การหาขั้วหม้อแปลงไฟฟ้า

การหาขั้วหม้อแปลงไฟฟ้า
ขั้วของหม้อแปลงมีความสำคัญเพื่อจะนำหม้อแปลงมาต่อใช้งานได้อย่างถูกต้อง การหาขั้วหม้อแปลงมีหลักการทดสอบ โดยการต่อขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิอนุกรมกันซึ่งจะทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า ขั้วเสริมกัน (Additive Polarity) หรือ ขั้วหักล้างกัน (Subtractive Polarity) ถ้าขั้วเสริมกันเครื่องวัดจะอ่านค่าได้มากกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่จ่ายให้กับหม้อแปลง แต่ถ้าขั้วหักล้างกันเครื่องวัดจะอ่านค่าได้น้อยกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่จ่ายให้กับหม้อแปลง การหาขั้วหม้อแปลงมีความสัมพันธ์ระหว่าง ขั้วแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านสูงและแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านต่ำ เมื่อเราจ่ายแรง เคลื่อนไฟฟ้าให้กับขั้ว H1 และ H2 ส่วนขดลวดที่เหลือคือขั้ว X1 และ X2 สิ่งที่ควรรู้ในการทดสอบคือ อัตราส่วนของแรง เคลื่อนไฟฟ้าระหว่างปฐมภูมิกับทุติยภูมิและเพื่อความปลอดภัยไม่ควรจ่ายแรงเคลื่อนไฟฟ้าทดสอบ เกินกว่าขนาดของ ขดลวดแรงเคลื่อนไฟต่ำ ตัวอย่างเช่น หม้อแปลง 480 / 120จะมีอัตราส่วนของแรงเคลื่อนไฟฟ้าระหว่างปฐมภูมิกับ ทุติยภูมิเท่ากับ4 ดังนั้นหากจ่ายแรงเคลื่อนไฟฟ้า120 V ให้กับขดลวดปฐมภูมิจะทำให้มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านทุติยภูมิ 120 / 4 เท่ากับ 30 V ซึ่งจะไม่ทำให้มีแรงเคลื่อนไฟสูงเกิดขึ้นในระหว่างการทดสอบ ดูรูปที่ 19


(ก) แบบเสริมกัน (Additive Polarity)

(ข) แบบหักล้างกัน (Subtractive Polarity) รูปที่ 19 ทดสอบหาขั้วหม้อแปลงไฟฟ้า
อีกวิธีหนึ่งทำได้ด้วยการต่อไฟตรง ดูรูปที่ 20 ให้ต่อโวลต์มิเตอร์ทางด้านขดลวดด้านไฟสูงและต่อแบตเตอรี่ทางด้าน ขดลวดไฟต่ำขนาดแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่วัดได้ จากโวลต์มิเตอร์สามารถคำนวณได้จากโวลต์ของแบตเตอรี่คูณด้วยอัตรา ส่วนของแรง เคลื่อนไฟฟ้า ระหว่างปฐมภูมิกับทุติยภูมิ ทันทีเมื่อสับสวิตช์ถ้าเข็มเครื่องวัดเบนไปด้านบวกหมายถึง หม้อแปลงมีขั้วต่อแบบหักล้าง (Subtractive Polarity)แต่ถ้าเข็มเครื่องวัดเบนไปด้านลบหมายถึงหม้อแปลงมีขั้วต่อ แบบขั้วเสริม (Additive Polarity)

รูปที่ 20 ทดสอบหาขั้วหม้อแปลงไฟฟ้าด้วยไฟตรง
หม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง โดยทั่วไปบริษัทผู้ผลิตจะทำเครื่องหมายขั้วของสายไฟ การจัดวางขั้วบนตัวถังของหม้อแปลง มี ข้อกำหนดตามมาตรฐานของแต่ละประเทศ ดังเช่น มาตรฐานญี่ปุ่น (JIS), มาตรฐานอเมริกา (ANSI) หรือมาตรฐาน อังกฤษ (BS) เป็นต้น ดูตารางที่ 1
ตารางที่ 1 เครื่องหมายของขั้วหม้อแปลงไฟฟ้าตามมาตรฐาน

