سایت برق و الکترونیک

ترانسفورماتور

اساس كار ترانسفورماتور

     ترانسفورماتور دستگاهي است ساكن كه بوسيلة آن قدرت الكتريكي يك مدار تبديل به قدرت الكتريكي با همان فركانس در مدار ديگر مي شود.اساس فيزيكي يك ترانسفورماتور القاء متقابل بين در مدار است كه بوسيلة يك فوران مغناطيسي در بر گرفته مي شود،در واقع بين دو سيم پيچ ترانسفورماتور هيچ گونه ارتباط الكتريكي وجود ندارد.سيم پيچ اول كه انرژي الكتريكي آن از شبكة تغذية AC تأمين مي شود را طرف اوليه و سيم پيچ ديگر را كه انرژي الكتريكي از آن گرفته مي شود را سيم پيچ ثانويه مي نامند.

     با توجه به اينكه ترانسهاي موجود در شبكه اكثراً سه فازي مي باشند سعي مي شود بيشتر به بررسي ترانسهاي سه فاز پرداخته شود چون همانگونه كه مي دانيم ولتاژهاي توليد شده در نيروگاهها بصورت سه فاز مي باشند و انتقال الكتريكي نيز بصورت سه فاز مي باشد.و به همين دليل ترانسهاي توزيع را نيز معمولاً بصورت سه فاز مي سازند.

      البته مي توان از سه ترانس تك فاز به جاي يك ترانس سه فاز استفاده كرد كه اين كار معمول نمي باشد زيرا ترانس سه فاز فضاي كمتري براي قدرتهاي نامي مساوي،وزن كمتر و هزينة كمتري دارد.

     يك اشكال اساسي در يك ترانسفورماتور سه فاز اين است كه اگر هركدام از فازها از كار بيفتد در آن صورت تمام ترانسفورماتور به ناچار بايد جهت تعمير از خط خارج شود،اما در حالتي كه يك مجموعة سه فاز از ترانسفورماتورهاي تك فاز داشته باشيم و يكي از ترانسفورماتورها از خط خارج شود سيستم هنوز مي تواند بصورت مثلث باز يا V در ظرفيت كاسته شده به كار خود ادامه دهد و يا يكي از ترانسفورماتورهاي معيوب را برداشته و به جايش يك ترانسفورماتور يدكي كار گذاشته شود.

اتصالات ترانسفورماتورها:

     در ترانسفورماتورها سيم پيچهاي اوليه و ثانويه مي توانند مستقل از هم و بنا به نياز بصورتهاي زير وصل شوند:

1)اتصال ستاره – ستاره (Y-Y)

2)اتصال مثلث – مثلث (Δ-Δ)

3)اتصال ستاره – مثلث (Δ-Y)

4)اتصال مثلث – ستاره (Y-Δ)

5)اتصال ستاره – زيگزاگ (Z-Y)

البته اتصالات ديگري نيز وجود دارد كه به ندرت مورد استفاده قرار مي گيرند.

حال به شرح مختصري در مورد هر كدام از اتصالات زير مي پردازيم:

اتصال ستاره  –ستاره:

     اين اتصال از نظر اقتصادي براي اكثر ترانسفورماتورها مقرون به صرفه است.زيرا ولتاژ خط به خط بر روي دو سيم پيچ مي افتد و نياز به عايق بندي بالا ندارد.مسئله اي كه در اين نوع اتصال وجود دارد وجود هارمونيكهاي سوم ولتاژ است.اگر يك مجموعة ولتاژ سه فاز به يك ترانسفورماتور با اتصال ستاره – ستاره اعمال شود،ولتاژها در هر فاز با فاز ديگر داراي 120 درجة الكتريكي اختلاف فاز هستند.چون هارمونيك سوم سه برابر مؤلفه هاي ولتاژ است و اين مؤلفه هاي هارمونيك سوم  با هم جمع مي ـ شوند و مي تواند موجب بروز اشكالاتي براي دستگاههاي مصرف كننده بشود.

     اتصال نقطة خنثي ترانسفورماتور به طور مستقيم به زمين بخصوص در طرف اوليه مؤلفه هاي هارمونيك سوم را از نقطة خنثي به زمين مي برد.همچنين مسير بازگشتي براي جريانهاي نامتعادل بار ايجاد مي كند.

اتصال مثلث – مثلث:

    اين اتصال براي ترانسهاي فشار ضعيف كه در آن مسئله عايق بندي اهميت زيادي  ندارد كاربرد دارد.يكي از مزاياي اين اتصال اين است كه اگر يكي از فازها از خط خارج شود يا از كار بيفتد ترانس مي تواند بصورت مثلث باز به كار خود ادامه دهد،اگرچه ظرفيت آن كاهش يافته است.

