مقدمه
در سیستم های قدرت پیشرفته انرژی الکتریکی توسط ژنراتورهای سه فاز تولید می شود که پس از انتقال به صورت سه فاز توزیع می شود . به دلایل اقتصادی از ایستگاه تا مصرف ولتاژ چندین بار افزایش و کاهش می یابد .در هر باز افزایش و کاهش ولتاژ ت سه فاز موردنیاز است . بدین جهت در سیستم های قدرت سه فاز از تعداد زیادی ترانسفورماتور سه فاز استفاده می شود . برای هر تبدیل ولتاژ از مقداری به مقدار دیگر ممکن است از سه واحد ترانسفورماتور تک فاز یا یک واحد ترانسفورماتور سه فاز استفاده شود . در ترانسفورماتورهای قدرت و توزیع جریان تحریک تنها درصد کوچکی ( 2 تا 6%) از جریان نامی است . پدیده هارمونیک در ترانسفورماتورهای قدرت بسیار مهم است . زیرا تحت شرایط معینی هارمونیک های جریان تحریک باعث عمل عمدی تجهزات حفاظتی می گردند ممکن است باعث تداخل در مدارهای مخابراتی شوند . نظر به این مسئله مهندسین مخابرات و سیستم انرژی باید قادر به بررسی و حذف چنین شرایط باشند . از این رو هارمونیک در ترانسفورماتور از اهمیت ویژه ای برخوردار است .
اولین مورد از مشکلات اعوجاجات هارمونیکی در سال 1893 در شهر هارتفورد امریکا پیش آمد،به این صورت که یک موتور الکتریکی با گرم شدن زیاد باعث خرابی عایقبندی خود شد. پس از آزمایشات معلوم شد که علت این امر تشدید ایجاد شده در خط انتقال ، ناشی از وجود هارمونیکها بوده است. مشکل بعدی ،یک ژنراتور سه فاز 125 هرتز با ولتاژ 8/3 کیلوولت ساخت شرکت جنرال الکتریک امریکا بود. در این موردهمه محاسبات با تقریبهای خوبی انجام شده بودولی بازهم تشدید در خط انتقال بود . با محاسبه اندوکتانس و ظرفیت خازنی خط انتقال و احتمالاً اندوکتانس بار،مشاهده شد که در فرکانس حدود 1600 هرتز ( هارمونیک سیزدهم ) در خط تشدید ایجاد می شود.شکل موجهای ولتاژ ژنراتور نیروگاه و موتور سنکرون دارای مؤلفه های هارمونیکی قابل توجه بودند.
فهرست مطالب :
چکیده
مقدمه
فصل ۱- شناخت ترانسفورماتور
۱-۱- مقدمه
۱-۲- تعریف ترانسفورماتور
۱-۳- اصول اولیه
۱-۴- القاء متقابل
۱-۵- اصول کار ترانسفورماتور
۱-۶- مشخصات اسمی ترانسفورماتور
۱-۶-۱- قدرت اسمی
۱-۶-۲- ولتاژ اسمی اولیه
۱-۶-۳- جریان اسمی
۱-۶-۴- فرکانس اسمی
۱-۶-۵- نسبت تبدیل اسمی
۱-۷- تعیین تلفات در ترانسفورماتور ها
۱-۷-۱- تلفات آهنی
۱-۷-۲- تلفات فوکو در هسته
۱-۷-۳- تلفات هیسترزیس
۱-۷-۴- مقدار تلفات هیسترزیس
۱-۷-۵- تلفات مس
۱-۸- ساختمان ترانسفورماتور
۱-۸-۱- مدار مغناطیسی ( هسته )
۱-۸-۲- مدار الکتریکی ( سیم پیچها )
۱-۸-۳- مخزن روغن
۱-۸-۴- مواد عایق
۱-۸-۵- وسایل حفاظتی
۱-۹- جرقه گیر
۱-۱۰- پیچ ارت
فصل ۲- بررسی بین منحنی B–H و آنالیز هارمونیکی جریان مغناطیس کننده
۲-۱- مقدمه
۲-۲- منحنی مغناطیس شوندگی
۲-۳- پس ماند ( هیستر زیس )
۲-۴- تلفات پس ماند ( تلفات هیستر زیس )
۲-۵- تلفات هسته
۲-۶- جریان تحریک
۲-۷- پدیده تحریک در ترانسفورماتور ها
۲-۸- تعریف و مفهوم هارمونیک ها
۲-۸-۱- هارمونیک ها
۲-۸-۲- هارمونیک های میانی
۲-۹- ناپایداری هارمونیکی مرتبط با هسته ترانسفورماتور در سیستم های AC- DC
۲-۱۰- واکنشهای فرکانسی AC-DC
۲-۱۱- چگونگی ایجاد ناپایداری
۲-۱۲- تحلیل ناپایداری
۲-۱۳- کنترل ناپایداری
۲-۱۴- جریان مغناطیس کننده ترانسفورماتور
۲-۱۴-۱- عناصر قابل اشباع
۲-۱۴-۲- وسایل فرومغناطیسی
فصل ۳- تاثیر هارمونیکهای جریان و ولتاژ بر روی ترانسفورماتورهای قدرت
۳-۱- مقدمه
۳-۲- مروری بر تعاریف اساسی
۳-۳- اعوجاج هارمونیکها در نمونه هایی از شبکه
۳-۴- اثرات هارمونیکها
۳-۵- نقش ترمیم در سیستم های قدرت با استفاده ازاثر خازنها