การขนานหม้อแปลงไฟฟ้าชนิด 1 เฟส
การต่อขนานหม้อแปลงคือ การนำหม้อแปลงมาต่อขนานกัน โดยมีจุดประสงค์เพื่อต้องการให้หม้อแปลงมีกำลังไฟฟ้า มากขึ้น สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับโหลดได้เพิ่มขึ้น ดูรูปที่ 15
หม้อแปลงไฟฟ้าที่จะนำมาต่อขนานกันจะต้องมีลักษณะดังนี้ คือ 1.หม้อแปลงต้องมีขั้วเหมือนกัน (เครื่องหมายจุดสีดำแสดงขั้วของขดลวด ดังรูปที่ 21) จึงจะทำให้แรงเคลื่อนเหนี่ยวนำ ทั้งด้านปฐมภูมิและทุติยภูมิมีขนาดและทิศทางถูกต้อง ไม่เช่นนั้นจะเกิดอันตรายจากการเพิ่มขึ้นของแรงเคลื่อนไฟฟ้า2. หม้อแปลงทั้งสองจะต้องมีอัตราส่วนของแรงเคลื่อนไฟฟ้าระหว่างปฐมภูมิกับทุติยภูมิค่าเดียวกัน และถ้าเป็นหม้อแปลง แบบแทป (Tap) ซึ่งมีอัตราส่วนของรอบไม่เท่ากัน จะทำให้มีกระแสไหลวนเกิดขึ้นระหว่างหม้อแปลงที่นำมาขนาน3.มีเปอร์เซ็นต์ความต้านทานอิมพีแดนซ์เท่ากัน 4. กำลังไฟฟ้า (VA) ของหม้อแปลงที่นำมาขนานไม่ควรเกิน1 : 3

รูปที่ 21 การต่อขนานหม้อแปลงไฟฟ้าชนิด 1 เฟส (จุดดำแสดงขั้วขดลวด)
การต่อหม้อแปลงไฟฟ้าเข้ากับระบบไฟฟ้า 3 เฟส
หม้อแปลงชนิด 3 เฟสมีหลักการเดียวกับหม้อแปลงชนิด 1 เฟสที่ประกอบด้วยขดลวดปฐมภูมิ (Primary Winding) และทุติยภูมิ (Secondary Winding) โดยทั่วไปจะมีจำนวนขดลวดเฟสละหนึ่งชุด (ปฐมภูมิและทุติยภูมิ) พันรอบแกน เหล็ก (Core) ดูรูปที่ 22

รูปที่ 22 แสดงขดลวดหม้อแปลงไฟฟ้าชนิด 3 เฟส
หากเรานำหม้อแปลงไฟฟ้าชนิด 1 เฟสมาต่อใช้งานให้เป็นหม้อแปลงไฟฟ้าชนิด 3 เฟส การต่อขดลวดหม้อแปลงด้าน ปฐมภูมิและทุติยภูมิสามารถต่อได้หลายแบบ คือ 1. วาย (Y) – วาย (Y)
2. วาย (Y) – เดลต้า ( )
3. เดลต้า ( ) – วาย (Y)
4. เดลต้า ( ) – เดลต้า ( )
5. โอเพ่น เดลต้า (V) – โอเพ่น เดลต้า (V)
ในระบบไฟฟ้า 3 เฟสจะมีมุมต่างเฟสกัน 120 องศา เหตุผลสำหรับการเลือกต่อขดลวดแบบวายหรือเดลต้านั้นขึ้นอยู่ กับระบบไฟฟ้าที่ใช้ เช่นการต่อแบบวายจะให้ขนาดแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่สายและที่เฟสมีค่าต่างกัน ส่วนการต่อแบบเดลต้า จะให้ขนาดแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่สายและที่เฟสมีค่าเท่ากัน เป็นต้นรูปที่ 23

( ก) แบบวาย ( ข) แบบเดลต้ารูปที่ 23 การต่อขดลวดหม้อแปลงไฟฟ้า

ในรูปที่ 24 การต่อแบบวาย - วายจะใช้หม้อแปลงชนิด 1 เฟส T 1 , T 2 และ T 3 ต่อขนานเพื่อให้ทำงานเป็นหม้อแปลง ชนิด 3 เฟสเครื่องหมาย จุดสีดำแสดงถึงขั้วหม้อแปลง ปลายขดลวดทั้งด้านปฐมภูมิและทุติยภูมิที่แสดงเครื่องหมาย จุดสีดำจะต่อเข้ากับสายเฟส A, B และ C ตามลำดับส่วนปลายที่เหลือจะต่อเข้ากับจุดต่อร่วมระบบวายหรือสายนิวตรอน N ของขดลวดแต่ละด้าน

รูปที่ 24 การต่อขดลวดหม้อแปลงไฟฟ้าแบบวาย - วาย
การต่อแบบวาย – เดลต้า ( Y - )
ในรูปที่ 25 การต่อแบบวาย – เดลต้า ปลายขดลวดขดลวดด้านปฐมภูมิที่แสดงเครื่องหมายจุดสีดำจะต่อเข้ากับสายเฟส A 1 , B 1 และ C 1 ตามลำดับ ส่วนปลายที่เหลือจะต่อเข้ากับจุดต่อร่วมระบบวายหรือสายนิวตรอล N 1 และสำหรับขดลวด ด้านทุติยภูมิปลายขดลวดที่แสดงเครื่องหมายจุดสีดำจะต่อเข้า กับสายเฟส A 2 , B 2 และ C 2 ตามลำดับ ส่วนปลายที่ เหลือจะต่อเข้ากับสายเฟส B 2 , C 2 และ A 2 ตามลำดับ

รูปที่ 25 การต่อขดลวดหม้อแปลงไฟฟ้าแบบวาย - เดลต้า