Prova di Polarità di un Trasformatore – Diagramma Elettrico e Funzionamento
Polarità nei trasformatori a due avvolgimenti
Nei trasformatori a due avvolgimenti, un terminale di un avvolgimento è sempre positivo rispetto all'altro in qualsiasi istante. La polarità del trasformatore si riferisce alla direzione relativa dei voltaggi indotti tra l'avvolgimento ad alta tensione (AT) e l'avvolgimento a bassa tensione (BT). Nei trasformatori pratici, i terminali degli avvolgimenti sono portati fuori come morsetti, e la polarità definisce come questi morsetti sono connessi ed etichettati.
Significato della Polarità del Trasformatore
La comprensione della polarità è cruciale per diverse attività operative ed ingegneristiche:
Marchiatura dei Terminali e Identificazione della Polarità
Invece di utilizzare le tradizionali marcature a puntino, è spesso più chiaro utilizzare H1/H2 per gli avvolgimenti primari (AT) e X1/X2 per gli avvolgimenti secondari (BT) per indicare la polarità:
Durante i test di polarità, queste etichette aiutano a identificare:
Considerazione Chiave
Una polarità errata può portare a:
Standardizzando su chiare marcature dei terminali (H1/H2 e X1/X2), ingegneri e tecnici possono garantire la corretta polarità del trasformatore, migliorando la sicurezza, l'affidabilità ed l'efficienza dei sistemi elettrici.
Polarità del Trasformatore
La convenzione del punto (o notazione a puntino) è un metodo standard utilizzato per indicare la polarità degli avvolgimenti in un trasformatore.
Polarità del Trasformatore e Convenzione del Punto
Nella Figura A, due punti sono posizionati sullo stesso lato degli avvolgimenti primario e secondario. Questo indica che la corrente che entra nel terminale puntinato dell'avvolgimento primario ha la stessa direzione della corrente che esce dal terminale puntinato dell'avvolgimento secondario. Di conseguenza, le tensioni ai punti puntinati sono in fase - se la tensione al punto puntinato del primario è positiva, la tensione al punto puntinato del secondario sarà anch'essa positiva.
Nella Figura B, i punti sono posizionati su lati opposti degli avvolgimenti, indicando che gli avvolgimenti sono avvolti in direzioni opposte intorno al nucleo. Qui, le tensioni ai punti puntinati sono fuori fase: una tensione positiva al terminale puntinato del primario corrisponde a una tensione negativa al terminale puntinato del secondario.
Polarità Additiva vs. Sottrattiva
La polarità del trasformatore può essere classificata come additiva o sottrattiva. Per determinare quale tipo si applica, si connette un terminale dell'avvolgimento primario a un terminale dell'avvolgimento secondario e si collega un voltmetro tra i terminali rimanenti di entrambi gli avvolgimenti.
Polarità Additiva
Il diagramma del circuito della polarità additiva è mostrato nella figura sottostante.
Polarità Sottrattiva
Nella polarità sottrattiva, il voltmetro misura la differenza tra la tensione primaria e la tensione secondaria. Denotata come VC, la lettura del voltmetro è espressa dall'equazione:
Il diagramma del circuito della polarità sottrattiva è mostrato nella figura sottostante.
Diagramma del Circuito del Test di Polarità
Il diagramma del circuito del test di polarità è mostrato nella figura sottostante.
Test di Polarità dei Trasformatori
I terminali dell'avvolgimento primario sono denotati come A1, A2, e i terminali dell'avvolgimento secondario come a1, a2. Come mostrato nella figura, un voltmetro VA è connesso all'avvolgimento primario, VB all'avvolgimento secondario, e VC tra il terminale primario A1 e il terminale secondario a1.
Un autotrasformatore viene utilizzato per fornire un'alimentazione AC variabile all'avvolgimento primario. Tutte le letture del voltmetro vengono registrate in questa configurazione:
Test di Polarità Utilizzando una Fonte DC (Batteria)
Il metodo del voltaggio AC descritto sopra può essere impraticabile per determinare la polarità relativa dei trasformatori a due avvolgimenti. Un approccio più comodo utilizza una fonte DC (batteria), un interruttore e un voltmetro permanente a magnete DC. Il diagramma di connessione per questo metodo - incluso il corretto polo della batteria - è mostrato nella figura sottostante.
Un interruttore è connesso in serie con l'avvolgimento primario. Quando l'interruttore è chiuso, la batteria è connessa all'avvolgimento primario, permettendo il flusso di corrente attraverso di esso. Ciò genera un legame di flusso in entrambi gli avvolgimenti, inducendo una forza elettromotrice (FEM) sia nell'avvolgimento primario che in quello secondario.
La FEM indotta nell'avvolgimento primario ha una polarità positiva all'estremità connessa al terminale positivo della batteria. Per determinare la polarità dell'avvolgimento secondario:
