Polaritetstest av en transformator – strømkretsdiagram og funksjon

Polaritet i tovindingstransformatorer

I tovindingstransformatorer er alltid én terminal av en vinding positiv i forhold til den andre på et gitt tidspunkt. Transformer polaritet refererer til den relative retningen av induksjonsspenninger mellom høyspenning (HV) og lavspenning (LV) vindinger. I praktiske transformatorer bringes vindingsterminalene ut som ledere, og polaritet definerer hvordan disse lederne kobles sammen og merkes.

Betydningen av transformer polaritet

Forståelsen av polaritet er kritisk for flere drifts- og ingeniøroppgaver:

• Kobling av instrumenttransformatorer (CTs og PTs):Riktig polaritet sikrer nøyaktig måling av strøm og spenning i kraftsystemer.

• Sikring relékoordinering:Korrekt polaritet er essensiell for at reléer skal kunne oppdage feil og virke pålitelig.

• Oppbygging av trefase-transformatorer:Polaritet bestemmer hvordan enefase vindinger kobles sammen for å danne trefasekonfigurasjoner (f.eks. delta eller stjerne).

• Parallell drift av transformatorer:Transformatorer i parallell må ha identisk polaritet for å unngå omløpsstrømmer og magnete flux kansellering.

Terminalmerking og identifisering av polaritet

I stedet for tradisjonelle prikkmerkinger, er det ofte klarere å bruke H1/H2 for primær (HV) vindinger og X1/X2 for sekundær (LV) vindinger for å angi polaritet:

• H1 og H2: Merker for primær vindings terminaler, som indikerer start og slutt på HV-vindingen.

• X1 og X2: Tilsvarande merker for sekundær vindings terminaler (LV-side).

Under polaritetstesting hjelper disse merkene med å identifisere:

• Den øyeblikkelige spenningsforholdet mellom HV og LV vindinger (f.eks. H1 og X1 er "i fase" hvis polariteten er additiv).

• Om transformatoren har additiv (seriehjelpende) eller subtraktiv (seriemotvirgende) polaritet, noe som påvirker hvordan vindinger kobles sammen i kretser.

Viktig hensyn

Feil polaritet kan føre til:

• Feil målinger i instrumenttransformatorer.

• Feil funksjon hos beskyttelsesreléer.

• Uforholdsmessige omløpsstrømmer eller overoppvarming i parallellede transformatorer.

Ved å standardisere på klare terminalmerkinger (H1/H2 og X1/X2), kan ingeniører og teknikere sikre riktig transformatorpolaritet, noe som øker sikkerheten, påliteligheten og effektiviteten i kraftsystemer.

Transformer polaritet
Prikkkonvensjonen (eller prikknotasjon) er en standard metode brukt for å angi polariteten av vindinger i en transformator.

Transformer polaritet og prikkkonvensjon

I figur A plasseres to prikker på samme side av primær- og sekundærvindinger. Dette indikerer at strømmen som går inn i den prikkede terminalen av primærvindingen har samme retning som strømmen som går ut av den prikkede terminalen av sekundærvindingen. Dermed er spenningene ved de prikkede endene i fase – hvis spenningen ved den prikkede punktet av primæren er positiv, vil spenningen ved den prikkede punktet av sekundæren også være positiv.

I figur B er prikkene plassert på motsatt side av vindinger, noe som betyr at vindinger er viklet i motsatt retning rundt kjernen. Her er spenningene ved de prikkede punktene utenfor fase: en positiv spenning ved primærens prikkede terminal tilsvarer en negativ spenning ved sekundærens prikkede terminal.

Additiv vs. Subtraktiv polaritet

Transformer polaritet kan klassifiseres som additiv eller subtraktiv. For å bestemme hvilken type som gjelder, kobler man en terminal av primærvindingen til en terminal av sekundærvindingen og fester en spenningsmåler over de gjenværende terminalene av begge vindinger.

Additiv polaritet

• Spenningsmåler lesing: Måler summen av primærspenningen VA og sekundærspenningen VB, angitt som VC.

• Formel: VC = VA + VB.

• Vinding konfigurasjon: Vindingene er orientert slik at deres magnetiske fluks motarbeider hverandre når strømmer går inn i de prikkede terminalene.

Kretsdiagrammet for additiv polaritet vises i figuren nedenfor.

Subtraktiv polaritet

I subtraktiv polaritet måler spenningsmåler forskjellen mellom primærspenningen og sekundærspenningen. Angitt som VC, uttrykkes spenningsmålerlesingen ved ligningen:

Kretsdiagrammet for subtraktiv polaritet vises i figuren nedenfor.

Kretsdiagram av polaritetstest

Kretsdiagrammet for polaritetstest vises i figuren nedenfor.

Polaritetstesting av transformatorer

Primærvindingsterminalene merkes som A1, A2, og sekundærvindingsterminalene som a1, a2. Som vist i figuren, er en spenningsmåler VA koblet over primærvindingen, VB over sekundærvindingen, og VC mellom primært terminal A1 og sekundært terminal a1.

En autotransformator brukes for å gi en variabel AC-strømforsyning til primærvindingen. Alle spenningsmålerlesinger registreres under denne konfigurasjonen:

• Hvis spenningsmåler VC leser summen av VA og VB, viser transformatoren additiv polaritet.

• Hvis VC) leser forskjellen mellom VA og VB, viser transformatoren subtraktiv polaritet.

Polaritetstest ved bruk av DC-kilde (batteri)

AC-spenningsmetoden beskrevet ovenfor kan være upraktisk for å bestemme den relative polariteten av tovindingstransformatorer. En mer praktisk tilnærming bruker en DC-kilde (batteri), en bryter og en DC-permanentmagnet spenningsmåler. Kobleddiagrammet for denne metoden, inkludert riktig batteripolaritet, vises i figuren nedenfor.

En bryter kobles i serie med primærvindingen. Når bryteren lukkes, kobles batteriet til primærvindingen, som tillater strøm til å flyte gjennom den. Dette genererer flux kobling i begge vindinger, inducerer elektromotorisk kraft (EMF) i både primær- og sekundærvindinger.

Den indukserte EMF i primærvindingen har positiv polaritet ved enden koblet til batteriets positive terminal. For å bestemme sekundærvindingens polaritet:

• Hvis DC-spenningsmåler koblet over sekundærvindingen viser en positiv lesing ved øyeblikket bryteren lukkes, har sekundært terminalen koblet til spenningsmålerens positive sonde samme polaritet som primærens positive terminal (altså de prikkede terminalene er korrekt identifisert).

• Hvis spenningsmåleren peker mot negativ side, har sekundært terminalen koblet til spenningsmålerens positive sonde motsatt polaritet til primærens positive terminal.