تحقیق بررسی كاربرد ترانسفورماتورها در انتقال انرژی برق

تحقیق بررسی كاربرد ترانسفورماتورها در انتقال انرژی برق در 43 صفحه ورد قابل ویرایش
دسته بندی برق
فرمت فایل doc
حجم فایل 70 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل 43

تحقیق بررسی كاربرد ترانسفورماتورها در انتقال انرژی برق

فروشنده فایل

کد کاربری 6017

تحقیق بررسی كاربرد ترانسفورماتورها در انتقال انرژی برق در 43 صفحه ورد قابل ویرایش

پیشگفتار :

پیدایش ترانسفورماتور در صنعت برق دو تحول عمده در این صنعت بوجود آورده است :

1- ارتباط سراسری میان شبكه های مصرف و تولید در سطح یك یا چند كشور

2- امكان طراحی وسایل الكتریكی با منابع تغذیه دلخواه.

گستردگی منابع انرژی در سطح هر كشور و مقرون به صرف بودن تاسیس نیروگاههای برق در نزدیكی منابع انرژی ، همچنین ضرورت تعیین محلی خاص برای احداث سدها سبب می شود كه هنگام انتقال انرژی الكتریكی با ولتاژ پایین ، تلفات زیادی در انرژی تولید شده به وجود آید. بنابراین ، یا باید نیروگاههای برق ، محلی طراحی شوند یا به دلیل پایین بودن بازده اقتصادی از احداث آنها صرفنظر شود. بهره گیری از ترانسفورهای قدرت موجب افزایش ولتاژ جریان انتقال و كاهش تلفات انرژی به مقدار زیاد می شود، در نتیجه :

1- مشكل انتخاب محل نیروگاه را بر طرف می كند.

2- ایجاد شبكه سراسری را میسر می سازد.

3- مدیریت بر شبكه مصرف و تولید را به مراتب گسترش می دهد

از سوی دیگر كاهش ولتاژ جریان متناوب شبكه با استفاده از ترانسفورماتور امكان طراحی وسایل الكتریكی ، الكترونیكی ، صوتی ، تصویری و سیستم های كنترل را با هر ولتاژ لازم فراهم می آورد . همچنین به علت طراحی مدارهای فرمان الكتریكی با ولتاژ كمتر، ایمنی تكنیسینها و كارگران فنی مربوطه در هنگام كار افزایش می یابد.

اصول و طرز كار ترانسفورماتور

ترانسفورماتور دستگاه استاتیكی ( ساكن ) است كه قدرت الكتریكی ثابتی را از یك مدار به مدار دیگر با همان فركانس انتقال می دهد . ولتاژ در مدار دوم می تواند بیشتر یا كمتر از مدار اول بشود، در صورتیكه جریان مدار دوم كاهش یا افزایش می یابد.

بنابراین اصول فیزیكی ترانسفورماتورها بر مبنای القاء متقابل می باشد كه بوسیله فوران مغناطیسی كه خطوط قوای آن اولیه و ثانویه را قطع می كند، ایجاد می گردد.

ساده ترین فرم ترانسفورماتورها بصورت دو سیم القائی است كه از نظر الكتریكی از یكدیگر جدا شده هستند ولی از نظر مدار مغناطیس دارای یك مسیر با مقاومت مغناطیس كم می باشد .

هر دو سیم پیچ اولیه و ثانویه دارای اثر القایی متقابل زیاد می باشند . بنابراین اگر یك سیم پیچ به منبع ولتاژ متناوب متصل شود، فلوی مغناطیسی متغیر بوجود خواهد آمد كه بوسیله مدار مغناطیسی ( هسته ترانسفورماتور كه از یكدیگر عایق شده اند ) مدارش بسته شده و در نیتجه بیشتر فلوی مغناطیسی مدار ثانویه را قطع نموده و تولید نیروی محركه التریكی می نماید. ( طبق قانون فاراده نیروی محركه القاء شده ) . اگر مدار ثانویه ترانسفورماتور بسته باشد یك جریان در آن برقرار می گردد و می توان گفت كه انرژی الكتریكی سیم پیچ اولیه ( بوسیله واسطه مغناطیس ) تبدیل به انرژی الكتریكی در مدار ثانویه شده است .

تعریف مدار اولیه و ثانویه در ترانسفورماتور.

بطور كلی سیم پیچ كه به منبع ولتاژ متناوب متصل می گردد را سیم پیچ اولیه یا اصطلاحاً «طرف اول » و سیم پیچی كه این انرژی را به مصرف كننده منتقل می كند ، سیم پیچ ثانویه « طرف دوم » می نامند .

