การทดสอบขั้วของหม้อแปลง – วงจรและหลักการทำงาน

ขั้วในหม้อแปลงสองวงจร

ในหม้อแปลงสองวงจร ปลายของวงจรหนึ่งจะเป็นบวกเสมอเมื่อเทียบกับปลายอีกด้านหนึ่งทุกครั้ง ขั้วหม้อแปลงหมายถึงทิศทางสัมพัทธ์ของแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างวงจรแรงดันสูง (HV) และวงจรแรงดันต่ำ (LV) ในหม้อแปลงจริง ปลายของวงจรจะถูกนำมาใช้เป็นสายนำ และขั้วจะกำหนดว่าสายเหล่านี้เชื่อมต่อและติดป้ายอย่างไร

ความสำคัญของขั้วหม้อแปลง

การทำความเข้าใจขั้วเป็นสิ่งสำคัญสำหรับงานปฏิบัติการและวิศวกรรมหลายอย่าง:

• การเชื่อมต่อหม้อแปลงเครื่องมือ (CTs และ PTs):ขั้วที่ถูกต้องช่วยให้การวัดกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าในระบบไฟฟ้ามีความแม่นยำ

• การประสานงานรีเลย์ป้องกัน:ขั้วที่ถูกต้องเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับรีเลย์ในการตรวจจับความผิดปกติและทำงานได้อย่างเชื่อถือได้

• การสร้างหม้อแปลงสามเฟส:ขั้วกำหนดว่าวงจรเฟสเดียวเชื่อมต่ออย่างไรเพื่อสร้างโครงสร้างสามเฟส (เช่น ดีลตาหรือไว)

• การทำงานแบบขนานของหม้อแปลง:หม้อแปลงที่ทำงานแบบขนานต้องมีขั้วเหมือนกันเพื่อหลีกเลี่ยงกระแสวนและแรงแม่เหล็กที่ยกเลิกกัน

เครื่องหมายปลายและระบุขั้ว

แทนที่จะใช้เครื่องหมายจุดแบบดั้งเดิม มักจะชัดเจนกว่าที่จะใช้ H1/H2 สำหรับวงจรหลัก (HV) และ X1/X2 สำหรับวงจรรอง (LV) เพื่อบ่งบอกขั้ว:

• H1 และ H2: เครื่องหมายสำหรับปลายของวงจรหลัก แสดงจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของวงจร HV

• X1 และ X2: เครื่องหมายที่สอดคล้องกันสำหรับปลายของวงจรรอง (ด้าน LV)

ในการทดสอบขั้ว เครื่องหมายเหล่านี้ช่วยระบุ:

• ความสัมพันธ์ของแรงดันไฟฟ้าทันทีระหว่างวงจร HV และ LV (เช่น H1 และ X1 จะ "อยู่ในเฟสเดียวกัน" หากขั้วเป็นการรวม)

• ว่าหม้อแปลงมีขั้วแบบการรวม (series-aiding) หรือขั้วแบบการลบ (series-opposing) ซึ่งส่งผลต่อวิธีการเชื่อมต่อวงจร

ประเด็นสำคัญ

ขั้วที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้เกิด:

• การวัดที่ผิดพลาดในหม้อแปลงเครื่องมือ

• การทำงานผิดพลาดของรีเลย์ป้องกัน

• กระแสวนมากเกินไปหรือความร้อนสูงเกินไปในหม้อแปลงที่เชื่อมต่อแบบขนาน

โดยการใช้เครื่องหมายปลายที่ชัดเจน (H1/H2 และ X1/X2) วิศวกรและเทคนิคสามารถรับประกันขั้วหม้อแปลงที่ถูกต้อง ทำให้ระบบไฟฟ้ามีความปลอดภัย ความเชื่อถือได้ และประสิทธิภาพ

ขั้วหม้อแปลง
การใช้เครื่องหมายจุด (หรือสัญกรณ์จุด) เป็นวิธีมาตรฐานที่ใช้ระบุขั้วของวงจรในหม้อแปลง

ขั้วหม้อแปลงและการใช้สัญกรณ์จุด

ในรูป A มีจุดสองจุดวางอยู่บนด้านเดียวกันของวงจรหลักและวงจรรอง นี่บ่งบอกว่ากระแสที่เข้าสู่ปลายที่มีจุดของวงจรหลักมีทิศทางเดียวกับกระแสที่ออกจากปลายที่มีจุดของวงจรรอง ดังนั้น แรงดันที่ปลายที่มีจุดจะอยู่ในเฟสเดียวกัน - หากแรงดันที่จุดของวงจรหลักเป็นบวก แรงดันที่จุดของวงจรรองก็จะเป็นบวกเช่นกัน

ในรูป B จุดถูกวางอยู่บนด้านตรงข้ามของวงจร บ่งบอกว่าวงจรถูกพันในทิศทางตรงข้ามรอบแกนกลาง ที่นี่ แรงดันที่ปลายที่มีจุดจะอยู่ในเฟสตรงข้าม: แรงดันบวกที่ปลายที่มีจุดของวงจรหลักจะสอดคล้องกับแรงดันลบที่ปลายที่มีจุดของวงจรรอง

