Il migliore funzionamento del trasformatore trifase si ha quando
il carico allacciato ai suoi morsetti d'uscita è equilibrato.
Solo in tale caso, applicando al primario una perfetta terna simmetrica
di tensioni, si ha una perfetta terna simmetrica pure al secondario.
Nella realtà può accadere che il carico applicato
al secondario sia squilibrato, quindi è importante conoscere
qualitativamente il comportamento del trasformatore trifase in
tali condizioni di carico in funzione del tipo di collegamento
tra le fasi al primario ed al secondario.
Primario e secondario a stella
Immaginiamo inizialmente di avere la presenza del neutro sia al
primario che al secondario. Un tipico caso di carico squilibrato
è rappresentato da un carico monofase inserito tra la fase
C ed il neutro. Nella fase del secondario interessata circola
una corrente I2C la quale richiama una corrente
di reazione I1C' nella corrispondente fase primaria.
Tale corrente si richiude a sua volta attraverso il filo neutro
che rappresenta la via a minore impedenza. In questo modo la corrente
di reazione non va ad interessare le altre due fasi del primario
e perciò non si ha nessun squilibrio nelle forze magnetomotrici
delle due fasi non caricate, il flusso nelle tre colonne rimarrà
quindi costante. Questo tipo di collegamento si presta perciò
per trasformatori che alimentano carichi squilibrati.
Se si toglie il filo neutro al primario lasciando inserito il carico monofase al secondario, allora la corrente secondaria I2C richiama una corrente di reazione I1C' nella fase primaria corrispondente la quale deve necessariamente chiudersi attraverso le altre due fasi primarie (metà sulla fase A e metà sulla fase B). Le correnti nelle due fasi primarie A e B non trovano una corrispondente corrente nelle rispettive fasi secondarie per cui il loro effetto è totalmente magnetizzante, in altri termini si crea uno squilibrio nei flussi che non costituiranno più una terna simmetrica e potranno assumere valori diversi, anche maggiori, di quelli che si hanno a vuoto con una conseguente variazione delle f.e.m. sia al primario che al secondario. Questo tipo di collegamento non si presta perciò per trasformatori che alimentano carichi squilibrati.
Si può quindi concludere dicendo che il sistema Yy
senza il neutro al primario può essere esclusivamente impiegato
per il servizio su linee secondarie a tre fili con carico sicuramente
equilibrato. La connessione delle fasi a stella presenta il vantaggio
di richiedere un isolamento verso massa proporzionato alla tensione
stellata che è 
volte più
piccola della tensione concatenata e, sotto questo aspetto, la
connessione Yy è particolarmente adatta per le alte
tensioni.
Primario a triangolo, secondario a stella con neutro
La corrente di reazione I1C' richiamata al primario
dalla corrente secondaria I2C si chiuderà
attraverso la linea senza interessare le altre due fasi. Perciò
questo tipo di collegamento delle fasi primarie e secondarie viene
usato nei trasformatori che devono alimentare carichi squilibrati
perché non da origine a dissimmetrie nelle forze elettromotrici.
Ogni colonna del trasformatore viene a funzionare come un trasformatore
monofase indipendente. Questo tipo di connessioni è perciò
particolarmente impiegato nei trasformatori riduttori che alimentano
le reti distributrici a bassa tensione a quattro fili.
Primario a triangolo, secondario a stella senza neutro
La connessione triangolo dal lato bt e stella senza filo
neutro dal lato AT trova impiego nei trasformatori elevatori
delle centrali generatrici dove la connessione a stella degli
avvolgimenti ad alta tensione riesce più conveniente per
le ragioni inerenti all'isolamento già spiegate mentre
la connessione a triangolo del primario, come sappiamo, consente
la circolazione della componente di terza armonica delle correnti
magnetizzanti ed assicura perciò l'andamento sinusoidale
dei flussi e delle forze elettromotrici. Si osserva che in tali
trasformatori la tensione applicata al primario è quella
d'uscita degli alternatori (6 ¸
20 [kV]) mentre la tensione al secondario è quella
adatta al trasporto (220 ¸ 380
[kV]).
Primario a stella, secondario a zig-zag con neutro
Un carico monofase inserito tra una fase e il filo neutro al secondario
richiama corrente in due fasi primarie. Essendo le fasi interessate
al primario le stesse del secondario non viene a crearsi alcuno
squilibrio delle forze magnetomotrici e, quindi, le forze elettromotrici
rimangono costanti nelle tre fasi. Pur senza arrivare all'estrema
condizione di squilibrio del carico appena descritta, la ripartizione
del carico di ciascuna fase su due diverse colonne produce l'effetto
di compensare gli squilibri delle tensioni dovute alle dissimmetrie
di carico sulle tre fasi. Un'altra caratteristica importante consiste
nella eliminazione della terza armonica dalla tensione secondaria
stellata, questa è infatti data dalla differenza tra le
due tensioni relative alle due metà della fase che si considera
e, poiché le terze armoniche sono in fase tra di loro,
eseguendo questa differenza la terza armonica si elimina. Nonostante
che, a parità del numero di spire, il collegamento a zig-zag
del secondario fornisca una tensione secondaria pari all' 86,5%
della tensione che si otterrebbe con il collegamento a stella
normale, tuttavia il maggior costo si ritiene compensato dal vantaggio
di rendere il trasformatore meglio adatto a sopportare i carichi
squilibrati e dal vantaggio di eliminare la terza armonica dalle
tensioni stellate secondarie.
Primario a triangolo, secondario a zig-zag con neutro
E', assieme al Dy con neutro, usato quando si richiede
l'accessibilità del neutro al secondario e si prevede la
possibilità di forti squilibri di carico in esercizio.
Consente la massima simmetria delle tensioni e la migliore ripartizione
del carico al primario. Le terze armoniche nella corrente magnetizzante
dovute alla non linearità del nucleo si manifestano con
una corrente che circola soltanto nel triangolo del primario.
Primario a triangolo, secondario a triangolo
Anche questo tipo di collegamento delle fasi permette ottimamente
di alimentare dei carichi squilibrati senza che si manifestino
delle dissimmetrie nelle forze elettromotrici. Questo tipo di
collegamento ha inoltre la caratteristica di mantenere invariate
le tensioni secondarie anche se si interrompe una fase del triangolo,
si ottiene infatti così il trasformatore a V. Avendo
un trasformatore trifase Dd, se per un motivo qualsiasi
va fuori servizio una fase, si può avere automaticamente
il collegamento a V che risulta essere un collegamento di emergenza
in quanto permette ancora la trasformazione trifase però
con potenza trasformata minore: infatti le tensioni rimangono
immutate mentre le correnti di linea, coincidendo con quelle di
fase, sono ridotte di 
volte. Ne consegue
che anche la potenza trasformata viene ridotta di 
volte.
Trasformatori
Programma per la classe quarta
Home Page