Polaritetstest av en transformer – kretsdiagram och funktionsprincip

Polaritet i tvåvindingstransformatorer

I tvåvindingstransformatorer är alltid en terminal av en vindning positiv i förhållande till den andra vid varje ögonblick. Transformatorpolaritet hänvisar till den relativa riktningen av inducerade spänningar mellan högspännings- (HV) och lågspännings- (LV) vindningarna. I praktiska transformatorer förs vindningsterminalerna ut som ledningar, och polaritet definierar hur dessa ledningar är anslutna och märkta.

Betydelsen av transformatorpolaritet

Förståelse av polaritet är viktig för flera drifts- och ingenjörsuppgifter:

• Anslutning av instrumenttransformatorer (CTs och PTs):Rätt polaritet säkerställer korrekt mätning av ström och spänning i kraftsystem.

• Koordination av skyddsrälser:Korrekt polaritet är nödvändig för att rälser ska kunna upptäcka fel och fungera pålitligt.

• Konstruktion av trefasstransformatorer:Polaritet bestämmer hur enfasvindningar kopplas ihop för att forma trefaskonfigurationer (t.ex. delta eller stjärn).

• Parallell drift av transformatorer:Transformatorer i parallell måste ha identisk polaritet för att undvika cirkulerande strömmar och magnetflödesneutralisering.

Terminalmärkning och identifiering av polaritet

Istället för att använda traditionella prickmärkningar är det ofta tydligare att använda H1/H2 för primära (HV) vindningar och X1/X2 för sekundära (LV) vindningar för att beteckna polaritet:

• H1 och H2: Markörer för terminalerna för primära vindningar, som indikerar början och slutet av HV-vindningen.

• X1 och X2: Motsvarande markörer för terminalerna för sekundära vindningar (LV-sida).

Under polaritetstest hjälper dessa etiketter till att identifiera:

• Det momentana spänningssambandet mellan HV- och LV-vindningar (t.ex. H1 och X1 är "i fas" om polariteten är additiv).

• Om transformatorn har additiv (seriehjälpande) eller subtraktiv (serieemottagande) polaritet, vilket påverkar hur vindningar är anslutna i kretsar.

Viktiga överväganden

Felaktig polaritet kan leda till:

• Felaktiga mätningar i instrumenttransformatorer.

• Defekta skyddsrälser.

• Överskottsströmmar eller överhettning i parallellkopplade transformatorer.

Genom att standardisera tydliga terminalmärkningar (H1/H2 och X1/X2) kan ingenjörer och tekniker säkerställa korrekt transformatorpolaritet, vilket förbättrar säkerheten, pålitligheten och effektiviteten i kraftsystem.

Transformatorpolaritet
Pricknotationen (eller prickkonventionen) är en standardmetod som används för att beteckna polariteten av vindningar i en transformator.

Transformatorpolaritet och prickkonvention

I Figur A placeras två prickar på samma sida av primära och sekundära vindningar. Detta indikerar att strömmen som går in i den prickade terminalen av primära vindningen har samma riktning som strömmen som går ut från den prickade terminalen av sekundära vindningen. Därför är spänningarna vid de prickade ändarna i fas - om spänningen vid den prickade punkten av primären är positiv, kommer spänningen vid den prickade punkten av sekundären också att vara positiv.

I Figur B placeras prickarna på motsatta sidor av vindningarna, vilket indikerar att vindningarna är virade i motsatt riktning runt kärnan. Här är spänningarna vid de prickade punkterna ur fas: en positiv spänning vid den prickade terminalen av primären motsvarar en negativ spänning vid den prickade terminalen av sekundären.

Additiv kontra subtraktiv polaritet

Transformatorpolaritet kan klassificeras som additiv eller subtraktiv. För att fastställa vilken typ som gäller ansluter man en terminal av primära vindningen till en terminal av sekundära vindningen och fäster ett voltmeter över de återstående terminalerna av båda vindningarna.

Additiv polaritet

• Voltmeterläsning: Mäter summan av primära spänningen VA och sekundära spänningen VB, betecknat som VC.

• Formel: VC = VA + VB.

• Vindningskonfiguration: Vindningarna är orienterade så att deras magnetiska flöden motverkar varandra när strömmar går in i de prickade terminalerna.

Kretsschemat för additiv polaritet visas i figuren nedan.

Subtraktiv polaritet

Vid subtraktiv polaritet mäter voltmeter skillnaden mellan primära spänningen och sekundära spänningen. Betecknat som VC, uttrycks voltmeterläsningen med ekvationen:

Kretsschemat för subtraktiv polaritet visas i figuren nedan.

Kretsschema för polaritetstest

Kretsschemat för polaritetstest visas i figuren nedan.

Polaritetstest av transformatorer

Primära vindningsterminalerna betecknas som A1, A2, och sekundära vindningsterminalerna som a1, a2. Som visas i figuren är ett voltmeter VA anslutet över primära vindningen, VB över sekundära vindningen, och VC mellan primärterminalen A1 och sekundärterminalen a1.

En autotransformator används för att tillhandahålla en variabel AC-ström till primära vindningen. Alla voltmeterläsningar registreras under denna konfiguration:

• Om voltmeter VC läser summan av VA och VB, visar transformatorn additiv polaritet.

• Om VC) läser skillnaden mellan VA och VB, visar transformatorn subtraktiv polaritet.

Polaritetstest med DC-källa (batteri)

Den ovan beskrivna AC-spänningsmetoden kan vara olämplig för att fastställa den relativa polariteten av tvåvindingstransformatorer. En mer bekväm metod använder en DC-källa (batteri), en växel och ett DC-permanentmagnetvoltsmätare. Anslutningsdiagrammet för denna metod - inklusive rätt batteripolaritet - visas i figuren nedan.

En växel är ansluten i serie med primära vindningen. När växeln stängs ansluts batteriet till primära vindningen, vilket tillåter ström att flöda genom den. Detta genererar fluxkoppling i båda vindningarna, vilket inducerar elektromotorisk kraft (EMF) i både primära och sekundära vindningarna.

Den inducerade EMF i primära vindningen har positiv polaritet vid änden som är ansluten till batteriets positiva terminal. För att fastställa sekundära vindningens polaritet:

• Om DC-voltsmätaren som är ansluten över sekundära vindningen visar en positiv läsning vid ögonblicket växeln stängs, har sekundärterminalen som är ansluten till voltmeters positiva sonde samma polaritet som primärens positiva terminal (dvs. de prickade terminalerna är korrekt identifierade).

• Om voltmeter deflekterar till negativa sidan, har sekundärterminalen som är ansluten till voltmeters positiva sonde motsatt polaritet till primärens positiva terminal.