۳-۵-۱- توزیع هارمونیکهای جریان در یک سیستم قدرت بدون خازن
۳-۵-۲- توزیع هامونیکهای جریان در یک سیستم پس از نصب خازن
۳-۶- رفتار ترانسفورماتور در اثر هارمونیکهای جریان
۳-۷- عیوب هارمونیکها در ترانسفورماتور
۳-۷-۱- هارمونیکهای جریان
۳-۷-۲- هارمونیک های ولتاژ
۳-۸- حذف هارمونیکها
۳-۹- طراحی ترانسفورماتور برای سازگاری با هارمونیکها
۳-۱۰- چگونگی تعیین هارمونیکها
۳-۱۱- اثرات هارمونیکهای جریان مرتبه بالا( High orde Harmonics ) روی ترانسفورماتور
۳-۱۲- مفاهیم تئوری
۳-۱۲-۱- مدل سازی
۳-۱۳- نتایج عملی
۳-۱۴- راه حل ها
۳-۱۵- نتیجه گیری نهایی
فصل ۴- بررسی عملکرد هارمونیکها در ترانسفورماتورهای قدرت
۴-۱- مقدمه
۴-۲- پدیده هارمونیک در ترانسفورماتورهای سه فاز به عوامل زیر بستگی دارد
۴-۳- اتصال ستاره (بدون اتصال زمین)
۴-۳-۱- ترانسفورماتورهای با مدار مغناطیسی مجزا ومستقل
۴-۳-۲- ترانسفورماتورها با مدار مغناطیسی پیوسته یا تزویج شده
۴-۴- اتصال Yy ستاره با نقطه خنثی
۴-۵- اتصال Dy
۴-۶- اتصال yd
۴-۷- اتصال Dd
۴-۸- سیم پیچ ثالثیه یا پایدار کننده
۴-۹- تلفات هارمونیک در ترانسفورماتور
۴-۹-۱- تلفات جریان گردابی در هادی های ترانسفورماتور
۴-۹-۲- تلفات هیستر زیس هسته
۴-۹-۳- تلفات جریان گردابی در هسته
۴-۹-۴- کاهش ظرفیت ترانسفورماتور
فصل ۵- جبران کننده های استاتیک
۵-۱- مقدمه
۵-۲- راکتور کنترل شده باتریستور TCR
۵-۲-۱- ترکیب TCR و خازن های ثابت موازی (TCR/FC)
۵-۳- راکتوراشباع شده SR
۵-۳-۱- شیب مشخصه ولتاژ
نتیجه گیری
منابع و ماخذ ایرانی
منابع و ماخذ خارجی
مقدمه :
در میان مباحث مختلف علوم بحث طراحی یکی از مهمترین موضوعاتی است که در مورد آن باید تحقیقات وسیعی انجام شود. در مورد دستگاهها و وسایل الکتریکی نیز موضوع طراحی جایگاه ویژه ای دارد.
شاید پرکاربردترین وسیله ای که در اغلب دستگاههای الکتریکی و الکترونیکی بصورت مستقیم یا غیرمستقیم و در اندازه های کوچک و بزرگ استفاده می شود، ترانسفورماتور می باشد.
ترانسفورماتورها از نظر کاربرد انواع مختلفی دارند: ترانسفورماتورهای ولتاژ (VT) ، ترانسفورماتورهای جریان (CT) ، ترانسفورماتورهای قدرت (PT) ، ترانسفورماتورهای امپدانس، ترانسفورماتورهای ایزولاسیون و اتوترانسفورمرها . هر کدام از این نوع ترانسفورماتورها کاربرد و تعریف خاص خود را دارند.
در روند طراحی ترانسها مسایل مختلفی مطرح می شود، و مراحل متعددی باید طی شود تا یک طراحی بصورت پایدار و مناسب ، قاب ساخت و استفاده بصورت عملی باشد.
در این پروژه، بعد از بررسی مقدماتی و تعریف بعضی از پارامترهای مهم در مبحث ترانس، از جمله میل مدور (CM) ، ضریب شکل موج (Form Factor) و نیز ضریب انباشتگی سطح مقطع (Stacking factor) به معرفی دو فرمول اساسی مورد استفاده در روند طراحی پیشنهادی در این پروژه می پردازیم و در فصول بعدی به معرفی ضرایب مورد استفاده در طراحی هسته و سیم پیچی و نیز معرفی و ارایه کاتالوگها و نمودارهای موردنیاز برای طراحی انواع هسته و سیم پیجی، که از مباحث اساسی در ترانسفورماتورها میباشد، پرداخته میشود.
در ادامه مبحث اصلی و در واقع نتیجه ای که از مباحث قبلی گرفته شده است، در جهت ارائه یک نتیجه کلی، روندی برای طراحی ترانسفورماتورهای قدرت بصورت یک الگوریتم و روش برای طراحی آورده شده است.
در انتها نیز یک برنامه کامپیوتری در جهت بهبود روند طراحی و سرعت بخشیدن به انجام فرایند حجیم محاسباتی مبحث طراحی و بهبود بعضی از پارامترهای مهم از جمله راندمان، ارائه شده است. در پایان این بخش نیز نتایج چند طراحی آورده شده است.
