A la gran família de transformadors,transformadors{0}}monofàsicssón un dels membres més bàsics i antics. La seva estructura i principi poden semblar senzills - amb només un pilar de nucli de ferro i dos bobinatges (primari i secundari), però admet una àmplia gamma de necessitats, des de la il·luminació residencial fins a la tracció ferroviària, des d'instruments de precisió fins a la nova generació d'energia. Tanmateix, a la impressió de la majoria de la gent,transformadors-trifàsicssón l'opció principal per a la indústria i les xarxes elèctriques. Aleshores, en quins escenaris concrets els transformadors-monofàsics encara tenen un paper insubstituïble? Quins són els seus avantatges i desavantatges únics en comparació amb els transformadors-trifàsics? Quan un projecte requereix una font d'alimentació monofàsica-, quins detalls tècnics i requisits de certificació s'han de tenir en compte en el procés de selecció?
En principi bàsic, atransformador{0}}monofàsicés un dispositiu elèctric estàtic que funciona mitjançant el principi de la inducció electromagnètica. Quan un bobinatge es connecta a una font d'alimentació de CA, es genera un flux magnètic altern al nucli de ferro, que simultàniament travessa el bobinatge secundari i indueix una força electromotriu, amb una relació de tensió igual a la relació de voltes. Estructuralment, els transformadors monofàsics solen tenir un nucli de ferro en forma de boca (tipus de nucli) o de carcassa, amb bobinatges d'alta i baixa tensió concèntrics al voltant de la columna del nucli de ferro. Segons el nombre de fases, els transformadors-monofàsics es poden utilitzar per separat o en un sistema-trifàsic format per tres-transformadors monofàsics. Aquest esquema de "tres components monofàsics-que formen una-trifàsica" té avantatges únics en determinades situacions d'alta-tensió i alta-capacitat.
L'avantatge més important dels transformadors-monofàsics rau en la seva flexibilitat i economia. En situacions en què la demanda de capacitat no és alta, com ara una font d'alimentació d'un metre d'una llar a les zones residencials, enllumenat públic, petites eines elèctriques i adaptadors d'alimentació en electrodomèstics, els transformadors monofàsics poden extreure directament energia de les xarxes elèctriques monofàsiques de 220 V o 110 V sense necessitat de càlculs complexos d'equilibri-trifàsic. Tenen una estructura senzilla i de baix cost. A nivell operatiu, un cop falla un transformador monofàsic-, només cal substituir l'equip sense afectar les altres dues fases de tot el-grup trifàsic. Això és molt valuós en el subministrament d'energia de tracció ferroviària i la distribució d'energia d'àrea remota. A més, els transformadors-monofàsics tenen un volum i un pes més reduïts en comparació amb els transformadors-trifàsics de la mateixa capacitat, cosa que els fa més fàcils de transportar i instal·lar, especialment adequats per a la instal·lació de columnes en línies aèries.
Tanmateix, els transformadors-monofàsics també tenen limitacions naturals. Amb la mateixa capacitat, la taxa d'utilització del material dels transformadors monofàsics-acostuma a ser inferior a la dels transformadors trifàsics-, perquè el nucli de ferro i el bobinat dels transformadors trifàsics poden compartir el circuit magnètic, estalviant així materials de nucli de ferro i reduint les pèrdues. Per tant, a les xarxes industrials de distribució d'alta potència-i troncals de xarxa elèctrica, els transformadors trifàsics-són la corrent principal absoluta. A més, si un gran nombre de-càrregues monofàsiques es concentren en una fase determinada, pot provocar un desequilibri a la xarxa elèctrica-trifàsica, provocant problemes com ara el desplaçament del punt neutre i l'augment del corrent de seqüència zero. Per tant, es necessita una distribució de càrrega raonable a la distribució-única-de gran escala.
Aleshores, quins són els escenaris d'aplicació típics dels-transformadors monofàsics? La font d'alimentació de tracció ferroviària electrificada és una de les àrees d'aplicació més importants dels transformadors-monofàsics. El sistema de contacte aeri del ferrocarril adopta una font d'alimentació CA monofàsica (25 kV o 2 × 25 kV) i el transformador de tracció converteix l'electricitat d'alta tensió trifàsica de la xarxa elèctrica en electricitat monofàsica adequada per al funcionament del tren. Hi ha dues solucions comunes: una és utilitzar un-transformador monofàsic per subministrar directament una fase des de la xarxa elèctrica-trifàsica, però aquest enfocament pot provocar un greu desequilibri-trifàsic; Una solució més habitual és utilitzar transformadors de connexió Scott o Vv per convertir l'electricitat trifàsica en dues fonts d'electricitat-monofàsicas amb una diferència de fase de 90 graus, que subministren energia a les xarxes de contacte aèries i aèries, respectivament, aconseguint així l'equilibri de càrrega. Prenent com a exemple el ferrocarril d'alta-velocitat de la Xina, s'utilitzen un gran nombre de transformadors de tracció-monofàsics juntament amb la font d'alimentació AT per satisfer les necessitats d'alimentació d'alta-potència i fiabilitat dels trens d'alta-velocitat. A la il·luminació residencial i comercial, la distribució d'energia monofàsica -és omnipresent - des de micro transformadors en caixes de comptadors domèstics fins a transformadors monofàsics muntats en pals a sales de distribució residencial, redueixen l'alta tensió de 10 kV a 220 V (o 110 V) de baixa tensió, proporcionant electricitat domèstica per a milers de diaris. En l'àmbit de les noves energies, alguns inversors fotovoltaics domèstics i sistemes d'emmagatzematge d'energia també s'han incorporat-en transformadors monofàsics-per aconseguir un aïllament segur i una concordança de tensió amb la xarxa elèctrica domèstica. A més, els transformadors d'aïllament-monofàsics s'utilitzen en control industrial, instrumentació, fonts d'alimentació de comunicacions i equips mèdics per oferir funcions d'aïllament segur i anti-interferències.
