امکان سنجی در طراحی ترانسفورماتورهای ولتاژ نوری و مقایسه آن با ترانسهای معمولی
| دسته بندی | برق ، الکترونیک و مخابرات |
| بازدید ها | 0 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 735 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 133 |
امکان سنجی در طراحی ترانسفورماتورهای ولتاژ نوری و مقایسه آن با ترانسهای معمولی
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 .
2-3-2 ترانسفورماتور ولتاژ خازنی (CVT )
اندازه ترانسفورماتورهای ولتاژ مغناطیسی برای ولتاژهای بالا، بطور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد و قیمت آن نیز افزایش می یابد . لذا راه حل اقتصادی استفاده از ترانسفورماتورهای خازنی است .
CVT تشکیل شده است از یک مقسم ولتاژ خازنی(CVD[1]) و یک ترانسفورماتور میانی مغناطیسی(IVT[2]) در شکل (2-1) مدار شماتیک ترانسفورماتور ولتاژ خازنی رسم شده است . سطح ولتاژ IVT معمولاً است و ولتاژ نامی CVT، نسبت مقسم ولتاژ خازنی را مشخص می کند . استفاده از ترانسفورماتور ولتاژ مغناطیسی در سطوح پایین مناسبتر است و بهتر است که از CVT در ولتاژهای بالا استفاده شود . نسبت مقسم ولتاژ خازنی برابر است با :
( 2-1 )
نسبت ترانسفورماتور ولتاژ میانی برابر است با :
( 2-2 )
بنابراین ضریب نسبت برابر است با :
( 2-3 )
معمولاً طوری انتخاب می شود که مقدار برابرkv شود . بنابراین در ولتاژ های اولیه مختلف فقط متفاوت است و برای کلیه ولتاژهای اولیه، یک ترانسفورماتور میانی استاندارد می تواند مورد استفاده قرار گیرد . IVT همچنین دارای راکتورهایی جهت تنظیم ولتاژ خازنی است . CVT معمولاً دو وظیفه برعهده دارد ، یک وظیفه در اندازه گیری و وظیفه دیگر در مخابرات شبکه قدرت(PLC[3]) است .
شکل (2-1) : دیاگرام اصول کار ترانسفورماتور ولتاژ خازنی
2-4 مسایل جنبی ترانسفورماتورهای ولتاژ
2-4-1 ضریب ولتاژ
هر دو نوع ترانسفورماتور ولتاژ القایی و خازنی معمولاً بین فاز و زمین وصل می شوند . با وقوع اختلال در یک شبکه سه فاز، ولتاژ روی ترانسفورماتورها ممکن است در برخی موارد تا Vfبرابر ولتاژ نامی افزایش یابد . Vfضریب ولتاژ نام دارد . استاندارد IEC ضرایب ولتاژ زیر را مشخص کرده است :
ـ 9/1، برای سیستمهایی که خوب زمین نشده اند.
ـ 5/1، برای سیستمهایی با صفر خوب زمین شده
هسته ترانسفورماتور نباید در ضریب ولتاژ اشباع شود . در اندازه گیریهای دقیق، مهم است که ترانسفورماتور در دماهای مختلف درست کارکند . یک ترانسفورماتور القایی در دماهای مختلف دارای انحرافات جزیی است در حالیکه CVT های دارای عایق کاغذ تنها، تغییرات بزرگی را بخاطر تغییرات ظرفیت نشان می دهند . در یک CVT مدرن، عایق از دو نوع ماده مختلف تشکیل می شود ، کاغذ و پلی پروپیلن ، که دارای مشخصه های حرارتی متضاد هستند و ترکیبشان حداقل انحراف را بدست میدهد به این ترتیب میزان انحراف به حدود موارد مربوط به ترانسفور در القایی محدود می شود .
2-4-2 آلودگی
از مسایل دیگر مربوط به CVTها آلودگی محیط است که روی دقت آنها تاثیر منفی می گذارد به دلیل آلودگی روی مقره ها جریانهای خزش جاری شده ، می توانند دقت CVT را تحت تاثیر قرار دهند . هنگامی که یک مقره چینی به قسمتهای متعددی تقسیم شده ، جریانهای خزشی مختلفی در قسمتهای مختلف CVT جاری می شود . این جریانها بر تقسیم ولتاژ در خازن اثر گذاشته و باعث بروز خطای نسبت می گردد . تخمین میزان این خطاها کار مشکلی است همچنانکه اندازه گیری جریانهای خزشی چندان آسان نیست . خازن بزرگتر در مقسم ولتاژ از حسایت نسبی به آلودگی می کاهد .