فهرست مطالب :
مقدمه
فصل اول : مفاهیم اساسی در طراحی
فصل دوم : هسته ترانسفورماتور
فصل سوم : سیم پیچی ترانسفورماتور
فصل چهارم : طراحی ترانسفورماتور
منابع و مراجع
فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:44
فهرست مطالب:
بررسی انواع ترانسهای توزیع وساختمان آن ها
مقدمه :
فصل اول) ترانسفورماتورهای توزیع
ترانسفورماتورهای توزیع خشک رزینی
ترانسفورماتورهای توزیع روغنی
ترانسفورماتورهای خشک رزینی
چرا ترانسفورماتورهای خشک؟
تجهیزات استاندارد
تجهیزات اختیاری
) ترانسفورماتورهای توزیع روغنی
ترانسفورماتورهای توزیع هرمتیک :
تجهیزات استاندارد این نوع ترانسفورماتورها عبارتند از :
هرمتیک بدون بالشتک گازی
تجهیزات اختیاری :
هرمتیک با بالشتک گازی) تجیهیزات ویژه ی هرمتیک :
ترانسفورماتورهای هرمتیک با بالشتک گازی
تقسیم بندی انواع ترانسفورماتورهای هرمتیک)
ترانسفورماتورهای هرمتیک با محفظه ی گاز و یادیافراگم لاستیکی در منبع انبساط
نوع اول ( جرم گاز ثابت است)
) ترانسفورماتورهای هرمتیک با بالشتک گازی) نوع دوم ( فشار گاز ثابت است)
ترانسفورماتورهای هرمتیک با مخزن الاستیک) بررسی ترانسفورماتورهای هرمتیک با بالشتک گازی ( نوع اول)
معیارهای طراحی مکانیکی و روش های ساخت ترانسفورماتورهای هرمتیک با بالشتک گازی
تجهیزات حفاظتی و اندازه گیری
روش روغن زنی و ترزیق گاز
ترانسفورماتورهای توزیع هرتیک (روغنی)
مقدمه: نقش ترانس های توزیع در کاهش ضریب اطمینان برق رسانی شبکه های توزیع نیرو
بررسی آماری عیوب ترانسفورماتورهای توزیع
ترانسفورماتورهای هرمتیک
تاریخچه:
ترانسفورماتورهای هرمتیک با وله های قابل ارتجاع
بررسی رفتار ترانسفورماتورهای هرمتیک با وله های قابل ارتجاع
تجهیزات حفاظت و اندازه گیری ترانسفورماتورهای هرمتیک وله ای
مزایای ترانسفورماتورهای هرمتیک وله ای
معایب ترانسفورماتورهای هرمتیک وله ای
کاربرد ترانسفورماتورهای هرمتیک
نتیجه گیری
تقسیم بندی ترانسفورماتورهای توزیع از نظر ساختمان و قدرت
ترانس های سیستم توزیع هوایی
ترانس های خود محافظ کامل ( CSP)
ترانسفورماتورهای سیستم توزیع زمینی
استاندارد های ترانسفورماتورهای توزیع
ترانسفورماتورهای خود محافظ کامل با بانک ثانویه (CSPB)
مقدمه :
در حالی که توجه زیادی به واحدهای تولید توان الکتریکی و خطوط انتقال انرژی میشود سیستم توزیع انرژی الکتریکی مورد توجه کمی قرار گرفته است .این بی توجهی شاید بدین خاطر باشد که خطوط توزیع انرژی روی تیرها و در خیابان ها و کوچه ها و در پشت ساختمان ها بدون جلب توجه عبور کرده حتی در بعضی از قسمت ها در زیر زمین، خارج از دید عموم نصب شده اند.
دلیل دیگر عبور مقدار زیاد توان از یک خط انتقال انرژی در مقایسه بایک خط توزیع انرژی است. قطع یک خط انتقال منطقه ی وسیعی را دچار خاموشی می کند و بدین جهت مورد توجه قرار می گیرد. در صورتی که قطع یک خط توزیع انرژی بخش کوچک را تحت تأثیر قرار دهد قابل توجه نیست.
در مقایسه با نیروگاه ها، هزینه برای سیستم توزیع معمولاً به صورت مقادیر کم انجام میشود .اگر چه ممکن است هزینه ی کل سیستم توزیع بیشتر باشد با توجه به این که جامعه بیش از پیش برای پیشرفت به یک منبع انرژی خوب نیاز دارد ارتباط بین منبع انرژی و مصرف کننده یعنی سیستم توزیع انرژی نقش بحرانی تری پیدا می کند. در نتیجه نه تنها نیاز به توان تحویلی بیشتری است بلکه احتیاج به کیفیت بالاتری از انرژی نیز می باشد.
در روزگار اولیه ی صنعت قدرت الکتریکی تولید و توزیع انرژی با هم آمیخته بود و سیستم توزیع وسعت کمی داشت تاخیری مورد سرویس دهی کوچک و تعداد مشترکین نسبتاً کم بود همچنین مقدار مصرف هر مشترک زیاد نبود.
سیستم های توزیع اولیه جریان مستقیم بودند و در ولتاژ کم توزیع می کردند. پیدایش ترانسفورماتور و افزایش بار مورد انتقال روی مسافت بیشتر و با فاصله بیشتر از منبع، به زودی سیستم جریان متناوب جایگزین جریان مستقیم شد. هم اکنون با افزایش سطح ولتاژ امکان تغذیه ی بارهای
بیشتر و در فواصل دورتر وجود دارد که این ولتاژ در محل مصرف برای تغذیه ی مصرف کنندگان کاهش داده می شود.
نیاز به سرویس دهی برق به انواع مختلف مصرف کنندگان توسعه یافته است مصرف کنندگان به مصرف کنندگان مناطق شهری، حاشیه ای، محلی و مصرف کنندگان تجاری شامل مغازه ها، مراکز خرید، ساختمان دفاتر و مصرف کنندگان صنعتی شامل تولید کنندگان با میزان مصرف متفاوت و واحد های خدماتی در اندازه های مختلف تقسیم میشوند. به موازات توسعه ی مدارهای توزیع انرژی، مواد، تجهیزات و ابزار مناسبتر هم توسعه یافتند که امکان ساخت، تعمیر و بهره برداری با بازده ی بالاتر را فراهم می ساخت روندی که تا به امروز ادامه داشته است تیرهای چوبی از جنس چوب خام کم کم جای خود را به تیرهای با جنس سخت تر و ظاهر بهتر دادند. سپس تیرهای سیمانی تقویت شده و تیرهای فلزی مورد استفاده قرار گرفتند. هم اکنون مطالعات برای استفاده از تیرهای پلاستیکی انجام می شود.
هادی ها ابتدا از مس ساخته می شدند. امروز آلمنیوم و آلیاژ های مس و فولاد نیز به کار می روند مطالعات بر روی استفاده از هادی های ساخته شده از آلیاژ های مختلف در جریان است. مقره های پرسلین قبلاً به صورت تک حلقه ای ساخته می شدند. امروزه این عایق ها به صورت قطعه قطعه ساخته می شوند و قابل اتصال به هم هستند و تشکیل رشته ای از مقره ها را می دهند که برای هر سطح ولتاژی قابل استفاده می باشند. مقره های شیشه ای و پیرکس نیز به طور وسیعی به کار می روند و اکنون تحقیقات برای استفاده از مقره ها با ترکیبات پلاستیکی انجام می شود. عایق های لاستیکی برای کابل ها که قبلاً برای اکثر کابل ها مورد استفاده قرار می گرفت و قابلیت تحمل ولتاژ آن ها کم بود، جای خود را به عایق های دیگر نظیر عایق های کاغذ آغشته و عایق های پلاستیکی دادند مطالعات برای استفاده از عایق های با ترکیبات پلاستیک برای ولتاژ های بالاتر ادامه دارد.
