בדיקת יחס סיבובים מתקדמת עבור טרנספורטרים מיוחדים: סקוט, סקוט הפוך ו-V-v Connections

1 ניתוח שגיאות של שיטות בדיקה מסורתיות של יחס הסיבובים

המגשר QJ35 למדידת יחס הסיבובים ומבחני מתח בודדים אחרים כולם משתמשים בעקרון מדידת המתח הכפול. עם זאת, ה-QJ35 מפחית התפרצויות של אספקת החשמל באמצעות מאיזון המגשר. עבור בדיקת יחס הסיבובים של טרנספורטר תלת-פאזי באמצעות אספקת חשמל אחת, יש לקצר את הניצבים המתאימים ולהמיר נתונים, כך שהבדיקות התלת-פאזיות מתבצעות כמדידות פאזה בודדת עצמאיות, עם המרה של √3 Yd על בסיס קבוצות החיבור.

בטרנספורטרים מיוחדים, בעלי אופני חיבור שונים מאלה הסטנדרטיים, ישנן אתגרים גדולים בשיטה זו. טרנספורטרי סקוט (Scott) מכילים חיבורים חשמליים של סיבובים ראשונים, בעוד טרנספורטרי מלבין מכילים חיבורים משניים. בדיקה פאזה-בודדת עם מעגל מגנטי מקוצר משנה את חיבורי הפאזה וגורמת לשגיאות משמעותיות ביחס הסיבובים. היא גם לא מאפשרת מדידה מדויקת של ההבדלים בין הפאזה הראשונית לפאזה המשנית, מה שהופך את שיפוט אופן החיבור בלתי אפשרי.

2 שיטות בדיקה ליחס הסיבובים ואופן החיבור של טרנספורטרים מיוחדים

כדי לבדוק בצורה יעילה את יחס הסיבובים של טרנספורטרים מיוחדים (על בסיס האנליזה הקודמת), יש להשתמש בפלט של אספקת חשמל תלת-פאזית (עם הפרש פאזה של 120°, סטנדרטי) או דו-פאזית (עם הפרש פאזה של 90°, עבור טרנספורטרי סקוט הפוכים). המפתח: לבצע את הבדיקה בהתאם לתפעול האמיתי של הטרנספורטר, להפעיל ~110V, למדוד את יחס המתח בין הפאזה הראשונית לפאזה המשנית וההבדלים בין הפאזה כדי לקבוע את יחס הסיבובים ואופן החיבור.

בתמונה 2, (N,n) הוא הקרקע של אות המכשיר. יש להפעיל מתח תלת-פאזי סטנדרטי לצד המתח הגבוה של הטרנספורטר, למדוד מתחי פאזה (U_A, U_B, U_C, U_a, U_b, U_c) ביחס לקרקע האות. יש להשתמש בפעולות וקטוריות לחישוב מתחי קו (U_AB, U_BC, U_CA, U_ab, U_bc, U_ca). יש לגזור יחסי סיבובים (K_AB/_ab, K_BC/_bc, K_CA/_ca) על פי ההגדרה, ולקבע קבוצות דרך הבדלי זווית בין UAB-Uab. עבור טרנספורטרי סקוט הפוכים, יש להפעיל מתח דו-פאזי של 90° לצד המתח הגבוה; באופן דומה למדוד יחסי סיבובים והבדלים בין פאזה. שיטה זו מתאימה את מעגל המגנטי של הבדיקה למעגל המגנטי של הטרנספורטר בתפעול, ובכך מבטיחה שהתוצאות משקפות את יחסי הסיבובים והחיבורים האמיתיים.

3 עקרון העבודה של המכשיר

עם התפתחותם המהירה של מעגלי משולבים גדולים, שיפור ביצועיהם של מכשירי מקור חשמל, והעמקה בטכנולוגיית עיבוד אותות דיגיטליים, ניתן כיום לעצב מכשירי בדיקה מיוחדים ליחס הסיבובים בהתאם לרעיונות המוזכרים למעלה. המכשיר ניתן לחלק לשלושה חלקים: מקור חשמל, איסוף אותות רב-ערוצים במהירות גבוהה, ועיבוד אותות דיגיטליים.

כדי לבצע בדיקת יחס סיבובים בטרנספורטר עם אופן חיבור מיוחד, יש להשתמש באספקת חשמל תלת-פאזית מאוזנת או באספקת חשמל דו-פאזית עם הפרש פאזה של 90°. אות מוגדר נשלח על ידי מכשיר אנלוגי, ולאחר ההרחבת על ידי מכשירי כוח, מתח חילופין תלת-פאזי מופק, כך שמתבצעת הבדיקה של הטרנספורטר המיוחד בתנאי פעולה אמיתיים. כדי להפחית את השפעת השתנות אספקת החשמל של המכשיר (מתח חילופין של 220 V) על תוצאות הבדיקה, על פלט מקור החשמל הסטנדרטי להיות יציב באופן יחסי גבוה.

בשל מעורבותו של מספר גדול של פעולות וקטוריות, כדי להבטיח את אופן החיבור הנכון וההבדלים בין הפאזה הראשונית לפאזה המשנית, יש לאסוף בו זמנית לפחות 6 ערוצים של אותות, כלומר 3 ערוצים של מתחיםצד המתח הגבוה ו-3 ערוצים של מתחים צד המתח הנמוך. המכשיר מאמץ תכנון מבני של מיקרו מחשב חד-מעבד בשילוב עם FPGA. ה-FPGA מסיים את הדגימה הסינכרונית והאחסון של 6 ערוצי האותות, והמיקרו מחשב אחראי לעיבוד הנתונים והפלט שלהם.

כדי למנוע את השפעת כל מיני הפרעות אלקטרומגנטיות מורכבות על נתוני הבדיקה באתר הבדיקה, להסיר כל סוג של אותות הפרעה פרט לגל היסודי של אות החשמל של אספקת הבדיקה, ולהשתמש באלגוריתם טרנספורמציה מהירה פורייה כדי לבצע עיבוד אותות דיגיטלי לכל ערוץ של אותות, כדי להשיג את מטרה של הגנה מפני הפרעות. באמצעות טרנספורמציה מהירה פורייה, ניתן לקבל בקלות מידע וקטורי של כל ערוץ של אותות וההבדלים בין הפאזה הראשונית לפאזה המשנית, ואז לחשב את ההבדלים בין הפאזה ואופן החיבור.

כדי למנוע את השפעת השגיאה של אספקת החשמל התלת-פאזית על המדידה, כאשר מתח הפאזה הנבדק הוא 80 V, רמת אי-המאיזון של מתח אספקת החשמל צריכה להיות טובה מ-±0.04 V, ורמת אי-המאיזון של הפאזה צריכה להיות טובה מ-±0.04°.

4 תוצאות מדידה של טרנספורטרי סקוט והפכי סקוט

המכשיר לבדיקת יחס הסיבובים של טרנספורטרים מיוחדים שנבנה לפי הרעיונות המוזכרים למעלה עבר בדיקה בתחנת מתח מסוימת, והנתונים המדודים מוצגים בטבלה 1.

ניתן לראות בטבלה 1 שהמכשיר לבדיקת טרנספורטרים מיוחדים המבוסס על מקור מתח תלת-פאזי הצליח להשלים את בדיקת יחס הסיבובים של שני סוגי טרנספורטרים מיוחדים, וההבדלים בין הפאזה גם עומדים בדרישות של הטרנספורטרים האמיתיים. ערכי ההבדלים בין הפאזה בטבלה 1 הם ההבדלים בין הפאזה המוגדרים בעמודותיהם, ו-an-bn מייצגים את ההבדלים בין הפאזה בצד המתח הנמוך.

5 בדיקה של טרנספורטרים המחוברים בצורת V-v

אופן החיבור והדיאגרמה של וקטורי המתח של טרנספורטר המחובר בצורת V-v שונים מאלה של טרנספורטר סקוט. עם זאת, התכונה המשותפת להם היא שהם ממירים אספקת חשמל תלת-פאזית לאספקת חשמל דו-פאזית עם הפרש פאזה קבוע כדי לעמוד בדרישה של עומסים לא מאוזנים. לכן, ניתן לאמץ את אותה שיטה מדידה. תמונות 3 ו-4 מציגות את דיאגרמות החיבור והוקטורים של שתי הצורות הללו.

מכיוון שהפרש הפאזה בין המתח הדו-פאזי בצד המשני בצורת החיבור V-v הוא 60°, במקום 90° בצורת החיבור סקוט, התוצאות המסופקות על ידי המכשיר שונות כאשר מחשבים את השגיאה היחסית של יחס הסיבובים.

כאשר בודקים עם המכשיר BZJT-I, יש לבחור את מצב "סקוט" ואז לסגור את המפסק כדי להתחיל את המדידה.

חשוב לציין שהיחס הסטנדרטי כאן מתייחס ליחס בין מתח הקו של שלושת הפאזה בצד המתח הגבוה של הטרנספורטר הנבדק למתח הפאזה הבודדת בצד המתח הנמוך U_ab/U_αn או U_ab/U_βn. בדיאגרמת המבנה שלהלן, a ו-b מתאימים ל-α ו-β של טרנספורטר סקוט, ו-n בדיאגרמה מתאים לניצב המשותף של הפאזה α ו-β.

טבלה 2 מציגה את תוצאות הבדיקה של טרנספורטר סקוט. כאשר מחשבים את השגיאה של הפריט "AB/ab", המכשיר מחלק פנימית את יחס הסיבובים הסטנדרטי שהוכנס ב-1.4142 כבסיס לחישוב. עבור טרנספורטר המחובר בצורת V-v, מכיוון שהפרש הפאזה בין המתח הדו-פאזי בצד המשני הוא 60°, מוצג הפרש קבוע של 41.42% בחישוב השגיאה היחסית, אך הערך המדוד של יחס הסיבובים נכון.

עבור טרנספורטר המחובר בצורת V-v, ערכי שני ההבדלים בין הפאזה צריכים להיות –60.000° (הפרש הפאזה בין מתחי הפאזה בצד המשני) ו-–300.00° (הפרש הפאזה בין מתחי הקו בין הצד הראשוני והמשני).

6 מסקנה

שימוש באספקת מבחן חד-פאזית אינו יכול לעמוד בדרישות המדידה של יחס הסיבובים ואופן החיבור של טרנספורטרים מיוחדים עם אופני חיבור מורכבים. כדי להתאים לעבודת בדיקת יחס הסיבובים של טרנספורטרים מיוחדים בשטח ויצרנים, יש לבחור אספקת מבחן תלת-פאזית למדידה. המכשיר לבדיקת יחס הסיבובים המיוחד, המבוסס על פלט של מקור מתח תלת-פאזי סטנדרטי, נתמך בטכנולוגיית איסוף מהיר סינכרוני ועיבוד אותות דיגיטלי, יכול לבצע היטב את הבדיקות של יחס הסיבובים ואופן החיבור.