Vektordiagram for transformator: Et essensielt verktøy for feilanalyse

En transformator er en enhet som overfører elektrisk energi fra ett kretssystem til et annet gjennom elektromagnetisk induksjon. Transformatorer brukes utbredt i strømsystemer for å øke eller redusere spenning, isolere kretser og balansere belastninger. Transformatorer kan klassifiseres etter konstruksjon, vindingskonfigurasjon og vektorgruppe.

En vektordiagram av en transformator er en grafisk representasjon av fasorforholdene mellom primær- og sekundærspenning samt strøm i en transformator. Det er et viktig verktøy for å forstå ytelsen og atferden til en transformator under ulike driftsforhold og feilscenarioer.

I denne artikkelen vil vi forklare hva et vektordiagram av en transformator er, hvordan man tegner det, og hvordan man bruker det til feilanalyse. Vi vil også diskutere de ulike typene transformatorforbindelser og vektorgrupper og deres implikasjoner for strømsystembeskyttelse og -koordinering.

Hva er et vektordiagram?

Et vektordiagram er et diagram der en eller flere vektorer kan representeres. En vektor er en størrelse som har både størrelse og retning. I elektrisk teknikk blir vexlende størrelser som spenning og strøm ofte representert ved vektorer, fordi de varierer i størrelse og retning med tiden.

På et vektordiagram representeres vexlende størrelser ved pile. Lengden på pila representerer den effektive verdien av den vexlende størrelsen. Vinkelen representerer fasen til størrelsen i forhold til en referanseakse eller en annen størrelse. Pilehodet representerer retningen i hvilken størrelsen virker.

Når en elektrisk størrelse virker bort fra kilden mot belastningen, regnes vektoren som representerer størrelsen som positiv. Når den virker mot kilden fra belastningen, regnes den som negativ.

Hva er et vektordiagram av en transformator?

Et vektordiagram av en transformator er et vektordiagram som viser fasorforholdene mellom primær- og sekundærspenning samt strøm i en transformator. Det viser også faseskift og polaritet til transformatorens vindinger.

Et vektordiagram av en transformator kan tegnes for enhver type transformator, som enfas eller trefas, stjerne- eller deltaforbund, eller med ulike vindingskonfigurasjoner og vektorgrupper.

Et vektordiagram av en transformator kan hjelpe oss med:

• Bestemme ekvivalentkretsparametre for en transformator, som impedans, motstand, reaktans og tap.

• Analyser prestasjonen og effektiviteten til en transformator under ulike belastningsforhold, som tomgang, fullbelastning, overbelastning eller kortslutning.

• Identifisere og diagnostisere feil i en transformator eller dens tilknyttede kretser, som åpen sirkel, kortslutning, jordfeil eller inter-turn feil.

• Velge og koordinere beskyttelsesenheter for en transformator, som sikringer, kretsavbrytere, relayer eller differensbeskyttelsesskjemaer.

• Verifisere riktig forbindelse og polaritet av en transformator under installasjon eller kommisjonering.

Hvordan tegne et vektordiagram av en transformator?

For å tegne et vektordiagram av en transformator, må vi vite følgende informasjon:

• Den nomrale spenningen og strømmen i primær- og sekundærvindinger av transformator.

• Vindingskonfigurasjonen og forbindelsen til transformator, som stjerne eller delta.

• Vektorgruppen til transformator, som indikerer faseskift og polaritet til vindinger.

• Belastningsimpedansen og effektiv faktor til transformator.

Trinnene for å tegne et vektordiagram av en transformator er:

1. Velg en referanseakse for diagrammet. Vanligvis velges horisontalaksen som referanseakse.

2. Tegn primærespenningsvektoren langs referanseaksen med sin positive retning pekende mot høyre. Merk den som V1.

3. Tegn sekundærespenningsvektoren med lengde proporsjonalt til dens effektive verdi og vinkel ifølge dens vektorgruppe. Merk den som V2.

4. Tegn primærstrømvektoren med lengde proporsjonalt til dens effektive verdi og vinkel ifølge dens effektiv faktor. Merk den som I1. Retningen av I1 skal være motsatt V1 hvis primærvindingen leverer strøm til sekundærvindingen.

5. Tegn sekundærstrømvektoren med lengde proporsjonalt til dens effektive verdi og vinkel ifølge dens effektiv faktor. Merk den som I2. Retningen av I2 skal være motsatt V2 hvis sekundærvindingen mottar strøm fra primærvindingen.

6. Tegn belastningsimpedansvektoren med lengde proporsjonalt til dens verdi og vinkel ifølge dens effektiv faktor. Merk den som ZL. Retningen av ZL skal være motsatt I2 hvis belastningen er passiv (resistiv eller induktiv).

7. Tegn eventuelle andre vektorer som er relevante for analyse, som impedans, motstand, reaktans, tap, etc.

Eksempel: Vektordiagram av en enfas transformator

La oss betrakte en enfast transformator med følgende spesifikasjoner:

• Nomral primærespennig: 240 V

• Nomral sek