ترانسفورماتورها هم کوچکتر و هم با بازده ی بیشتر و ارزان تر شده اند. شکل های جدید هسته های فولادی ترانسفورماتورها با ترکیبات جدید باعث کاهش تلفات مغناطیسی می شود و عمر ترانسفورماتور را نیز افزایش می دهد همچنین باعث افزایش ظرفیت ترانسفورماتور به ازای یک اندازه ی ثابت می گردد. به علاوه تجهیزات حفاظتی مربوط داخل همان محفظه ی ترانسفورماتور قرار می گیرند و شکل ظاهری آن را بهتر و حمل آن را ساده تر می کند. تحقیقات روی جنس هسته ی مورد استفاده و عایق ترانسفورماتورها ادامه دارد.
خازن های موازی به منظور تنظیم ولتاژ و کاهش تلفات به کار می روند. که با این کار به تنظیم کننده های ولتاژ در شبکه کمک می کنند و در ضمن بازده ی بهره برداری از سیستم را نیز بالا می برند. هم اکنون به جای غلاف سربی از روکش ترکیبات پلاستیک برای مقاوم کردن کابل های زیر زمینی در برابر آب استفاده می شود.
مسأله ی تلفات در سیستم توزیع انرژی با توجه به هزینه ی سوخت، اهمیت بیشتری پیدا می کند و دیگر یک فاکتور جانبی در تغذیه ی انرژی الکتریکی نیست. اندازه گیری تلفات انرژی حقیقی در چنین سیستمی مشکل است زیرا فاکتورهای دیگری در محاسبه تفاوت بین انرژی مصرف شده توسط مشترکین و انرژی تولید شده دخالت دارند. با این حال این تلفات 10 تا 20 درصد انرژی تولید شده توسط نیروگاه ها است. از آن جایی که تلفات متناسب با مربع جریان عبوری از هادی است چه در خط و چه در تجهیزات الکتریکی پایین نگه داشتن جریان باعث کاهش تلفات می شود. سیاست های مختلفی برای انجام این کار اتخاذ می گردد. اصول اولیه ی این سیاست، بالابردن ولتاژ مدارها و کاهش جریان آن ها به ازای یک بار مشخص می باشد.
افزایش سطح مقطع هادی ها و کاهش طول فیدرها به منظور کاهش مقاومت مدار نیز برای کاهش تلفات به کار می رود. در سیستم های جریان متناوب نصب خازن ها در نقاط مهم باعث بهبود ضریب توان و در نتیجه کاهش جریان عبوری به ازای یک بار ثابت می شود. نظر به این که جریان عبوری، معیاری از مصرف انرژی الکتریکی توسط مصرف کننده می باشد، سعی در جهت کاهش تقاضای مصرف و یکنواخت کردن مقدار مصرف انرژی در ساعات مختلف طول روز است به این کار مدیریت انرژی گفته می شود. بدین منظور تجهیزات با کنترل الکترونیکی، عمل قطع و وصل قسمتی از بار مشترکین را به نحوی انجام می دهند که ضمن جلب رضایت مشترکین و عدم وقفه در سرویس دهی مقادیر حداکثر و حداقل مصرف روزانه تغییر کند و منحنی بار به سمت یک مصرف پیوسته و یکنواخت میل نماید.
این فایل در قالب ورد وقابل ویرایش در 130 صفحه می باشد.
مقدمه
انرژی الکتریکی به وسیله نیروگاههای حرارتی که معمولاً در کنار ذخایر بزرگ ایجاد می شوند و نیروگاههای آبی که در نواحی دارای منابع آبی قابل ملاحظه احداث می شوند ، تولید می شود . از این رو به منظور انتقال آن به نواحی صنعتی که ممکن است صدها و هزاران کیلومتر دورتر از نیروگاه باشد ، خطوط انتقال زیادی بین نیروگاهها و مصرف کننده ها لازم است .
در هنگام جاری شدن جریان در طول یک خط انتقال مقداری از قدرت انتقالی به صورت حرارت در هادیهای خط انتقال تلف می شود . این تلفات با افزایش جریان و مقاومت خط افزایش می یابد .تلاش برای کاهش تلفات تنها از طریق کاهش مقاومت ، به صرفه اقتصادی نیست زیرا لازم است افزایش اساسی در سطح مقطع هادیها داده شود و این مستلزم مصرف مقدار زیادی فلزات غیر آهنی است .
ترانسفورماتور برای کاهش توان تلف شده و مصرف فلزات غیر آهنی بکار می رود . ترانسفورماتور در حالیکه توان انتقالی را تغییر نمی دهد با افزایش ولتاژ ، جریان و تلفاتی که متناسب با توان دوم جریان است را با شیب زیاد کاهش می دهد .
در ابتدای خط انتقال قدرت ، ولتاژ توسط ترانسفورماتور افزاینده افزایش می یابد و در انتهای خط انتقال توسط ترانسفورماتور کاهنده به مقادیر مناسب برای مصرف کننده ها پایین آورده می شود و به وسیله ترانسفورماتور های توزیع پخش می شود .
امروزه ترانسفورماتور های قدرت ، در مهندسی قدرت نقش اول را بازی می کنند . به عبارت دیگر ترانسفورماتور ها در تغذیه شبکه های قدرت که به منظور انتقال توان در فواصل زیاد به کار گرفته می شوند و توان را بین مصرف کننده ها توزیع می کنند ، ولتاژ را افزایش یا کاهش می دهند . به علاوه ترانسفورماتور های قدرت به خاطر ظرفیت و ولتاژ کاری بالایی که دارند مورد توجه قرار می گیرند .
تامین شبکه های 220 کیلو ولت و بالاتر موجب کاربرد وسیع اتو ترانسفورماتور ها شده است که دو سیم پیچ یا بیشتر از نظر هدایت الکتریکی متصلند ، به طوریکه مقداری از سیم پیچ در مدارات اولیه و ثانویه مشترک است .
