การทดสอบอัตราส่วนการหมุนขั้นสูงสำหรับหม้อแปลงพิเศษ: Scott, Inverse Scott, และ V-v Connections

1 การวิเคราะห์ข้อผิดพลาดของวิธีทดสอบอัตราส่วนการหมุนแบบดั้งเดิม

QJ35 ตัวแปลงอัตราส่วนการหมุนและเครื่องทดสอบที่ใช้เฟสเดียวทั้งหมดใช้หลักการของโวลต์มิเตอร์คู่ QJ35 แต่ละเครื่องจะกำจัดความรบกวนจากการเปลี่ยนแปลงของแหล่งพลังงานโดยใช้สมดุลของสะพาน ในกรณีของการทดสอบอัตราส่วนการหมุนของทรานฟอร์เมอร์สามเฟสโดยใช้แหล่งพลังงานเดียว จำเป็นต้องป้อนข้อมูลที่เทอมินัลที่เหมาะสมและแปลงข้อมูล ทำให้การทดสอบสามเฟสกลายเป็นการวัดเฟสเดียวอย่างอิสระ โดยใช้การแปลง √3 Yd ตามกลุ่มการเชื่อมต่อ

สำหรับทรานฟอร์เมอร์พิเศษที่มีวิธีการเชื่อมต่อแตกต่างจากมาตรฐาน วิธีนี้อาจมีปัญหาใหญ่ สก็อตทรานฟอร์เมอร์มีการเชื่อมต่อวงจรไฟฟ้าในด้านปฐมภูมิ ในขณะที่รีแอกทอร์ทรานฟอร์เมอร์มีการเชื่อมต่อในด้านทุติยภูมิ การทดสอบเฟสเดียวโดยใช้วงจรแม่เหล็กที่ป้อนข้อมูลร่วมกันจะเปลี่ยนการเชื่อมต่อเฟส ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนของอัตราส่วนอย่างมาก และไม่สามารถวัดความต่างเฟสระหว่างด้านปฐมภูมิกับด้านทุติยภูมิได้อย่างถูกต้อง ทำให้การตัดสินใจเกี่ยวกับวิธีการเชื่อมต่อเป็นไปไม่ได้

2 วิธีทดสอบอัตราส่วนการหมุนและวิธีการเชื่อมต่อของทรานฟอร์เมอร์พิเศษ

เพื่อทดสอบอัตราส่วนการหมุนของทรานฟอร์เมอร์พิเศษ (ตามการวิเคราะห์ที่ผ่านมา) ควรใช้เอาต์พุตแหล่งพลังงานสามเฟส (ความต่างเฟส 120° ตามมาตรฐาน) หรือสองเฟส (ความต่างเฟส 90° สำหรับสก็อตทรานฟอร์เมอร์แบบย้อนกลับ) หัวใจสำคัญ: ทดสอบตามการทำงานจริงของทรานฟอร์เมอร์ ใช้แรงดัน ~110V วัดอัตราส่วนแรงดันระหว่างด้านปฐมภูมิกับด้านทุติยภูมิ และความต่างเฟส เพื่อกำหนดอัตราส่วนการหมุนและวิธีการเชื่อมต่อ

ในรูปที่ 2 (N, n) เป็นสัญญาณกราวด์ของอุปกรณ์ ใช้แรงดันสามเฟสมาตรฐานที่ด้านแรงดันสูงของทรานฟอร์เมอร์ วัดแรงดันเฟส (U_A, U_B, U_C, U_a, U_b, U_c) ตามสัญญาณกราวด์ ใช้การคำนวณเวกเตอร์เพื่อคำนวณแรงดันไลน์ (U_AB, U_BC, U_CA, U_ab, U_bc, U_ca) คำนวณอัตราส่วนการหมุน (K_AB/_ab, K_BC/_bc, K_CA/_ca) ตามนิยาม และกำหนดกลุ่มโดยใช้ความต่างมุมระหว่าง UAB-Uab สำหรับสก็อตทรานฟอร์เมอร์แบบย้อนกลับ ใช้แรงดันสองเฟส 90° ที่ด้านแรงดันสูง วัดอัตราส่วนการหมุนและความต่างเฟสเช่นกัน วิธีนี้ทำให้วงจรแม่เหล็กในการทดสอบสอดคล้องกับวงจรแม่เหล็กในการทำงานของทรานฟอร์เมอร์ ทำให้ผลลัพธ์สะท้อนอัตราส่วนการหมุนและวิธีการเชื่อมต่อที่แท้จริง

