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変圧器の極性試験 – 回路図と動作原理

Edwiin
Edwiin
フィールド: 電源スイッチ
China

二巻きトランスの極性

二巻きトランスでは、いつでも一方の巻線端子が他方に対して正極性を持ちます。トランスの極性とは、高電圧(HV)と低電圧(LV)巻線間の誘導電圧の相対的な方向を指します。実際のトランスでは、巻線端子はリードとして引き出され、極性はこれらのリードがどのように接続されラベル付けされるかを定義します。

トランスの極性の重要性

極性の理解は、いくつかの運用およびエンジニアリングタスクにおいて重要な意味を持ちます:

  • 計器用トランスの接続 (CTs および PTs):適切な極性は、電力システムにおける電流と電圧の正確な測定を保証します。

  • 保護継電器の調整正しい極性は、継電器が故障を検出し信頼性を持って動作するためには不可欠です。

  • 三相トランスの構造極性は、単相巻線が三相構成(例えばデルタまたはワイ)を形成するためにどのように相互接続されるかを決定します。

  • トランスの並列運転並列接続されたトランスは、循環電流や磁束のキャンセルを避けるために同一の極性を持つ必要があります。

端子表示と極性識別

従来のドット表示を使用する代わりに、H1/H2 で一次巻線(HV)の端子を、X1/X2 で二次巻線(LV)の端子を表すことで、極性を明確にすることがよくあります:

  • H1 と H2:一次巻線の端子を示し、HV 巻線の開始点と終了点を示します。

  • X1 と X2:二次巻線の端子(LV 側)に対応するマーカーです。

極性テスト中、これらのラベルは以下のことを識別するのに役立ちます:

  • HV と LV 巻線間の瞬時電圧関係(例えば、H1 と X1 が加算極性であれば「同相」になります)。

  • トランスが加算(直列補助)または減算(直列反対)極性を持っているかどうか、これは巻線が回路内でどのように接続されるかに影響を与えます。

重要な考慮事項

誤った極性は以下の問題を引き起こす可能性があります:

  • 計器用トランスでの誤った測定。

  • 保護継電器の誤動作。

  • 並列接続されたトランスでの過度の循環電流または過熱。

明確な端子表示(H1/H2 と X1/X2)を標準化することで、技術者や技師は適切なトランスの極性を確保し、電力システムの安全性、信頼性、効率を向上させることができます。

トランスの極性
ドット規則(またはドット表記)は、トランスの巻線の極性を示す標準的な方法です。

トランスの極性とドット規則

図 A では、一次巻線と二次巻線の同じ側に二つのドットが配置されています。これは、一次巻線のドット端子に入る電流と二次巻線のドット端子から出る電流が同じ方向であることを示しています。したがって、ドット端子の電圧は同相であり、一次巻線のドット点が正であれば、二次巻線のドット点も正になります。

 

図 B では、ドットが巻線の反対側に配置されており、コア周りに巻線が逆方向に巻かれていることを示しています。ここでは、ドット点の電圧は反相であり、一次巻線のドット端子が正の電圧であれば、二次巻線のドット端子は負の電圧となります。

加算極性と減算極性

トランスの極性は加算または減算に分類できます。どのタイプが適用されるかを決定するには、一次巻線の一つの端子を二次巻線の一つの端子に接続し、残りの端子間に電圧計を接続します。

加算極性

  • 電圧計の読み取り:一次電圧 VA と二次電圧 VB合計を測定し、VC と表記します。

  • 公式VC = VA + VB

  • 巻線構成:巻線は、ドット端子に入ると磁束が互いに反対方向に働くように配置されています。

加算極性の回路図は下の図に示されています。

減算極性

減算極性では、電圧計は一次電圧と二次電圧の差を測定します。VC と表記される電圧計の読み取りは以下の式で表現されます:

減算極性の回路図は下の図に示されています。

 

 

極性テストの回路図

極性テストの回路図は下の図に示されています。

トランスの極性テスト

一次巻線の端子は A1, A2 で、二次巻線の端子は a1, a2 で表記されます。図に示すように、電圧計 VA は一次巻線に接続され、VB は二次巻線に接続され、VC は一次端子 A1 と二次端子 a1 の間に接続されます。

オートトランスフォーマーを使用して一次巻線に可変交流電源を供給します。この構成下で全ての電圧計の読み取りが記録されます:

  • 電圧計 VCVAVB の合計を読み取れば、トランスは加算極性を示します。

  • VC)VAVB の差を読み取れば、トランスは減算極性を示します。

直流電源(バッテリー)を使用した極性テスト

上記の交流電圧法は、二巻きトランスの相対極性を決定する上で非現実的である場合があります。より便利な方法は、直流電源(バッテリー)、スイッチ、および直流永久磁石電圧計を使用することです。この方法の接続図(正しいバッテリーの極性を含む)は下の図に示されています。

スイッチは一次巻線と直列に接続されます。スイッチが閉じられると、バッテリーが一次巻線に接続され、電流が通過します。これにより、両巻線に磁束連鎖が生成され、一次巻線と二次巻線に起電力(EMF)が誘導されます。

一次巻線に誘導された EMF は、バッテリーの正極端子に接続された端子で正の極性を持ちます。二次巻線の極性を決定するには:

  • スイッチが閉じられた瞬間に、二次巻線に接続された直流電圧計が正の読み取りを示せば、電圧計の正極プローブに接続された二次端子は一次巻線の正極端子と同じ極性を持つ(つまり、ドット端子が正しく識別されている)。

  • 電圧計が負側に偏れば、電圧計の正極プローブに接続された二次端子は一次巻線の正極端子とは逆の極性を持つ。

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