دانلود پروژه رشته برق درباره كاربرد ترانسفورمرها – قسمت اول

دانلود پایان نامه

مقدمه

ترانسفورمر یك دستگاه تبدیل انرژی الكترومغناطیسی است ، زیرا كه انرژی دریافت شده از مدار اولیه ، ابتدا به انرژی مغناطیسی تبدیل شده و سپس این انرژی دوباره به انرژی الكتریكی مفید در مدارهای دیگر تبدیل می گردد .

در یك ترانس ، انتقال انرژی الكتریكی از یك مدار به مدارهای دیگر بدون استفاده از قسمتهای متحركه انجام می پذیرد و بنابراین ، بالاترین بازدهی ممكنه را در بین ماشینهای الكتریكی داشته و تقریباً به نگهداری بسیار جزئی نیاز دارد .

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

ترانسها وجود سیستمهای دارای قدرت بالا را امكانپذیر می سازند . برای انتقال عاقلانه صدها مگاوات توان به فاصله های دور ، به ولتاژهای بسیار بالا در پهنه KV200 تا KV1000 احتیاج است ، اگر چه تا این زمان ، ملاحظات عایقی ، ولتاژهای تولید شده در مولدها را زیر 33 كیلووات نگاه داشته است . با این اندازه ولتاژ ، تلفات خط بسیار بالاست و استفاده از آن ولتاژهای خیلی بالا نیز برای مصارف خانگی و صنعتی خطرناك خواهد بود . یكی از علتهای اصلی استفاده از جریان متناوب برای انتقال انرژی برق ، وجود ترانسفورمر است . با اتصال یك ترانس افزاینده بین مولد و خطوط انتقال می توان برای توانی معین ، جریان را كم نمود . و چون تلفات مسی خطوط انتقال با مجذور جریان خط متناسبند ، واضح است كه ولتاژهای خیلی بالای بدست آمده توسط ترانسفورمر ، باعث بالا رفتن بازدهی سیستم قدرت از طریق كاهش جریان خطوط انتقال می گردد .

ترانسفورمر به عنوان یكی از اجزای بسیار مهم بسیاری از مدارهای الكتریكی ، از مدارهای الكترونیكی با سیگنالهای كوچك گرفته تا سیستمهای انتقال قدرت با ولتاژ بالا بكار گرفته می شود . دانستن تئوری ، رفتار و قابلیتهای ترانس برای فهمیدن كار بسیاری از سیستمهای قدرت ، كنترل ، مخابرات و الكترونیك لازم است .

در این فصل اصول كلی و روشهای تجزیه و تحلیل كه قبلاً مورد بررسی قرار گرفتند را بر روی ترانسفورمر كه یك دستگاه الكترومغناطیسی ساكن است بكار می بریم . این ، علتی دو پهلو دارد . اول اینكه ترانس خود یك دستگاه الكترومغناطیسی خیلی مهم است و دوم ینكه ، عمل ترانسفورمری در ماشینهای الكترومكانیكی نیز انجام می پذیرد و فهمیدن عملكرد ترانس پیشنیازی برای فهم عملكرد ماشینهای جریان متناوب است .

كاربردهای ترانس و انواع اصلی آن

مهمترین كاربردهای ترانس عبارتند از : (الف) تغییر دادن اندازه ولتاژ و جریان در یك سیستم الكتریكی ، (ب) هم مقاومت كردن منبع و بار برای انتقال توان بیشینه و (ج) جداسازی مدارهای الكتریكی از یكدیگر . اولین این كاربردها احتمالاً آشناترین آنان در نظر خوانندگان اسن و این آشنایی معمولاً بوسیله ترانسهای توزیع سوار شده بر تیرهای برق كه مثلاً برق 11000 ولت را به برق خانگی 220 ولت تبدیل می نمایند ، می باشد . دومین كاربرد را می توان در بسیاری از مدارهای مخابراتی و الكترونیكی یافت . مثلاً برای هم مقاومت كردن بار با خطوط انتقال برای بهبود انتقال قدرت و كاهش امواج ساكن و یا اتصال خروجی میكروفون به اولین مرحله تقویت كننده الكترونیكی ، از ترانسها استفاده می شود . سومین كاربرد آن ، حذف اغتشاشهای الكترومغناطیسی در بسیاری از مدارها ، جلوگیری از خروج سیگنالهای جریان مستقیم ، ایمنی استفاده كنندگان و محافظت از وسایل و دستگاههای الكتریكی است .

ترانسفورمرها در مدارهای با اندازه ولتاژهای مختلف از میكروولت استفاده شده در بعضی از مدارهای الكترونیكی تا ولتاژهای خیلی بالای استفاده شده در سیستمهای توان امروزی مانند 750 كیلوولت ، بكار گرفته می شوند . همچنین ، ترانسها در طیف كامل فركانسی مدارهای الكتریكی از نزدیك به صفر هرتز تا چند صد مگا هرتز چه با امواج سینوسی مداوم و چه ضربانی بكار می روند . شكل و اندازه ظاهری ترانسها مختلف است و آنها را در اندازه های به كوچكی یك تیله تا به بزرگی یك تریلی می سازند . انواع اصلی ترانسها عبارتند از :

  1. ترانسهاس قدرت برای انتقال انرژی كه در دو سر ارسال و دریافت خطوط فشار قوی برای افزایش و كاهش ولتاژ به كار می روند . این ترانسها طوری بكار گرفته می شوند كه تقریباً همیشه تحت ظرفیت كامل باشند . از اینرو در مواقع بار سبك ، ارتباط این ترانسها با شبكه قطع می شود .
  2. ترانسهای توزیع كه ولتاژ را به یك سطح مناسب در محل مصرف كننده تغییر می دهند . ثانویه این ترانسها مستقیماً به پایانه های مصرف كننده متصل است و در طول شبانه روز بار روی آنها به مقدار زیادی تغییر می كند .
  3. ترانسهای قدرت كه برای مقاصد ویژه مانند یكسو كننده ها ، واحدهای جوشكاری و كوره های القایی بكار می روند .
  4. ترانسهایی كه برای انتظام ولتاژ در شبكه های توزیع بكار گرفته می شوند .
  5. اتو ترانسها كه برای تبدیل انرژی با نسبت انتقال كوچك و همچنین برای راه اندازی موتورهای القایی از آنها استفاده می شود .
  6. ترانسهای اندازه گیری

اجزای ترانسفورمر

ترانس از دو بخش اصلی تشكیل می گردد :

  • هسته كه از ورقه های نازك فولاد سیلیكن دار و بسته به فركانس ، از ضخامت 05/0 تا 35/0 میلیمتر ساخته می شود و برای كاهش تلفات هیستریز و جریان گردابی ، ورقه ها را با عایق لاك طبیعی و یا مصنوعی از یكدیگر جدا می سازند . هسته ترانس در حقیقت مدار مغناطیسی ای است كه كمك می نماید تا فوران مغناطیسی براحتی از میان سیم پیچها عبور كند . قسمتهای عمودی هسته معمولاً شاخه (ستون) و قسمتهای بالایی و پایینی معمولاً یوغ نامیده می شوند . ستونها كه بر روی آنها سیم پیچها سوار می شوند معمولاً دارای سطح پله ای هستند كه در دایره سیم پیچ محصور می شوند و تعداد پله ها و قطر دایره با افزایش قدرت ترانس زیادتر می گردد . سطح یوغ هسته ، غالباً پنج تا 10 درصد بزرگتر از سطح ستونها ساخته می شود تا جریان بی باری ترانس و تلفات هسته كاهش یابد . ترانسهای هسته ای معمولاً از ورق هایی به شكل L و نوع صدفی به شكل E تهیه می شوند .
  • دو یا چند سیم پیچ كه در ترانسهای معمولی با هم ارتباط مغناطیسی و در اتوترانس با یكدیگر ارتباط مغناطیسی و الكتریكی داشته و از یك جسم عادی ( معمولاً مس ) و عایق تشكیل شده اند . سیم پیچی كه از مدار الكتریكی انرژی می گیرد ، سیم پیچ اولیه و یا ورودی و سیم پیچی كه به بار وصل می گردد سیم پیچ ثانویه و یا خروجی نامیده می شود . سیم پیچ متصل به مدار با ولتاژ زیاد به سیم پیچ فشار قوی ( V. ) و سیم پیچی كه به مدار با ولتاژ كم متصل می گردد به سیم پیچ فشار ضعیف ( L.V. ) موسوم است . ترانسی كه ولتاژ خروجی آن بیش از ورودی اش باشد ترانس افزاینده و آنكه خروجی اش كمتر از ورودی اش باشد ترانس كاهنده نامیده می شود . یك ترانس را زمانی می توان افزاینده یا كاهنده نامید كه دستگاه جهت سرویس دهی در مدار قرار گرفته باشد . بنابراین زمانی كه به سیم پیچی های یك ترانس معین اشاره می شود ، به كار بدن واژه های سیم پیچ فشار قوی و فشار ضعیف به جای سیم پیچ اولیه و ثانویه مناسبتر است .

به طور كلی ، ساختار الكترومغناطیسی ( هسته و سیم پیچ ) به خاطر مسائل ایمنی و حفاظتی درون محفظه ای بنام تانك محبوس است . اگر این تانك از هوا پر شود آنرا نوع خشك می نامند . بیشتر ترانسهای قدرت در محفظه ای از رئغن قرار دارند . روغن ، از هوا عایق بهتری است و همچنین جریان همرفتی در روغن ، عبور حرارت از سیم پیچها و هسته را آسانتر می سازد . انتهای سیم پیچها به صفحه تقسیمی می آید كه از آن سیمهای خروجی به بیرون از محفظه ترانس از میان مقره ها كه روی سوراخهایی در كنار محفظه و یا روی درپوش تعبیه شده اند آورده می شوند .

در ترانسهای هسته ای كه مدار معناطیسی واحد است ، سیم پیچها قسمت قابل ملاحظه ای از هسته فولادی را احاطه می كنند در حالیكه در نوع صدفی كه مدار مغناطیسی دوگانه است ، هسته فولادی قسمت اعظم سیم پیچی را در بر می گیرد .

در نوع هسته ای ، نصف سیم پیچ اولیه روی یك ستون و نصف دیگر روی ستون دوم پیچیده می شود . سیم پیچ ثانویه را نیز نصف روی یك ستون و نصف روی ستون دوم می پیچند . این تقسیم بندی را به منظور افزایش عایق و كاهش فوران تنشی بین سیم پیچهای اولیه و ثانویه انجام می دهند . كاهش فوران تنشی ، كارآیی ترانس را به طور قابل ملاحظه ای بهبود می بخشد . در ضمن به منظور به حداقل رساندن عایق لازم ، سیم پیچ فشار ضعیف نزدیكتر به هسته فولادی پیچیده می شود .

در نوع صدفی ، سیم پیچهای فشار قوی و فشار ضعیف روی ستون وسط به صورت ساندویچی ( یك در میان ) پیچیده می شوند و كلافهای بالایی و پایینی فشار ضعیف ، نصف اندازه سایر كلافهای فشار ضعیف هستند . بنابراین دو نوع سیم پیچی در ترانسها به كار گرفته می شود . در ترانس هسته ای كلافهای متمركز و در ترانس صدفی كلافهای ساندویچی مورد استفاده قرار می گیرند .

انتخاب ساختار هسته ای و یا صدفی معمولاً بر اساس هزینه به عمل می آید ، زیرا خصوصیات مشابه را می توان با هر دو نوع به دست آورد . برای یك مقدار داده شده از توان خروجی و مقدار نامی ولتاژ ، ترانس هسته ای ، آهن كمتر ولی مس ( هادی ) بیشتر در مقایسه با ترانس صدفی لازم دارد . برای ترانسهای فشار قوی و یا چند سیم پیچه ، ساختار نوع صدفی ترجیح داده می شود .

در پهنه فركانس قدرت ( 25 تا 400 هرتز ) ترانسها را از ورقه های فولاد – سیلیكن به ضخامت 35/0 میلیمتر می سازند كه از یكدیگر از نظر الكتریكی عایق شده اند . عایق كردن می تواند با لعاب رزین تأمین شود . اما اغلب ، پوشش اكسید آهنی كه طی “گرماپروری” ورقها حاصل می شود ، كفایت می كند . ورقها معمولاً برای داشتن خواص مغناطیسی ویژه گرما پروری می شوند . علت استفاده از فولاد – سیلیكن هزینه كم ، تلفات هسته كم و گذردهی مغناطیسی زیاد در چگالی فورانهای بالا ( 1/1 تا 8/1 تسلا ) است . در پهنه فركانس شنوایی ( 20 تا 20000 هرتز ) ، از هسته آهنی بهبود یافته ( ورقه فولاد سرد نورد شده ) استفاده می شود . هسته ترانسهای كوچك استفاده شده در مدارهای مخابراتی با فركانس بالا و انرژی كم ، معمولاً از پودر آلیاژهای فرومغناطیسی فشرده از قبیل “پرمالوی” ساخته می شود . ترانس با هسته هوایی نیز در این فركانسهای بالا مورد استفاده قرار
می گیرد.

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