دانلود پروژه رشته برق درباره كاربرد ترانسفورمرها – قسمت دوم

دانلود پایان نامه

تلفات و بازدهی در ترانسها

بازدهی ترانسهای توزیع و قدرت معمولاً بالاست و بین 95% تا 99% است . محاسبه بازدهی برای ترانس بطور مستقیم ( یعنی اندازه گیری توان مؤثر خروجی به توان مؤثر ورودی ) ، به دلیل خطا در عمل اندازه گیری توانها سبب بروز استباه بزرگی در تخمین بازدهی آن می شود و از اینرو بازدهی ترانس ، معمولاً به روش غیر مستقیم محاسبه می گردد . در این روش ، توان ورودی به ترانس ، توسط مجموع توان خروجی و توان تلف شده بیان می شود . تلفات توان از دو قسمت اساسی یعنی تلفات مسی و تلفات هسته (هیستریز و جریان گردابی) تشكیل می گردد . بر حسب عناصر مدار معادل ، بخش حقیقی شاخه تحریك نمایانگر تلفات هسته و بخش حقیقی مقاومت ظاهری تنشی معادل ، نمایانگر تلفات مسی است .

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

برای فركانس مشخص ، تلفات هسته تقریباً با مجذور ولتاژ القایی ورودی ( 12E) متناسب است ، اما 1I ، 1Ze1V = 1E است و بنابراین در بار القایی ، افزایش بار موجب كاهش 1E و در بار خازنی ، موجب افزایش 1E می گردد . اگر تغییرات بار در حد معمول باشد ، نیرو محركه الكتریكی بین یك تا چهار درصد تغییر می كند و از اینرو تغییرات تلفات هسته كمتر از هشت درصد می شود كه قابل چشم پوشی است . همچنین در بار القایی ، جریان ورودی افزایش یافته و تلفات مسی زیاد می گردد و در بار خازنی ، بر عكس ، تلفات مسی كاهش می یابد . بنابراین تغییرات تلفات هسته و تلفات مسی با تغییر بار در دو سمت مخالف است كه یكدیگر را جبران می كنند .

علاوه بر تلفات اهمی و هسته ای ، دو تلفات دیگر به نام های تلفات بار سرگردان و تلفات عایقی در ترانسها وجود دارند كه معمولاً به دلیل كوچكی قابل چشم پوشی هستند . تلفات بار سرگردان عبارت از تلفات جریان گردابی در هادیها ، قاب ( تانك ) و … است . تلفات عایقی نیز عبارت از تلفات در مواد عایقی ترانس یعنی روغن و مواد جامد عایقی در ترانسهای فشار قوی است .

ترانسهای سه فاز

توان الكتریكی در مقیاس وسیع ، عملاً سه فاز و ولتاژهای تولید شده حدود 33 كیلووات است . انتقال این توان نسبت به بعد مسافت بین تولید و توزیع ، در ولتاژهای بالای 132 كیلووات تا 1000 كیلووات انجام می گیرد . برای نیل به این هدف به ترانسهای سه فاز احتیاج است تا ولتاژ تولید شده را به مقدار ولتاژ خط انتقال افزایش دهند . همچنین در محلهای توزیع بار ، انتقال به حدود 63000 ، 20000 ، 11000 ولت كاهش یافته و در بیشتر مصرف كننده ها ولتاژ توزیع به ولتاژهای مصرف مانند 110 و 220 ولت ( 380 ولت خط به خط ) كاهش می یابند . این تغییرات ولتاژ سه فاز را می توان هم توسط سه ترانس مشابه تكفاز ( استاندارد آمریكایی ، گروه ترانس سه فاز ) و هم توسط یك ترانس سه فاز ( استاندارد اروپایی ، ترانس سه فاز تك هسته ) انجام داد .

ترانس سه فاز در حقیقت سه ترانس پیچیده شده به دور یك هسته مشترك ، سه هسته 120 دره از هم فاصله دارند و یك ستوان از هر هسته با یكدیگر در تماس هستند . ستون مركزی كه از این سه ستون تشكیل شده است حامل فوران ایجاد شده توسط جریانهای سه فاز است . از آنجا كه در یك سیستم متقارن مجموع سه فوران ، در ستون مركزی صفر است بنابراین بدون هیچ اشكالی می توان آنرا حذف نمود ( مانند حذف سیم خنثی در سیستم سه فازه ) . در این حالت فوران فازها مسیرهای مشتركی را طی می كنند .

