Test polarnosti transformatorja – shema vezja in delovanje

Polariteta v transformatorjih z dvema navoji

V transformatorjih z dvema navoji je en končni navoj vedno pozitiven glede na drugega v poljubnem trenutku. Polariteta transformatorja se nanaša na relativno smer induciranih napetosti med visokonapetostnim (VN) in nizkonapetostnim (NN) navojem. V praktičnih transformatorjih so končnice navojev izvedene kot odvodi, in polariteta določa, kako so ti odvodi povezani in označeni.

Pomen polaritete transformatorja

Razumevanje polaritete je ključno za več operativnih in inženirskih nalog:

• Povezava merilnih transformatorjev (CT in PT):Pravilna polariteta zagotavlja točno meritve tokov in napetosti v elektroenergetskeh sistemih.

• Skladnost zaščitnih relejev:Pravilna polariteta je bistvena za detekcijo napak in zanesljivo delovanje relejev.

• Izrada transformatorjev s tremi fazami:Polariteta določa, kako so enofazni navoji mešani v trofazne konfiguracije (npr. delta ali wye).

• Paralelno delovanje transformatorjev:Transformatorji v paraleli morajo imeti identično polariteto, da se izognejo cirkulirajočim tokom in prekinitvi magnetnega toka.

Označevanje končnic in določitev polaritete

Namesto tradicionalnih pikovih označb je pogosto jasneje uporabiti H1/H2 za primarni (VN) navoj in X1/X2 za sekundarni (NN) navoj, da bi označili polariteto:

• H1 in H2: Označevalci za končnice primarnega navoja, ki kažejo začetek in konec VN navoja.

• X1 in X2: Ustrezen označevalci za končnice sekundarnega navoja (stran NN).

Med testiranjem polaritete pomagajo te oznake pri določitvi:

• Trenutnega odnosa napetosti med VN in NN navojev (npr. H1 in X1 so "v fazi", če je polariteta aditivna).

• Ali ima transformator aditivno (serijsko podporno) ali subtraktivno (serijsko nasprotno) polariteto, kar vpliva na to, kako so navoji povezani v krmeljih.

Ključna posredstva

Napačna polariteta lahko vodi do:

• Napačnih meritev v merilnih transformatorjih.

• Nepravilnega delovanja zaščitnih relejev.

• Prekomernih cirkulirajočih tokov ali pregrevanja v transformatorjih, povezanih v paralelo.

Z standardizacijo jasnih označb končnic (H1/H2 in X1/X2) lahko inženirji in tehničari zagotovijo pravilno polariteto transformatorja, kar poveča varnost, zanesljivost in učinkovitost elektroenergetskih sistemov.

Polariteta transformatorja
Dot konvencija (ali dot notacija) je standardna metoda, ki se uporablja za označevanje polaritete navojev v transformatorju.

Polariteta transformatorja in dot konvencija

Na Sliki A sta postavljena dva pika na isti strani primarnega in sekundarnega navoja. To pomeni, da tok, ki vstopa v piko označeno končnico primarnega navoja, ima isto smer kot tok, ki zapušča piko označeno končnico sekundarnega navoja. Torej so napetosti na piko označenih končnic v fazi – če je napetost na piko primarnega navoja pozitivna, bo tudi napetost na piku sekundarnega navoja pozitivna.

Na Sliki B sta piki postavljena na nasprotnih straneh navojev, kar pomeni, da sta navoja ovijana v nasprotnih smerih okoli jedra. Tukaj so napetosti na piko označenih končnic iz faze: pozitivna napetost na piku primarnega navoja ustreza negativni napetosti na piku sekundarnega navoja.

Aditivna vs. Subtraktivna polariteta

Polariteta transformatorja se lahko razdeli na aditivno in subtraktivno. Da bi določili, katera vrsta velja, povežite eno končnico primarnega navoja z eno končnico sekundarnega navoja in pripičite voltmeter na preostale končnice obeh navojev.

Aditivna polariteta

• Meritve voltmeterja: Meri vsoto primarne napetosti VA in sekundarne napetosti VB, označeno kot VC.

• Formula: VC = VA + VB.

• Konfiguracija navojev: Navojev je usmerjen tako, da se njun magnetni tok nasprotuje, ko tok teče v piko označene končnice.

Shema aditivne polaritete je prikazana na spodnji sliki.

Subtraktivna polariteta

Pri subtraktivni polariteti meri voltmeter razliko med primarno napetostjo in sekundarno napetostjo. Oznaka VC voltmeterja je izražena z enačbo:

Shema subtraktivne polaritete je prikazana na spodnji sliki.

Shema testa polaritete

Shema testa polaritete je prikazana na spodnji sliki.

Testiranje polaritete transformatorjev

Končnice primarnega navoja so označene kot A1, A2, končnice sekundarnega navoja pa kot a1, a2. Kot je prikazano na sliki, je voltmeter VA povezan na primarni navoj, VB na sekundarni navoj, in VC med primarno končnico A1 in sekundarno končnico a1.

Avotransformator se uporablja za zagotavljanje spremenljive AC oskrbe na primarni navoj. Vse meritve voltmeterja so zabeležene v tej konfiguraciji:

• Če voltmeter VC meri vsoto VA in VB, transformator pokazuje aditivno polariteto.

• Če VC meri razliko med VA in VB, transformator pokazuje subtraktivno polariteto.

Test polaritete z DC virom (baterijo)

Opisana metoda z AC napetostjo za določanje relative polaritete transformatorjev z dvema navojema lahko ni praktična. Boljše rešitveno sredstvo uporablja DC vir (baterijo), stikalo in DC stalnopogonski voltmeter. Povezna shema te metode, vključno s pravilno polariteto baterije, je prikazana na spodnji sliki.

Stikalo je povezano v seriji s primarnim navojem. Ko je stikalo zaprto, se baterija poveže s primarnim navojem, kar omogoča tok skozi njega. To generira vez magnetnega toka v obeh navojih, kar inducira elektromotorično silo (EMF) v obeh navojih.

Inducirana EMF v primarnem navoju ima pozitivno polariteto na koncu, povezanem s pozitivnim terminalom baterije. Za določitev polaritete sekundarnega navoja:

• Če DC voltmeter, povezan na sekundarni navoj, prikaže pozitivno meritev ob zapiranju stikala, ima sekundarna končnica, povezana s pozitivnim sondom voltmeterja, isto polariteto kot pozitivni terminal primarnega (tj. piko označene končnice so pravilno identificirane).

• Če se voltmeter odmakne na negativno stran, ima sekundarna končnica, povezana s pozitivnim sondom voltmeterja, nasprotno polariteto kot pozitivni terminal primarnega.