همه چیز در رابطه با ترانسفورماتور

Arman-7

عضو جدید
مقدمه ای بر ترانسفورماتور سه فاز و مراحل ساخت آن

مقدمه ای بر ترانسفورماتور سه فاز و مراحل ساخت آن

سلام دوستان
بنده به عنوان پروژه درس ماشین های الکتریکی 3 روی موضوع ترانسفورماتورهای قدرت کار کردم. نتیجه رو اینجا قرار می دم تا دوستان در صورت نیاز استفاده کنند. خیلی ممنون میشم اگر با نظراتون بنده رو خوشحال کنید. منتظر فیدبک دوستان هستم.

مقدمه ای بر ترانسفورماتور سه فاز و مراحل ساخت آن
 

hossein.t

عضو جدید
ترانسفورماتور

ترانسفورماتور

ترانسفورماتور چیست: WeldingTransformer-1.63.png ترانسفورماتور (Transformer) وسیله‌ای است که انرژی الکتریکی را به وسیله دو یا چند سیم‌پیچ و از طریق القای الکتریکی از یک مدار به مداری دیگر منتقل می‌کند. به این صورت که جریان جاری در مدار اول (اولیه ترانسفورماتور) موجب به وجود آمدن یک میدان مغناطیسی در اطراف سیم‌پیچ اول می‌شود، این میدان مغناطیسی به نوبه خود موجب به وجود آمدن یک ولتاژ در مدار دوم می‌شود که با اضافه کردن یک بار به مدار دوم این ولتاژ می‌تواند به ایجاد یک جریان در ثانویه بینجامد. ولتاژ القا شده در ثانویه VS و ولتاژ دو سر سیم‌پیچ اولیه VP دارای یک نسبت با یکدیگرند که به طور آرمانی برابر نسبت تعداد دور سیم پیچ ثانویه به سیم‌پیچ اولیه‌است: \frac{V_{S}}{V_{P}} = \frac{N_{S}}{N_{P}} به این ترتیب با اختصاص دادن امکان تنظیم تعداد سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور، می‌توان امکان تغییر ولتاژ در سیم‌پیچ‌ ثانویه ترانس را فراهم کرد. یکی از کاربردهای بسیار مهم ترانسفورماتورهای کاهش جریان پیش از خطوط انتقال انرژی الکتریکی است. دلیل استفاده از ترانسفورماتور در ابتدای خطوط این است که همه هادی‌های الکتریکی دارای میزان مشخصی مقاومت الکتریکی هستند، این مقاومت می‌تواند موجب اتلاف انرژی در طول مسیر انتقال انرژی الکتریکی شود. میزان تلفات در یک هادی با مجذور جریان عبوری از هادی رابطه مستقیم دارد و بنابر این با کاهش جریان می‌توان تلفات را به شدت کاهش داد. با افزایش ولتاژ در خطوط انتقال به همان نسبت جریان خطوط کاهش می‌یابد و به این ترتیب هزینه‌های انتقال انرژی نیز کاهش می‌یابد، البته با نزدیک شدن خطوط انتقال به مراکز مصرف برای بالا بردن ایمنی ولتاژ خطوط در چند مرحله و باز به وسیله ترانسفورماتورها کاهش می‌یابد تا به میزان استاندارد مصرف برسد. به این ترتیب بدون استفاده از ترانسفورماتورها امکان استفاده از منابع دوردست انرژی فراهم نمی‌آمد. ترانسفورماتورها یکی از پربازده‌ترین تجهیزات الکتریکی هستند به طوری که در برخی ترانسفورماتورهای بزرگ بازده به ۹۹.۷۵٪ نیز می‌رسد. امروزه از ترانسفورماتورها در اندازه‌ها و توان‌های مختلفی استفاده می‌شود از یک ترانسفورماتور بند انگشتی که در یک میکروفن قرار دارد تا ترانسفورماتورهای غول‌پیکر چند گیگا ولت-آمپری. همه این ترانسفورماتورها اصول کار یکسانی دارند اما در طراحی و ساخت متفاوت هستند. شکل-1 یک ترانسفورماتور توزیع نصب شده بر روی دو تیر. اصول پایه: به طور کلی یک ترانسفورماتور بر دو اصل استوار است: اول اینکه، جریان الکتریکی متناوب می‌تواند یک میدان مغناطیسی متغیر پدید آورد (الکترومغناطیس) و دوم اینکه، یک میدان مغناطیسی متغیر در داخل یک حلقه سیم‌پیچ می‌تواند موجب به وجود آمدن یک جریان الکتریکی متناوب در یک سیم سیم‌پیچ شود. ساده‌ترین طراحی برای یک ترانسفورماتور در شکل 2 آمده‌است. جریان جاری در سیم‌پیچ اولیه موجب به وجود آمدن یک میدان مغناطیسی می‌گردد. هر دو سیم‌پیچ اولیه و ثانویه بر روی یک هسته که دارای خاصیت نفوذپذیری مغناطیسی بالایی است (مانند آهن) پیچیده شده‌اند. بالا بودن نفوذپذیری هسته موجب می‌شود تا بیشتر میدان تولید شده توسط سیم‌پیچ اولیه از داخل هسته عبور کرده و به سیم‌پیچ ثانویه برسد. قانون القا: میزان ولتاژ القا شده در سیم‌پیچ ثانویه را می‌توان به وسیله قانون فاراده به دست آورد: V_{S} = N_{S} \frac{d\Phi}{dt} در فرمول بالا VS ولتاژ لحظه‌ای, NS تعداد دورهای سیم‌پیچ در ثانویه و Φ برابر مجموع شار مغناطیسی است که از یک دور از سیم‌پیچ می‌گذرد. با توجه به این فرمول تا زمانی که شار در حال تغییر از دو سیم پیچ اولیه و ثانویه عبور کند ولتاژ لحظه‌ای در اولیه یک ترانسفورماتور آرمانی از فرمول زیر بدست می‌آید: V_{P} = N_{P} \frac{d\Phi}{dt} و با توجه به تعداد دور سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه و این معادله ساده می‌توان میزان ولتاژ القایی در ثانویه را بدست آورد: \frac{V_{S}}{V_{P}} = \frac{N_{S}}{N_{P}} شکل-2 یک ترانسفورماتور کاهنده آرمانی و مسیر عبور شار