- 2006-10-05
- 474
- 210
- مشخصات ترانسفورماتورها :
1-1- انواع سیم بندی :
سیم بندی ترانسفورماتورها در طرف اولیه و ثانویه عبارتند از:
مثلث یا دلتا با علامت( D )
ستاره با علامت ( Y (
زیگزاگ با علامت (Z )
طرف فشارقوی از حروف بزرگ استفاده می شود
طرف فشار ضعیف از حروف کوچک استفاده می شود
در ترانسفورماتورهای کاهنده اولین حرف بزرگ و دومین حرف کوچک است (مانند Dy )،
در ترانسفورماتورهای افزاینده اولین حرف کوچک و دومین حرف بزرگ است ( مانندdy ).
الف) مدل Dd و :dD
این نوع ترانسفورماتور در هر دو طرف دارای سیم بندی مثلث یا دلتا می باشد و به همین دلیل نقطه نوترال صفر در دسترس نیست این نوع ترانسفورماتور در نیروگاهها و یا ایستگاه های بین خطوط که هدف فقط تغییر سطح ولتاژ است و به شکل مصرف وصل نمی شود بکار می رود.
ب) مدل Yy و yY
این مدل ترانسفورماتور در هر دو طرف دارای سیم بندی ستاره است و در جایی بکار می رود که در هر دو طرف نقطه نوترال در دسترس و مورد نیاز باشد این ترانسفورماتور معمولا در قدرت های کوچک و در شبکه مصرف بکار می رود.
ج) مدل Dy :
این مدل ترانسفورماتور از نوع کاهنده است; در طرف فشار قوی دارای سیم بندی مثلث و در طرف فشار ضعیف دارای سیم بندی ستاره می باشد کاربرد این نوع ترانسفورماتور در پست های داخلی روی ولتاژ های 400V / 20KV و به صورت ایستگاهی در مسیر انتقال جهت تغذیه مصرف های کوچک (مانند روستا ها) می باشد. زیرا در طرف دوم،نقطه نوترال در دسترس است.
د) مدل y D :
این مدل ترانسفورماتور از نوع افزاینده است و در طرف اول به عنوان فشار ضعیف دارای سیم بندی ستاره و در طرف دوم به عنوان فشار قوی دارای سیم بندی مثلث می باشد کاربرد این ترانسفورماتور در نیروگاهها و جهت افزایش ولتاژ و ارسال قدرت روی خطوط می باشد.
دیاگرام ساعت یا گروه برداری
عدد دیاگرام ساعت،به صورت یک عدد اندیس در سمت راست نوع سیم بندی ها قرار می گیرد چنانچه آن را در عدد 30 درجه ضرب کنیم مشخص کننده زاویه بین بردار ولتاژ در طرف فشار ضعیف و بردار ولتاژ در طرف فشار قوی می باشد این زاویه که به صورت پس فاز بوده می تواند بین صفر تا 360 درجه تغییر کند.
بنابراین آن را می توان روی عقربه های یک ساعت قرارداد بطوریکه بردار ولتاژ در طرف فشار قوی روی عدد 12 و بردار ولتاژ فشار ضعیف به اندازه زاویه پس فاز خود روی سایر اعداد صفحه ساعت قرارگیرد .
مثال
ترانسفورماتورDy 5 یعنی بردار ولتاژ فشار ضعیف به انداره150 درجه از بردار فشار قوی عقب تراست این زاویه برای مثال مدل Dy7 مقدار210 درجه است.
نکته:
در ترانسفورماتورهایی که در پست های داخلی توزیع بکار می روند معمولا از گروه های برداری 5 و 7 استفاده می شود.
توان ظاهری ترانسفورماتور
قدرت ترانسفورماتور بر حسب توان ظاهری و بر اساس KVA بیان می شود و معمولا از 100 KVA تا 50/000KVA توسط کارخانجات بزرگ الکتریکی دنیا مانند زیمنس، آ ا گ، وستینگهاوس، جنرال الکتریک، آلستوم ساخته می شود
در پست های داخلی شبکه های توزیع معمولا از اندازه های 500KVA تا 2500KVA به صورت انفرادی و یا موازی استفاده می شود.
4- تنظیم کننده ولتاژ (Tap Changer) :
در ترانسفورماتورهای توزیع که طرف فشار ضعیف آنها به شبکه بار و مصرف وصل می گردد،ثابت ماندن ولتاژ خروجی یعنی طرف بار بسیار مهم است.در این حالت جهت پایداری این ولتاژ باید نوسانات پیش آمده درولتاژ خروجی را با تغییرات روی ولتاژ ورودی ترانسفورماتور جبران کنیم،برای این منظور یک قسمت سیم بندی به صورت انشعابی مثلا در طرف 20KV قرار می گیرد که قابلیت تغییر ولتاژ اولیه را تا 5 ℅ ± می دهد یعنی به کمک این سیم بندهای انشعابی می توان ولتاژ اولیه را از 20KV به 21KV افزایش و یا به 19KV کاهش داد. به صورت فیزیکی این عمل توسط یک مکانیزم به نام تنظیم کننده ولتاژ که در بالای ترانسفورماتور تعبیه شده است انجام می گیرد.
یادآوری می گردد که می توان ترانسفورماتور را بخصوص در اندازه های بالاتر به سیستم رگولاتور ولتاژ مجهز کرد که به صورت اتوماتیک پایداری ولتاژ را در خروجی انجام دهد ولی به لحاظ گرانی آن ممکن است استفاده از آن اقتصادی نباشد.
5- ولتاژنسبی اتصال کوتاهuk :
ولتاژ نسبی اتصال کوتاه یا ولتاژ امپدانسی،ولتاژی است که باید در فرکانس نامی به اولیه ترانسفورماتور اعمال
شود تا در حالت اتصال کوتاه بودن ثانویه جریان نامی IN را در اولیه برقرار سازد.
در آزمایش اتصال کوتاه در ترانسفورماتور ، پارامتر ℅ U K نسبت ولتاژ اتصال کوتاه در جریان نامی به ولتاژ نامی تعریف
می شود .
6- ولتاژ نسبی امپدانس نامی uKN :
این کمیت افت ولتاژ روی امپدانس ترانسفوماتور در ازای جریان نامی است که معمولا بر حسب درصد بیان می شود بنابراین برای این منظور بر ولتاژ نامیUN تقسیم می گردد:
7- افت ولتاژ مقاومتی uR:
این کمیت مولفه حقیقی uKN است.
8- افت ولتاژ را کتیو uX :
این کمیت مولفه موهومی uKN است .
9- افت ولتاژ امپدانسی به ازای جریان بار ukn :
این کمیت افت ولتاژ امپدانس است که متناسب با جریان بار روی ترانسفورماتور تغییر می کند .
10- درصد افت ولتاژ یا افزایش ولتاژ uφ
هنگامی که ترانسفورماتور تحت بار قرار می گیرد به دلیل افت ولتاژ روی امپدانس های داخلی ترانسفوماتور، ولتاژ خروجی U a از ولتاژ نامی U N کمتر می شود.
که UN ولتاژ بی باری و Ua ولتاژ در بار کامل است.
2-3 موازی کردن ترانسفورماتورها:
در توزیع قدرت در پست های داخلی بخصوص زمانی که میزان آن از حدود دو یا سه هزار کیلو ولت آمپر تجاوز می کند،استفاده از یک ترانسفورماتور واحد معقول نیست. به عنوان مثال،اگر قدرت محاسبه شده
در یک پست داخلی در یک واحد صنعتی 10000 KVA باشد آن را روی یک واحد ترانسفورماتور قرار نمی دهیم . از یک دیدگاه،این کار اقتصادی تر و نصب آن سهل تر و تعداد کلیدها و تجهیزات مورد نیاز آن کمتر از حالتی است که به جای یک دستگاه ترانسفورماتور
10000KVA از پنج دستگاه ترانسفورماتور 2000KVA موازی شده استفاده کنیم. ولی در عمل مشکلات و ضرایب ایمنی مورد نیاز شبکه،ما را وادار می سازد که از ترانسفورماتورهای موازی استفاده کنیم. مهمترین نکات این امر در توزیع قدرت روی ترانسفورماتورهای موازی به شرح ذیل است:
الف) بالا بردن ضریب ایمنی شبکه و تغذیه بارها هنگامی که یک ترانسفورماتور از مدار در صورت بروز خطا خارج می شود.
ب) پایین آوردن قدرت قطع شبکه در هنگام بروز اتصال کوتاه
( یادآوری می گردد این امر با قرار دادن کلیدهای کوپلینگ در طرف فشار ضعیف ترنسفوماتورها انجام می گردد.)
ج) امکان برنامه ریزی بهتر جهت سرویس و نگهداری ترانسفورماتورها بدون آنکه در شبکه بار اختلالی پیش آید.
د) پایین آوردن تلفات.
1-2-3 شرایط موازی کردن ترانسفورماتورها:
ترانسفورماتورها طوری موازی می شوند که طرف ولتاژ بالا و طرف ولتاژ پایین آنها به شبکه های مشابه وصل گردد. گاهی اوقات ترانسفورماتورها را روی باس بار موازی می کنند که البته کمی متفاوت از موازی کردن روی شبکه است.
شرایط موازی کردن ترانسفورماتورها را به اختصار در زیر توضیح می دهیم:
الف: گروه ترانسفورماتورها مشابه باشد،ترمینالهای با پلاکهای یکسان را به وصل می کنیم .
ب) نسبت تبدیل باید در ترانسفورماتورها یکسان باشد.
ج) ولتاژ امپدانسی نامی اتصال کوتاه ( u KN ) ترانسفورماتورها با ید یکسان باشد( البته تغییرات تا 10% قابل قبول است.) در صورت امکان ترانسفورماتور با توان نامی کمتر را با u KN بالاتر انتخاب می کنیم.
د: نسبت توان نامی ترانسفورماتورهایی که به صورت موازی کار می کنند نباید
از 1: 3 بیشتر باشد.
باید توجه داشت که اختلافهای ما بیشتر بین نسبت تبدیل ترانسفورماتور،ولتاژ امپدانس نسبی و نسبت توانهای نامی مجاز است زیرا امپدانسهای سیستم این اختلافها را جبران می کنند.
در حقییقت شرایط مساوی بودن امپدانس یا ولتاژ نسبی اتصال کوتاه شرایط بهینه ای را برای کار ترانسفورماتورها در حالت بارداری در اتصال موازی فراهم می سازد.
ه) پس از در نظرگرفتن شرایط موازی کردن ترانسفورماتورها برای انجام این کار باید از صحت اتصال فازها اطمینان حاصل کنیم.بدین ترتیب ابتدا سرهای اولیه ترانسفورماتور دوم را مانند شکل 4-3 وصل می کنیم و سپس قبل از وصل سرهای ثانویه ترانسفورماتور دوم،با ولتمتر اتصال فازها را بررسی می نماییم. در صورتیکه اتصال فازها درست و صحیح باشد ولتمترها عدد صفر را نشان می دهند و در غیر اینصورت ولتمترها ممکن است تا دو برابر ولتاژ فاز را نشان دهند.
1-1- انواع سیم بندی :
سیم بندی ترانسفورماتورها در طرف اولیه و ثانویه عبارتند از:
مثلث یا دلتا با علامت( D )
ستاره با علامت ( Y (
زیگزاگ با علامت (Z )
طرف فشارقوی از حروف بزرگ استفاده می شود
طرف فشار ضعیف از حروف کوچک استفاده می شود
در ترانسفورماتورهای کاهنده اولین حرف بزرگ و دومین حرف کوچک است (مانند Dy )،
در ترانسفورماتورهای افزاینده اولین حرف کوچک و دومین حرف بزرگ است ( مانندdy ).
الف) مدل Dd و :dD
این نوع ترانسفورماتور در هر دو طرف دارای سیم بندی مثلث یا دلتا می باشد و به همین دلیل نقطه نوترال صفر در دسترس نیست این نوع ترانسفورماتور در نیروگاهها و یا ایستگاه های بین خطوط که هدف فقط تغییر سطح ولتاژ است و به شکل مصرف وصل نمی شود بکار می رود.
ب) مدل Yy و yY
این مدل ترانسفورماتور در هر دو طرف دارای سیم بندی ستاره است و در جایی بکار می رود که در هر دو طرف نقطه نوترال در دسترس و مورد نیاز باشد این ترانسفورماتور معمولا در قدرت های کوچک و در شبکه مصرف بکار می رود.
ج) مدل Dy :
این مدل ترانسفورماتور از نوع کاهنده است; در طرف فشار قوی دارای سیم بندی مثلث و در طرف فشار ضعیف دارای سیم بندی ستاره می باشد کاربرد این نوع ترانسفورماتور در پست های داخلی روی ولتاژ های 400V / 20KV و به صورت ایستگاهی در مسیر انتقال جهت تغذیه مصرف های کوچک (مانند روستا ها) می باشد. زیرا در طرف دوم،نقطه نوترال در دسترس است.
د) مدل y D :
این مدل ترانسفورماتور از نوع افزاینده است و در طرف اول به عنوان فشار ضعیف دارای سیم بندی ستاره و در طرف دوم به عنوان فشار قوی دارای سیم بندی مثلث می باشد کاربرد این ترانسفورماتور در نیروگاهها و جهت افزایش ولتاژ و ارسال قدرت روی خطوط می باشد.
دیاگرام ساعت یا گروه برداری
عدد دیاگرام ساعت،به صورت یک عدد اندیس در سمت راست نوع سیم بندی ها قرار می گیرد چنانچه آن را در عدد 30 درجه ضرب کنیم مشخص کننده زاویه بین بردار ولتاژ در طرف فشار ضعیف و بردار ولتاژ در طرف فشار قوی می باشد این زاویه که به صورت پس فاز بوده می تواند بین صفر تا 360 درجه تغییر کند.
بنابراین آن را می توان روی عقربه های یک ساعت قرارداد بطوریکه بردار ولتاژ در طرف فشار قوی روی عدد 12 و بردار ولتاژ فشار ضعیف به اندازه زاویه پس فاز خود روی سایر اعداد صفحه ساعت قرارگیرد .
مثال
ترانسفورماتورDy 5 یعنی بردار ولتاژ فشار ضعیف به انداره150 درجه از بردار فشار قوی عقب تراست این زاویه برای مثال مدل Dy7 مقدار210 درجه است.
نکته:
در ترانسفورماتورهایی که در پست های داخلی توزیع بکار می روند معمولا از گروه های برداری 5 و 7 استفاده می شود.
توان ظاهری ترانسفورماتور
قدرت ترانسفورماتور بر حسب توان ظاهری و بر اساس KVA بیان می شود و معمولا از 100 KVA تا 50/000KVA توسط کارخانجات بزرگ الکتریکی دنیا مانند زیمنس، آ ا گ، وستینگهاوس، جنرال الکتریک، آلستوم ساخته می شود
در پست های داخلی شبکه های توزیع معمولا از اندازه های 500KVA تا 2500KVA به صورت انفرادی و یا موازی استفاده می شود.
4- تنظیم کننده ولتاژ (Tap Changer) :
در ترانسفورماتورهای توزیع که طرف فشار ضعیف آنها به شبکه بار و مصرف وصل می گردد،ثابت ماندن ولتاژ خروجی یعنی طرف بار بسیار مهم است.در این حالت جهت پایداری این ولتاژ باید نوسانات پیش آمده درولتاژ خروجی را با تغییرات روی ولتاژ ورودی ترانسفورماتور جبران کنیم،برای این منظور یک قسمت سیم بندی به صورت انشعابی مثلا در طرف 20KV قرار می گیرد که قابلیت تغییر ولتاژ اولیه را تا 5 ℅ ± می دهد یعنی به کمک این سیم بندهای انشعابی می توان ولتاژ اولیه را از 20KV به 21KV افزایش و یا به 19KV کاهش داد. به صورت فیزیکی این عمل توسط یک مکانیزم به نام تنظیم کننده ولتاژ که در بالای ترانسفورماتور تعبیه شده است انجام می گیرد.
یادآوری می گردد که می توان ترانسفورماتور را بخصوص در اندازه های بالاتر به سیستم رگولاتور ولتاژ مجهز کرد که به صورت اتوماتیک پایداری ولتاژ را در خروجی انجام دهد ولی به لحاظ گرانی آن ممکن است استفاده از آن اقتصادی نباشد.
5- ولتاژنسبی اتصال کوتاهuk :
ولتاژ نسبی اتصال کوتاه یا ولتاژ امپدانسی،ولتاژی است که باید در فرکانس نامی به اولیه ترانسفورماتور اعمال
شود تا در حالت اتصال کوتاه بودن ثانویه جریان نامی IN را در اولیه برقرار سازد.
در آزمایش اتصال کوتاه در ترانسفورماتور ، پارامتر ℅ U K نسبت ولتاژ اتصال کوتاه در جریان نامی به ولتاژ نامی تعریف
می شود .
6- ولتاژ نسبی امپدانس نامی uKN :
این کمیت افت ولتاژ روی امپدانس ترانسفوماتور در ازای جریان نامی است که معمولا بر حسب درصد بیان می شود بنابراین برای این منظور بر ولتاژ نامیUN تقسیم می گردد:
7- افت ولتاژ مقاومتی uR:
این کمیت مولفه حقیقی uKN است.
8- افت ولتاژ را کتیو uX :
این کمیت مولفه موهومی uKN است .
9- افت ولتاژ امپدانسی به ازای جریان بار ukn :
این کمیت افت ولتاژ امپدانس است که متناسب با جریان بار روی ترانسفورماتور تغییر می کند .