در پستهای فشارقوی به دو منظور اساسی اندازه گیری و حفاظت ، به اطلاع از وضعیت کمیت های الکتریکی ولتاژ و جریان احتیاج است . ولی از آنجا که مقادیر کمیت های مذبور در پستها و خطوط فشارقوی بسیار زیاد است و دسترسی مستقیم به آنها نه اقتصادی بوده و نه عملی است ، لذا از ترانسفورماتور های جریان و ولتاژ استفاده می شود . ثانویه این ترانسفورماتور ها نمونه هایی با مقیاس کم از کمیت های مزبور که تا حد بسیار بالایی تمام ویژگیهای کمیت اصلی را داراست ، در اختیار می گذارد ، و کلیه دستگاههای اندازه گیری ، حفاظت و کنترل مانند ولتمتر ، آمپرمتر ، توان سنج ، رله ها دستگاههای ثبات خطاها و وقایع و غیره که برای ولتاژ و جریان های پایین ساخته می شوند از طریق آنها به کمیت های مورد نظر در پست دست می یابند . بنابراین ترانسفورماتور های جریان و ولتاژ از یک طرف یک وسیله فشار قوی بوده و بنابراین می بایستی هماهنگ با سایر تجهیزات فشار قوی انتخاب شوند و از طرف دیگر به تجهیزات فشار ضعیف پست ارتباط دارند ، لذا لازم است مشخصات فنی آنها بطور هماهنگ با تجهیزات حفاظت ، کنترل و اندازه گیری انتخاب شوند .
ترانسفورماتور جریان حفاظتی جهت بدست آوردن جریان عبوری از خط انتقال یا تجهیزات دیگر در شبکه قدرت در مقیاس پایین تر به کار می روند و سیم پیچی اولیه آن بطور سری در مدار قرار می گیرد . تفاوت آن با ترانسفورماتور اندازه گیری آن است که قابلیت آن را دارد که جریانهای خیلی زیاد را به جریان کم قابل استفاده در رله ها تبدیل کند. از آنجا که در اختیار گذاشتن جریان به طور مستقیم در ولتاژ های بالا میسر نیست ، و از طرفی چنانچه امکان بدست اوردن ان نیز باشد ، ساخت وسایل حفاظتی که در جریان زیاد کارکنند به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست لذا این عمل عمدتاً توسط ترانسفورماتور های جریان انجام می شود . همچنین ترانسفورماتور جریان باید طوری انتخاب شود که هم در حالت عادی شبکه و هم در حالت اتصال کوتاه ئ ایجاد خطا بتواند جریان ثانویه لازم و مجاز برای دستگاههای حفاظتی تامین کند .
ترانسفورماتور ولتاژ حفاظتی ترانسفورماتور هایی هستند که در آن ولتاژ ثانویه متناسب و هم فاز با اولیه بوده و به منظور افزایش درجه بندی اندازه گیری ولتمتر ها ، واتمترها و نیز به منظور ایزولاسیون این وسایل از ولتاژ فشار قوی بکار برده می شود . همچنین از ثانویه ترانسفورماتور ولتاژ برای رله های حفاظتی که هب ولتاژ نیاز دارند نظیر رلههای دیستانس ، واتمتری و… استفاده می شود . این ترانسفورماتور از نظر ساختمان به دو نوع تقسیم می شود که عبارتند از :
الف- ترانسفورماتور ولتاژاندکتیوی
ب- ترانسفورماتور ولتاژ خازنی
همچنین این نوع ترانسفورماتور ها سد عایقی ایجاد می کنند به طوریکه رله هایی که برای حفاظت تجهیزات فشار قوی استفاده می شود ، فقط نیاز دارند برای یک ولتاژ نامی 600 ولت عایق بندی شوند .
ترانسفورماتور های اندازه گیری : در بیشتر مدارهای قدرت ، ولتاژ و جریانها بسیار زیادتر از آنستکه بشود با دستگاههای اندازه گیری معمولی اندازه گرفت . از این رو ترانسهای اندازه گیری بین این مدارها و وسایل اندازه گیری قرار می گیرند تا ایمنی ایجاد کنند . در ضمن مقدیر اندزه گیری شده در ثانویه ، معمولاً برای سیم پیچ های جریان A 1یا A 5 و برای سیم پیچ های ولتاژ 120 ولت است . رفتار ترانسفورماتور های ولتاژ و جریان در طول مدت رخداد خطا و پس از آن در حفاظت الکتریکی ، حساس و مهم است زیرا اگر در اثر رفتار نا مناسب در سیگنال حفاظتی ، خطایی رخ دهد ، ممکن است باعث عملکرد نادرست رله هل شود . یک ترانسفورماتور حفاظتی نیاز است که در یک محدوده ای از جریان که چندین برابر جریان نامی است کار کند و اغلب در معرض شرایطی قرار دارد که بسیار سنگین تر از شرایطی است که ممکن است ترانسفورماتور جریان اندازه گیری با آن مواجهه شود . تحت چنین شرایطی چگالی شار تا وضعیت اشباع پیشرفت می کند که پاسخ، تحت این شرایط و دوره گذرای اندازه گیری اولیه جریان اتصال کوتاه مهم است ، در نتیجه به هنگام گزینش ترانسفورماتور های ولتاژ یا جریان مناسب ، مسائلی مانند دورة گذرا و اشباع نیز باید در نظر گرفته شود .
2-1 مقدمه
ترانسفورماتور وسیله ای است که انرژی الکتریکی را در یک سیستم متناوب ، از یک مدار به مداری دیگر انتقال می دهد و در این میان ولتاژ کم را به ولتاژ زیاد و بالعکس ولتاژ زیاد را به ولتاژ کم تبدیل می نماید .
هر ترانسفورماتوری از دو بخش اصلی تشکیل می گردد :
1ـ هسته که از ورقه های نازک فولادی ساخته می شود.
2ـ دو یا چند سیم پیچ که با هم رابطه مغناطیسی دارند.
ترانسفورماتورها دارای انواع گوناگونی هستند که از آن جمله می توان از ترانسفورماتورهای قدرت و ترانسفورماتورهای اندازه گیری نام برد. ترانسفورماتورهای اندازه گیری از نظر تئوری عملکرد وتکنیکهای ساخت شباهت فراوانی با ترانسفورماتورهای قدرت دارند . ولی به طور کلی می توان تفاوتهای زیر را بین این دو قایل شد :
1ـ نسبت تبدیل اولیه به ثانویه در ترانسفورماتورهای اندازه گیری خیلی بیشتر از ترانسفورماتورهای قدرت است .
2ـ توان انتقالی در ترانسفورماتورهای اندازه گیری نسبت به ترانسفورماتورهای قدرت، خیلی کمتراست .
3ـ ترانسفورماتورهای قدرت عمدتاً سه فاز می باشند در حالیکه ترانسفورماتورهای اندازه گیری اصولاً تک فاز هستند .
4ـ دقت تبدیل در ترانسفورماتورهای اندازه گیری پارامتر مهمی در انتخاب آنهاست.
بدلایل فوق ترانسفورماتورهای اندازه گیری در مقایسه با ترانسفورماتورهای قدرت از دقت بالاتر و پیچیدگی بیشتری در ساخت برخوردار هستند .
در این فصل ساختمان ترانسفورماتورهای اندازه گیری وانواع آنها را بطور خلاصه شرح دهیم .
2-2- معرفی ترانسفورماتورهای اندازه گیری
ترانسفورماتورهای اندازه گیری وسایلی هستند که سطح جریان و ولتاژ شبکه را با دقت مناسب و بالایی به سطوح قابل اندازه گیری توسط رله های حفاظتی کاهش می دهند این ترانسفورماتورها در صورت تغییر در سطح جریان بنام ترانسفورماتور جریان و در صورت تغییر در سطح ولتاژ به نام ترانسفورماتور ولتاژ شناخته می شوند و به دسته های زیر تقسیم می شوند :
1ـ ترانسفورماتور جریان با علامت اختصاری CT
2ـ ترانسفورماتور ولتاژ
ـ القایی با علامت اختصاریPT
ـ خازنی با علامت اختصاری CVT
وظایف اصلی ترانسفورماتورهای اندازه گیری عبارتند از :
1ـ کاهش مقدار جریان یا ولتاژ فشار قوی به مقداری که قابل تحمل رله های حفاظتی و مدارهای اندازه گیری باشد
2ـ مجزا نمودن مدار اندازه گیری از ولتاژ فشار قوی اولیه
3ـ فراهم کردن امکان استاندارد نمودن رله ها و تجهیزات در چند مقدار نامی جریان و ولتاژ .
2-3 ترانسفورماتورهای ولتاژ و انواع آن
ترانسفورماتورهای ولتاژ را می توان به دو دسته مغناطیسی و خازنی تقسیم کرد .
2-3-1 ترانسفور ماتور ولتاژ القایی
ترانسفورماتوری است که در آن با استفاده از خاصیت القاء الکترومغناطیسی، ولتاژ مدار ثانویه را به مقدار مناسب برای وسایل اندازه گیری و رله ها تبدیل می کند . این نوع از ترانسفورماتورهای ولتاژ برای ولتاژهای متوسط دارای عایق خشک رزینی هستند. در ولتاژهای بالا از ترانس های ولتاژ مغناطیسی نوع غوطه ور در روغن استفاده می شود که البته معمولاً تا ولتاژ 132 کیلو ولت رایج بوده و در ولتاژهای بالاتر استفاده از آن مقرون به صرفه نمی باشد و بهتر است که از ترانسفورماتور خازنی استفاده شود .
مقدمه
فصل اول
۱-۲ مقدمه
فصل دوم
۲-۲- معرفی ترانسفورماتورهای اندازه گیری
۲-۳ ترانسفورماتورهای ولتاژ و انواع آن
۲-۳-۱ ترانسفور ماتور ولتاژ القایی
۲-۳-۲ ترانسفورماتور ولتاژ خازنی (CVT)
۲-۴ مسایل جنبی ترانسفورماتورهای ولتاژ
۲-۴-۱ ضریب ولتاژ
۲-۴-۲ آلودگی
۲-۴-۳ ظرفیت پراکندگی
فصل سوم
۳-۱ مقدمه
۳-۲ ماهیت نور
۳-۳ بررسی نور پلاریز ه شده
۳-۳-۱ نور پلاریزه شده خطی
۳-۳-۲ نورپلاریزه شده دایره ای
۳-۳-۳ نورپلاریزه شده بیضوی
۳-۴ پدیده دو شکستی
۳-۵ فعالیت نوری
۳-۶ اثرهای نوری القائی
۳-۶-۱ اثر فارادی
۳-۶-۲ اثر کر
۳-۶-۳ اثر پاکلز
۳-۷ معرفی المانهای مهم نوری
۳-۷- ۱ منابع نور
۳-۷-۲ تار نوری
۳-۷-۳ قطبشگر
۳-۷-۴ تیغه ربع موج و نیمه موج
۳-۷-۵ آشکار سازی نور
فصل چهارم: بررسی ترانس های ولتاژ نوری
۴-۱ مقدمه
۴-۲ OPT براساس اثر کر
۴-۳ OPT بر اساس اثر پاکلز
۴-۳- ۱ اصول کار OPT
۴-۳-۲ سیستم مدولاسیون شدت نور در OPT
۴-۳-۳ مدار پردازش سیگنال در OPT
۴-۲-۴ مواد سازنده سلول پاکلز
۴-۴ مشخصات OPT
۴-۴-۱ مشخصه خروجی OPT
۴-۴-۲ مشخصه حرارتی OPT
۴-۵ مسئل عملی OPT
۴-۶ بررسی مدار پردازش سیگنال در OCT
۴-۶- ۱ مدار پردازش سیگنال بر اساس روش AC/DC
۴-۶-۲ مدار پردازش سیگنال به روش +/-
۴-۶-۳ مدار پردازش سیگنال با استفاده از متوسط شدت نور
فصل پنجم
۵-۱ مقدمه
۵-۲- مزایا
۵-۳- تحلیل نوع تجاری
۵-۳-۱ هزینههای سرمایه پست و هزینههای ساخت
۵-۳-۲ بازده کارآیی عملکرد
۵-۳-۳ صرفهجوییهای نگهداری و تعمیرات
نسبت دور قابل انتخاب خریدار منجر میشود به
۵-۳-۴ صرفهجوییهای مصرف دوره نهایی
۵-۳-۵ مثال عملکرد IPP، MW600 در KV230
۵-۴ نتیجهگیری
فصل ششم
۶-۱ مقدمه
۶-۲ مشکلات و معایب ترانسفورماتورهای اندازه گیری معمولی
۶-۲-۱ احتمال انفجار
۶-۲-۲ اشباع شدن هسته ترانسفورماتور
۶-۲-۳ اثر فرورزونانس
۶-۲-۳-۱ ترانسفورماتورهای ولتاژ خازنی
۶-۲-۳-۲ ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ القایی
۶-۲-۴ شار پس ماند
۶-۲-۵ وزن و حجم زیاد
۶-۲-۶ محدود بودن دقت آنها
۶-۳ مزایای ترانسفورماتورهای اندازه گیری نوری
۶-۳-۱ عدم احتمال انفجار
۶-۳-۲ عدم ایجاد پدیده فرورزونانس در آنها
۶-۳-۳ بدون اثر شار پس ماند
۶-۳-۴ وزن و حجم کم
۶-۳-۵ داشتن دقت بالا
۶-۳-۶ داشتن سرعت پاسخ دهی بالا
۶-۴ کاربردهای عملی ترانسفورماتورهای اندازه گیری نوری
۶-۵ نتیجه گیری
۶-۶ پیشنهادات
فصل هفتم
۷-۱ مبدل ولتاژ نوری KV 230 توسط سنسور نوری پخش میدان الکتریکی
۷-۱-۱ مقدمه
۷-۱-۲ طرح OVT
۷-۱-۳ برپایی آزمایش
۷-۲ مبدلهای ولتاژ نوری بدون باند پهن ۱۳۸ کیلوولت و ۳۴۵ کیلوولت
۷-۲-۱ مقدمه:
۷-۲-۲ اصول طرح و کارکرد
۷-۲-۳ نتایج تستهای آزمایشگاهی ولتاژ بالا:
۷-۲-۳-۱ بازدهی در مورد دقت
B- عایقکاری
۷-۳ ترانس اندازهگیری ولتاژ فشار قوی نوری توسط تداخل نسبی نور سفید
۷-۳-۱ مقدمه
۷-۳-۲ سنسور پاکلز فشار قوی و ترانسفورماتور ولتاژ نوری بر پایه سیستم WLI
الف- مدولاتورهای الکترونوری در تنظیمات طولی
ب- سنسورهای پاکلز ولتاژ بالا بر اساس مدولاسیون طولی:
ج – تکنیک WLI اعمالی برای سنسورهای پاکلز ولتاژ بالا جهت ساخت یک ترانسفورماتور نوری ولتاژ بالا :
د- ترانسفورماتور ولتاژ بالا نوری با استفاده از تنظیمات WLI
۷-۴ نتایج تجربی
۷-۵ نتیجهگری
ضمیمه
تحلیل ماتریس پلاریزاسیون نور
۱ـ بردار جونز
۲ـ پارامترهای استوکس
۳- ماتریسهای جونز
۴- ماتریسهای مولر
۵ـ معرفی ماتریسهای فارادی، کروپاکلز
ضمیمه ۲: جدول استاندارد ترانسفور ماتور ولتاژ
این فایل در قالب ورد وقابل ویرایش در 180 صفحه می باشد.
مقدمه
انرژی الکتریکی به وسیله نیروگاههای حرارتی که معمولاً در کنار ذخایر بزرگ ایجاد می شوند و نیروگاههای آبی که در نواحی دارای منابع آبی قابل ملاحظه احداث می شوند ، تولید می شود . از این رو به منظور انتقال آن به نواحی صنعتی که ممکن است صدها و هزاران کیلومتر دورتر از نیروگاه باشد ، خطوط انتقال زیادی بین نیروگاهها و مصرف کننده ها لازم است .
در هنگام جاری شدن جریان در طول یک خط انتقال مقداری از قدرت انتقالی به صورت حرارت در هادیهای خط انتقال تلف می شود . این تلفات با افزایش جریان و مقاومت خط افزایش می یابد .تلاش برای کاهش تلفات تنها از طریق کاهش مقاومت ، به صرفه اقتصادی نیست زیرا لازم است افزایش اساسی در سطح مقطع هادیها داده شود و این مستلزم مصرف مقدار زیادی فلزات غیر آهنی است .
ترانسفورماتور برای کاهش توان تلف شده و مصرف فلزات غیر آهنی بکار می رود . ترانسفورماتور در حالیکه توان انتقالی را تغییر نمی دهد با افزایش ولتاژ ، جریان و تلفاتی که متناسب با توان دوم جریان است را با شیب زیاد کاهش می دهد .
در ابتدای خط انتقال قدرت ، ولتاژ توسط ترانسفورماتور افزاینده افزایش می یابد و در انتهای خط انتقال توسط ترانسفورماتور کاهنده به مقادیر مناسب برای مصرف کننده ها پایین آورده می شود و به وسیله ترانسفورماتور های توزیع پخش می شود .
امروزه ترانسفورماتور های قدرت ، در مهندسی قدرت نقش اول را بازی می کنند . به عبارت دیگر ترانسفورماتور ها در تغذیه شبکه های قدرت که به منظور انتقال توان در فواصل زیاد به کار گرفته می شوند و توان را بین مصرف کننده ها توزیع می کنند ، ولتاژ را افزایش یا کاهش می دهند . به علاوه ترانسفورماتور های قدرت به خاطر ظرفیت و ولتاژ کاری بالایی که دارند مورد توجه قرار می گیرند .