2-4-3 ظرفیت پراکندگی
از عوامل دیگر تاثیر گذار روی دقت ، تاثیر ظرفیت پراکندگی ناشی از تجهیزاتی که نزدیک به هم نصب شده اند است . البته این تاثیر قابل چشم پوشی است مثلاً اگر دوCVT،420 کیلو ولت در فاصله 25/1 متر از هم نصب شوند خطای نسبت ایجاد شده در یکی از CVT ها ناشی از دیگری %01/0 خواهد بود . فاصله معمول فازها خیلی بیشتر از این مقدار است . خازن زیاد مقسم ولتاژ در اینجا هم تاثیر مثبتی روی دقت دارد .
3-1 مقدمه
در سالهای اخیر، مبحث نورشناسی به صف مقدم تفکر علمی وتکنولوژی راه یافته است . یک رشته کارهای قابل ملاحظه در این زمینه انجام شده و دلایلی برای امید داشتن به چیزهای شگفتی آفرین در افقهای آینده خود نمایی میکند. این علم به اعتبار و سابقه و تعبیری که بر شالوده ساختار نظریه الکترومغناطیس بنا نهاده شده است ، هرگز مرجعیت خود را از دست نداده است . در طول تاریخ فیزیک مفاهیم مربوط به نور شناسی توسعه و گسترش فراوانی یافته است به طوریکه در حال حاضر ، دستگاههای نور شناختی بطور فزایندهای در زمینه های پزشکی و بهداشت ، صنعت ، کشاورزی و موارد متعدد دیگر ، مورد استفاده قرار می گیرند . از جمله صنایعی که در سالهای اخیر ، دستگاههای نور شناختی در آن کاربرد فراوانی پیدا کرده است ، صنعت برق است . در این صنعت برای انتقال اطلاعات استفاده از فیبر نوری رایج است و استفاده از المانهای نوری برای اندازه گیری جریان و ولتاژ هم در حال گسترش است . در این فصل برای آشنایی با دستگاههای نوری ، مروری بر و ماهیت و مبانی نور می شود و به تعدادی از پدیده های مربوط به انتشار نور در محیط های مادی پرداخته می شود .
3-2 ماهیت نور
در طول تاریخ مفاهیم مربوط به ماهیت نور دچار تغییرات چند ی شده است ، تا اوایل قرن هفدهم عقیده بر این بود که نور متشکل از جریان ذرات بسیار ریزی است که ا زمنابع روشنایی انتشار می یابد . بعداً در سال 1864 ماکسول به شکل تئوری نشان داد که امواج نوری از جنس امواج الکترو مغناطیسی هستند . به علاوه مشاهده آثار پلاریزاسیون معلوم کرد که امواج نوری از نوع عرضی هستند یعنی حرکت موج عمود برجهتی است که در آن موج عبور می کند. امواج نوری زیر مجموعه ای از امواج الکترومغناطیس هستند که فرکانس آنها در محدوده 1014*9/3 تا 1014*9/7 قرار دارد به طور معادل طیف نوری در فضای آزاد با طول موج nm380 تا nm760 مشخص می شود.
هر موج الکترومغناطیسی از ترکیب دو میدان الکتریکی Eو میدان مغناطیسیB تشکیل می شود . توزیع میدانهای الکتریکی و مغناطیسی در یک ردیف امواج الکترومغناطیس صفحه ای و در یک لحظه معین از زمان، در شکل (3-1) ملاحظه می شود . براساس معادلات ما کسول می توان نشان داد کهE وB هر دو بر جهت انتشار موج K عمودند به علاوه میدانهایE وB خودشان نیز بر یکدیگر عمودند . در این صورت همانطور که در شکل (3-1) هم مشخص است ، بردارهای E وB و K تشکیل بردارهای قائم را می دهند .
شکل (3-1) : توزیع میدانهای امواج الکترومغناطیسی در یک لحظه معین از زمان
3-3 بررسی نور پلاریز ه شده
همانطور که قبلاً اشاره شده نور را می توان با نوسانات میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی که بر جهت انتشار موج و نیز بر یکدیگر عمودند نشان داد . بنابر تعریف پلاریزاسیون، مشخصات زمانی و مکانی بردار الکتریکی موج نور، نوع پلاریزاسیون نور را مشخص می کند اگربردار الکتریکی یک پرتو نور همیشه در یک صفحه باشد ، به آن نور پلاریزه خطی می گویند . در این صورت بردار الکتریکی نور روی یک خط ثابت حرکت می کند و مقدار و علامت آن تغییر می کند . صفحه ای که بردار الکتریکی در آن نوسان می کند، را صفحه ارتعاش می نامند. این صفحه علاوه بر بردار الکتریکی شامل بردار انتشار نیز هست و به این صفحه ، صفحه پلاریزاسیون هم می گویند. توجه به این نکته لازم است که بدلیل آنکه در موج نور شدت میدانE بزرگتر از میدان B است حالت ، پلاریزاسیون نور با جهت میدان الکتریکیE بیان می شود.
حال فرض کنید که دو موج نوری داریم که بطور خطی پلاریزه شده اند فرکانس آنها یکسان است و همچنین در یک راستا در حال حرکت هستند اگر بردارهای الکتریکی این دو موج با هم همراستا باشند ترکیب دو موج ، موجی با پلاریزاسیون خطی است . اگر میدانهای الکتریکی دو موج برهم عمود باشند پلاریزاسیون موج برایند بستگی به اختلاف فاز نسبی دو موج و دامنه آنها دارد . برای درک بهتر این موضوع، فرض کنید که بتوان دو موج اشاره شده را بصورت زیر نوشت :
( 3-1 )
( 3-2 )
در اینجاو نشان دهنده دامنه موج وh ثابت انتشار موج است که برابر l/p2 است و l هم طول موج نور می باشد . همچنینj اختلاف فاز نسبی دو موج است وf p2=wکه f فرکانس نورمی باشد . این دو معادله نشان دهنده امواجی هستند که در جهت محورZ حرکت می کنند . در این حال موج بر آیند برابر است :
( 3-3 )
کهi و j بردارهای واحد محورهایx و y هستند . موج برآیند با توجه به حالتهای معادلات (3-1) و (3-2) می تواند دارای پلاریزاسیون خطی یا دایره یا بیضوی باشد در ادامه این حالتها را بررسی می کنیم .
مدلسازی و شبیه سازی اثر اتصالات ترانسفورماتور بر چگونگی انتشار تغییرات ولتاژ در شبکه با در نظر گرفتن اثر اشباع
| دسته بندی | برق ، الکترونیک و مخابرات |
| بازدید ها | 1 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 4104 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 203 |
مدلسازی و شبیه سازی اثر اتصالات ترانسفورماتور بر چگونگی انتشار تغییرات ولتاژ در شبکه با در نظر گرفتن اثر اشباع
چکیده
در سالهای اخیر، مسایل جدی کیفیت توان در ارتباط با افت ولتاژهای ایجاد شده توسط تجهیزات و مشتریان، مطرح شده است، که بدلیل شدت استفاده از تجهیزات الکترونیکی حساس در فرآیند اتوماسیون است. وقتی که دامنه و مدت افت ولتاژ، از آستانه حساسیت تجهیزات مشتریان فراتر رود ، ممکن است این تجهیزات درست کار نکند، و موجب توقف تولید و هزینهی قابل توجه مربوطه گردد. بنابراین فهم ویژگیهای افت ولتاژها در پایانه های تجهیزات لازم است. افت ولتاژها عمدتاً بوسیله خطاهای متقارن یا نامتقارن در سیستمهای انتقال یا توزیع ایجاد میشود. خطاها در سیستمهای توزیع معمولاً تنها باعث افت ولتاژهایی در باسهای مشتریان محلی میشود. تعداد و ویژگیهای افت ولتاژها که بعنوان عملکرد افت ولتاژها در باسهای مشتریان شناخته میشود، ممکن است با یکدیگر و با توجه به مکان اصلی خطاها فرق کند. تفاوت در عملکرد افت ولتاژها یعنی، دامنه و بویژه نسبت زاویه فاز، نتیجه انتشار افت ولتاژها از مکانهای اصلی خطا به باسهای دیگر است. انتشار افت ولتاژها از طریق اتصالات متنوع ترانسفورماتورها، منجر به عملکرد متفاوت افت ولتاژها در طرف ثانویه ترانسفورماتورها میشود. معمولاً، انتشار افت ولتاژ بصورت جریان یافتن افت ولتاژها از سطح ولتاژ بالاتر به سطح ولتاژ پایینتر تعریف میشود. بواسطه امپدانس ترانسفورماتور کاهنده، انتشار در جهت معکوس، چشمگیر نخواهد بود. عملکرد افت ولتاژها در باسهای مشتریان را با مونیتورینگ یا اطلاعات آماری میتوان ارزیابی کرد. هر چند ممکن است این عملکرد در پایانههای تجهیزات، بواسطه اتصالات سیمپیچهای ترانسفورماتور مورد استفاده در ورودی کارخانه، دوباره تغییر کند. بنابراین، لازم است بصورت ویژه انتشار افت ولتاژ از باسها به تاسیسات کارخانه از طریق اتصالات متفاوت ترانسفورماتور سرویس دهنده، مورد مطالعه قرار گیرد. این پایان نامه با طبقه بندی انواع گروههای برداری ترانسفورماتور و اتصالات آن و همچنین دسته بندی خطاهای متقارن و نامتقارن به هفت گروه، نحوه انتشار این گروهها را از طریق ترانسفورماتورها با مدلسازی و شبیهسازی انواع اتصالات سیم پیچها بررسی میکند و در نهایت نتایج را ارایه مینماید و این بررسی در شبکه تست چهارده باس IEEE برای چند مورد تایید میشود.