3 หลักการทำงานของเครื่องทดสอบ

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของวงจรรวมขนาดใหญ่ การปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์แหล่งพลังงาน และการพัฒนาเทคโนโลยีการประมวลผลสัญญาณดิจิตอลอย่างลึกซึ้ง ตอนนี้สามารถออกแบบเครื่องทดสอบอัตราส่วนการหมุนพิเศษตามแนวคิดที่กล่าวมาได้แล้ว เครื่องสามารถแบ่งออกเป็นสามส่วน: แหล่งพลังงาน การรวบรวมสัญญาณหลายช่องทางด้วยความเร็วสูง และการประมวลผลสัญญาณดิจิตอล

ในการทดสอบอัตราส่วนการหมุนของทรานฟอร์เมอร์ที่มีวิธีการเชื่อมต่อพิเศษ จำเป็นต้องใช้แหล่งพลังงานสามเฟสที่สมดุลหรือแหล่งพลังงานสองเฟสที่มีความต่างเฟส 90° สัญญาณที่กำหนดถูกส่งออกจากอุปกรณ์อะนาล็อก และหลังจากขยายโดยอุปกรณ์พลังงาน จะมีแรงดัน AC สามเฟสออก เพื่อทำการทดสอบทรานฟอร์เมอร์พิเศษภายใต้สภาพการทำงานจริง เพื่อลดผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของแหล่งพลังงานของอุปกรณ์ (AC 220 V) ต่อผลการทดสอบ แหล่งพลังงานมาตรฐานต้องมีความเสถียรสูง

เนื่องจากมีการคำนวณเวกเตอร์จำนวนมาก เพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อและมุมเฟสระหว่างด้านปฐมภูมิกับด้านทุติยภูมิถูกต้อง ต้องรวบรวมสัญญาณอย่างน้อย 6 ช่องทาง คือ แรงดัน 3 ช่องทางบนด้านแรงดันสูง และแรงดัน 3 ช่องทางบนด้านแรงดันต่ำ อุปกรณ์ใช้การออกแบบโครงสร้างของไมโครคอมพิวเตอร์เดี่ยวและ FPGA FPGA ทำหน้าที่ในการสุ่มตัวอย่างและจัดเก็บข้อมูลของสัญญาณ 6 ช่องทางพร้อมกัน และไมโครคอมพิวเตอร์เดี่ยวทำหน้าที่ในการประมวลผลและส่งออกข้อมูล

เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบจากความรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ซับซ้อนที่สถานที่ทดสอบ กำจัดสัญญาณรบกวนที่ไม่ใช่สัญญาณ AC หลักของแหล่งพลังงานทดสอบ และใช้อัลกอริทึมการแปลงฟูริเอร์เร็วในการประมวลผลสัญญาณดิจิตอลของแต่ละช่องทาง เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการต้านทานรบกวน โดยใช้การแปลงฟูริเอร์เร็ว สามารถได้รับข้อมูลเวกเตอร์ของสัญญาณแต่ละช่องทางและมุมเฟสระหว่างด้านปฐมภูมิกับด้านทุติยภูมิได้อย่างสะดวก จากนั้นคำนวณมุมเฟสและความต่างเฟส

เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบจากความคลาดเคลื่อนของแหล่งพลังงานทดสอบสามเฟส เมื่อแรงดันเฟสทดสอบเป็น 80 V ความไม่สมดุลของแรงดันแหล่งพลังงานควรดีกว่า ±0.04 V และความไม่สมดุลของเฟสควรดีกว่า ±0.04°

4 ผลการวัดของสก็อตทรานฟอร์เมอร์และสก็อตทรานฟอร์เมอร์แบบย้อนกลับ

เครื่องทดสอบอัตราส่วนการหมุนทรานฟอร์เมอร์พิเศษที่พัฒนาตามแนวคิดที่กล่าวมาได้ถูกทดสอบในสถานีไฟฟ้าแห่งหนึ่ง และข้อมูลที่วัดได้แสดงในตาราง 1

จากตาราง 1 สามารถเห็นได้ว่าเครื่องทดสอบทรานฟอร์เมอร์พิเศษที่ใช้แหล่งพลังงานสามเฟสได้ทำการทดสอบอัตราส่วนการหมุนของสองประเภทของทรานฟอร์เมอร์พิเศษอย่างสำเร็จ และความต่างเฟสก็สอดคล้องกับความต้องการของทรานฟอร์เมอร์จริง ค่าความต่างเฟสในตาราง 1 คือความต่างเฟสที่กำหนดในคอลัมน์นั้น ๆ และ an-bn แทนความต่างเฟสระหว่างเฟสบนด้านแรงดันต่ำ