10- درصد افت ولتاژ یا افزایش ولتاژ uφ
هنگامی که ترانسفورماتور تحت بار قرار می گیرد به دلیل افت ولتاژ روی امپدانس های داخلی ترانسفوماتور، ولتاژ خروجی U a از ولتاژ نامی U N کمتر می شود.
که UN ولتاژ بی باری و Ua ولتاژ در بار کامل است.
2-3 موازی کردن ترانسفورماتورها:
در توزیع قدرت در پست های داخلی بخصوص زمانی که میزان آن از حدود دو یا سه هزار کیلو ولت آمپر تجاوز می کند،استفاده از یک ترانسفورماتور واحد معقول نیست. به عنوان مثال،اگر قدرت محاسبه شده
در یک پست داخلی در یک واحد صنعتی 10000 KVA باشد آن را روی یک واحد ترانسفورماتور قرار نمی دهیم . از یک دیدگاه،این کار اقتصادی تر و نصب آن سهل تر و تعداد کلیدها و تجهیزات مورد نیاز آن کمتر از حالتی است که به جای یک دستگاه ترانسفورماتور
10000KVA از پنج دستگاه ترانسفورماتور 2000KVA موازی شده استفاده کنیم. ولی در عمل مشکلات و ضرایب ایمنی مورد نیاز شبکه،ما را وادار می سازد که از ترانسفورماتورهای موازی استفاده کنیم. مهمترین نکات این امر در توزیع قدرت روی ترانسفورماتورهای موازی به شرح ذیل است:
الف) بالا بردن ضریب ایمنی شبکه و تغذیه بارها هنگامی که یک ترانسفورماتور از مدار در صورت بروز خطا خارج می شود.
ب) پایین آوردن قدرت قطع شبکه در هنگام بروز اتصال کوتاه
( یادآوری می گردد این امر با قرار دادن کلیدهای کوپلینگ در طرف فشار ضعیف ترنسفوماتورها انجام می گردد.)
ج) امکان برنامه ریزی بهتر جهت سرویس و نگهداری ترانسفورماتورها بدون آنکه در شبکه بار اختلالی پیش آید.
د) پایین آوردن تلفات.
1-2-3 شرایط موازی کردن ترانسفورماتورها:
ترانسفورماتورها طوری موازی می شوند که طرف ولتاژ بالا و طرف ولتاژ پایین آنها به شبکه های مشابه وصل گردد. گاهی اوقات ترانسفورماتورها را روی باس بار موازی می کنند که البته کمی متفاوت از موازی کردن روی شبکه است.
شرایط موازی کردن ترانسفورماتورها را به اختصار در زیر توضیح می دهیم:
الف: گروه ترانسفورماتورها مشابه باشد،ترمینالهای با پلاکهای یکسان را به وصل می کنیم .
ب) نسبت تبدیل باید در ترانسفورماتورها یکسان باشد.
ج) ولتاژ امپدانسی نامی اتصال کوتاه ( u KN ) ترانسفورماتورها با ید یکسان باشد( البته تغییرات تا 10% قابل قبول است.) در صورت امکان ترانسفورماتور با توان نامی کمتر را با u KN بالاتر انتخاب می کنیم.
د: نسبت توان نامی ترانسفورماتورهایی که به صورت موازی کار می کنند نباید
از 1: 3 بیشتر باشد.
باید توجه داشت که اختلافهای ما بیشتر بین نسبت تبدیل ترانسفورماتور،ولتاژ امپدانس نسبی و نسبت توانهای نامی مجاز است زیرا امپدانسهای سیستم این اختلافها را جبران می کنند.
در حقییقت شرایط مساوی بودن امپدانس یا ولتاژ نسبی اتصال کوتاه شرایط بهینه ای را برای کار ترانسفورماتورها در حالت بارداری در اتصال موازی فراهم می سازد.
ه) پس از در نظرگرفتن شرایط موازی کردن ترانسفورماتورها برای انجام این کار باید از صحت اتصال فازها اطمینان حاصل کنیم.بدین ترتیب ابتدا سرهای اولیه ترانسفورماتور دوم را مانند شکل 4-3 وصل می کنیم و سپس قبل از وصل سرهای ثانویه ترانسفورماتور دوم،با ولتمتر اتصال فازها را بررسی می نماییم. در صورتیکه اتصال فازها درست و صحیح باشد ولتمترها عدد صفر را نشان می دهند و در غیر اینصورت ولتمترها ممکن است تا دو برابر ولتاژ فاز را نشان دهند.