ترانسفورمری كه دارای چنین هسته ای باشد در ابتدا مورد استفاده قرار می گرفت ولی به دلیل دست و پا گیری آن ، با كمی تغییر می توان آن را به صورت غیر متقارن و یا در اصطلاح به صورت معمولی ساخت . با قرار گرفتن ستونها در یك صفحه بازدارندگی مغناطیسی دیده شده از هر ستون كاری ، بیش از سازدارندگی دیده شده از ستون وسط گردیده كه این حالت باعث بروز یك عدم تقارن در جریانهای بی باری سه ترانس خواهد شد . این عدم تقارن در حالت بازداری قابل چشم پوشی است و با انتخاب سطح های كوچك برای پایه های عمودی و سطح ه ای بزرگ برای شاخه های افقی می توان از اهمیت آن كاست . در بعضی موارد نیز به جای این ترانس از ترانس پنج شاخه استفاده می كنند . ترانسهای سه فاز همانند ترانسهای تك فاز در دو نوع هسته ای و صدفی ساخته می شوند . مزایای اصلی یك ترانس سه فاز در مقایسه با سه ترانس تك فاز عبارتند از :

  1. ترانس سه فاز به مواد اولیه كمتری برای ساخت هسته نیاز دارد ( با توان نامی مساوی ) .
  2. ترانس سه فاز ، كم حجم تر و سبكتر است ( با توان نامی مساوی ) .
  3. از نظر هزینه ، ترانس سه فاز تقریباً 15% ارزان تر تمام می شود .
  4. برای سیم پیچی ، اتصالات و عایق بندی و مخزن روغن ، ترانسهای سه فاز به مواد كمتری نیاز دارند .
  5. بازدهی بالاتر است .

نقص اصلی ترانس سه فاز ، انعطاف ناپذیری آن است . به عنوان مثال ، یك ترانس تك فاز از سه ترانس تك فاز ، ممكن است مقدار توان نامی بالاتری نسبت به دوتای دیگر جهت تغذیه یك بار نا متعادل داشته باشد . همچنین در صورت خرابی یكی از فازها ، تمام ترانس سه فاز باید جهت تعمیر از خط خارج شود . در حالیكه برای سه ترانس تك فاز ، اگر یكی از ترانسها از خط خارج شود ، سیستم هنوز می تواند به صورت مثلث باز ( V-V ) با ظرفیت كمتر به كار خود ادامه دهد و یا اینكه می توان به جای ترانس معیوب ترانس سالم یدكی كار گذاشت .

در حال حاضر به دلایل بهبود ساختمان ترانس سه فاز و وجود وسایل حفاظتی بهتر در مقابل ازدیاد ولتاژ و مشكل اتصال كوتاه ، ترانسها خیلی دیر هراب می شوند . از اینرو به استثنای مدارهای توزیع كه هم به تغذیه بار تك فاز و هم به سه فاز احتیاج است در تأسیسات جدید از سه ترانس تك فاز به ندرت استفاده می شود . البته تصمیم گیری درباره استفاده از ترانس سه فاز و یا سه ترانس تك فاز به كشور و نوع استفاده در سیستم بستگی دارد . ناگفته نماند كه واكاری این دو نوع سیستم یكسان است و كیلوولت آمپر اسمی ترانس سه فاز سه برابر توان ظاهری هر فاز است .

در انتقال ولتاژ سه فاز و همچنین در استفاده از ترانس به عنوان تغییر دهنده تعداد فاز در یك سیستم چند فاز ، اتصالهای متنوعی امكان پذیر است كه انواع معمولی آن ستاره – ستاره ( Y -Y ) ، مثلث – مثلث ( ) ، ستاره – مثلث ( ) ، مثلث – ستاره ( ) ، مثلث باز ( V-V ) ، تی – تی ( T-T ) و اتصال اسكات است . مزایا و كمبودهای هر اتصال ، پس از این مورد مطالعه قرار می گیرند .

اتصال ستاره – ستاره ( Y -Y )

اگر نسبت انتقال 1a> فرض شود ( ترانس كاهنده ) مقدار ولتاژ خط به خنثی بر روی ثانویه (3     VL/a ) است . اگر جریان خط بر روی اولیه I باشد كه همان جریان فاز یا سیم پیچ است ، جریان خط روی ثانویه aI خواهد بود . به طور كلی در این اتصال می توان گفت كه :

لازم به یادآوری است كه اتصالات ترانسها باید با قطب اورد درست انجام پذیرد . به عنوان مثال فرض كنید ترانس I با قطب آورد وارون در اولیه بسته شده باشد و اتصالهای خروجی بدون تغییر بماند . ولتاژهای فاز ورودی همانهایی است كه از منبع تغذیه گرفته می شوند و بنابراین تغییری نمی كنند . اما اكنون ولتاژ خروجی ترانس I به جای 2X به 1X از 1X به 2X است و نسبت به حالت قبل 180 درجه چرخیده و در نتیجه یك سیستم سه فاز متقارن روی خروجی نخواهیم داشت .

كمبودهای سیستم ستاره ستاره عبارتند از :

آ) اگر بار روی ترانس سه فاز نامتعادل باشد ، ولتاژ فازهای ترانس نامتعادل می گردد .

