Polaritätstest eines Transformators – Schaltplan und Funktionsweise

Polarität bei Zweispulen-Transformator

Bei Zweispulen-Transformator ist eine Spule immer positiv gegenüber der anderen. Die Polarität des Transformators bezieht sich auf die relative Richtung der induzierten Spannungen zwischen der Hochspannung (HV) und Niederspannung (LV) Spulen. In praktischen Transformatoren werden die Enden der Wicklungen als Leiter ausgeführt, und die Polarität definiert, wie diese Leiter verbunden und gekennzeichnet sind.

Bedeutung der Transformatorpolarität

Das Verständnis der Polarität ist entscheidend für verschiedene operative und ingenieurtechnische Aufgaben:

• Verbindung von Instrumententransformatoren (CTs und PTs):Die richtige Polarität gewährleistet genaue Messungen von Strom und Spannung in Energieversorgungssystemen.

• Koordinierung von Schutzrelais:Die korrekte Polarität ist essentiell, damit Relais Störungen zuverlässig erkennen und reagieren können.

• Aufbau von Drehstromtransformator:Die Polarität bestimmt, wie Einphasenwicklungen miteinander verbunden werden, um Drehstromkonfigurationen (z.B. Delta oder Stern) zu bilden.

• Parallelschaltung von Transformator:Transformator in Parallelschaltung müssen die gleiche Polarität haben, um zirkulierende Ströme und magnetische Flusskompensation zu vermeiden.

Terminalmarkierungen und Identifizierung der Polarität

Anstatt traditionelle Punktmarkierungen zu verwenden, ist es oft klarer, H1/H2 für Primärspulen (HV) und X1/X2 für Sekundärspulen (LV) zu verwenden, um die Polarität anzugeben:

• H1 und H2: Markierungen für die Enden der Primärspulen, die den Anfang und das Ende der HV-Wicklung anzeigen.

• X1 und X2: Entsprechende Markierungen für die Enden der Sekundärspulen (LV-Seite).

Während der Polartests helfen diese Bezeichnungen, folgendes zu identifizieren:

• Die momentane Spannungsbeziehung zwischen HV- und LV-Spulen (z.B. H1 und X1 sind "in Phase", wenn die Polarität additiv ist).

• Ob der Transformator eine additive (serienfördernde) oder subtraktive (serienhemmende) Polarität hat, was die Art und Weise beeinflusst, wie die Wicklungen in Schaltkreisen verbunden werden.

Wichtige Überlegungen

Falsche Polarität kann zu Folgendem führen:

• Fehlende Messungen in Instrumententransformatoren.

• Fehlfunktion von Schutzrelais.

• Übermäßige zirkulierende Ströme oder Überhitzung bei parallelgeschalteten Transformator.

Durch die Standardisierung auf klare Terminalmarkierungen (H1/H2 und X1/X2) können Ingenieure und Techniker die korrekte Transformatorpolarität sicherstellen, was die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Effizienz von Energieversorgungssystemen verbessert.

Transformatorpolarität
Die Punkt-Konvention (oder Punkt-Notation) ist ein Standardverfahren, um die Polarität der Wicklungen in einem Transformator anzuzeigen.

Transformatorpolarität und Punkt-Konvention

In Abbildung A sind zwei Punkte auf derselben Seite der Primär- und Sekundärspulen platziert. Dies bedeutet, dass der in den gepunkteten Anschluss der Primärspule eintretende Strom die gleiche Richtung hat wie der aus dem gepunkteten Anschluss der Sekundärspule austretende Strom. Folglich sind die Spannungen an den gepunkteten Enden in Phase—wenn die Spannung am gepunkteten Punkt der Primärseite positiv ist, ist die Spannung am gepunkteten Punkt der Sekundärseite ebenfalls positiv.

In Abbildung B sind die Punkte auf entgegengesetzten Seiten der Spulen positioniert, was darauf hindeutet, dass die Spulen in entgegengesetzter Richtung um den Kern gewickelt sind. Hier sind die Spannungen an den gepunkteten Punkten außer Phase: Eine positive Spannung am gepunkteten Terminal der Primärseite entspricht einer negativen Spannung am gepunkteten Terminal der Sekundärseite.

