Тест на полярност на трансформатор – електрическа схема и принцип на действие

Полярност в двувитковите трансформатори

В двувитковите трансформатори, единият край на витката винаги е положителен спрямо другия във всеки момент. Полярността на трансформатора се отнася до относителната посока на индуцираните напрежения между високонапреговото (HV) и нисконапреговото (LV) виткане. В практиката, краищата на витките се извеждат като жици, а полярността определя как се свързват и етикетират тези жици.

Значение на полярността на трансформатора

Разбирането на полярността е ключово за няколко оперативни и инженерни задачи:

• Свързване на измервателни трансформатори (CTs и PTs):Правилната полярност осигурява точни измервания на тока и напрежението в електроенергийните системи.

• Координация на защитни реле:Правилната полярност е необходима за релетата да засичат дефектите и да работят надеждно.

• Изграждане на трифазни трансформатори:Полярността определя как се свързват еднофазните витки, за да се формират трифазни конфигурации (например дельта или звезда).

• Паралелна работа на трансформатори:Трансформаторите, които работят паралелно, трябва да имат идентична полярност, за да се избегнат циркулиращи токове и компенсиране на магнитния поток.

Означаване на краищата и идентификация на полярността

Вместо да се използват традиционни точки, често е по-ясно да се използват H1/H2 за първично (HV) виткане и X1/X2 за вторично (LV) виткане, за да се означи полярността:

• H1 и H2: Маркери за краищата на първичното виткане, показващи началото и края на HV виткането.

• X1 и X2: Соответстващи маркери за краищата на вторичното виткане (LV страна).

По време на тестовете за полярност, тези етикети помагат да се идентифицират:

• Моментната връзка между напреженията на HV и LV витките (например H1 и X1 са „в фаза“, ако полярността е адитивна).

• Дали трансформаторът има адитивна (последователно-помогаща) или субтрактивна (последователно-противодействаща) полярност, което влияе на начина, по който се свързват витките в цепите.

Ключови разглеждания

Неправилната полярност може да доведе до:

• Грешни измервания в измервателните трансформатори.

• Нефункциониращи защитни реле.

• Преувеличени циркулиращи токове или прекомерно загряване при паралелно свързани трансформатори.

Чрез стандартизиране на ясните етикети за краищата (H1/H2 и X1/X2), инженерите и техниците могат да осигурят правилна полярност на трансформатора, подобрявайки безопасността, надеждността и ефективността на електроенергийните системи.

Полярност на трансформатора
Конвенцията с точка (или обозначение с точка) е стандартен метод, използван за означаване на полярността на витките в трансформатор.

Полярност на трансформатора и конвенция с точка

В Фигура A, две точки са поставени на една и съща страна на първичното и вторичното виткане. Това показва, че токът, влизащ в точената жица на първичното виткане, има същата посока като токът, излизащ от точената жица на вторичното виткане. Следователно, напреженията в точените краища са в фаза — ако напрежението в точената точка на първичното виткане е положително, напрежението в точената точка на вторичното виткане също ще бъде положително.

В Фигура B, точките са поставени на противоположни страни на витките, сочейки, че витките са намотани в противоположни посоки около ядрото. Тук, напреженията в точените точки са в противофаза: положителното напрежение в точената точка на първичното виткане съответства на отрицателно напрежение в точената точка на вторичното виткане.

Адитивна vs. Субтрактивна полярност

Полярността на трансформатора може да бъде класифицирана като адитивна или субтрактивна. За да се определи кой тип се прилага, свържете единия край на първичното виткане с единия край на вторичното виткане и прикрепете волтметър към останалите краища на двете витки.

Адитивна полярност

• Показания на волтметъра: Измерва сумата от първичното напрежение VA и вторичното напрежение VB, обозначено като VC.

• Формула: VC = VA + VB.

• Конфигурация на витките: Витките са ориентирани така, че магнитните потоци се противодействат, когато токовете текат в точените жици.

Електрическата схема на адитивната полярност е показана на фигурата по-долу.

Субтрактивна полярност

При субтрактивна полярност, волтметърът измерва разликата между първичното напрежение и вторичното напрежение. Обозначена като VC, показанията на волтметъра се изразяват с уравнението:

Електрическата схема на субтрактивната полярност е показана на фигурата по-долу.

Електрическа схема на тест за полярност

Електрическата схема на теста за полярност е показана на фигурата по-долу.

Тест за полярност на трансформатори

Краищата на първичното виткане се обозначават като A1, A2, а краищата на вторичното виткане като a1, a2. Както е показано на фигурата, волтметър VA е свързан към първичното виткане, VB към вторичното виткане, а VC между първичното краище A1 и вторичното краище a1.

Автотрансформатор се използва, за да предостави променливо AC захранване на първичното виткане. Всички показания на волтметъра се записват в тази конфигурация:

• Ако волтметър VC показва сумата от VA и VB, трансформаторът има адитивна полярност.

• Ако VC) показва разликата между VA и VB, трансформаторът има субтрактивна полярност.

Тест за полярност с DC източник (батерия)

Описаният по-горе метод с AC напрежение може да бъде непрактичен за определяне на относителната полярност на двувитковите трансформатори. По-удобен подход използва DC източник (батерия), ключ и DC перманентен магнитен волтметър. Схемата за свързване на този метод, включително правилната полярност на батерията, е показана на фигурата по-долу.

Ключ е свързан в сериози с първичното виткане. Когато ключът е затворен, батерията е свързана с първичното виткане, позволявайки ток да тече през него. Това генерира магнитна връзка в двете витки, индуцирайки електродвижеща сила (EMF) в двете витки.

Индуктираната EMF в първичното виткане има положителна полярност в края, свързан с положителния терминал на батерията. За да се определи полярността на вторичното виткане:

• Ако DC волтметърът, свързан към вторичното виткане, показва положително показание в момента, в който ключът е затворен, вторичното краище, свързано с положителния пробник на волтметъра, има същата полярност като положителния терминал на първичното виткане (т.е., точените краища са коректно идентифицирани).

• Ако волтметърът отклонява към отрицателната страна, вторичното краище, свързано с положителния пробник на волтметъра, има обратна полярност спрямо положителния терминал на първичното виткане.