حال می توان بطور كلی مطالب فوق را بصورت زیر جمع بندی نمود:

بنا به تعریف ترانسفورماتور وسیله ایست كه :

1- قدرت الكتریكی را از یك مدار به مدار دیگر انتقال می دهد. بدون آنكه بین دو مدار ارتباط الكتریكی وجود داشته باشد.

2- در فركانس مدار هیچگونه تغییری ایجاد نمی نماید.

3- این تبدیل بوسیله القاء الكترومغناطیسی صورت می گیرد.

4- در صورتیكه مدار اولیه و مدار ثانویه بسته باشند ، این عمل بصورت القای متقابل و نفوذ در یكدیگر صورت می گیرد.

ساختمان ترانسفورماتور :

اجزای یك ترانسفورماتور ساده عبارتند از :

1- دو سیم پیچ كه دارای مقاومت اهمی و سلفی می باشند.

2- یك هسته مغناطیسی .

3- قسمتهای دیگری كه اصولاً مورد لزوم می باشند عبارتند از :

الف : یك جعبه برای قرار دادن سیم پیچ ها و هسته در داخل آن

ب : سیستم تهویه – كه معمولاً در ترانسفورماتورهای با قدرت زیاد، علاوه بر سیستم تهویه می یابد مخزن روغن نیز برای خنك كردن بهتر كار گرفته شود.

ج : ترمینالهایی كه باید سرهای اولیه و ثانویه روی آنها نصب شود.

خصوصیات هسته مغناطیسی :

در تمام انواع ترانسفورماتورها هسته از ورقه های ترانسفورماتور ( ورقه های دینامو ) ساخته می شود كه مسیر عبور فوران مغاطیسی را با حداقل فاصله هوایی ایجاد نماید و جنس آن از آلیاژ فولاد می باشد كه مقداری سیلیس به آن اضافه گردیده است.

با فعل و انفعالاتی كه در متالوژی بر روی این نوع فولاد انجام می شود وعملیات حرارتی كه صورت می گیرد سبب می شود كه پر می ابلیته ( قابلیت هدایت مغناطیسی ) هسته بالا رفته و به عبارت دیگر تلفات هیستر زیس كاهش می یابد و بطور كلی مقاومت مغناطیسی كوچك می گردد.

از طرف دیگر برای كاهش تلفات ناشی از جریان گردابی فوكو هسته ترانسفورماتورها را به صورت ورقه می سازند و اصولاً یك طرف این ورقه ها را با ماده ای كه بتواند فوران مغناطیسی را عبور دهد ولی عایق جریان الكتریكی باشد، می پوشانند و بنابراین این ورقه ها باید به ترتیبی چیده می شوند كه از یكدیگر عایق الكتریكی باشند.

پراكندگی مغناطیسی :

در بحث قبلی فرض بر این بود كه تمام فوران مغناطیسی سیم پیچهای ثانویه را قطع می كردند. اما در عمل غیر ممكن است كه این شرط قابل تشخیص باشد. بهر حال معلوم شده است كه تمام فوران ناشی از سیم پیچی اولیه سیم پیچهای ثانویه را قطع نمی كند بلكه قسمتی از آن یعنی مدار مغناطیسی را در هوا كامل كرده و از هسته نمی گذرد. این فوران پراكندگی موقعی كه نیروی محركه القائی بعلت تحریك آمپر دور اولیه بین نقاط b , a حادث می شود ، تولید می گردد و در امتداد راههای باریكه پراكندگی عمل می كند . بنابراین این فوران بعنوان پراكندگی اولیه معروف است و متناسب با آمپر دور اولیه است.

زیرا كه دورهای ثانویه در اتصال مدار مغناطیسی تاثیر ندارد. فلوی با I1 هم فاز است و نیروی محركه القایی را در اولیه ( نه در ثانویه ) ایجاد می كند . بهمین ترتیب عمل آمپر دور ثانویه( نیروی محركه القایی ) در امتداد نقاط d, c فوران پراكندگی را ایجاد كرده و دور سیم پیچی های ثانویه ( نه دوره های اولیه ) با آن رابطه ای مستقیم دارد این فلوی با I2 همفاز بوده و نیروی محركه القایی را در ثانویه تولید می كند ( نه در اولیه ) . در بارهای كم و بی باری آمپر دورهای اولیه و ثانویه كم هستند . و بنابراین فلوی های پراكندگی قابل صرفنظر هستند . اما موقعیكه بار افزایش می یابد از سیم پیچهای اولیه و ثانویه جریانهای زیادی می گذرد و بنابراین نیروی محركه های آنها در حین عمل روی راههای باریكه بوجود آمده و فوران پراكندگی را افزایش می دهند.