Additive vs. Subtraktive Polarität

Die Transformatorpolarität kann als additiv oder subtraktiv klassifiziert werden. Um festzustellen, welcher Typ zutrifft, verbinden Sie ein Terminal der Primärspule mit einem Terminal der Sekundärspule und schließen Sie einen Voltmeter über die verbleibenden Terminals beider Spulen an.

Additive Polarität

• Voltmesswert: Miest den Summenwert der Primärspannung VA und Sekundärspannung VB, bezeichnet als VC.

• Formel: VC = VA + VB.

• Wicklungskonfiguration: Die Wicklungen sind so orientiert, dass ihre magnetischen Flüsse sich gegenseitig widersetzen, wenn Ströme in die gepunkteten Terminals fließen.

Das Schaltbild der additiven Polarität ist in der unten stehenden Abbildung gezeigt.

Subtraktive Polarität

Bei subtraktiver Polarität misst der Voltmeter die Differenz zwischen der Primärspannung und der Sekundärspannung. Als VC bezeichnet, wird der Voltmesswert durch die Gleichung ausgedrückt:

Das Schaltbild der subtraktiven Polarität ist in der unten stehenden Abbildung gezeigt.

Schaltbild des Polaritätstests

Das Schaltbild des Polaritätstests ist in der unten stehenden Abbildung gezeigt.

Polaritätstest von Transformator

Die Terminals der Primärspule werden als A1, A2 bezeichnet, und die Terminals der Sekundärspule als a1, a2. Wie in der Abbildung gezeigt, wird ein Voltmeter VA über die Primärspule, VB über die Sekundärspule und VC zwischen dem Primärterminal A1 und dem Sekundärterminal a1 angeschlossen.

Ein Autotransformator wird verwendet, um eine variable AC-Spannungsquelle für die Primärspule bereitzustellen. Alle Voltmesswerte werden unter dieser Konfiguration aufgezeichnet:

• Wenn der Voltmeter VC den Summenwert von VA und VB anzeigt, zeigt der Transformator eine additive Polarität.

• Wenn VC den Differenzwert zwischen VA und VB anzeigt, zeigt der Transformator eine subtraktive Polarität.

Polaritätstest mit einer DC-Quelle (Batterie)

Die oben beschriebene Methode mit AC-Spannung kann zur Bestimmung der relativen Polarität zweispuleniger Transformator unpraktikabel sein. Ein einfacherer Ansatz verwendet eine DC-Quelle (Batterie), einen Schalter und einen DC-Permanentmagnetvoltmeter. Das Verbindungsschema für diese Methode—einschließlich der korrekten Batteriepolarität—ist in der unten stehenden Abbildung gezeigt.

Ein Schalter ist in Reihe mit der Primärspule geschaltet. Wenn der Schalter geschlossen wird, wird die Batterie an die Primärspule angeschlossen, sodass Strom durch sie fließt. Dies erzeugt Flussverkettung in beiden Spulen und induziert Elektromotorkraft (EMK) in beiden Primär- und Sekundärspulen.

Die induzierte EMK in der Primärspule hat eine positive Polarität am Ende, das an den positiven Terminal der Batterie angeschlossen ist. Um die Polarität der Sekundärspule zu bestimmen:

• Wenn der an die Sekundärspule angeschlossene DC-Voltmeter beim Schließen des Schalters einen positiven Wert anzeigt, hat das Sekundärterminal, das an den positiven Anschluss des Voltmeters angeschlossen ist, die gleiche Polarität wie das positive Terminal der Primärseite (d.h., die gepunkteten Terminals sind korrekt identifiziert).

• Wenn der Voltmeter in die negative Richtung ausschlägt, hat das Sekundärterminal, das an den positiven Anschluss des Voltmeters angeschlossen ist, die entgegengesetzte Polarität zum positiven Terminal der Primärseite.