Gelişmiş Dönüş Oranı Testi Özel Trafo için: Scott, Ters Scott ve V-v Bağlantıları

1 Geleneksel Bobin Oranı Test Yöntemlerinin Hata Analizi

QJ35 bobin oranı köprüsü ve diğer tek fazlı test cihazları tümünün çift voltmetre prensibini kullanır. QJ35 ise köprü dengeyi aracılığıyla güç kaynağı dalgalanmalarının etkisini ortadan kaldırır. Tek bir güç kaynağı ile üç fazlı transformator oranı testi yaparken, karşılıklı uçların kısa devre edilmesi ve verilerin dönüştürülmesi gerekir, bu da üç fazlı testleri bağımsız tek fazlı ölçümlarına dönüştürür ve bağlantı gruplarına bağlı olarak √3 Yd dönüşümü yapılır.

Standartlardan farklı bağlantı modlarına sahip özel transformatorlar, bu yöntemle karşılaştıklarında büyük zorluklar yaşar. Scott transformatorları birincil bobin elektrik bağlantılarına, diktektör transformatorları ise ikincil bobin elektrik bağlantılarına sahiptir. Manyetik devreler kısa devre edilmiş halde tek fazlı test, faz bağlantılarını değiştirir ve önemli oran sapmalarına neden olur. Ayrıca, birincil-ikincil faz farklarını doğru bir şekilde ölçemeyip, bağlantı modu kararını almayı imkansız hale getirir.

2 Özel Transformatorların Bobin Oranı ve Bağlantı Modu İçin Test Yöntemleri

Özel transformatorların (önceki analize göre) bobin oranını etkili bir şekilde test etmek için, üç fazlı (120° faz farkı, standart) veya iki fazlı (90° faz farkı, ters Scott transformatorları için) güç kaynağı çıkışları kullanılmalıdır. Önemli olan: transformatorun gerçek çalışma durumuna göre test etmek, ~110V uygulamak, birincil-ikincil gerilim oranlarını ve faz farklarını ölçerek bobin oranını ve bağlantı modunu belirlemektir.

Şekil 2'de, (N,n) cihaz sinyal toprağıdır. Transformatorun yüksek gerilimli tarafına standart üç fazlı gerilim uygulayın, sinyal toprağına göre faz gerilimlerini (U_A, U_B, U_C, U_a, U_b, U_c) ölçün. Vektör işlemleriyle çizgi gerilimlerini (U_AB, U_BC, U_CA, U_ab, U_bc, U_ca) hesaplayın. Tanım gereği, bobin oranlarını (K_AB/_ab, K_BC/_bc, K_CA/_ca) elde edin ve UAB-Uab açısı farklarına göre grupları belirleyin. Ters Scott transformatorları için, yüksek gerilimli tarafına 90° iki fazlı gerilim uygulayın; benzer şekilde bobin oranlarını ve faz farklarını ölçün. Bu yöntem, test manyetik devresini transformatorun çalışma manyetik devresiyle uyumlu hale getirerek, sonuçların gerçek bobin oranlarını ve bağlantı modlarını yansıttığından emin olur.

3 Test Cihazının Çalışma Prensibi

Büyük ölçekli entegre devrelerin hızlı gelişimi, güç kaynaklarının performans iyileştirmesi ve dijital sinyal işleme teknolojisindeki derin evrimle, yukarıda belirtilen fikirlere dayalı olarak özel bobin oranı test cihazlarının tasarlanmasının artık temelde mümkün olduğunu görebiliriz. Cihaz genel olarak üç bölüme ayrılabilir: güç kaynağı, çok kanallı sinyal yüksek hızlı alımı ve dijital sinyal işleme.

Özel bağlantı yöntemi olan bir transformatör üzerinde bobin oranı testi yapmak için, dengeli üç fazlı güç kaynağı veya 90° faz farkı olan iki fazlı güç kaynağı kullanılmalıdır. Analog cihazlar tarafından gönderilen bir set sinyal, güç cihazları tarafından amplifiye edildikten sonra, üç fazlı AC gerilim çıkışı sağlayarak, özel transformatörün gerçek çalışma koşullarındaki testini gerçekleştirir. Cihaz güç kaynağının (AC 220 V) dalgalanmasının test sonuçlarına olan etkisini azaltmak için, standart güç kaynağı çıkışı oldukça stabil olmalıdır.

Çok sayıda vektör işlemi olduğu için, doğru bağlantı modunu ve birincil-ikincil taraflar arasındaki faz açısı farkını sağlamak için en az 6 kanaldaki sinyallerin aynı anda toplanması gerekir, yani yüksek gerilimli taraftaki 3 kanal ve düşük gerilimli taraftaki 3 kanal. Cihaz, bir mikrodenetleyici ile FPGA kombinasyonu yapı tasarımını kullanır. FPGA, 6 kanaldaki sinyallerin eş zamanlı örnekleme ve veri saklamasını tamamlar, mikrodenetleyici ise veri işleme ve çıkışı sorumludur.

Test alanındaki çeşitli karmaşık elektromanyetik interferansların test verilerine olan etkisini önlemek için, test güç kaynağı AC sinyalinin temel dalgası dışındaki çeşitli interferans sinyallerini ortadan kaldırın ve her kanalda hızlı Fourier dönüşüm algoritması kullanarak dijital sinyal işleme yaparak, interferans önleme amacına ulaşılır. Hızlı Fourier dönüşümünü kullanarak, her kanaldaki sinyallerin vektör bilgisi ve birincil-ikincil taraflar arasındaki faz açısı farkı kolayca elde edilebilir, ardından faz açısı farkı ve bağlantı modu hesaplanır.

Üç fazlı test güç kaynağının ölçüm üzerindeki hata etkisini önlemek için, test faz gerilimi 80 V olduğunda, güç kaynağı geriliminin genlik dengesizliği ±0.04 V'den daha iyi, faz dengesizliği de ±0.04°'den daha iyi olmalıdır.

4 Scott ve Ters Scott Transformatorlarının Ölçüm Sonuçları

Yukarıdaki fikirlere dayalı olarak geliştirilen özel transformator bobin oranı test cihazı, belirli bir traktörde test edildi ve ölçülen veriler Tablo 1'de gösterilmiştir.

Tablo 1'den, üç fazlı gerilim kaynağına dayalı özel transformator test cihazının, iki tür özel transformatörün bobin oranı testini başarıyla tamamladığını ve faz açısı farkının da gerçek transformatörün ihtiyaç duyduğu özelliklere uygun olduğunu görebiliriz. Tablo 1'deki faz açısı farkı değerleri, kendi sütunlarında tanımlanan faz açısı farklarıdır ve an-bn düşük gerilimli taraftaki faz-faz açısı farkını temsil eder.

5 V-v Bağlı Transformatorların Testi

V-v bağlantılı bir transformatörün bağlantı modu ve gerilim vektör diyagramı, Scott transformatöründen farklıdır. Ancak, ortak özelliği, dengesiz yüklerin gereksinimini karşılamak için üç fazlı bir güç kaynağıyı sabit bir faz farkı olan iki fazlı bir güç kaynağına dönüştürmeleridir. Bu nedenle, aynı ölçüm yöntemi kullanılabilir. Şekiller 3 ve 4, bu iki bağlantı modunun bağlantı şemalarını ve gerilim vektör diyagramlarını göstermektedir.

V-v bağlantı modunda, ikinci taraftaki iki fazlı gerilimler arasındaki faz farkı 60° olup, Scott modunda 90° olmadığından, cihazın bobin oranı göreceli hatasını hesaplarken verdiği sonuçlar farklıdır.

BZJT-I test cihazı ile test yaparken, "Scott" modunu seçin ve ardından anahtarı kapatabilirsiniz.

Burada standart bobin oranı, test edilen transformatörün yüksek gerilimli tarafındaki üç fazlı çizgi gerilimin, düşük gerilimli tarafındaki tek fazlı gerilime U_ab/U_αn veya U_ab/U_βn oranı ifade eder. Aşağıdaki yapı şemasında, a ve b, Scott transformatöründeki α ve β'ya karşılık gelir ve şemadaki n, α ve β fazlarının ortak terminaline karşılık gelir.

Tablo 2, bir Scott transformatörünün test sonuçlarını göstermektedir. "AB/ab" maddesinin hatasını hesaplarken, cihaz dahili olarak giriş standart bobin oranını 1.4142'ye böler ve hesaplama referansı olarak kullanır. V-v bağlantılı transformatör için, ikinci taraftaki iki fazlı gerilimler arasındaki faz farkı 60° olduğundan, göreceli hata hesaplamasına %41.42 sabit farkı getirilir, ancak bobin oranının ölçülen değeri doğrudur.

V-v bağlantılı transformatör için, iki faz açısı farkının değerleri -60.000° (ikinci taraftaki faz gerilimlerinin faz farkı) ve -300.00° (birincil-ikincil taraflar arasındaki çizgi gerilimlerinin faz farkı) olmalıdır.

6 Sonuç

Tek fazlı test gücü, karmaşık bağlantı modlarına sahip özel transformatörlerin bobin oranı ve bağlantı modu ölçüm gereksinimlerini karşılayamaz. Sahada ve özel transformatör üreticilerindebobin oranı test işini gerçekleştirmek için, ölçüm için üç fazlı test gücü modu seçilmelidir. Üç fazlı standart gerilim kaynağı çıkışına dayalı ve yüksek hızlı eş zamanlı alım teknolojisi ve dijital sinyal işleme teknolojisiyle desteklenen özel bobin oranı test cihazı, bobin oranı ve bağlantı modu testlerini iyi bir şekilde tamamlayabilir.