ب) مشكلات ناشی از هماهنگ سوم

اتصال مثلث – مثلث ( )

ولتاژهای القا شده در خروجی با هم سری هستند و بر حلقة بسته ای متشكل از سه كلاف خروجی عمل می كنند . با داشتن سه ترانس یكسان و اعمال یك سیستم متقارن سه فاز روی ورودی ، ولتاژهای خروجی كاملاً با هم مساوی شده و اختلاف فازشان با هم نیز 120 درجه خواهد بود . مجموع این سه ولتاژ ، صفر است و در بی باری هیچ جریانی در كلافهای خروجی به گردش در نمی آید . با یكسان نبودن نسبت ولتاژها و یا وجود اختلاف فاز بین ورودی و خروجی ( و یا وجود هر دو حالت ) ولتاژ خروجی برآیند غیر صفر در حلقه بسته به وجود می آید كه سبب به گردش در آمدن جریان در خروجی ترانسها حتی در غیبت بار می شود . تحت شرایط عادی این جریان قابل چشم پوشی است . اما اگر ترانسها با قطب اورد درست بسته نشوند در این صورت حتی با وجود ترانسهای یكسان ، جریان گردشی سنگینی به وجود می آید كه سبب خرابی همه ترانسها می گردد .

اتصال ستاره – مثلث ( )

كاربرد اصلی این اتصال در پستهای فرعی انتهایی خطوط انتقال برای كاهش و توزیع ولتاژ به بار است . در این نوع اتصال هم مزیتهای مخصوص اتصال مثلث و هم اتصال ستاره مورد بهره برداری قرار می گیرد. كلافهای فشار قوی به صورت ستاره به خطوط انتقال متصل می گردند . بنابراین فشار وارد بر هر كلاف تنها 577/0 ولتاژ خط است . بار فشار ضعیف به خروجی مثلث شكل ، وصل است كه در نتیجه جریان خروجی هر كلاف ، 577/0 جریان خط ( بار ) خواهد شد . در این سیستم بر عكس اتصالات ستاره – ستاره و مثلث – مثلث ، نسبت ولتاژهای خط ( ورودی به خروجی ) با نسبت دورهای كلاف متفاوت است .

اتصال مثلث – ستاره ( )

مانند اتصال ستاره – مثلث ، بین ولتاژهای خط ورودی و خروجی جابجایی فاز 30 درجه موجود است ، از اینرو موازی كردن یك چنین مجموعه ای با ترانسهای ستاره – ستاره و یا مثلث – ستاره غیر ممكن است حتی اگر نسبت ولتاژها بطور صحیح تنظیم شده باشد . همانطور كه قبلاً هم ملاحظه كرده اید نسبت تبدیل فازی در ترانسهای سه فاز ، برابر نسبت تبدیل دورها است اما نسبت ولتاژهای خط بستگی به اتصال به كار برده شده دارد .

گروههای اتصال در ترانسهای سه فازه

ترانسهای سه فاز را با توجه به اختلاف فاز بین ولتاژهای خط اولیه و ثانویه گروه بندی می نمایند . اهمیت شناخت گروههای اتصال در ترانس سه فاز از آنجاست كه در زمان موازی كردن ترانسها با هم علاوه بر مساوی بودن فركانسها و ولتاژ فازهای نظیر در ترانسها ، باید دو فاز از نظر زاویه نیز بر هم منطبق باشند . به عبارت دیگر ، فیزور فازهای نظیر باید كاملاً بر هم منطبق گردند . به همین علت ، تنها نشان دادن شیوه اتصال سیم پیچهای اولیه و ثانویه در یك ترانس سه فاز كافی نیست بلكه باید اختلاف فاز بین ولتاژهای خط اولیه و ثانویه ترانس نیز مشخص باشد .

برای این منظور معمولاً از روشی به نام روش ساعت استفاده می شود . در این روش ولتاژ خط سمت اول را بر روی عقربه دقیقه شمار كه روی عدد 12 است قرار می دهید . اكنون اگر عقربه ساعت شمار طوری میزان شود كه با عقربه دقیقه شمار همان زاویه ای را كه خط ثانویه با اولیه به وجود می آورد بسازد ، ساعت نشان دهنده گروه ترانس مذكور خواهد بود . گروههای ترانس به ترتیب 12 و یا صفر ( ولتاژ خط ثانویه همفاز با ولتاژ خط اولیه ) ، 11 (ولتاژ ثانویه 30 درجه جلوتر از ولتاژ اولیه ) و 1 ( ولتاژ ثانویه 30 درجه عقبتر از ولتاژ اولیه ) است . در پایان لازم به گفتن است كه چهار گروه 12 و یا 0 ، 6 ، 5 و 11 گروههای اصلی را تشكیل می دهند و در صنعت معمولاً این گروهها را به ترتیب با حرف C , B , A و D نمایش می دهند .

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

با فرمت ورد

Leave a comment