Un trasformatore a zigzag è un dispositivo trifase che produce un punto di riferimento di terra da una linea di alimentazione trifase a tre fili. Rientra nella categoria dei trasformatori trifase e si avvale di un design speciale che deriva un nuovo set di vettori trifase dai vettori trifase esistenti che pilotano una connessione a stella o a Y. Per descrivere il trasformatore a zigzag trifase, può essere utile guardare una semplice analogia monofase e bifase.
Con una linea di alimentazione monofase, non sembra necessario ricavare il punto di terra perché il livello del neutro viene mantenuto in ogni condizione. Quando il cavo sotto tensione monofase è guasto o senza guasti, il cavo neutro è sempre allo stesso potenziale. Sebbene l’alimentatore a doppia fase sia usato raramente, il suo principio è un buon caso per descrivere il ruolo del trasformatore di messa a terra a zigzag. Nel caso esistesse, l’alimentatore a doppia fase utilizzerebbe due fili sotto tensione ciascuno con uno sfasamento vettoriale di 180 gradi dall’altro. Se si considerano i trasformatori elettrici bifase, una distribuzione bifase di corrente alternata da 110 volt (VAC) farebbe uso di due cavi attivi da 110 VAC ciascuno con 110 VAC al neutro.
Nell’esempio sopra, si considera poi che la linea neutra o di terra non è stata resa disponibile. Va notato che il punto neutro è accessibile dal lato del generatore dove è una presa centrale sull’uscita dell’avvolgimento del generatore 110-0-110 VAC. La sfida è produrre un filo neutro a valle della distribuzione. Ancora una volta, la controparte a doppia fase del trasformatore a zigzag avrà due avvolgimenti con una connessione comune al neutro e le altre estremità dell’avvolgimento saranno collegate ai due fili sotto tensione. Ci sarà una differenza di potenziale zero tra il neutro a zigzag e la terra se il carico su ciascuna fase dell’alimentatore bifase è bilanciato; in caso contrario, ci sarà una tensione diversa da zero sul neutro a zigzag verso terra.
Il trasformatore a zigzag, essendo una stella o una connessione a Y, rigenera un’uscita trifase utilizzando tensioni di due fasi alla volta. Quando tutte le combinazioni di due fasi sono state realizzate, i vettori trifase risultanti sono convergenti su un unico punto neutro di riferimento. All’interno del trasformatore a zigzag ci sono due serie di avvolgimenti per ogni fase – un avvolgimento interno e uno esterno – che sono avvolti in modo opposto per l’opposizione del flusso. Per ogni nucleo, l’avvolgimento interno viene prelevato dalla fase successiva della sequenza. Quando i carichi sono bilanciati su ciascuna delle tre fasi, il punto neutro del trasformatore a zigzag è allo stesso potenziale di terra, ma quando c’è un guasto su una fase o uno squilibrio nei carichi di fase, ci sarà una tensione in il punto neutro.