مقدمه
فصل اول
۱-۲ مقدمه
فصل دوم
۲-۲- معرفی ترانسفورماتورهای اندازه گیری
۲-۳ ترانسفورماتورهای ولتاژ و انواع آن
۲-۳-۱ ترانسفور ماتور ولتاژ القایی
۲-۳-۲ ترانسفورماتور ولتاژ خازنی (CVT)
۲-۴ مسایل جنبی ترانسفورماتورهای ولتاژ
۲-۴-۱ ضریب ولتاژ
۲-۴-۲ آلودگی
۲-۴-۳ ظرفیت پراکندگی
فصل سوم
۳-۱ مقدمه
۳-۲ ماهیت نور
۳-۳ بررسی نور پلاریز ه شده
۳-۳-۱ نور پلاریزه شده خطی
۳-۳-۲ نورپلاریزه شده دایره ای
۳-۳-۳ نورپلاریزه شده بیضوی
۳-۴ پدیده دو شکستی
۳-۵ فعالیت نوری
۳-۶ اثرهای نوری القائی
۳-۶-۱ اثر فارادی
۳-۶-۲ اثر کر
۳-۶-۳ اثر پاکلز
۳-۷ معرفی المانهای مهم نوری
۳-۷- ۱ منابع نور
۳-۷-۲ تار نوری
۳-۷-۳ قطبشگر
۳-۷-۴ تیغه ربع موج و نیمه موج
۳-۷-۵ آشکار سازی نور
فصل چهارم: بررسی ترانس های ولتاژ نوری
۴-۱ مقدمه
۴-۲ OPT براساس اثر کر
۴-۳ OPT بر اساس اثر پاکلز
۴-۳- ۱ اصول کار OPT
۴-۳-۲ سیستم مدولاسیون شدت نور در OPT
۴-۳-۳ مدار پردازش سیگنال در OPT
۴-۲-۴ مواد سازنده سلول پاکلز
۴-۴ مشخصات OPT
۴-۴-۱ مشخصه خروجی OPT
۴-۴-۲ مشخصه حرارتی OPT
۴-۵ مسئل عملی OPT
۴-۶ بررسی مدار پردازش سیگنال در OCT
۴-۶- ۱ مدار پردازش سیگنال بر اساس روش AC/DC
۴-۶-۲ مدار پردازش سیگنال به روش +/-
۴-۶-۳ مدار پردازش سیگنال با استفاده از متوسط شدت نور
فصل پنجم
۵-۱ مقدمه
۵-۲- مزایا
۵-۳- تحلیل نوع تجاری
۵-۳-۱ هزینههای سرمایه پست و هزینههای ساخت
۵-۳-۲ بازده کارآیی عملکرد
۵-۳-۳ صرفهجوییهای نگهداری و تعمیرات
نسبت دور قابل انتخاب خریدار منجر میشود به
۵-۳-۴ صرفهجوییهای مصرف دوره نهایی
۵-۳-۵ مثال عملکرد IPP، MW600 در KV230
۵-۴ نتیجهگیری
فصل ششم
۶-۱ مقدمه
۶-۲ مشکلات و معایب ترانسفورماتورهای اندازه گیری معمولی
۶-۲-۱ احتمال انفجار
۶-۲-۲ اشباع شدن هسته ترانسفورماتور
۶-۲-۳ اثر فرورزونانس
۶-۲-۳-۱ ترانسفورماتورهای ولتاژ خازنی
۶-۲-۳-۲ ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ القایی
۶-۲-۴ شار پس ماند
۶-۲-۵ وزن و حجم زیاد
۶-۲-۶ محدود بودن دقت آنها
۶-۳ مزایای ترانسفورماتورهای اندازه گیری نوری
۶-۳-۱ عدم احتمال انفجار
۶-۳-۲ عدم ایجاد پدیده فرورزونانس در آنها
۶-۳-۳ بدون اثر شار پس ماند
۶-۳-۴ وزن و حجم کم
۶-۳-۵ داشتن دقت بالا
۶-۳-۶ داشتن سرعت پاسخ دهی بالا
۶-۴ کاربردهای عملی ترانسفورماتورهای اندازه گیری نوری
۶-۵ نتیجه گیری
۶-۶ پیشنهادات
فصل هفتم
۷-۱ مبدل ولتاژ نوری KV 230 توسط سنسور نوری پخش میدان الکتریکی
۷-۱-۱ مقدمه
۷-۱-۲ طرح OVT
۷-۱-۳ برپایی آزمایش
۷-۲ مبدلهای ولتاژ نوری بدون باند پهن ۱۳۸ کیلوولت و ۳۴۵ کیلوولت
۷-۲-۱ مقدمه:
۷-۲-۲ اصول طرح و کارکرد
۷-۲-۳ نتایج تستهای آزمایشگاهی ولتاژ بالا:
۷-۲-۳-۱ بازدهی در مورد دقت
B- عایقکاری
۷-۳ ترانس اندازهگیری ولتاژ فشار قوی نوری توسط تداخل نسبی نور سفید
۷-۳-۱ مقدمه
۷-۳-۲ سنسور پاکلز فشار قوی و ترانسفورماتور ولتاژ نوری بر پایه سیستم WLI
الف- مدولاتورهای الکترونوری در تنظیمات طولی
ب- سنسورهای پاکلز ولتاژ بالا بر اساس مدولاسیون طولی:
ج – تکنیک WLI اعمالی برای سنسورهای پاکلز ولتاژ بالا جهت ساخت یک ترانسفورماتور نوری ولتاژ بالا :
د- ترانسفورماتور ولتاژ بالا نوری با استفاده از تنظیمات WLI
۷-۴ نتایج تجربی
۷-۵ نتیجهگری
ضمیمه
تحلیل ماتریس پلاریزاسیون نور
۱ـ بردار جونز
۲ـ پارامترهای استوکس
۳- ماتریسهای جونز
۴- ماتریسهای مولر
۵ـ معرفی ماتریسهای فارادی، کروپاکلز
ضمیمه ۲: جدول استاندارد ترانسفور ماتور ولتاژ