5 การทดสอบทรานฟอร์เมอร์ที่เชื่อมต่อแบบ V-v

วิธีการเชื่อมต่อและการวาดแผนภาพเวกเตอร์แรงดันของทรานฟอร์เมอร์ที่เชื่อมต่อแบบ V-v แตกต่างจากสก็อตทรานฟอร์เมอร์ แต่ลักษณะที่เหมือนกันคือการแปลงแหล่งพลังงานสามเฟสเป็นแหล่งพลังงานสองเฟสที่มีความต่างเฟสคงที่ เพื่อตอบสนองความต้องการของโหลดที่ไม่สมดุล ดังนั้น สามารถใช้วิธีการวัดเดียวกันได้ รูปที่ 3 และ 4 แสดงแผนภาพการเชื่อมต่อและการวาดแผนภาพเวกเตอร์แรงดันของสองวิธีการเชื่อมต่อนี้

เนื่องจากความต่างเฟสระหว่างแรงดันสองเฟสบนด้านทุติยภูมิในโหมด V-v เป็น 60° ไม่ใช่ 90° ในโหมดสก็อต ผลลัพธ์ที่เครื่องคำนวณความคลาดเคลื่อนสัมพัทธ์ของอัตราส่วนการหมุนจะแตกต่างกัน

เมื่อทดสอบด้วยเครื่อง BZJT-I ให้เลือกโหมด "สก็อต" จากนั้นปิดสวิตช์เพื่อเริ่มการวัด

ควรทราบว่าอัตราส่วนการหมุนมาตรฐานที่นี่หมายถึงอัตราส่วนระหว่างแรงดันไลน์ของสามเฟสบนด้านแรงดันสูงของทรานฟอร์เมอร์ที่ทดสอบกับแรงดันเฟสเดียวบนด้านแรงดันต่ำ U_ab/U_αn หรือ U_ab/U_βn ในแผนภาพโครงสร้างด้านล่าง a และ b ตรงกับ α และ β ของสก็อตทรานฟอร์เมอร์ และ n ในแผนภาพตรงกับเทอมินัลร่วมของเฟส α และ β

ตาราง 2 แสดงผลการทดสอบของสก็อตทรานฟอร์เมอร์ เมื่อคำนวณความคลาดเคลื่อนของรายการ "AB/ab" เครื่องจะหารอัตราส่วนการหมุนมาตรฐานที่ป้อนเข้าด้วย 1.4142 ภายในเป็นฐานการคำนวณ สำหรับทรานฟอร์เมอร์ที่เชื่อมต่อแบบ V-v เนื่องจากความต่างเฟสระหว่างแรงดันสองเฟสบนด้านทุติยภูมิเป็น 60° ความคลาดเคลื่อนคงที่ 41.42% ถูกนำเข้าในการคำนวณความคลาดเคลื่อนสัมพัทธ์ แต่ค่าที่วัดได้ของอัตราส่วนการหมุนถูกต้อง

สำหรับทรานฟอร์เมอร์ที่เชื่อมต่อแบบ V-v ค่าความต่างเฟสสองค่าควรเป็น –60.000° (ความต่างเฟสของแรงดันเฟสบนด้านทุติยภูมิ) และ –300.00° (ความต่างเฟสของแรงดันไลน์ระหว่างด้านปฐมภูมิกับด้านทุติยภูมิ)

6 สรุป

การใช้แหล่งพลังงานทดสอบเฟสเดียวไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการวัดอัตราส่วนการหมุนและวิธีการเชื่อมต่อของทรานฟอร์เมอร์พิเศษที่มีวิธีการเชื่อมต่อซับซ้อน ในการปรับตัวให้เหมาะสมกับงานทดสอบอัตราส่วนการหมุนของทรานฟอร์เมอร์พิเศษที่สถานที่ทำงานและผู้ผลิตทรานฟอร์เมอร์พิเศษ ควรเลือกใช้วิธีการทดสอบด้วยแหล่งพลังงานสามเฟส เครื่องทดสอบอัตราส่วนการหมุนพิเศษที่พัฒนาขึ้นโดยใช้เอาต์พุตของแหล่งพลังงานแรงดันมาตรฐานสามเฟส รองรับด้วยเทคโนโลยีการรวบรวมสัญญาณด้วยความเร็วสูงและการประมวลผลสัญญาณดิจิตอล สามารถทำงานทดสอบอัตราส่วนการหมุนและวิธีการเชื่อมต่อได้ดี