Test polaritu transformátoru – vývod a princip fungování

Polarita v dvoucestných transformátorech

V dvoucestných transformátorech je jeden terminál cestě vždy kladný vzhledem k druhému v jakémkoli okamžiku. Polarita transformátoru odkazuje na relativní směr indukovaných napětí mezi vysokonapěťovou (VN) a níkonapěťovou (NN) cestí. V praxi jsou terminály cesty vedeny jako vedení a polarita definuje, jak jsou tato vedení připojena a označena.

Význam polarity transformátoru

Porozumění polaritě je klíčové pro několik operačních a inženýrských úkolů:

• Připojení měřicích transformátorů (CTs a PTs):Správná polarita zajišťuje přesné měření proudu a napětí v elektrických systémech.

• Koordinace ochranných relé:Správná polarita je nezbytná pro detekci poruch a spolehlivé fungování relé.

• Výroba třífázových transformátorů:Polarita určuje, jak jsou jednofázové cesty propojeny k vytvoření třífázových konfigurací (např. delta nebo hvězda).

• Paralelní provoz transformátorů:Transformátory v paralelním spojení musí mít identickou polaritu, aby se zabránilo oběhu proudů a zrušení magnetického toku.

Označení terminálů a identifikace polarit

Namísto tradičních tečkových označení je často jasnější použít H1/H2 pro primární (VN) cesty a X1/X2 pro sekundární (NN) cesty k označení polarit:

• H1 a H2: Označení terminálů primární cesty, které indikují počátek a konec VN cesty.

• X1 a X2: Příslušná označení terminálů sekundární cesty (strana NN).

Během testu polarit tyto štítky pomáhají identifikovat:

• Okamžité napěťové vztahy mezi VN a NN cestí (např. H1 a X1 jsou "v fázi", pokud je polarita aditivní).

• Zda má transformátor aditivní (sériově podporující) nebo subtraktivní (sériově opačnou) polaritu, což ovlivňuje, jak jsou cesty připojeny do obvodů.

Klíčové zvažování

Nesprávná polarita může vést k:

• Chybným měřením v měřicích transformátorech.

• Selhání ochranných relé.

• Přílišným oběhu proudů nebo přehřívání u paralelně připojených transformátorů.

Standardizací na jasné označení terminálů (H1/H2 a X1/X2) mohou inženýři a technici zajistit správnou polaritu transformátoru, což zlepšuje bezpečnost, spolehlivost a efektivitu elektrických systémů.

Polarita transformátoru
Tečková konvence (nebo tečková notace) je standardní metodou používanou k označení polarit cest v transformátoru.

Polarita transformátoru a tečková konvence

V obrázku A jsou umístěny dva tečky na stejnou stranu primární a sekundární cesty. To naznačuje, že proud vstupující do tečkovaného terminálu primární cesty má stejný směr jako proud opouštějící tečkovaný terminál sekundární cesty. Následně jsou napětí na tečkovaných koncích ve fázi – pokud je napětí na tečkovaném bodě primární cesty kladné, bude napětí na tečkovaném bodě sekundární cesty také kladné.

V obrázku B jsou tečky umístěny na opačné strany cest, což naznačuje, že cesty jsou navinuté v opačných směrech kolem jádra. Zde jsou napětí na tečkovaných bodech mimo fázi: kladné napětí na tečkovaném terminálu primární cesty odpovídá zápornému napětí na tečkovaném terminálu sekundární cesty.

Aditivní vs. subtraktivní polarita

Polarita transformátoru může být klasifikována jako aditivní nebo subtraktivní. Pro určení, který typ platí, připojte jeden terminál primární cesty k jednomu terminálu sekundární cesty a připojte voltmeter k zbývajícím terminálům obou cest.

Aditivní polarita

• Čtení voltmeteru: Měří součet primárního napětí VA a sekundárního napětí VB, označeného jako VC.

• Vzorec: VC = VA + VB.

• Konfigurace cesty: Cesty jsou orientovány tak, že jejich magnetické toky se proti sobě opírají, když proudy proudí do tečkovaných terminálů.

Schéma obvodu s aditivní polaritou je znázorněno na obrázku níže.

Subtraktivní polarita

U subtraktivní polarity voltmeter měří rozdíl mezi primárním napětím a sekundárním napětím. Označeno jako VC, čtení voltmeteru je vyjádřeno rovnicí:

Schéma obvodu s subtraktivní polaritou je znázorněno na obrázku níže.

Schéma obvodu pro test polarit

Schéma obvodu pro test polarit je znázorněno na obrázku níže.

Test polarit transformátoru

Terminály primární cesty jsou označeny jako A1, A2, a terminály sekundární cesty jako a1, a2. Jak je znázorněno na obrázku, voltmeter VA je připojen přes primární cestu, VB přes sekundární cestu, a VC mezi primárním terminálem A1 a sekundárním terminálem a1.

Autotransformátor se používá k poskytnutí proměnného AC zdroje pro primární cestu. Všechna čtení voltmeteru jsou zaznamenána v této konfiguraci:

• Pokud voltmeter VC ukazuje součet VA a VB, transformátor má aditivní polaritu.

• Pokud VC ukazuje rozdíl mezi VA a VB, transformátor má subtraktivní polaritu.

Test polarit pomocí DC zdroje (baterie)

Metoda AC napětí popsána výše může být nepodstatná pro určení relativní polarit dvoucestných transformátorů. Vhodnější metoda používá DC zdroj (baterii), spínač a DC permanentní magnetický voltmeter. Schéma připojení pro tuto metodu, včetně správné polarit baterie, je znázorněno na obrázku níže.

Spínač je připojen v sérii s primární cestou. Když je spínač uzavřen, baterie je připojena k primární cestě, což umožňuje proudění proudu skrz ni. Toto generuje vazbu magnetického toku v obou cestách, což indukuje elektromotorickou sílu (EMF) v obou primární i sekundární cestě.

Indukovaná EMF v primární cestě má kladnou polaritu na konci připojeném k kladnému terminálu baterie. Pro určení polarity sekundární cesty:

• Pokud DC voltmeter připojený přes sekundární cestu ukazuje kladné čtení v okamžiku, kdy je spínač uzavřen, sekundární terminál připojený k kladnému sondě voltmeteru má stejnou polaritu jako kladný terminál primární cesty (tj. tečkované terminály jsou správně identifikovány).

• Pokud voltmeter ukazuje záporné čtení, sekundární terminál připojený k kladnému sondě voltmeteru má opačnou polaritu k kladnému terminálu primární cesty.