Проверка полярности трансформатора – схема и принцип работы

Полярность в двухобмоточных трансформаторах

В двухобмоточных трансформаторах один вывод обмотки всегда положительный относительно другого в любой момент времени. Полярность трансформатора относится к относительному направлению индуцированных напряжений между высоковольтной (HV) и низковольтной (LV) обмотками. В практических трансформаторах выводы обмоток выведены наружу как провода, и полярность определяет, как эти провода соединены и обозначены.

Значение полярности трансформатора

Понимание полярности критически важно для нескольких операционных и инженерных задач:

• Соединение измерительных трансформаторов (CTs и PTs):Правильная полярность обеспечивает точное измерение тока и напряжения в энергосистемах.

• Координация защитных реле:Правильная полярность необходима для того, чтобы реле могли обнаруживать неисправности и надежно работать.

• Конструкция трехфазных трансформаторов:Полярность определяет, как однофазные обмотки соединяются для формирования трехфазных конфигураций (например, треугольник или звезда).

• Параллельная работа трансформаторов:Трансформаторы, работающие параллельно, должны иметь одинаковую полярность, чтобы избежать циркуляционных токов и отмены магнитного потока.

Обозначения выводов и идентификация полярности

Вместо использования традиционных точечных обозначений, часто более ясно использовать H1/H2 для первичных (HV) обмоток и X1/X2 для вторичных (LV) обмоток, чтобы обозначить полярность:

• H1 и H2: Маркеры для выводов первичной обмотки, указывающие начало и конец HV обмотки.

• X1 и X2: Соответствующие маркеры для выводов вторичной обмотки (LV сторона).

При тестировании полярности эти метки помогают определить:

• Моментальное соотношение напряжений между HV и LV обмотками (например, H1 и X1 "в фазе", если полярность аддитивная).

• Имеет ли трансформатор аддитивную (последовательно-помогающую) или субтрактивную (последовательно-противодействующую) полярность, что влияет на то, как обмотки подключены в цепях.

Ключевые рассмотрения

Неправильная полярность может привести к:

• Неправильным измерениям в измерительных трансформаторах.

• Неисправностям защитных реле.

• Чрезмерным циркуляционным токам или перегреву в параллельно соединенных трансформаторах.

Стандартизация на четких обозначениях выводов (H1/H2 и X1/X2) позволяет инженерам и техникам обеспечить правильную полярность трансформатора, повышая безопасность, надежность и эффективность энергосистем.

Полярность трансформатора
Дотовая конвенция (или дот-нотация) является стандартным методом, используемым для обозначения полярности обмоток в трансформаторе.

Полярность трансформатора и дот-конвенция

На рисунке A две точки размещены на одной стороне первичной и вторичной обмоток. Это указывает, что ток, входящий в точечный вывод первичной обмотки, имеет такое же направление, как и ток, выходящий из точечного вывода вторичной обмотки. Следовательно, напряжения на точечных концах находятся в фазе — если напряжение на точечном конце первичной обмотки положительное, то напряжение на точечном конце вторичной обмотки также будет положительным.

На рисунке B точки расположены на противоположных сторонах обмоток, что указывает на то, что обмотки намотаны в противоположных направлениях вокруг сердечника. Здесь, напряжения на точечных концах находятся в противофазе: положительное напряжение на точечном конце первичной обмотки соответствует отрицательному напряжению на точечном конце вторичной обмотки.

Аддитивная vs. субтрактивная полярность

Полярность трансформатора можно классифицировать как аддитивную или субтрактивную. Чтобы определить, какой тип применим, соедините один вывод первичной обмотки с одним выводом вторичной обмотки и подключите вольтметр к оставшимся выводам обеих обмоток.

Аддитивная полярность

• Показания вольтметра: Измеряет сумму напряжения первичной обмотки VA и напряжения вторичной обмотки VB, обозначаемую как VC.

• Формула: VC = VA + VB.

• Конфигурация обмоток: Обмотки ориентированы таким образом, что их магнитные потоки противодействуют друг другу, когда токи текут в точечные выводы.

Схема аддитивной полярности показана на рисунке ниже.

Субтрактивная полярность

В субтрактивной полярности вольтметр измеряет разницу между напряжением первичной обмотки и напряжением вторичной обмотки. Обозначаемое как VC, показание вольтметра выражается уравнением:

Схема субтрактивной полярности показана на рисунке ниже.

Схема теста полярности

Схема теста полярности показана на рисунке ниже.

Тестирование полярности трансформаторов

Выходы первичной обмотки обозначаются как A1, A2, а выходы вторичной обмотки как a1, a2. Как показано на рисунке, вольтметр VA подключен к первичной обмотке, VB к вторичной обмотке, а VC между первичным выводом A1 и вторичным выводом a1.

Автотрансформатор используется для подачи переменного напряжения на первичную обмотку. Все показания вольтметров записываются при этой конфигурации:

• Если вольтметр VC показывает сумму VA и VB, трансформатор демонстрирует аддитивную полярность.

• Если VC) показывает разницу между VA и VB, трансформатор демонстрирует субтрактивную полярность.

Тестирование полярности с использованием источника постоянного тока (батареи)

Описанный выше метод переменного напряжения может быть непрактичным для определения относительной полярности двухобмоточных трансформаторов. Более удобный подход использует источник постоянного тока (батарею), переключатель и постоянный вольтметр. Схема подключения для этого метода, включая правильную полярность батареи, показана на рисунке ниже.

Переключатель подключен последовательно с первичной обмоткой. Когда переключатель закрывается, батарея подключается к первичной обмотке, позволяя току протекать через нее. Это создает связь магнитного потока в обеих обмотках, вызывая электродвижущую силу (ЭДС) в первичной и вторичной обмотках.

Индуктированная ЭДС в первичной обмотке имеет положительную полярность на конце, подключенном к положительному выводу батареи. Чтобы определить полярность вторичной обмотки:

• Если постоянный вольтметр, подключенный ко вторичной обмотке, показывает положительное значение в момент закрытия переключателя, второй вывод, подключенный к положительному щупу вольтметра, имеет ту же полярность, что и положительный вывод первичной обмотки (то есть точечные выводы правильно идентифицированы).

• Если вольтметр отклоняется в отрицательную сторону, второй вывод, подключенный к положительному щупу вольтметра, имеет противоположную полярность по сравнению с положительным выводом первичной обмотки.