En comparació amb els transformadors-trifàsics, la selecció de transformadors-monofàsics té les seves pròpies característiques. Pel que fa a l'expressió de la capacitat, la capacitat nominal d'un transformador monofàsic- fa referència a la capacitat d'una unitat única (en kVA), mentre que la capacitat nominal d'un transformador trifàsic-es refereix a la suma de les tres fases. Quan s'utilitzen tres-transformadors monofàsics per formar un-grup trifàsic en un sistema-trifàsic, la capacitat de cada-transformador monofàsic hauria de ser un-terç de la capacitat total-trifàsica (tenint en compte les petites diferències en els mètodes de cablejat). Aquesta solució "trifàsica-en lloc d'un-trifàsic" és més avantatjosa en determinades situacions: per exemple, en subestacions d'ultra-tensió i gran capacitat, a causa de les limitacions de mida i pes del transport, és possible que un transformador-trifàsic no es pugui transportar al lloc, mentre es divideix{1} en trifàsic o per carretera{1} els transformadors es poden transportar i muntar per separat al lloc. Al mateix temps, l'ús de tres-transformadors monofàsics també proporciona N-1 redundància - si un falla, el mètode de cablejat "V-V" es pot utilitzar temporalment per continuar subministrant energia a dos-terços de la capacitat, assegurant que les càrregues importants no s'interrompin. Per descomptat, el cost i l'empremta de tres solucions monofàsiques-acostumen a ser superiors a les d'un transformador trifàsic, de manera que, tret que hi hagi requisits especials per al transport o la redundància, generalment es prefereixen els transformadors trifàsics.
Pel que fa a la certificació d'exportació, els transformadors-monofàsics també segueixen la sèrie IEC 60076 o els estàndards nacionals corresponents. Per al mercat nord-americà, els transformadors de distribució monofàsics han de complir les normes UL 1561 (transformadors universals de tipus sec-) o UL 506 (transformadors especials) i estar certificats pel laboratori NRTL. Per al mercat de la UE, els transformadors monofàsics-han de complir la Directiva de baixa tensió (LVD) i la Directiva de compatibilitat electromagnètica (EMC), amb estàndards basats en la sèrie EN 61558 (transformadors d'aïllament de seguretat) o EN 60076 (transformadors de potència). A més, no es poden ignorar els requisits d'eficiència energètica: el Departament d'Energia dels EUA (DOE) té límits obligatoris sense-càrrega i pèrdues de càrrega per als transformadors de distribució monofàsics (amb capacitats entre 10-833 kVA) i la directiva ErP de la UE també estableix nivells d'eficiència energètica per als transformadors-petits i mitjans. Per als transformadors monofàsics exportats a l'Orient Mitjà, Àfrica, el sud-est asiàtic, etc., normalment és necessari proporcionar informes de proves CB o obtenir certificats de compliment d'agències d'inspecció locals (com SABRE, SONCAP, PVoC, etc.). El personal de comerç exterior ha d'entendre els últims estàndards d'eficiència energètica i els processos de certificació del país objectiu amb antelació a l'hora de fer la cotització, i incloure les tarifes de certificació i el temps al pla del projecte.
En la selecció pràctica, els clients sovint s'enfronten a un dilema: en escenaris d'alimentació monofàsica-, haurien de triar un transformador monofàsic- o utilitzar una fase d'un transformador trifàsic-? La resposta depèn de la mida de la càrrega i de la configuració del sistema. Si la capacitat de càrrega monofàsica-és gran (com ara superar els 100 kVA), agafar una fase del transformador-trifàsic pot provocar un desequilibri greu entre les tres fases. En aquest cas, un transformador monofàsic-s'ha de configurar per separat o s'han d'utilitzar tres transformadors monofàsics- per formar un sistema d'alimentació equilibrat. Si la capacitat de càrrega monofàsica-és petita i dispersa, i el propi transformador-trifàsic té un marge de capacitat suficient, és econòmicament viable subministrar directament potència monofàsica des d'una fase del transformador-trifàsic. A més, s'ha de tenir en compte la qüestió de la protecció de la connexió a terra - si el costat secundari d'un transformador monofàsic-s'ha de posar a terra i quin mètode de connexió a terra s'ha d'utilitzar segons les normatives elèctriques locals.
En resum, tot i que els transformadors monofàsics-han donat pas als transformadors-trifàsics en el camp de la transmissió de gran capacitat i llarga-distància, encara tenen un paper indispensable en els ferrocarrils electrificats, la distribució d'energia residencial, el subministrament d'energia local per a empreses industrials i mineres i diversos equips especialitzats. La seva simplicitat, flexibilitat i característiques de baix-cost el converteixen encara en la millor opció en escenaris amb nivells de tensió baixos i requisits de capacitat baixa. Quan els vostres clients busquen una solució d'alimentació per a un projecte petit o una càrrega dedicada, pot ser útil guiar-los a pensar: l'equip és una càrrega-monofàsica? La distància d'alimentació i la caiguda de tensió estan dins d'un rang acceptable? Teniu les condicions per equilibrar les-càrregues trifàsiques? En el procés de resposta a aquestes preguntes, el valor dels transformadors-monofàsics sorgirà de manera natural.
