevoerd worden hebben deze aanduidingen geen zin. Deze aanduidingen worden dan ook enkel gebruikt voor ingegoten transformatoren waarbij de individuele wikkelingen niet naar buiten gevoerd worden.
  • Y of y: ster aansluiting
  • D of d: driehoek aansluiting
  • Z of z: zig-zag aansluiting
  • N of n: neutre aansluiting (enkel bij ster of zig-zag)
Men gebruikt een hoofdletter voor de hoogste spanning en een kleine letter voor de laagste spanning en de hoogste spanning wordt altijd eerst vermeld, bijvoorbeeld Dzn. Dit is ook logisch, want eenzelfde transformator kan gebruikt worden om de spanning te verhogen of te verlagen.

Als de uitgangsspanning aangepast moet worden gebruikt men

Ster aansluiting (Wye)

Een steraansluiting is goedkoper bij hogere spanningen. Er is een nulgeleider die aan de lokale massa gelegd kan worden zodat de spanningsomschakelaars (lastschakelaars) op de laagsspanningskant van de wikkeling geplaatst kunnen worden. Deze omschakelaars worden gebruikt om de transformatieverhouding lichtjes aan te passen.

Met een steraansluiting heb je een neutre uitgang: de steraansluiting wordt daarom gebruikt als laatste transformator bij de stroomverdeling aan de eindgebruikers.

De steraansluiting wordt ook gebruikt op de secundaire van de transformator van een electriciteitscentrale (step-up transformator). De neutre wordt lokaal aan de massa gelegd, maar wordt niet doorgestuurd omdat er normaal geen stroom door de neutre loopt indien de belasting evenwichtig is (wat meestal het geval is bij electriciteitsdistributie).

Driehoek aansluiting (Delta)

Deze aansluiting is goedkoper bij lage spanningen (en hogere stromen). Er is geen neutre aansluiting en de spanning ten opzichte van de massa kan verlopen als er geen voorzieningen getroffen worden om de spanning rond het massapotentiaal te houden.

De driehoekaansluiting met aparte monofasige transformatoren kan verder blijven werken (op lager vermogen) als één van de drie transformatoren buiten gebruik is. Men kan ook een installatie bouwen met slechts twee monofasige transformatoren, om later de derde transformator bij te plaatsen als het vermogen opgevoerd moet worden.

Deze aansluiting wordt in de Verenigde Staten gebruikt om de eindgebruikers van stroom te voorzien (split phase met high leg). De neutre wordt aangesloten op de middenaftakking van één van de wikkelingen.



Zig-zag aansluiting met aan primaire kant driehoek of ster

Het voordeel van de driehoekaansluiting is ook van toepassing op andere gebieden, bijvoorbeeld in generatoren. Generatoren moeten noodgedwongen op een relatief lage spanning werken (de spoelen kunnen niet in een oliebad geplaatst worden). De generatoren hebben dus een driehoekaansluiting die efficienter is voor hoge stromen. De step-up transfo die de generatorspanning verhoogt naar de hoogspanning heeft daarom een driehoek-ster aansluiting.

Ster-driehoek of driehoek-ster

Om de belasting beter te verdelen probeert men een andere aansluiting te hebben op primair en secundair, dus ster naar driehoek (zelden) of driehoek naar ster (vaak voorkomend). Dit is vooral nodig bij de verdeling naar de eindgebruikers, omdat daar vaak een zeer asymmetrische belasting is (monofasige gebruikers).

Men gebruikt een transformator met steraansluiting aan secundaire kant zodat men een neutre aaansluiting heeft die men in het transformatorgebouw aan de massa kan leggen. Door de neutre aansluiting naar buiten te voeren kan men gebruikers op 230 of op 400V voeden.

Bij een identiek aantal wikkelingen (zelfde transformatieverhouding), is de spanning 1.7× hoger bij de overgang van driehoek op ster.

