Erot kolmivaiheisten ja yksivaiheisten muuntajien välillä
Kodinkoneissa, hitsauskoneissa testaus- ja mittaustarkoituksiin käytetään yleensä suhteellisen pienitehoisia yksivaiheisia muuntajia. Tehokkaita yksivaihemuuntajia käytetään teollisuuden voimaloiden virtalähteenä.
Perinteisen yksivaiheisen muuntajan ulkonäkö on esitetty kuvassa. Täällä näet magneettisen järjestelmän suljetun kehyksen muodossa, joka sisältää kaksi sauvaa sekä ylemmän ja alemman ikeen. Alimman (LV) ja suurimman (HV) jännitteen omaavat kelat sijaitsevat tangoissa.
Kaksivaiheisen magneettijärjestelmän järkevimmän käytön kannalta korkeamman ja pienemmän jännitteen käämit jaetaan kahteen osaan, minkä jälkeen nämä osat kytketään sarjaan tai rinnan suunnitellun muuntajan parametrien mukaan. HV- ja LV-käämien liittimet sijaitsevat sydämen vastakkaisilla puolilla.
Jos on tarpeen muuttaa kolmivaiheinen virta käyttämällä yksivaiheisia muuntajia, ota kolme yksivaiheista muuntajaa, kytke niiden ensiökäämit tähtikaavion mukaan ja toisiokäämit tähti- tai kolmiokaavion mukaan. Näin saadaan kolmivaiheinen muuntajien ryhmä, joka on yhdistetty yhteiseen sähköpiiriin erillisellä magneettipiirillä.
Mutta tällaiseen ratkaisuun (kolme erillistä yksivaiheista muuntajaa kolmivaihevirran muuttamiseksi) turvaudutaan ääritapauksissa erittäin suurille tehoille, kun on mahdotonta asentaa valtavaa kolmivaiheista muuntajaa tai sen valmistus on epäkäytännöllistä. Lisäksi onnettomuuden sattuessa jossakin vaiheessa on helpompi vaihtaa yksivaiheinen muuntaja, jota (vain yksi, ei kolme) voidaan pitää varastossa tällaista tapausta varten. Loppujen lopuksi useamman kuin yhden vaiheen vahingoittuminen kerrallaan on erittäin epätodennäköistä.
Jos tarkastellaan kolmivaiheista muuntajaa, tässä ei yhdistetä vain sähköisiä, vaan myös magneettisia järjestelmiä kolmesta yksivaiheisesta muuntajasta. Käytännössä tällaisen muuntajan järjestelmä on rakennettu seuraavasti. Otetaan kolme identtistä kaksivaiheista yksivaihemuuntajaa, joiden HV- ja NV-käämit sijaitsevat vain toisessa kahdesta napasta ja toisessa napassa ei ole käämityksiä.
Yhdistetään kolmen muuntajan vapaat tangot yhdeksi ja siirretään sauvoja keloilla avaruudessa 120 astetta toisiinsa nähden. Jos tämä kolmivaiheinen järjestelmä on nyt kytketty kolmivaiheiseen vaihtovirtaverkkoon, magneettivuo keskisauvassa (magneettikenttien superpositioperiaatteen mukaisesti) on aina nolla.
Keskitanko voidaan siksi irrottaa, koska sillä ei ole toiminnallista merkitystä.Tuloksena on kolmivaiheinen magneettijärjestelmä, jolla on samat työmagneettivuon pituudet kunkin kolmen vaiheen käämeissä.
Symmetrinen tilajärjestelmä, jossa tangot ovat 120 asteen välein, on käytännössä ihanteellinen, mutta vaikea valmistaa ja korjata.
Toinen versio kolmivaiheisesta avaruusmagneettijärjestelmästä on sellainen, jossa magneettipiirit on ryhmitelty säännölliseen kolmioon. Tällainen magneettisydän kierretään jatkuvalla sähköteipillä. Mutta tätä päätöstä sovelletaan itse asiassa vain poikkeustapauksissa.
Kolmivaiheisen muuntajan suunnittelun yksinkertaistamiseksi mahdollisimman paljon, sen valmistuksen ja korjaamisen helpottamiseksi käytännössä käytetään useimmiten tasaista epäsymmetristä kolmitasoista piiriä. Siinä kolme tankoa sijaitsevat yhdessä tasossa ja ovat limittäin kahdella ylä- ja kahdella alemmalla ikeellä.
Tässä keskipalkin toimivan magneettivuon (AB) polun pituus on hieman pienempi kuin sivupalkkien magneettivuon polun pituus, mikä vaikuttaa jossain määrin kolmen vaiheen tyhjäkäyntivirtojen eroon. .
Kolmivaiheisen muuntajan tasomaisen epäsymmetrisen järjestelmän vaihekäämit sijaitsevat tangoissa samalla tavalla kuin yksivaiheisessa muuntajassa, minkä jälkeen ne yhdistetään kolmivaiheiseen piiriin, kuten aiemmin mainittiin.
Tällaisen muuntajan valmistus- ja kokoonpanokustannukset ovat paljon alhaisemmat kuin kolmen yksivaiheisen muuntajan valmistus ja kokoaminen samalla kokonaisteholla. Materiaalin painonsäästö on noin 33 %. Ja tällainen muuntaja osoittautuu paljon halvemmaksi ylläpitää. Tästä syystä lähes kaikki nykyaikaiset kolmivaiheiset tehomuuntajat valmistetaan tasaisessa kolmivaiheisessa piirissä.