در هسته معادله ایده‌ال توان: اگر سیم‌پیچ ثانویه به یک بار متصل شده باشد جریان در سیم‌پیچ ثانویه جاری خواهد شد و به این ترتیب توان الکتریکی بین دو سیم‌پیچ منتقل می‌شود. به طور ایده‌آل ترانسفورماتور باید کاملاً بدون تلفات کار کند و تمام توانی که به ورودی وارد می‌شود به خروجی برسد و به این ترتیب توان ورودی و خروجی باید برابر باشد و در این حالت داریم: P_{\mathrm{incoming}} = I_{P} V_{P} = P_{\mathrm{outgoing}} = I_{S} V_{S} و همچنین در حالت ایده‌آل خواهیم داشت: \frac{V_{S}}{V_{P}} = \frac{N_{S}}{N_{P}} = \frac{I_{P}}{I_{S}} بنابر این اگر ولتاژ ثانویه از اولیه بزرگتر باشد جریان ثانویه باید به‌همان نسبت از جریان اولیه کوچکتر باشد. همانطور که در بالا اشاره شد در واقع بیشتر ترانسفورماتورها بازده بسیار بالایی دارند و به این ترتیب نتایج به دست آمده از این معادلات به مقادیر واقعی بسیار نزدیک خواهد بود. مبحث فنی: تعاریف ساده شده بالا از بسیاری از مباحث پیچیده درباره ترانسفورماتورها گذشته‌است. در یک ترانسفورماتور آرمانی، ترانسفورماتور دارای یک هسته بدون مقاومت مغناطیسی و دو سیم‌پیچ بدون مقاومت الکتریکی است. زمانی که ولتاژ به ورودی‌های اولیه ترانسفورماتور اعمال می‌شود برای به وجود آمدن شار در مدار مغناطیسی هسته، جریانی کوچکی در سیم‌پیچ اولیه جاری می‌شود. از آنجایی که در ترانسفورماتور ایده‌آل هسته فاقد مقاومت مغناطیسی است این جریان قابل چشم پوشی خواهد بود در حالی که در یک ترانسفورماتور واقعی این جریان بخشی از تلفات ترانسفورماتور را تشکیل خواهد داد. ملاحظات عملی شار پراکندگی: در یک ترانسفورماتور آرمانی شار مغناطیسی تولید توسط سیم‌پیچ اول به طور کامل توسط سیم‌پیچ دوم جذب می‌شود اما در واقع بخشی از شار مغناطیسی در فضای اطراف پراکنده می‌شود. به شاری که در حین انتقال از مسیر خود جدا می‌شود شار پراکندگی (leakage flux) می‌گویند. این شار پراکندگی موجب به وجود آمده اثر خود القا در سیم‌پیچ‌ها می‌شود و به این ترتیب موجب می‌شود که در هر سیکل، انرژی در سیم‌پیچ ذخیره شده و در نیمه پایانی سیکل آزاد شود. این اثر به طور مستقیم باعث ایجاد افت توان نخواهد شد اما به دلیل ایجاد اختلاف فاز موجب ایجاد مشکلاتی در تنظیم ولتاژ خواهد شد و به این ترتیب باعث خواهد شد تا ولتاژ ثانویه دقیقاً نسبت واقعی خود با ولتاژ اولیه حفظ نکند؛ این اثر به ویژه در بارهای بزرگ خود را نشان خواهد داد. به همین دلیل ترانسفورماتورهای توزیع طوری ساخته می‌شوند تا کمترین میزان تلفات پراکندگی را داشته باشند. با این حال در برخی کاربردها، وجود تلفات پراکندگی بالا پسندیده‌است. در این ترانسفورماتورها با استفاده از روش‌هایی مانند ایجاد مسیرهای مغناطیسی طولانی، شکاف‌های هوایی یا مسیرهای فرعی مغناطیسی اقدام به افزایش شار پراکندگی می‌کنند. دلیل افزایش عمدی تلفات پراکندگی در این ترانسفورماتورها قابلیت بالای این نوع ترانسفورماتورها در تحمل اتصال کوتاه است. از این گونه ترانسفورماتورها برای تغذیه بارهای دارای مقاومت منفی مانند دستگاه‌های جوش (یا دیگر تجهیزات استفاده کننده از قوس الکتریکی)، لامپ‌های بخار جیوه و تابلوهای نئون یا ایجاد ایمنی در بارهایی که احتمال بروز اتصال کوتاه در آنها زیاد است استفاده می‌شود. تاثیر بسامد: مشتق زمان در قانون فاراده نشان می‌دهد که شار در یک سیم‌پیچ، برابر انتگرال ولتاژ ورودی است. در یک ترانسفورماتور ایده‌آل افزایش شار در سیم‌پیچ به طور خطی در نظر گرفته می‌شود اما در عمل شار مغناطیسی با سرعت نسبتا زیاد افزایش پیدا می‌کند این افزایش تا جایی ادامه دارد که شار به نقطه اشباع مغناطیسی هسته می‌رسد. به خاطر افزایش ناگهانی جریان مغناطیس کننده در یک ترانسفورماتور واقعی، همه ترانسفورماتورها باید همیشه با جریان متناوب سینوسی (نه پالسی) تغذیه شوند. معادله عمومی EMF برای ترانسفورماتورها[نیازمند منبع] اگر شار مغناطیسی را سینوسی در نظر بگیریم رابطه بین ولتاژ E، بسامد منبع f، تعداد دور N، سطح مقطع هسته A و ماکزیمم چگالی مغناطیسی B از رابطه عمومی EMF و به صورت زیر به دست می‌آید: E={\frac {2 \pi f N a B} {\sqrt{2}}} \!=4.44 f N a B برای یک ترانسفورماتور در چگالی مغناطیسی ثابت، EMF با افزایش بسامد افزایش می‌یابد که تاثیر آن را می‌توان از معادله عمومی EMF محاسبه کرد. بنابراین با استفاده از ترانسفورماتورها در بسامد بالاتر می‌توان بهره‌وری آنها را نسبت به وزن‌شان افزایش داد چراکه یک ترانسفورماتور با حجم هسته ثابت در بسامد بالاتر می‌تواند میزان توان بیشتری را بین سیم‌پیچ‌ها جابجا کند و تعداد دور سیم‌پیچ کمتری نیز برای ایجاد یک امپدانس ثابت نیاز خواهد بود. با این حال افزایش بسامد می‌تواند موجب به وجود آمدن تلفات مضایف مانند تلفات هسته و اثر سطحی در سیستم شود. در هواپیماها و برخی تجهیزات نظامی از بسامد 400 هرتز استفاده می‌شود چرا که با این کار گذشته از افزایش برخی تلفات می‌توان حجم تجهیزات را کاهش داد. به طور کلی استفاده از یک ترانسفورماتور در ولتاژ نامی ولی بسامد بیش از نامی موجب کاهش جریان مغناطیس کننده می‌شود و به این ترتیب در بسامدی کمتر از بسامد نامی جریان مغناطیس کننده می‌تواند در حد زیادی افزایش یابد. البته استفاده از ترانسفورماتورها در بسامدهای بیشتر یا کمتر از بسامد نامی باید قبل از اقدام، مورد ارزیابی قرار گیرد تا شرایط ایمن برای کار ترانس مثل سنجش ولتاژها، تلفات و استفاده از سیستم خنک‌کننده خاص بررسی شود. برای مثال ترانسفورماتورها باید به وسیله رله‌های کنترل محافظتی ولتاژ به ازای بسامد مجهز شوند تا در مقابل اضافه ولتاژهای ناشی از افزایش بسامد محافظت شوند. تلفات انرژی یک ترانسفورماتور ایده‌آل هیچ تلفاتی نخواهد داشت و در واقع بازدهی برابر 100٪ دارد. با این حال ترانسفورماتورهای واقعی نیز جزو بهره‌ورترین تجهیزات الکتریکی محسوب می‌شود به طوری که نمونه‌های آزمایشی ترانسفورماتورهایی که با بهره‌گیری از ابر رسانا ساخته شده‌اند به بازدهی برابر 99.85٪ دست یافته‌اند. به طور کلی ترانسفورماتورهای بزرگتر از بازده بالاتری برخوردارند و ترانسفورماتورهایی که برای مصارف توزیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند از بازدهی در حدود 95٪ برخوردارند در حالی که ترانسفورماتورهای کوچک مانند ترانسفورماتورهای موجود در اداپتورها بازدهی در حدود 85٪ دارند. تلفات به وجود آمده در ترانسفورماتور با توجه به عوامل به وجود آورنده یا محل اتلاف انرژی به این صورت طبقه بندی می‌شوند: مقاومت سیم‌پیچ‌ها: جریانی که در یک هادی جاری می‌شود با توجه به میزان مقاومت الکتریکی هادی می‌تواند موجب به وجود آمدن حرارت در محل عبور جریان شود. در بسامدهای بالاتر اثر سطحی و اثر مجاورت نیز می‌توانند تلفات مضایفی را در ترانسفورماتور به وجود آورند. تلفات پسماند (هیسترزیس): هر بار که جهت جریان الکتریکی به‌خاطر وجود بسامد عوض می‌شود با توجه به جنس هسته، مقدار کمی انرژی در هسته باقی می‌ماند. به این ترتیب برای یک هسته با جنس ثابت این نوع تلفات با میزان بسامد تناسب دارد و با افزایش بسامد تلفات پسماند هسته نیز افزایش می‌یابد. جریان گردابی: شکل-3 یک ترانسفورماتور ایده‌آل به عنوان المانی در مدار مواد فرومغناطیس معمولاً هادی‌های الکتریکی خوبی نیز هستند و بنابراین هسته ترانسفورماتور می‌تواند مانند یک مدار اتصال کوتاه شده عمل کند. بنابراین حتی با القای میزان کمی ولتاژ، جریان در هسته به شدت بالا می‌رود. این جریان جاری در هسته گذشته از به وجود آوردن تلفات الکتریکی موجب به وجود آمدن حرارت در هسته نیز می‌شود. جریان گردابی در هسته با مجذور بسامد منبع رابطه مستقیم و با مجذور ضخامت ورق هسته رابطه معکوس دارد. برای کاهش تلفات گردابی در هسته، هسته‌ها را ورقه ورقه کرده و آنها را نسبت به یکدیگر عایق می‌کنند. تغییر شکل بر اثر مغناطیس: شار مغناطیسی در یک ماده فرومغناطیس موجب حرکت نسبی ورقه‌های هادی نسبت به یکدیگر می‌شود. در صورت محکم نبودن این ورقه‌ها این اثر می‌تواند موجب ایجاد صدایی شبیه وز وز در هنگام کار کردن ترانسفورماتور شود به این اثر تغییر شکل بر اثر میدان مغناطیسی یا Magnetostriction می‌گویند. این اثر می‌تواند موجب به وجود آمدن گرما در اثر اصطکاک بین صفحات نیز شود. تلفات مکانیکی: به دلیل وجود تغییر شکل بر اثر مغناطیس در یک ترانسفورماتور بین قطعات ترانسفورماتور نوعی حرکت به وجود می‌آید این تحرک نیز به نوبه خود موجب به وجود آمدن تلفات مکانیکی در ترانسفورماتور خواهد شد. در صورتی که قطعات موجود در ترانسفورماتور به خوبی در جای خود محکم نشده باشند، تحرکات مکانیکی آنها نیز افزایش یافته و در نتیجه تلفات مکانیکی نیز افزایش خواهد یافت. مدار معادل: شکل-4 مدار معادل یک تراسنفورماتور محدودیت‌های فیزیکی یک ترانسفورماتور واقعی به صورت یک مدار نمایش داده می‌شوند. این مدار معادل از تعدادی از عوامل به وجود آورنده تلفات یا محدودیت‌ها و یک ترانسفورماتور ایده‌آل تشکیل شده‌است. تلفات توان در سیم‌پیچ یک ترانسفورماتور به طور خطی تابعی از جریان هستند و به راحتی می‌تواند آنها را به صورت مقاومت‌هایی سری با سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور نمایش داده شود؛ این مقاومت‌ها RS و RP هستند. با بررسی خواص شار پراکندگی می‌توان آن را به صورت خود القاهای XP و XS نشان داد که به صورت سری با سیم‌پیچ ایده‌آل قرار می‌گیرند. تلفات آهنی از دو نوع تلفات گردابی (فوکو) و پسماند (هیسترزیس) تشکیل شده. در بسامد ثابت این تلفات با مجذور شار هسته نسبت مستقیم دارند و از آنجایی که شار هسته نیز تقریباً با ولتاژ ورودی نسبت مستقیم دارد این تلفات را می‌توان به صورت مقاومتی موازی با مدار ترانسفورماتور نشان داد. این مقاومت همان RC است. هسته‌ایی با نفوذپذیری محدود نیازمند جریان IM خواهد بود تا همچنان شار مغناطیسی را در هسته برقرار کند. بنابراین تغییرات در جریان مغناطیس کننده با تغییرات در شار مغناطیسی هم فاز خواهد بود و به دلیل اشباع پذیر بودن هسته، رابطه بین این دو خطی نخواهد بود. با این حال برای ساده کردن این تاثیرات در بیشتر مدارهای معادل این رابطه خطی در نظر گرفته می‌شود. در منابع سینوسی شار مغناطیسی 90 درجه از ولتاژ القایی عقبتر خواهد بود، بنابراین این اثر را می‌توان با القاگر XM در مدار نشان داد که به طور موازی با تلفات آهنی هسته RC قرار می‌گیرد. RC و XM را در برخی موارد با هم به صورت یک شاخه در نظر می‌گیرند و آن را شاخه مغناطیس کننده می‌نامند. اگر سیم‌پیچ ثانویه ترانسفورماتور را مدار باز کنیم تمامی جریان عبوری از اولیه ترانسفورماتور جریان I0 خواهد بود که از شاخه مغناطیس کننده عبور خواهد کرد این جریان را جریان بی‌باری نیز می‌نامند. مقاومت‌های موجود در طرف ثانویه یعنی RS و XS نیز باید به طرف اولیه منتقل شوند. این مقاومت‌ها در واقع معادل تلفات مسی و پراکندگی در طرف ثانویه هستند و به صورت سری با سیم پیچ ثانویه قرار می‌گیرند. مدار معادل حاصل را مدار معادل دقیق می‌نامند گرچه در این مدار معادل نیز از برخی ملاحظات پیچیده مانند اثرات غیرخطی چشم پوشی می‌کند. انواع: ساخت انواع مختلف ترانسفورماتورها به منظور رفع اهداف استفاده از آنها در کاربردهای متفاوت می‌باشد. در این میان برخی از انواع ترانسفورماتورها بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند که می‌توان به نمونه‌ها زیر اشاره کرد: اتوترانسفورماتور: اتوترانسفورماتور به ترانسفورماتوری گفته می‌شود که تنها از یک سیم‌پیچ تشکیل شده‌است. این سیم‌پیچ دارای دو سر ورودی و خروجی و یک سر در میان است. به طوری که می‌توان گفت سیم‌پیچ کوتاه‌تر (که در ترانس کاهنده سیم‌پیچ ثانویه محسوب می‌شود) قسمتی از سیم‌پیچ بلندتر است. در این گونه ترانسفورماتورها تا زمانی که نسبت ولتاژ-دور در دو سیم‌پیچ برابر باشد ولتاژ خروجی از نسبت سیم‌پیچ تعداد دور سیم‌پیچ‌ها به ولتاژ ورودی به دست می‌آید. با قرار دادن یک تیغه لغزان به جای سر وسط ترانس، می‌توان نسبت سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه را تا حدودی تغییر داد و به این ترتیب ولتاژ پایانه خروجی ترانسفورماتور را تغییر داد. مزیت استفاده از اتوترانسفورماتور کم هزینه‌تر بودن آن است چرا که به جای استفاده از دو سیم‌پیچ تنها از یک سیم‌پیچ در آنها استفاده می‌شود. ترانسفورماتور چند فازه: برای تغذیه بارهای سه فاز می‌توان از سه ترانسفورماتور جداگانه استفاده کرد یا آنکه از یک ترانسفورماتور سه فاز استفاده کرد. در یک ترانسفورماتور سه فاز مدارهای مغناطیسی با هم مرتبط هستند و بنابر این هسته دارای شار مغناطیسی در سه فاز متفاوت است. برای چنین هسته‌هایی می‌توان از چندین شکل مختلف برای هسته استفاده کرد که این شکل‌های مختلف هر یک دارای مزایا و معایبی هستند و در مواردی خاص کاربرد دارند. ترانسفورماتور سه فاز توزیع طبقه‌بندی: به دلیل وجود کاربردهای متفاوت برای ترانسفورماتورها، آنها را بر حسب پارامترهای متفاوتی طبقه‌بندی می‌کنند: بر حسب رده توان: از کسری از ولت-آمپر تا بیش از هزار مگا ولت-آمپر. بر حسب محدوده بسامد: بسامد قدرت، بسامد صوتی، بسامد رادئویی بر حسب رده ولتاژ: از چند ولت تا چند صد کیلوولت بر حسب نوع خنک کنندگی: خنک کننده هوا، روغنی، خنک کنندگی با فن، خنک کنندگی آب. بر حسب نوع کاربرد: منبع تغذیه، تطبیق امپدانس، تثبیت کننده ولتاز و جریان خروجی یا ایزوله کردن مدار. برحسب هدف نهایی کاربرد: توزیع، یکسوسازی، ایجاد قوس الکتریکی، ایجاد تقویت کننده. بر حسب نسبت سیم‌پیچ‌ها: افزاینده، کاهنده، ایزوله کننده (با نسبت تقریبا یکسان در دوسیم‌پیچ)، متغیر. برحسب نوع سیم پیچ و جریان ساختمان هسته: هسته لایه لایه شده لایه لایه کردن هسته ترانس جریان گردابی را به شدت کاهش می‌دهد. ترانسفورماتورها مورد استفاده در کاربردهای قدرت یا بسامد بالا (رادیویی) معمولاً از هسته با جنس فولاد سیلیکاتی با قابلیت نفوذپذیری مغناطیسی بالا استفاده می‌کنند. قابلیت نفوذپذیری مغناطیسی در فولاد بارها بیشتر از نفوذپذیری در خلاء است و به این ترتیب با استفاده از هسته‌های فولادی جریان مغناطیس کننده مورد نیاز برای هسته به شدت کاهش می‌یابد و شار در مسیری کاملا نزدیک به سیم‌پیچ‌ها محبوس می‌شود. سازندگان ترانسفورماتورهای اولیه به سرعت متوجه این موضوع شدند که استفاده از هسته یک پارچه باعث افزایش تلفات گردابی در هسته ترانسفورماتور می‌شود و در طراحی‌های خود از هسته‌هایی استفاده کردند که از دسته‌های عایق شده آهن تولید شده بود. در طراحی‌هایی بعدی با استفاده از ورق‌های نازک آهن که نسبت به یکدیگر عایق شده بودند، تلفات در ترانسفورماتور باز هم کاهش یافت. از این روش در ساخت هسته امروزه نیز استفاده می‌شود. همچنین با استفاده از معادله عمومی ترانسفورماتور می‌توان نتیجه گرفت که کمترین سطح اشباع در هسته با سطح مقطع کوچکتر ایجاد می‌شود. گرچه استفاده از هسته‌های با لایه‌های نازک‌تر تلفات را کاهش می‌دهد، اما از طرفی هزینه ساخت ترانسفورماتور را افزایش می‌دهد. بنابراین از هسته‌های با لایه‌های نازک معمولاً در بسامدهای بالا استفاده می‌شود. با استفاده از برخی انواع هسته‌های با لایه‌های بسیار نازک امکان ساخت ترانسفورماتورهایی برای کاربرد در مصارف تا ۱۰ کیلوهرتز پدید می‌آید. نوعی متداول از هسته‌های لایه لایه، از قطعاتی E شکل که با قطعاتی I شکل یک هسته را به وجود می‌آورند تشکیل شده. این هسته‌ها را هسته‌های E-I می‌نامند. این هسته‌ها گرچه تلفات را افزایش می‌دهند اما به علت آسانی مونتاژ، هزینه ساخت هسته را کاهش می‌دهند. نوع دیگری از هسته‌ها، هسته‌های C شکل هستند. این هسته از قرار دادن دو قطعه C شکل در مقابل یکدیگر تشکیل می‌شود. این هسته‌ها این مزیت را دارند که تمایل شار برای عبور از هر قطعه از هسته برابر است و این مزیت باعث کاهش یافتن مقاومت مغناطیسی می‌شود. پسماند در یک هسته فولادی به معنای باقی ماندن خاصیت مغناطیسی در هسته پس از قطع شدن توان الکتریکی است. زمانی که جریان دوباره در هسته جاری می‌شود این پسماند باقی مانده در هسته تا زمانی که کاهش یابد موجب به وجود آمدن یک جریان هجومی در ترانس می‌شود. تجهیزات حفاظتی مانند فیوزها باید طوری انتخاب شوند که به این جریان هجومی اجازه عبور دهند. ترانسفورماتورهای توزیع می‌توانند با استفاده از هسته‌های با قابلیت نفوذ پذیری مغناطیسی بالا تلفات بی باری را کاهش دهند. هزینه اولیه هسته بعدها با صرفه‌جویی که در مصرف انرژی و افزایش طول عمر ترانس می‌شود جبران خواهد شد. هسته‌های یکپارچه: هسته‌هایی که از آهن پودر شده ساخته شدند در مدارهایی که با بسامد بالاتر از بسامد شبکه تا چند ده کیلوهرتز کار می‌کنند کاربرد دارند. این هسته دارای قابلیت نفوذ پذیری مغناطیسی بالا و همچنین مقاومت الکتریکی بالا هستند. برای بسامدهایی بالاتر از باند VHF از هسته‌های غیر رسانای فریت استفاده می‌شود. برخی از ترانسفورماتورهای بسامد رادیویی از هسته‌های متحرک استفاده می‌کنند که این امکان را به وجود می‌آورد که ضریب اتصال هسته قابل تغییر باشد. هسته‌های حلقوی: ترانسفورماتور هسته حلقوی کوچک ترانسفورماتورهای حلقوی دور حلقه‌ای ساخته می‌شوند. جنس این هسته بسته به بسامد مورد استفاده ممکن است از نوارهای بلند فولاد سیلیکاتی، پرمالوی پیچیده شده دور یک چنبره، آهن تقویت شده یا فریت باشد. ساختار نواری باعث چینش بهینه مرز_دانه‌ها می‌شود که این امر با کاهش رلوکتانس هسته موجب افزایش بهره‌وری ترانسفورماتور می‌گردد. شکل حلقوی بسته باعث از بین رفتن فاصله هوایی در هسته‌هایی با ساختار E-I می‌شود. سطح مقطع حلقه عموما به صورت مربعی یا مستطیلی می‌باشند، البته هسته‌هایی با سطح مقطع دایروی با قیمت بالا نیز وجود دارند. سیم پیچیهای اولیه و ثانویه به صورت فشرده پیچیده می‌شوند و تمام سطح حلقه را می‌پوشانند. با این کار می‌توان طول سیم مورد نیاز را به حداقل رساند. در توانهای برابر ترانسفورماتورهای حلقوی از انواع E-I -که ارزانتر می‌باشند- بازده بیشتری دارند. دیگر مزایای ترانسفورماتورهای حلقوی به قرار زیرند: اندازه کوچکتر (در حدود نصف)، وزن کمتر (در حدود نصف)، اغتشاش (صدای هوم) پائین (ایده‌آل برای استفاده در تقویت کننده‌های صوتی)، میدان مغناطیسی کمتر (در حدود یک دهم)، تلفات بی باری پائین (مناسب برای مدارها در حالت آماده بکار-standby-). از معایب آنها به قیمت بیشتر و توان نامی محدود می‌توان اشاره کرد. در بسامدهای بالا هسته‌های حلقوی فریت مورد استفاده قرار می‌گیرند. فریت قابلیت کار در بسامدهای چند ده کیلوهرتز تا یک مگا هرتز را دارا می‌باشد. با بکارگیری فریت تلفات، اندازه فیزیکی، و وزن منابع نیروی سوئیچ مد کاهش می‌یابد. ایراد دیگر ترانسفورماتورهای حلقوی هزینه بالای سیم پیچی در آنهاست. در نتیجه آنها در توان‌های نامی بیشتر از چند کیلوولت آمپر کاربرد بسیار کمی دارند.
 

90416001

عضو جدید
سلام مهندسای عزیز.
میخوام ترانس هویه تفنگی رو درست کنم یه کم راهنمایی میخوام که چیکار کنم؟تعداد دور سیم پیچ اولیه و ثانویه چندتا باشه؟اگه لطف کنین هر اطلاعاتی دارین عکس فایل ... در اختیارم قرار بدین خیلی ممنون میشم
هرچه زودترم بهتر.مرسی
 

nit1991

عضو جدید
با سلام. لطفا اگر اطلاعاتی در مورد ترانس های AB که در کشور استفاده می شوند در اختیار من بگذارید. اگر در مورد کلاس های دیگر ترانس ها از نظر تلفات هم اطلاعاتی دارید من را راهنمایی کنید.
 

Ice Man

مدیر تالار مهندسی برق
مدیر تالار
ابتکار کارشناس توزیع برق آذربایجان غربی در کاهش سوختن ترانسها

شركت توزيع نيروي برق آذربايجان غربي در دومين جشنواره نوآوري هاي شركت هاي توزيع نيروي برق كشور كه به همت انجمن صنفي كارفرمائي شركت هاي توزيع برگزار شد، رتبه ممتاز را در بين 215 طرح ارسالي به جشنواره با ارائه" طرح تعبيه شير تخليه در قسمت تحتاني كنسرواتور براي ترانسفورماتورهاي توزيع " به خود اختصاص داد .

به گزارش "برق نيوز" مديرعامل شركت توزيع نيروي برق آذربايجان غربي در رابطه با طرح ”طراحي و تعبيه شير تخليه كنسرواتور ترانسفورماتورهاي توزيع ” يا ”طراحي و توليد ترانسفورماتور با منبع انبساط داراي شير تخليه " گفت : ترانس سوزي يكي از معضلات و مشكلات اساسي شركتهاي توزيع برق مي باشد . به اين دليل كه ترانسفوماتورها ضمن داشتن قيمت بالا ، از نظر فني و كسب رضايت مشتركين سهم بسزايي در شبكه دارند . با سوختن و خارج شدن ترانسفورماتور از مدار علاوه بر اينكه هزينه هاي اوليه و جاري سنگين به شركتهاي توزيع تحميل مي شود ( جايگزيني يا تعميرات آنها ) هزينه هاي نهفته اي از قبيل عدم رضايت مشتركين و اعمال اجباري خاموشي و افزايش انرژي توزيع نشده را در پي دارد. بهره برداران و كارشناسان شركتهاي توزيع برق با توجه به اينكه سرو كار دايمي با تجهيزات شبكه و از جمله ترانسفورماتور دارند ، عيوب احتمالي و نواقصات مشهود اين تجهيزات را به طور مستقيم مشاهده و لمس مي نمايند و چه بسا اين مشاهدات و ارزيابي ها خود موجب طرح پيشنهاد و يا ابداعاتي مي شود.

طرح مذكور با مطالعه دقيق علل ترانسفورماتورسوزي طي چندين سال و عيب يابي و دمونتاژ دهها ترانس توسط همكار تلاشگرمان مهندس رضا معصومي ارايه گرديده و ضمن استقبال توليد كنندگان ترانس در مدت زمان كوتاهي عملياتي شده و در حال حاضر در كليه محصولات ايران ترانسفو استفاده مي شود.
مهندس حميد كاظمي كيا در ادامه افزود : زمينه هاي اصلي اين طرح، افزايش قابليت اطمينان شبكه ( فني)، افزايش بهره وري و كاهش قيمت تمام شده و مديريت منابع مالي (فني – اقتصادي)، حفظ و سيانت از اموال شركت و افزايش عمر مفيد تجهيزات مي باشد .

وي تصريح كرد : سوختن تعداد قابل توجهي از ترانسهاي توزيع به دليل نفوذ رطوبت و لجن بر روي اكتيو پارت (61% در دوره مطالعه) بيشترين آمار سوختگي ترانس مربوط به بوبين اوليه فاز R بوده است. (52%)، شكل و طراحي خاص و اجباري كنسرواتورترانسو عدم سيركولاسيون مطلوب روغن داخل منبع انبساط و انباشتگي رطوبت و لجن، وابستگي مستقيم و بنيادي عمر ترانس به عمر روغن داخل آن و همچنين اهميت بسيار ويژه جلوگيري از افزايش رطوبت روغن و كارايي بالاي طرح در زمان انجام تست هاي عملي آن و گرفتن فيدبك مثبت از نتايج عملياتي طرح از جمله دلايل پيشنهاد اين طرح بود .

مديرعامل شركت توزيع نيروي برق آذربايجان غربي گفت : سادگي طرح، عدم نياز به تغيير در طرح اصلي و خط توليد ترانسهاي توزيع، ناچيز بودن هزينه اجراي آن(در بيشترين حالت كمتر از يك هزارم درصد )، سهولت انجام سرويسها و تعميرات دوره اي، كاهش ميزان ترانسفورماتورسوزي، افزايش عمر مفيد ترانس، كاهش هزينه هاي نگهداري و تعميرات، كاهش هزينه هاي سرمايه اي اوليه جهت خريد ترانسفورماتورهاي جايگزين، كاهش خاموشي ها و انر ژي توزيه نشده به سبب آسيب ديدگي ترانسفورماتورها، بالاخره كسب رضايت مشتركين كه رسالت اصلي شركتهاي توزيع مي باشد از جمله مزاياي اين طرح مي باشد .
مهندس كاظمي كيا ادامه داد : در كنسرواتور يا منبع انبساط روغن ترانسفورماتورهاي توزيع به دليل طراحي و شكل خاص ( كه اجباري و منطقي مي باشد) امكان سيركولاسيون (گردش) و حالت خود تصفيگي در زمان بارگيري ترانس وجود ندارد روغن تانك اصلي در حين بارگيري و عملكرد خود بطور مرتب و مداوم گردش داشته و در نتيجه در ساعات مختلف شبانه روز و در زمان گرم و سرد شدن بخش هاي مختلف ترانس مولكولهاي آب ( يا گازهاي تشكيل دهنده مولكولهاي آب) تبخير شده و از ترانس خارج مي شوند (حالت خود تصفيه گي ترانس) بخش كنسرواتور ترانس از اين فرايند مثبت مستثني بوده و به دليل شكل خاص آن امكان سيركولاسيون روغن داخل آن به همراه روغن تانك اصلي وجود نداردكه مرور زمان باعث انباشته شدن رطوبت و لجن در قسمت تحتاني كنسرواتور شده و اين لجن در زمان سرريز كردن روغن ( به دليل كمبود روغن) و يا جابجايي ترانس، بر روي اكتيو پارت ريخته شده و باعث سوختگي آن مي شود با تعبيه شير تخليه روغن در قسمت تحتاني كنسرواتور و تخليه رطوبت و لجن انباشته شده در دوره هاي مشخص تعريف شده و يا قبل از سرريز كردن روغن و يا قبل از جابجايي ترانس ، بطور كامل اين نقيصه برطرف شده و نتايج مثبت آن شامل حال توليد كنندگان و بهره برداران خواهد شد.
ايشان ادامه دادند: اين طرح در كارخانجات توليد ترانسفورماتور عملياتي شده و ايده طرح از جايي دريافت نشده و حاصل تجربيات ناشي از تعميرات ترانسفورماتورهاي مذكور بوده است. اين طرح در هيچ جشنواره و نشستي ارايه نشده و فقط بعنوان يك راهكار فني ابداعي به كارخانجات ايران ترانسفو ارايه شده كه بلافاصله عملياتي شد.
هيچ محدوديتي در استفاده از آن وجود ندارد و در تمامي ترانسهاي توزيع در هر ظرفيتي و هر سطح ولتاژي و در تمامي مناطق كشور در هر جغرافيايي و آب و هوايي قابل استفاده است.

منبع: برق نیوز

 

sezar8

عضو جدید
در رابطه با شبیه سازی و آنالیز ارتعاشات ترانسفورماتور کسی هست مطلبی ارائه بده؟
:que:
 

morteza11159

عضو جدید
انواع ترانسفورماتور

انواع ترانسفورماتور

انواع ترانسفورماتور


ترانسفورماتورها را بر اساس مولفه گوناگون می توان دسته بندی کرد. این مولفه ها شامل فرکانس، توان، جنس هسته، ساختار هسته و سیم پیچی، جنس عایق، کاربرد، تک فاز یا سه فاز، افزاینده یا کاهنده، سطح ولتاژ و نوع خنک کنندگی می شوند. انواع ترانسفورماتور بر اساس این مولفه ها به این گونه است:

انواع ترانسفورماتور بر اساس فرکانس:


فرکانس یکی از عوامل مهم در تعیین جنس و ابعاد هسته است. از فرکانس برق شهر که 50 یا 60 هرتز است تا فرکانس های کلیدزنی که تا چندصد کیلو هرتز هم میرسد از ترانسفورماتورها با هسته های متفاوتی استفاده می شود. در فرکانس برق شهر از هسته های آهنی و ورقه آهن استفاده می شود. به این ترانسفورماتورها ترانسفورماتور فرکانس پایین (یا برق شهر یا شبکه قدرت) گفته می شود. در فرکانس های بالاتر از پودر آهن و در فرکانس های سوئیچینگ از فریت استفاده می شود که به آن‌ها ترانسفورماتور فرکانس بالا یا ترانسفورماتور سوئیچینگ می‌گویند.
ترانسفورماتور فرکانس پایینترانسفورماتور فرکانس بالا
انواع ترانسفورماتور بر اساس توان:

توان عبوری از یک ترانسفورماتور می تواند از چند میلی وات تا چند مگاوات باشد. در نتیجه ترانسفورماتور را براساس حداکثر توان عبوری از آن به ترانسفورماتورهای توان پایین، توان متوسط و توان بالا دسته‌بندی می‌کنند.
ترانسفورماتور توان بالاترانسفورماتور توان متوسطترانسفورماتور توان پایین
انواع ترانسفورماتور بر اساس ساختار هسته و سیم پیچی:

ساختار هسته و سیم پیچ ها انواع متفاوتی دارد که بسته به نوع کاربرد از ساختارهای متفاوت استفاده می گردد. هسته ترانسفورماتور می تواند شامل یک یا چند ساق، حلقوی، پلانار و … باشد. سیم پیچ ها ممکن است بر روی یک ساق و درکنار هم یا روی هم، بر روی ساق های جداگانه، درلابه لای یکدیگر (interleaved) در بوبین های دارای چند شیار (slot)، به صورت صفحات PCB و … باشند.
ترانسفورماتور حلقویترانسفورماتور پلانارسیم‌پیچ‌ها بر روی دو ساق جداگانهسیم‌پیچ‌ها بر روی یک ساق
انواع ترانسفورماتور بر اساس جنس عایق:

در ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا، سیم پیچی که ولتاژ بالایی دارد باید از نقاط دیگر ترانسفورماتور و حتی از نقاط دیگر خود آن سیم پیچ عایق شود. در ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا از عایق هایی با جنس های متفاوت استفاده می شود. هوا، گاز SF6، روغن و انواع عایق های جامد نمونه هایی از این عایق ها هستند.
ترانسفورماتور با عایق روغنیترانسفورماتور با عایق گاز SF6ترانسفورماتور با عایق هوا و مواد جامد
انواع ترانسفورماتور بر اساس کاربرد:

کاربرد یک ترانسفورماتور مهمترین مشخصه آن است. یک ترانسفورماتور را می توان به منظور انتقال انرژی الکتریکی در شبکه قدرت، اندازه گیری ولتاژ، اندازه گیری جریان، ایزولاسیون، تطبیق امپدانس، تنظیم ولتاژ (اتوترانسفورماتور)، منابع تغذیه و … مورد استفاده قرار داد.
ترانسفورماتور قدرتترانسفورماتور جریانترانسفورماتور تغذیهاتوترانسفورماتور
انواع ترانسفورماتور بر اساس تعداد فاز:

در شبکه برق قدرت و در مصرف کننده های سه فاز از ترانسفورماتورهای سه فاز و در مصرف کننده های تک فاز از ترانسفورماتور تک فاز استفاده می شود.
ترانسفورماتور تک‌فازترانسفورماتور سه‌فاز
انواع ترانسفورماتور بر اساس افزاینده یا کاهنده:

ترانسفورماتورها یا از نوع افزاینده ولتاژ و یا از نوع کاهنده ولتاژ هستند. البته یک اتوترانسفورماتور می تواند هر دو خاصیت را همزمان و در تنظیمات مختلف داشته باشد. ترانسفورماتورهایی که فقط کاربرد ایزولاسیون دارند، معمولاً تغییری در سطح ولتاژ ایجاد نمی کنند و نه کاهنده هستند و نه افزاینده.انواع ترانسفورماتور بر اساس سطح ولتاز:

در شبکه قدرت ترانسفورماتورها را بر اساس سطح ولتاژ به ترانسفورماتورهای فشار ضعیف (کمتر از 1kv)، فشار متوسط (1kv تا 33kv) و فشار قوی (بالاتر از 33kv) تقسیم می کنند. ترانسفورماتورهای استفاده شده در الکترونیک قدرت معمولاً در دسته فشار ضعیف قرار می گیرند. البته امروزه استفاده از منابع تغذیه سوئیچینگ در ولتاژ های بالا در حال رایج شدن هست.انواع ترانسفورماتور بر اساس نوع خنک کنندگی:

بر حسب اینکه تلفات ترانسفورماتور چگونه از آن دفع می شود نیز ترانسفورماتورها را می توان دسته بندی کرد. ترانسفورماتورها می توانند با هوا، روغن، فن و یا آب خنک شوند.

منبع: بهین ترانسفورماتور
 

morteza11159

عضو جدید
سلام و درود بر دوستان برقی...میخواستم بدونم کسی در مورد ترانسفورماتورهای خشک و نحوه ساخت اونها اطلاعاتی داره؟منابع اینترنت همه مشابه و کپی شده هستند.لطفا اگه میشه پاسخگو باشید چون کارم خیلی گیره.سپاس فراوان
سلام
http://www.behintrans.com/

مطالبش بد نیست
شاید بتونه کمکتون کنه
مشاوره هم میدن ظاهرا
 

shahyad

عضو جدید
با سلام خدمت دوستان
از دوستانی توی کار طراحی و ساخت موتور و ترانس هستند کسی در مورد نحوه استعلام قیمت ورقه های هسته ترانسفورماتور ( جهت دار و یا غیر جهت دار) اطلاعاتی داره؟
ممنون میشم جواب بدید
 
بالا