اتصال ستاره – مثلث:

    كاربرد اصلي اين اتصال در پستهاي فرعي انتقال مي باشد.جائيكه ولتاژ پايين آورده ميشود چون در اين پستها در طرف اوليه ولتاژ بالاتري داريم و در نتيجه از اتصال ستاره استفاده مي كنيم تا شكل عايق بندي را نيز حل كرده باشيم و در طرف ثانويه كه ولتاژ را پايين آورده ايم از اتصال مثلث استفاده مي كنيم.

اتصال مثلث – ستاره:

     اين اتصال بطور كلي جاهايي به كار گرفته مي شود كه بالا بردن ولتاژ ضروري باشد.مثلاً در ابتداي سيستم انتقال فشار قوي.

در اين اتصال ولتاژهاي خط اوليه و ثانويه و جريانهاي خط ،30 درجه نسبت به هم اختلاف فاز دارند.

اتصال ستاره – زيگزاگ:

     از اتصال زيگزاگ براي متعادل كردن بارهاي نامتعادل در طرف فشار ضعيف استفاده مي شود.چون مصرف بيشتر بصورت تك فاز مي باشد و به همين دليل نامتعادلي در سيستم بوجود مي آيد.

دستگاه مگر  

     هر وقت كه ترانسفورماتوري در خطوط توزيع به عللي خراب مي شود،آن را به قسمت تعميرگاه ترانس انتقال مي دهند و سپس آزمايشهايي را بر روي آن انجام مي ـ دهند.يكي از آزمايشهايي كه معمولاً موقعي كه سيم پيچ سوخته و يا قطع است آزمايش اندازه گيري مقدار مقاومت اهمي سيم پيچها و ميزان عايق سيم پيچها نسبت به بدنه مي باشد.طريقة كار مگر بدين صورت است كه با چرخاندن دستة محرك يا همان هندل دستي دستگاه شروع به توليد ولتاژ DC مي كند.سيم هاي مثبت و منفي مگر به سيم پيچ معيوب كه متصل باشند با اعمال اين ولتاژ به آنها مقاومت آنها اندازه گيري مي شود و هرچه عقربه به سمت بي نهايت برود عايق بهتري خواهيم داشت.و اگر به سمت صفر ميل كند مقاومت كمتري خواهيم داشت .

     بر روي دستگاه مگر رنجي وجود دارد كه بر روي آن ولتاژهاي 1250 و2500 و5000 نوشته شده است كه معمولاً رنج 2500 را براي اتصال سيم پيچ فشار ضعيف به بدنه و رنج 5000 را براي سيم پيچ فشار قوي و بدنه بكار مي برند.

دستگاه تستر روغن ترانسفورماتور(oil taster)

     اين دستگاه ميزان غلظت عايق روغن داخل ترانسفورماتور را اندازه گيري مي كند، اين دستگاه با برق 220 V تغذيه مي شود و ولتاژ توليدي آن از 0 تا  60KV مي باشد.اين دستگاه به دو صورت اتوماتيك و دستي كار مي كند كه با چرخاندن سلكتور ولتاژ،ولتاژ فشار قوي به روغن اعمال مي شود.تا زماني كه شكست عايقي در روغن ايجاد شود.

     دو الكترود در فاصلة در فاصلة 2.5 mm ،ولتاژي كه به روغن اعمال مي كنيم در بين اين دو الكترود قرار مي گيرد و معمولاً يك ميلة اندازه گير يا استاندارد در كنار اين دستگاه وجود دارد.ظرف آزمايش داراي ظرفيت 300cc مي باشد.كليدهايي در روي اين دستگاه تعبيه شده است كه هر كدام كار مشخصي را انجام مي دهند .يك كليد مخصوص روشن و خاموش كردن مي باشد و كليدهاي ديگر براي حالت اتوماتيك مي باشند.در حالت اتوماتيك خود دستگاه ولتاژ مورد نظر را آنقدر اضافه مي كند تا شكست عايقي صورت بگيرد و دستگاه بصورت اتوماتيك قطع كرده و عقربة نشان دهنده روي عدد مشخصي بايستد.معمولاً 6 بار روغن را تست مي كنند و ميانگين آنها را با هم جمع مي كنند و ميزان عايقي آن را مشخص مي كنند.معمولاً از 45 KV بيشتر روغن داراي حالت متعادل و عايق خوبي مي باشد