همانطوریكه قبلاً گفته شد فوران پراكندگی متصل به هر سیم پیچ یك نیروی محركه خود القاء در آن سیم پیچ تولید می كند بنابراین ، این اثر معادل یك مسدودكننده یا كوپل القایی كه با هر سیم پیچ سری بوده ولتاژ در هر كدام از كوپل ها سری افت كرده و این مقدار افت ولتاژ معادل تولید شده بوسیلة فوران پراكندگی است.

بعبارت دیگر یك ترانسفورماتور با پراكندگی مغناطیسی معادل یك ترانسفورماتور ایده آل و یك كوپل القایی كه با مدارهای اولیه و ثانویه در ارتباط است می باشد ، آنچنانكه نیروی محركه القائی داخلی در هر كدام از كوپل های القایی معادل فوران پراكندگی است .

بعبارت دیگر یك ترانسفورماتور با پراكندگی مغناطیسی معادل یك ترانسفورماتور ایده آل و یك كوپل القایی كه با مدارهای اولیه و ثانویه در ارتباط است می باشد، آنچنانكه نیروی محركه القایی داخلی در هر كدام از كوپل های القایی معادل فوران پراكندگی نظیر در ترانسفورماتور واقعی است.

X1 و X2 راكتانس های پراكندگی اولیه و ثانویه معروف هستند.

نكات زیر را باید همیشه در خاطر سپرد :

(1) فلوی پراكندگی روی یكی از سیم پیچها یا دیگری بوجود می آید نه هر دو بنابراین به هیچ روش انتقال انرژی از سیم پیچ اولیه به ثانویه صورت نمی گیرد.

(2) ولتاژ اولیه V1 مجبور خواهد بود افت راكتیو I1X1 را ذخیره كند و بهمین ترتیب نیروی محركه القاء شده در طرف ثانویه (E2) نیز باید افتهای طرف دوم را جبران كند.

(3) در ترانسفورماتور واقعی سیم ییچهای اولیه و ثانویه روی ساقهای جداگانه ای طبق شكل (18) قرار ندارند زیرا بعلت پهنای جداگانه آنها فوران پراكندگی اولیه و ثانویه زیادی نتیجه می شود . این فوران پراكندگی بوسیلة قسمت بندی كردن سیم پیچهای اولیه و ثانویه به حداقل می رسد.

ترانسفورماتور باردار :

موقعیكه ثانویه باردار است جریان ثانویه I2 وارد عمل می شود . دامنه و فاز I2 نسبت به V2 بوسیله مشخصات بار محاسبه می شود. جریان I2 هم فاز با V2 است اگر بار اهمی باشد ، پس فاز است اگر بار سلفی باشد ، پیش فاز است اگر بار خازنی باشد جریان ثانویه خود یك نیروی محركه مغناطیسی N2 I2 تولید می كند و بنابراین فوران كه در جهت مخالف اولیه اصلی كه بر اثر Io ایجاد شده بود است ایجاد می كند آمپر دور ثانویه I2 N2 بعنوان آمپر دور غیر مغناطیسی معروف است . فوران ثانویه فوران اصلی را لحظه به لحظه ضعیف می كند . بنابراین نیروی محركه القایی برگشتی E1 مایل است كه كم شود.

جدا كردن تلفات هسته :

افت هسته یك ترانسفورماتور به فركانس و چگالی فوران ماكزیمم موقعیكه حجم و ضخامت لایه های هسته معلوم باشد بستگی دارد. افت هسته از دو قسمت افت هیسترزین كه بوسیله ی رابطه تجربی اشتن متس داده شده و افت جریان گردابی كه Q مقداری ثابت است و افت كلی بوسیله ی W1 داده می شود.

اگر از دو رابطه تجربی فوق یكسان استفاده كنیم باید قادر باشیم كه ثابت های Q , P را پیدا كنیم تا افت های هیسترزیس و جریان گردابی بطور جداگانه قابل محاسبه باشند.

آزمایش اتصال كوتاه محاسبه امپدانس ترانسفورماتور :

این روش اقتصادی برای محاسبه پارامترهای زیر است :

1- امپدانس معادل ( (Zo1 , Zo2 راكتانس پراكندگی (Xo1 , Xo2) و مقاومت (Ro1 ,Ro2) ترانسفورماتور از دیدگاه سیم پیچی كه وسایل اندازه گیری روی آن جاگذاری شده است .

2- افت مس دربار كامل ( و در هر بار دلخواه و مطلوب ) این افت برای محاسبه یازده (راندمان ) ترانسفورماتور است.

3- داستن Zo1 یا Zo2 افت ولتاژ كلی در ترانسفورماتور از دیدگاه اولیه یا ثانویه قابل محاسبه می باشد و به كمك آنها درصد تنظیم ترانسفورماتور به دست می آید.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *