آشنايي با ترانسفورماتورها

فهرست:
مقدمه
اجزای كلي ترانسفورماتور
تئوری و تعاریفی از ترانسفورماتورها
انواع ترانسفورماتورها
ساختمان ترانسفورماتور
منحنی رفتار یک دیود در هنگام اعمال ولتاژ مثبت
ترانسفورماتورهاي جريان و ولتاژ جديد
مفاهيم حسگر نوري

ترانسديوسرهاي هيبريد
ترانسديوسرهاي كاملاً نوري
ترانسفورماتور جريان با شار صفر ( اثر هال )
حسگر هيبريد مغناطيسي _ نوري
سيم پيچ هاي روگوسكي
اطلاعات مورد نياز جهت طراحي ترانس هاي جريان
نوع ترانسفورماتور جريان ساختماني و عايق بندي
حداكثر ولتاژ سيستم Um
سطوح عايقي ترانس ها
فاصله خزشي مقره
فركانس نامي

ترانسفورمرها و تغذیه داخلی نیروگاه
طراحان ايراني ترانسفورماتورها
توزيع تلفات جريان هاي فوکوي نسبي در هادي هاي سيم پيچ LV ترانسفورماتور ۱۲۵MVA، ۲۳۰/۶۳kV
توزيع تلفات جريان هاي فوکوي نسبي در هادي هاي سيم پيچ HV ترانسفورماتور ۱۲۵MVA، ۲۳۰/۶۳kV
نگاهي كلي به ترانس ها
همه چيز دربارة ترانس هاي جريان
موازي كردن ترانس ها
اتصال سيم پيچهاي ترانسفوماتور سه فاز
سيم پيچي ترانس ها
ارزيابي اقتصادي ترانسفورماتور
تعمیرات پیشگیرانه مانیتورینگ گازهای اصلی محلول در روغن عایقی، ترانسفورماتور را سالم نگاه می دارد
HMOبرای ترانسفورماتور ها
مصرف کننده شدید گاز
مشخصات دستگاه مانيتورينگ ترانسقورماتور مدل TM8 ساخت شرکت SERVERON

مقدمه
قسمت اعظم انرژي الکتريکي مورد نياز انسان در تمام کشورهاي جهان ، توسط مراکز توليد مانند نيروگاههاي بخاري ، آبي و هسته‌ای تولید می‌شود. این مراکز دارای توربینها و آلترناتیوهای سه فاز هستند و ولتاژی که بوسیله ژنراتورها تولید می‌شود، باید تا میزانی که مقرون به صرفه باشد جهت انتقال بالا برده شود. گاهی چندین مرکز تولید بوسیله شبکه‌ای به هم مرتبط می‌شوند تا انرژی الکتریکی مورد نیاز را بطور مداوم و به مقدار کافی در شهرها و نواحی مختلف توزیع کنند.

در محلهای توزیع برای اینکه ولتاژ قابل استفاده برای مصارف عمومی و کارخانجات باشد، باید ولتاژ پایین آورده شود. این افزایش و کاهش ولتاژ توسط ترانسفورماتور انجام می‌شود. بدیهی است توزیع انرژی بین تمام مصرف کننده‌های یک شهر از مرکز توزیع اصلی امکانپذیر نیست و مستلزم هزینه و افت ولتاژ زیادی خواهد بود. لذا هر مرکز اصلی به چندین مرکز یا پست کوچکتر (پستهای داخل شهری) و هر پست نیز به چندین محل توزیع کوچکتر (پست منطقه‌ای) تقسیم می‌شود. هر کدام از این مراکز به نوبه خود از ترانسهای توزیع و تبدیل ولتاژ استفاده می‌کنند.

بطور کلی در خانواده و توزیع انرژی الکتریکی ، ترانسفورماتورها از ارکان و اعضای اصلی هستند و اهمیت آنها کمتر از خطوط انتقال و یا مولدهای نیرو نیست. خوشبختانه به دلیل وجود حداقل وسایل دینامیکی در آنها کمتر با مشکل و آسیب پذیری روبرو هستند. مسلما‌ این به آن معنی نیست که می‌توان از توجه به حفاظتها و سرویس و نگهداری آنها غفلت کرد. در این مقاله نخست مختصری از تئوری و تعاریفی از انواع ترانسفورماتورها بیان می‌شود، سپس نقش ترانسفورماتورها در شبکه تولید و توزیع نیرو و در نهایت شرحی در مورد سرویس و تعمیر ترانسها ارائه می‌شود.
اجزای كلي ترانسفورماتور:
۱- هسته:
هسته ترانسفورماتور از ورق الکتریکی به ضخامت ۰٫۳ میلیمتر که در عرض های مختلف بریده شده تشکیل میشود که در نهایت پس از چیدن دارای سطح مقطع تقریبا دایره ای شکل می گردد. به منظور کاهش تلفات آهن محل اتصال ورق ها به یکدیگر دارای زاویه ۴۵ درجه می باشد و اتصال بصورت فاق و زبانه انجام میگیرد.

۲- سیم پیچ :
کلیه ترانسفورماتور های مصرف داخلی دارای دو سیم پیچ (فشار قوی و فشار ضعیف )می باشند که در ابعاد مختلفی پیچیده میشوند.سیم پیچ های فشار ضعیف از سیم تخت با عایق کاغذی یا فویل مسی بصورت سیم پیچ استوانه ای تولید می گردد.سیم پیچ های فشار قوی از سیم گرد و یا تخت با عایق لاکی بصورت سیم پیچی لایه ای و برای قدرت بالاتر بصورت کلافی و مرکب از قرار گیری کلاف ها بروی هم تشکیل میشود .
جهت هدایت دمای حاصله(ناشی از تلفات مس ) به خارج و جلوگیری از تمرکز و ازدیاد دما در داخل سیم پیچ ها بر حسب مدل، کانال هایی موازی با محور یا عمود بر محور پیش بینی میشود.
۳- مواد عایقی : عایق بندی ترانسفورماتور توسط مرغوبترین مواد عایقی مانند کاغذ عایق ، مقوای عایق و فیبر عایق صورت می گیرد. رطوبت هوای محیط که به مرور در مواد عایقی راه می یابد توسط کوره های خشک کننده تحت خلا جدا می گردد بطوریکه مواد عایقی موجود ترانسفورماتور کاملا خشک و عاری از رطوبت می باشند.

۴- انشعابات سیم پیچ و قابلیت تنظیم ولتاژ :
تغییرات جزئی ولتاژ شبکه را می توان با تغییر نقاط اتصال سیم پیچ فشار قوی بر طرف نمود، بنحوی که ولتاژ مورد نیاز مصرف کننده ثابت بماند. تغییر دادن نقاط اتصال و استفاده از انشعابات سیم پیچ فشار قوی در حالت بی برقی توسط کلید تنظیم ولتاژ صورت می گیرد.
تنظیم وتغییر ولتاژ در سیم پیچ فشار ضعیف، کمتر صورت می گیرد.معمولا در طرف فشارضعیف ولتاژ۴۰۰ ولت ( سه فاز) و ۲۳۱ ولت برای تک فاز می باشد.

۵- مخزن :
ترانسفور ماتور ها بسته به قدرت ، گرمای حاصله و استحکام مکانیکی مورد لزوم دارای مخازنی از نوع ورق صاف کنگره ای و یا رادیاتوری می باشند. کف مخزن محکمتر از سایر نقاط آن ساخته شده و شاسی مجهز به چرخ های انتقال به آن جوش داده می شود .در قسمت پایین مخزن شیر تخلیه روغن نصب گردیده است. همچنین پیچ هایی جهت برقراری ارت در نظر گرفته میشود.
۶- مقره های فشار قوی و فشار ضعیف :
بروی مقره های فشار قوی جرقه گیرهایی متناسب با میزان بزرگترین ولتاژ ضربه ای قابل تحمل و ارتفاع محل نصب از سطح دریا تنظیم میگردد.

۷- سیستم انبساط روغن :
الف ) منبع انبساط :
جهت انتقال روغن از ترانس به این مخزن در برابراضافه حجم روغن و از مخزن به ترانس در صورت کمبود روغن است.
ب ) سیستم هرمتیک :
در این نوع ترانسها ، منبع انبساط وجود ندارد و انبساط و انقباض وله ها روی مخزن تحت فشار روغن داخل آن فضای لازم جهت جبران وافزایش – کاهش حجم روغن را ایجاد می نماید، لذا در این نوع ترانسفورماتورها منبع انبساط و رطوبت گیر وجود ندارد.

تجهیزات نصب شده روی ترانسفورماتور :
۱- رله بوخهلتس :
این رله بروی ترانسهای کنسرواتور دار نصب میشود و برای ترانسهای هرمتیک میتوان از تجهیزات خاص همچون رله هرمتیک و DGPT که عملکرد مشابه بوخهلتس دارند استفاده نمود. در این وسیله حفاظتی، گاز های ایجاد شده از تجزیه روغن ناشی از تخلیه جزئی و کامل و نقاط داغ غیر مجاز در داخل ترانسفورماتور جمع میشود، بطوریکه اگر میزان گاز بوجود آمده از حد معینی تجاوز نماید با اتصال دو کنتاکت موجود در آن آلارم و سپس فرمان قطع ارسال میشود.

۲- ترمومتر روغن :
ترمو متر با داشتن یک عقربه، میزان دمای روغن ترانسفورماتور را نشان میدهد و دارای دو میکرو سوئیچ قابل تنظیم بوده که با توجه به دمای مجاز روغن تنظیم میگردند. از این کنتاکت ها میتوان برای فرمان اخطار و قطع استفاده نمود.
۳- رطوبت گیر :
بروی کلیه ترانس ها رطوبت گیر نصب می گردد. در حالت عادی رنگ ماده رطوبت گیر باید آبی تیره باشد که پس از اشباع با رطوبت به رنگ صورتی روشن تغییر رنگ داده که در این صورت باید آن را با ماده خشک تعویض نمود.

۴- روغن نما :
الف ) روغن نما عقربه ای :
درجه روغن نما در روی منبع انبساط جهت نشان دادن سطح روغن نصب می گردد. عقربه روغن نما در دمای محیط ۲۰ درجه سانتیگراد باید روی علامت ۲۰+ قرار گیرد.
ب) روغن نما چشمی :
با توجه به عدم وجود منبع انبساط در ترانسهای هرمتیک جهت کنترل سطح روغن و شارژ احتمالی روغن از FILLING PIPE که روی در پوش نصب میشود استفاده می گردد. جهت کنترل سطح روغن از روغن نمای چشمی استفاده شده که قرار داشتن گوی داخل آن در بالا نشاندهنده سطح روغن مناسب در ترانس است.

تئوری و تعاریفی از ترانسفورماتورها
ترانسفورماتورها به زبان ساده و شکل اولیه وسیله‌ای است که تشکیل شده از دو مجموعه سیم پیچ اولیه و ثانویه که در میدان مغناطیسی و اطراف ورقه‌هایی از آهن مخصوص به نام هسته ترانسفورماتور قرار می‌گیرند. مقره‌ها یا بوشینگها یا ایزولاتورها و بالاخره ظرف یا محفظه ترانسفورماتور.

کار ترانسفورماتورها بر اساس انتقال انرژی الکتریکی از سیستمی با یک ولتاژ و جریان معین به سیستم دیگری با ولتاژ و جریان دیگر است. به عبارت دیگر ترانسفورماتور دستگاهی است استاتیکی که در یک میدان مغناطیسی جریان و فشار الکتریکی را بین دو سیم پیچ یا بیشتر با همان فرکانس و تغییر اندازه یکسان منتقل می‌کند.
انواع ترانسفورماتورها
سازندگان و استانداردها در کشورهای مختلف هر یک به نحوی ترانسفورماتورها را تقسیم بندی کرده و تعاریفی برای درجه بندی آنها ارائه داده‌اند. برخی ترانسها را بنا بر موارد و ترتیب بهره برداری آنها متفاوت شناخته‌اند، مانند ترانسهای انتقال قدرت ، اتو ترانس و یا ترانسهای تقویتی و گروهی از ترانسها را به غیر از ترانسفورماتور اینسترومنتی(ترانس جریان و ولتاژ) ،

ترانس قدرت می‌نامند و اصطلاحا ترانس قدرت را آنهایی می‌دانند که در سمت ثانویه آنها فشار الکتریکی تولید می‌شود.
این نوع تقسیم بندی در عمل دامنه وسیعی را در بر می‌گیرد که در یک طرف آن ترانسفورماتورهای کوچک و قابل حمل با ولتاژ ضعیف برای لامپهای دستی و مشابه آن قرار می‌گیرند و طرف دیگر شامل ترانسهای خیلی بزرگ برای تبدیل ولتاژ خروجی ژنراتور به ولتاژ شبکه و خطوط انتقال نیرو است. در بین این دو اندازه (حد متوسط) ترانسهای توزیع و یا انتقال در مؤسسات الکتریکی و ترانسهای تبدیل به ولتاژهای استاندارد قرار دارند.

ترانسها اغلب به صورت هسته‌ای یا جداری طراحی می‌شوند. در نوع هسته‌ای در هر یک از سیم پیچها شامل نیمی از سیم پیچ فشار ضعیف و نیمی از سیم پیچ فشار قوی هستند و هر کدام روی یک بازوی هسته‌ای قرار دارند. در نوع جداری ، سیم پیچها روی یک هسته پیچیده شده‌اند و نصف مدار فلزی مغناطیسی از یک طرف و نصف دیگر از طرف هسته بسته می‌شود.
در اکثر اوقات نوع جداری برای ولتاژ ضعیف و خروجی بزرگ و نوع هسته‌ای برای ولتاژ قوی و خروجی کوچک بکار می‌روند (بصورت سه فاز یا یک فاز).

ترانسهای تغذیه و قدرت مانند ترانس اصلی نیروگاه ترانس توزیع و اتو ترانسفورماتور ، ترانسفورماتورهای قدرت معمولا سه فاز هستند، اما گاهی ممکن است در قدرتهای بالا به دلیل حجم و وزن زیاد و مشکل حمل و نقل از سه عدد ترانس تک فاز استفاده کنند. ترانسهای صنعتی مانند ترانسهای جوشکاری ، ترانسهای راه اندازی و ترانسهای مبدل ترانس برای سیستمهای کشش و جذب که در راه آهن و قطارهای الکتریکی بکار می‌رود. ترانسهای مخصوص آزمایش ،‌ اندازه گیری ، حفاظت مصارف الکتریکی و غیره.