Vektorový diagram transformátoru: Zásadní nástroj pro analýzu poruch
Transformátor je zařízení, které přenáší elektrickou energii z jednoho obvodu do druhého pomocí elektromagnetické indukce. Transformátory jsou široce používány v elektrických systémech k zvýšení nebo snížení napětí, izolaci obvodů a vyrovnání zatížení. Transformátory lze dělit na různé typy podle konstrukce, konfigurace cívek a vektorové skupiny.
Vektorový diagram transformátoru je grafické znázornění fázových vztahů mezi primárním a sekundárním napětím a proudem transformátoru. Je to nezbytný nástroj pro porozumění výkonu a chování transformátoru v různých provozních podmínkách a při výskytu poruch.
V tomto článku vysvětlíme, co je vektorový diagram transformátoru, jak ho nakreslit a jak ho použít pro analýzu poruch. Také se zabýváme různými typy spojení transformátorů a vektorovými skupinami a jejich dopadem na ochranu a koordinaci elektrických systémů.
Co je vektorový diagram?
Vektorový diagram je diagram, na kterém lze reprezentovat jeden nebo více vektorů. Vektor je veličina, která má jak velikost, tak směr. V elektrotechnice se střídavé veličiny, jako jsou napětí a proud, často reprezentují vektory, protože se mění v velikosti a směru s časem.
Na vektorovém diagramu se střídavé veličiny reprezentují šipkami. Délka šipky reprezentuje efektivní hodnotu střídavé veličiny. Úhlová pozice reprezentuje fázový úhel veličiny vzhledem k referenční ose nebo jiné veličině. Hrot šipky reprezentuje směr, ve kterém působí veličina.
Pokud elektrická veličina působí od zdroje k spotřebiči, vektor reprezentující tuto veličinu se považuje za kladný. Pokud působí od spotřebiče k zdroji, považuje se za záporný.
Co je vektorový diagram transformátoru?
Vektorový diagram transformátoru je vektorový diagram, který ukazuje fázové vztahy mezi primárním a sekundárním napětím a proudem transformátoru. Ukazuje také fázový posuv a polaritu cívek transformátoru.
Vektorový diagram transformátoru lze nakreslit pro jakýkoli typ transformátoru, jako je jednofázový nebo třífázový, hvězdicově nebo trojúhelníkově spojený, nebo s různými konfiguracemi cívek a vektorovými skupinami.
Vektorový diagram transformátoru nám může pomoci:
Určit ekvivalentní parametry obvodu transformátoru, jako jsou impedance, odpor, reaktance a ztráty.
Analyzovat výkon a efektivitu transformátoru v různých zatížení, jako jsou bez zatížení, plné zatížení, přetížení nebo krátké spojení.
Identifikovat a diagnostikovat poruchy v transformátoru nebo jeho spojených obvodech, jako jsou otevřený obvod, krátké spojení, zemní porucha nebo mezicívková porucha.
Vybrat a koordinovat ochranné zařízení pro transformátor, jako jsou pojistky, spínací relé, relé nebo diferenciální ochranné schémata.
Ověřit správné spojení a polaritu transformátoru během instalace nebo komise.
Jak nakreslit vektorový diagram transformátoru?
Abychom nakreslili vektorový diagram transformátoru, musíme znát následující informace:
Nominální napětí a proud primárních a sekundárních civek transformátoru.
Konfigurace a spojení civek transformátoru, jako je hvězdicové nebo trojúhelníkové spojení.
Vektorová skupina transformátoru, která indikuje fázový posuv a polaritu civek.
Impedance zatížení a koeficient využití transformátoru.
Kroky pro kreslení vektorového diagramu transformátoru jsou:
Zvolte referenční osu pro diagram. Obvykle se jako referenční osa volí vodorovná osa.
Nakreslete vektor primárního napětí podél referenční osy s jeho kladným směrem ukazujícím doprava. Označte ho jako V1.
Nakreslete vektor sekundárního napětí s délkou úměrnou jeho efektivní hodnotě a úhlem podle jeho vektorové skupiny. Označte ho jako V2.
Nakreslete vektor primárního proudu s délkou úměrnou jeho efektivní hodnotě a úhlem podle jeho koeficientu využití. Označte ho jako I1. Směr I1 by měl být opačný ke V1, pokud primární cívka dodává energii sekundární cívce.
Nakreslete vektor sekundárního proudu s délkou úměrnou jeho efektivní hodnotě a úhlem podle jeho koeficientu využití. Označte ho jako I2. Směr I2 by měl být opačný ke V2, pokud sekundární cívka přijímá energii od primární cívky.
Nakreslete vektor impedance zatížení s délkou úměrnou jeho hodnotě a úhlem podle jeho koeficientu využití. Označte ho jako ZL. Směr ZL by měl být opačný k I2, pokud je zatížení pasivní (odporové nebo indukční).
Nakreslete jakékoliv další vektory, které jsou relevantní pro analýzu, jako jsou impedance, odpor, reaktance, ztráty atd.
Příklad: Vektorový diagram jednofázového transformátoru
Uvažme jednofázový transformátor se specifikacemi:
Nominální primární napětí: 240 V
Nominální sekundární napětí: 120 V
Nominální primární proud: 10 A
Nominální sekundární proud: 20 A
Konfigurace civek: Hvězdicové-hvězdicové
Vektorová skupina: Yy0
Impedance zatížení: 6 ohmů odporové
