آزمون قطبیت ترانسفورماتور – نمودار مدار و عملکرد

دوقطبی در ترانسفورماترهای دوپیچه

در ترانسفورماترهای دوپیچه، یک سر پیچ همیشه نسبت به سر دیگر مثبت است. قطبیت ترانسفورماتر به معنای جهت نسبی ولتاژهای القایی بین پیچ با ولتاژ بالا (HV) و پیچ با ولتاژ پایین (LV) است. در ترانسفورماترهای عملی، انتهای پیچ‌ها به صورت سیم‌های خروجی آورده می‌شوند و قطبیت تعیین می‌کند که این سیم‌ها چگونه متصل و برچسب‌گذاری می‌شوند.

اهمیت قطبیت ترانسفورماتر

فهمیدن قطبیت برای چندین کار عملیاتی و مهندسی حیاتی است:

• اتصال ترانسفورماترهای اندازه‌گیری (CTs و PTs):قطبیت صحیح اطمینان از اندازه‌گیری دقیق جریان و ولتاژ در سیستم‌های برق را می‌دهد.

• <رلی‌های محافظ:قطبیت صحیح برای رلی‌ها ضروری است تا عیوب را تشخیص داده و به طور مطمئن عمل کنند.

• ساخت ترانسفورماترهای سه‌فاز:قطبیت تعیین می‌کند که چگونه پیچ‌های یک‌فازی به یکدیگر متصل شده تا ساختارهای سه‌فازی (مانند دلتا یا ستاره) تشکیل شود.

• عملیات موازی ترانسفورماترهای:ترانسفورماترهایی که به صورت موازی کار می‌کنند باید قطبیت یکسانی داشته باشند تا جریان‌های دورانی و لغو فلوکس مغناطیسی را جلوگیری کنند.

نشانه‌های سر پیچ و شناسایی قطبیت

به جای استفاده از نشانه‌های نقطه‌ای سنتی، معمولاً واضح‌تر است که از H1/H2 برای پیچ اولیه (HV) و X1/X2 برای پیچ ثانویه (LV) برای نشان دادن قطبیت استفاده شود:

• H1 و H2: نشانه‌های سر پیچ اولیه که شروع و پایان پیچ HV را نشان می‌دهند.

• X1 و X2: نشانه‌های متناظر برای سر پیچ ثانویه (طرف LV).

در زمان تست قطبیت، این برچسب‌ها کمک می‌کنند به شناسایی:

• رابطه ولتاژ لحظه‌ای بین پیچ‌های HV و LV (مثلاً H1 و X1 "در فاز" هستند اگر قطبیت جمعی باشد).

• آیا ترانسفورماتر قطبیت جمعی (سری‌کمک‌رسان) یا تفریقی (سری‌مخالف) دارد که تأثیر می‌گذارد چگونه پیچ‌ها در مدارهای الکتریکی متصل می‌شوند.

نکته مهم

قطبیت نادرست می‌تواند منجر به:

• اندازه‌گیری‌های نادرست در ترانسفورماترهای اندازه‌گیری.

• خرابی رلی‌های محافظ.

• جریان‌های دورانی مورد انتظار یا گرم شدن بیش از حد در ترانسفورماترهای متصل به صورت موازی.

با استانداردسازی برچسب‌های سر پیچ روشن (H1/H2 و X1/X2)، مهندسان و فنی‌کاران می‌توانند قطبیت صحیح ترانسفورماتر را تضمین کنند و امنیت، قابلیت اعتماد و کارایی سیستم‌های برق را افزایش دهند.

قطبیت ترانسفورماتر
اصطلاح نقطه‌ای (یا نماد نقطه‌ای) یک روش استاندارد برای نشان دادن قطبیت پیچ‌ها در یک ترانسفورماتر است.

قطبیت ترانسفورماتر و اصطلاح نقطه‌ای

در شکل A، دو نقطه در یک طرف پیچ اولیه و ثانویه قرار داده شده‌اند. این نشان می‌دهد که جریان وارد شده به سر نقطه‌دار پیچ اولیه همان جهتی را دارد که جریان خروجی از سر نقطه‌دار پیچ ثانویه. بنابراین، ولتاژ‌های در نقاط نقطه‌دار در فاز هستند - اگر ولتاژ در نقطه‌دار پیچ اولیه مثبت باشد، ولتاژ در نقطه‌دار پیچ ثانویه نیز مثبت خواهد بود.

در شکل B، نقاط در طرفین مخالف پیچ‌ها قرار گرفته‌اند که نشان می‌دهد پیچ‌ها در جهت‌های مخالف حول هسته پیچیده شده‌اند. در اینجا، ولتاژ‌های در نقاط نقطه‌دار خارج از فاز هستند: یک ولتاژ مثبت در نقطه‌دار پیچ اولیه متناظر با یک ولتاژ منفی در نقطه‌دار پیچ ثانویه است.

قطبیت جمعی مقابل تفریقی

قطبیت ترانسفورماتر می‌تواند به عنوان جمعی یا تفریقی طبقه‌بندی شود. برای تعیین نوع مربوطه، یک سر پیچ اولیه را به یک سر پیچ ثانویه متصل کرده و یک ولتمتر را بین سر‌های باقی‌مانده هر دو پیچ متصل کنید.

قطبیت جمعی

• خواندن ولتمتر: مقدار جمع ولتاژ اولیه VA و ولتاژ ثانویه VB را اندازه‌گیری می‌کند که به صورت VC نشان داده می‌شود.

• فرمول: VC = VA + VB.

• ساختار پیچ: پیچ‌ها به گونه‌ای قرار گرفته‌اند که فلوکس‌های مغناطیسی آن‌ها وقتی جریان‌ها وارد سر‌های نقطه‌دار می‌شوند، یکدیگر را مخالفت می‌کنند.

نمودار مداری قطبیت جمعی در شکل زیر نشان داده شده است.

قطبیت تفریقی

در قطبیت تفریقی، ولتمتر تفاوت بین ولتاژ اولیه و ولتاژ ثانویه را اندازه‌گیری می‌کند. به صورت VC نشان داده می‌شود، خواندن ولتمتر با معادله زیر بیان می‌شود:

نمودار مداری قطبیت تفریقی در شکل زیر نشان داده شده است.

نمودار مداری آزمون قطبیت

نمودار مداری آزمون قطبیت در شکل زیر نشان داده شده است.

آزمون قطبیت ترانسفورماترهای

سرهای پیچ اولیه با A1, A2 و سرهای پیچ ثانویه با a1, a2 نشان داده می‌شوند. مطابق شکل، یک ولتمتر VA به سراسر پیچ اولیه متصل شده است، VB به سراسر پیچ ثانویه و VC بین سر اولیه A1 و سر ثانویه a1.

یک اتوترانسفورماتر برای ارائه تغذیه AC متغیر به پیچ اولیه استفاده می‌شود. تمام خوانده‌های ولتمتر تحت این تنظیمات ثبت می‌شوند:

• اگر ولتمتر VC مقدار جمع VA و VB را نشان دهد، ترانسفورماتر قطبیت جمعی دارد.

• اگر VC) تفاوت بین VA و VB را نشان دهد، ترانسفورماتر قطبیت تفریقی دارد.

آزمون قطبیت با منبع DC (باتری)

روش ولتاژ AC که در بالا توصیف شد ممکن است برای تعیین قطبیت نسبی ترانسفورماترهای دوپیچه غیرعملی باشد. یک روش مفید‌تر از یک منبع DC (باتری)، یک سوئیچ و یک ولتمتر دائمی DC استفاده می‌کند. نمودار اتصال این روش شامل قطبیت صحیح باتری در شکل زیر نشان داده شده است.

یک سوئیچ به صورت سری با پیچ اولیه متصل شده است. وقتی سوئیچ بسته می‌شود، باتری به پیچ اولیه متصل می‌شود و اجازه می‌دهد که جریان از آن عبور کند. این فلوکس مغناطیسی در هر دو پیچ ایجاد می‌کند و نیروی الکتروموتوری (EMF) را در هر دو پیچ اولیه و ثانویه القاء می‌کند.

EMF القایی در پیچ اولیه یک قطب مثبت در سری که به سمت مثبت باتری متصل شده دارد. برای تعیین قطبیت پیچ ثانویه:

• اگر ولتمتر DC متصل شده به پیچ ثانویه در لحظه بستن سوئیچ خواندی مثبت نشان دهد، سر ثانویه متصل به سنجه مثبت ولتمتر همان قطبیتی را دارد که سر مثبت اولیه (یعنی نقاط نقطه‌دار به درستی شناسایی شده‌اند).

• اگر ولتمتر به سمت منفی حرکت کند، سر ثانویه متصل به سنجه مثبت ولتمتر قطبیت مخالف سر مثبت اولیه دارد.