🎥 #فیلم: بازدید داخلی، عیب یابی و آنالیز خطای ترانسفورماتور اصلی نیروگاه اتمی در آمریکا📽
#اطلاعیه 32: با توجه به درخواست تعدادی از دوستان عضو کانال، بخشی با عنوان #مفاهیم_پایه ترانسفورماتور در کانال قرار داده خواهد شد که در آن تئوری، ساختمان، اصول کار، فرمولها و مدار معادل و دیاگرامهای برداری ترانسفورماتور تشریح خواهد شد.
🔴 مرجع مطالب ارائه شده کتابهای مختلف چاپ شده در خصوص ترانسفورماتور بویژه کتاب مرجع J&P Transformer book می باشد.
🔴🔴 برای دسترسی به مطالب قبلی می توانید از هشتگ: #مفاهیم_پایه استفاده کنید.
🔴 مرجع مطالب ارائه شده کتابهای مختلف چاپ شده در خصوص ترانسفورماتور بویژه کتاب مرجع J&P Transformer book می باشد.
🔴🔴 برای دسترسی به مطالب قبلی می توانید از هشتگ: #مفاهیم_پایه استفاده کنید.
✅ راکتانس نشتی: امپدانس ترانسفورماتور
پیشتر ذکر شد که انتقال ولتاژ از اولیّه به ثانویه بصورت ایده آل نیست: اولاً کل شار بوجود آمده در سیم پیچی اولیّه در سیم پیچی ثانویه القاء نمی شود، یا به عبارت دیگر می توان گفت در ترانسفورماتور یک راکتانس نشتی وجود دارد. طراحان اولیّه ترانسفورماتور راکتانس نشتی را بعنوان یک عیب تلقی کرده و تلاش داشتند که تا حد ممکن آنرا کاهش دهند. با افزایش ظرفیت و پیچیدگی سیستم های تولید، انتقال و توزیع برق، راکتانس نشتی (یا امپدانس ترانسفورماتور با لحاظ کردن مقاومت سیم پیچی) به عنوان عامل مهمی در محدود کردن جریان اتصال کوتاه تلقی شد. از دیدگاه طراحی پست، امپدانس ترانسفورماتور به صورت درصد افت ولتاژ (یا ولتاژ اتصال کوتاه) ترانسفورماتور در بار نامی تعریف می شود. به عنوان مثال امپدانس ده درصد بدین معنی است که افت ولتاژ در بار نامی، ده درصد ولتاژ در حالت مدار باز بوده یا به عبارت دیگر، با حذف سایر امپدانس های سیستم، ولتاژ سیستم معادل ده برابر افت ولتاژ (ولتاژ اتصال کوتاه) ترانسفورماتور می باشد. این رابطه در معادله ذیل نشان داده شده است:
پیشتر ذکر شد که انتقال ولتاژ از اولیّه به ثانویه بصورت ایده آل نیست: اولاً کل شار بوجود آمده در سیم پیچی اولیّه در سیم پیچی ثانویه القاء نمی شود، یا به عبارت دیگر می توان گفت در ترانسفورماتور یک راکتانس نشتی وجود دارد. طراحان اولیّه ترانسفورماتور راکتانس نشتی را بعنوان یک عیب تلقی کرده و تلاش داشتند که تا حد ممکن آنرا کاهش دهند. با افزایش ظرفیت و پیچیدگی سیستم های تولید، انتقال و توزیع برق، راکتانس نشتی (یا امپدانس ترانسفورماتور با لحاظ کردن مقاومت سیم پیچی) به عنوان عامل مهمی در محدود کردن جریان اتصال کوتاه تلقی شد. از دیدگاه طراحی پست، امپدانس ترانسفورماتور به صورت درصد افت ولتاژ (یا ولتاژ اتصال کوتاه) ترانسفورماتور در بار نامی تعریف می شود. به عنوان مثال امپدانس ده درصد بدین معنی است که افت ولتاژ در بار نامی، ده درصد ولتاژ در حالت مدار باز بوده یا به عبارت دیگر، با حذف سایر امپدانس های سیستم، ولتاژ سیستم معادل ده برابر افت ولتاژ (ولتاژ اتصال کوتاه) ترانسفورماتور می باشد. این رابطه در معادله ذیل نشان داده شده است:
✅ پارامترهای R و X به ترتیب مقاومت و راکتانس نشتی ترانسفورماتور و IFL و E به ترتیب جریان بی باری و ولتاژ اتصال کوتاه اولیّه یا ثانویه سیم پیچ ها می باشند. R و X را نیز می توان به صورت درصد افت ولتاژ بیان نمود. طبیعتاً مقدار امپدانس درصد با افزایش توان ترانسفورماتور بیشتر می گردد. در یک ترانسفورماتور با توان نامی متوسط مقدار امپدانس درصد معمولاً بین ۹ تا ۱۰ درصد است. بعضاً برخی از ترانسفوماتورها به گونه ای طراحی می گردند که امپدانس درصدی حتی تا 22.5 درصد داشته باشند.
✅✅ تلفات در هسته و سیم پیچی:
ترانسفورماتور دارای تلفات است. جهت عبور شار از هسته و القاء مغناطیسی، به جریان مغناطیس کننده نیاز است که خود باعث ایجاد تلفات می گردد. این تلفات به سه گروه: تلفات هسته، تلفات بی باری و تلفات آهنی تقسیم می شوند. تلفات هسته زمانی بوجود می آید که ترانسفورماتور تحت ولتاژ قرار گیرد. ترانسفورماتور در حالت مدار باز (ثانویه) مانند یک سیم پیچ با اندوکتانس بالا عمل کرده که ضریب قدرتی معادل 0/15 پس فاز دارد. جریان بار در ثانویه ترانسفورماتور و نیروی محرکه مغناطیسی که ایجاد می کند موجب جریان و نیروی محرکه مغناطیسی معادلی در اولیّه می شود. این نشان می دهد که چرا تلفات آهنی مستقل از بار است.
عبور جریان در هر سیستم الکتریکی، با توجه به دامنه جریان و مقاومت سیستم، ایجاد تلفات می کند. سیم پیچ های ترانسفورماتور نیز از این قاعده مستثنا نمی باشد. عبور جریان از سیم پیچ تلفاتی را بوجود می آورد که تلفات بار یا تلفات مس نامیده می شود. از آنجا که مقدار جریان بی باری کوچک بوده و تلفات مقاومتی ناچیزی بوجود می آورد، می توان گفت تلفات بار تنها زمانی ایجاد می شود که ترانسفورماتور تحت بار باشد.
ترانسفورماتور دارای تلفات است. جهت عبور شار از هسته و القاء مغناطیسی، به جریان مغناطیس کننده نیاز است که خود باعث ایجاد تلفات می گردد. این تلفات به سه گروه: تلفات هسته، تلفات بی باری و تلفات آهنی تقسیم می شوند. تلفات هسته زمانی بوجود می آید که ترانسفورماتور تحت ولتاژ قرار گیرد. ترانسفورماتور در حالت مدار باز (ثانویه) مانند یک سیم پیچ با اندوکتانس بالا عمل کرده که ضریب قدرتی معادل 0/15 پس فاز دارد. جریان بار در ثانویه ترانسفورماتور و نیروی محرکه مغناطیسی که ایجاد می کند موجب جریان و نیروی محرکه مغناطیسی معادلی در اولیّه می شود. این نشان می دهد که چرا تلفات آهنی مستقل از بار است.
عبور جریان در هر سیستم الکتریکی، با توجه به دامنه جریان و مقاومت سیستم، ایجاد تلفات می کند. سیم پیچ های ترانسفورماتور نیز از این قاعده مستثنا نمی باشد. عبور جریان از سیم پیچ تلفاتی را بوجود می آورد که تلفات بار یا تلفات مس نامیده می شود. از آنجا که مقدار جریان بی باری کوچک بوده و تلفات مقاومتی ناچیزی بوجود می آورد، می توان گفت تلفات بار تنها زمانی ایجاد می شود که ترانسفورماتور تحت بار باشد.
✅✅✅ مدار معادل ترانسفورماتور:
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 تأثیرات در بیشتر مدارهای معادل این رابطه خطی در نظر گرفته میشود. در منابع سینوسی شار مغناطیسی ۹۰ 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 Io 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 می شود.
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 تأثیرات در بیشتر مدارهای معادل این رابطه خطی در نظر گرفته میشود. در منابع سینوسی شار مغناطیسی ۹۰ 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 Io 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 می شود.
مدار معادل ترانسفورماتور انتقال یافته به سمت اولیه
www.Transformer-Magazine.ir
www.Transformer-Magazine.ir
🔴#اطلاعیه 33: به اطلاع می رساند کانال تلگرامی فصلنامه ترانسفورماتور در سامانه صدور شناسه الکترونیکی محتوای دیجیتال (شامد) وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی با کد شامد 1-4-61-3496-2-1 ثبت گردید. کاربران محترم کانال می توانند با استفاده از لینک ذیل از صحت ثبت کانال اطمینان حاصل نمایند:
http://shamad.saramad.ir/_layouts/ShamadDetail.aspx?shamadcode=1-2-3496-61-4-1
http://shamad.saramad.ir/_layouts/ShamadDetail.aspx?shamadcode=1-2-3496-61-4-1