ขั้วแบบการรวมกับขั้วแบบการลบ

ขั้วหม้อแปลงสามารถแบ่งออกเป็นขั้วแบบการรวมหรือขั้วแบบการลบ ในการตรวจสอบว่าชนิดใดใช้ได้ ให้เชื่อมต่อปลายหนึ่งของวงจรหลักกับปลายหนึ่งของวงจรรองและต่อวอลต์มิเตอร์ระหว่างปลายที่เหลือของวงจรทั้งสอง

ขั้วแบบการรวม

• การอ่านค่าวอลต์มิเตอร์: วัดผลรวมของแรงดันไฟฟ้าวงจรหลัก VA และแรงดันไฟฟ้าวงจรรอง VB ระบุเป็น VC.

• สูตร: VC = VA + VB.

• การกำหนดวงจร: วงจรถูกกำหนดให้มีสนามแม่เหล็กที่ตรงข้ามกันเมื่อมีกระแสไหลเข้าสู่ปลายที่มีจุด

แผนภาพวงจรของขั้วแบบการรวมแสดงไว้ในรูปด้านล่าง

ขั้วแบบการลบ

ในขั้วแบบการลบ วอลต์มิเตอร์วัดความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าวงจรหลักและแรงดันไฟฟ้าวงจรรอง ระบุด้วย VC การอ่านค่าวอลต์มิเตอร์แสดงโดยสมการ:

แผนภาพวงจรของขั้วแบบการลบแสดงไว้ในรูปด้านล่าง

แผนภาพวงจรของการทดสอบขั้ว

แผนภาพวงจรของการทดสอบขั้วแสดงไว้ในรูปด้านล่าง

การทดสอบขั้วของหม้อแปลง

ปลายของวงจรหลักระบุด้วย A1, A2 และปลายของวงจรรองระบุด้วย a1, a2 ตามที่แสดงในรูป วอลต์มิเตอร์ VA ถูกต่อข้ามวงจรหลัก VB ข้ามวงจรรอง และ VC ระหว่างปลาย A1 ของวงจรหลักและปลาย a1 ของวงจรรอง

หม้อแปลงอัตโนมัติถูกใช้เพื่อให้แหล่งกำเนิดไฟฟ้า AC ปรับได้สำหรับวงจรหลัก ทุกการอ่านค่าวอลต์มิเตอร์ถูกบันทึกภายใต้การกำหนดนี้:

• หากวอลต์มิเตอร์ VC อ่านผลรวมของ VA และ VB หม้อแปลงจะมีขั้วแบบการรวม

• หาก VC อ่านความแตกต่างระหว่าง VA และ VB หม้อแปลงจะมีขั้วแบบการลบ

การทดสอบขั้วด้วยแหล่งกำเนิด DC (แบตเตอรี่)

วิธีการใช้แรงดันไฟฟ้า AC ที่อธิบายไว้ข้างต้นอาจไม่เหมาะสมสำหรับการกำหนดขั้วสัมพัทธ์ของหม้อแปลงสองวงจร วิธีที่สะดวกกว่าคือการใช้แหล่งกำเนิด DC (แบตเตอรี่) สวิตช์ และวอลต์มิเตอร์ DC ถาวร แผนภาพการเชื่อมต่อสำหรับวิธีนี้ รวมถึงขั้วแบตเตอรี่ที่ถูกต้อง แสดงไว้ในรูปด้านล่าง

สวิตช์ถูกเชื่อมต่ออนุกรมกับวงจรหลัก เมื่อสวิตช์ปิด แบตเตอรี่จะเชื่อมต่อกับวงจรหลัก ทำให้กระแสไหลผ่านวงจรนั้น นี่จะสร้างการเชื่อมโยงสนามแม่เหล็กในทั้งสองวงจร ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (EMF) ในทั้งวงจรหลักและวงจรรอง

แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำในวงจรหลักมีขั้วบวกที่ปลายที่เชื่อมต่อกับขั้วบวกของแบตเตอรี่ เพื่อกำหนดขั้วของวงจรรอง:

• หากวอลต์มิเตอร์ DC ที่เชื่อมต่อกับวงจรรองแสดงค่าบวกทันทีที่สวิตช์ปิด ปลายของวงจรรองที่เชื่อมต่อกับขั้วบวกของวอลต์มิเตอร์จะมีขั้วเดียวกับขั้วบวกของวงจรหลัก (กล่าวคือ ปลายที่มีจุดถูกระบุถูกต้อง)

• หากวอลต์มิเตอร์เคลื่อนไปทางลบ ปลายของวงจรรองที่เชื่อมต่อกับขั้วบวกของวอลต์มิเตอร์จะมีขั้วตรงข้ามกับขั้วบวกของวงจรหลัก