Zigzag aansluiting

De zigzag aansluiting is een speciale uitvoering van de steraansluiting. In tegenstelling met de ster of driehoekaansluiting waarbij men in theorie kan overgaan van ster naar driehoek en omgekeerd door de aansluitingen anders te verbinden heeft men bij een zigzag aansluiting een speciale transformator met dubbele wikkelingen nodig.

De bedoeling van een zig-zag aansluiting is een betere verdeling van het vermogen over de verschillende fasen. Men kan ook de harmonische vervormingen beperken. Deze worden bijvoorbeeld veroorzaakt door niet-lineaire belastingen zoals oudere schakelende voedingen (met een slechte crest factor) en frekwentieomvormers. Deze aansluiting heeft ook een neutre uitgang.

Deze aansluiting wordt vaak gebruikt in plaats van een gewone ster-uitgang bij de laatste transfo om eindgebruikers te voeden (deze gebruikers hebben vaak een zeer asymmetrische netbelasting). Ten gevolge van de complexere constructie wordt de zigzag aansluiting enkel gebruikt bij lagere spanningen en vermogens (maximaal 250kVA). De zigzag aansluiting wordt enkel op de secundaire kant van een transfo toegepast.

Een belasting op één fase (tussen fase en neutre) wordt over twee fasen aan primaire kant verdeeld. Bij een belasting op twee fasen (lijnspanning) wordt de belasting over de drie fasen verdeeld (25%-50%-25%). Dit is geen perfekte verdeling, maar meestal is de belasting ook niet 100% over één enkel fase

De zigzagschakeling met primair in driehoeksvorm produceert geen faseverschuiving (of een faseverschuiving van 180°) zoals de driehoek/driehoek en ster/sterschakeling. Electrisch gezien heeft men de voordelen van een ster-ster of driehoek-driehoekschakeling (geen faseverschuiving) met die van een driehoek-sterschakeling (onderdrukking van harmonischen en verdeling van een asymmetrische belasting). De afwezigheid van een faseverschuiving tussen primair en secundair is belangrijk bij het koppelen van electriciteitsnetwerken, maar is tegenwoordig niet meer zo belangrijk want deze transformatoren worden nu enkel als laatste transformator in de distributie gebruikt.

We nemen een transformator met aan primaire zijde een spoel met n wikkelingen aangesloten op v volt en aan secundaire zijde twee spoelen met n/2 wikkelingen. Ten gevolge van het faseverschil tussen beide wikkelingen is de bekomen spanning niet v volt, maar 0.58 × v. Ten gevolge van de faseverschuiving is het ook niet mogelijk serieschakeling om te vormen tot een parallelschakeling om een hogere stroom te bekomen.

Bij een zig-zagschakeling moet men meer wikkelingen gebruiken om een bepaalde spanning te bekomen: de koperverliezen liggen dus wat hoger in vergelijking met een secundair die in ster geschakeld is. Daarom wordt een zigzag aansluiting enkel gebruikt bij lagere vermogens.

De zig-zag schakeling gebruikt twee spoelen met eenzelfde aantal wikkelingen, maar er bestaan ook transformatoren waarbij de verhouding tussen de twee secundaire spoelen 1/3 en 2/3 bedraagt. Deze transformatoren worden gebruikt om extra fasen te genereren voor de gelijkrichting van zeer hoge vermogens (hexafisige netwerken).

Evenwichtige verbruiker, koppeling Dyn
Onevenwichtige verbruiker, koppeling Dyn
Onevenwichtige verbruiker, koppeling Dzn

-

Generatoren vanaf een bepaald vermogen hebben altijd een driefasige uitgang: deze generatoren kunnen niet enkelfasig belast worden (risoco op beschadiging van de stroomgroep wegens ongelijke mechanische belasting). Om om zware monofasige belasting aan te sluiten moet men een speciale manier van aansluiten toepassen, dog leg genaamd.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's

-