فهرست مطالب
1-1 مقدمه. 2
1-2 مدلهای ترانسفورماتور. 3
1-2-1 معرفی مدل ماتریسی Matrix Representation (BCTRAN Model) 4
1-2-2 مدل ترانسفورماتور قابل اشباع Saturable Transformer Component (STC Model) 6
1-2-3 مدلهای بر مبنای توپولوژی Topology-Based Models. 7
2- مدلسازی ترانسفورماتور. 13
2-1 مقدمه. 13
2-2 ترانسفورماتور ایده آل. 14
2-3 معادلات شار نشتی.. 16
2-4 معادلات ولتاژ. 18
2-5 ارائه مدار معادل. 20
2-6 مدلسازی ترانسفورماتور دو سیم پیچه. 22
2-7 شرایط پایانه ها (ترمینالها) 25
2-8 وارد کردن اشباع هسته به شبیه سازی.. 28
2-8-1 روشهای وارد کردن اثرات اشباع هسته. 29
2-8-2 شبیه سازی رابطه بین و ........ 33
2-9 منحنی اشباع با مقادیر لحظهای.. 36
2-9-1 استخراج منحنی مغناطیس کنندگی مدار باز با مقادیر لحظهای.. 36
2-9-2 بدست آوردن ضرایب معادله انتگرالی.. 39
2-10 خطای استفاده از منحنی مدار باز با مقادیر rms. 41
2-11 شبیه سازی ترانسفورماتور پنج ستونی در حوزه زمان.. 43
2-11-1 حل عددی معادلات دیفرانسیل. 47
2-12 روشهای آزموده شده برای حل همزمان معادلات دیفرانسیل. 53
3- انواع خطاهای نامتقارن و اثر اتصالات ترانسفورماتور روی آن.. 57
3-1 مقدمه. 57
3-2 دامنه افت ولتاژ. 57
3-3 مدت افت ولتاژ. 57
3-4 اتصالات سیم پیچی ترانس... 58
3-5 انتقال افت ولتاژها از طریق ترانسفورماتور. 59
§3-5-1 خطای تکفاز، بار با اتصال ستاره، بدون ترانسفورماتور. 59
§3-5-2 خطای تکفاز، بار با اتصال مثلث، بدون ترانسفورماتور. 59
§3-5-3 خطای تکفاز، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع دوم. 60
§3-5-4 خطای تکفاز، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع دوم. 60
§3-5-5 خطای تکفاز، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع سوم. 60
§3-5-6 خطای تکفاز، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع سوم. 60
§3-5-7 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، بدون ترانسفورماتور. 61
§3-5-8 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، بدون ترانسفورماتور. 61
§3-5-9 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع دوم. 61
§3-5-10 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع دوم. 61
§3-5-11 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع سوم. 62
§3-5-12 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع سوم. 62
§3-5-13 خطاهای دو فاز به زمین. 62
3-6 جمعبندی انواع خطاها 64
3-7 خطای Type A ، ترانسفورماتور Dd.. 65
3-8 خطای Type B ، ترانسفورماتور Dd.. 67
3-9 خطای Type C ، ترانسفورماتور Dd.. 69
3-10 خطاهای Type D و Type F و Type G ، ترانسفورماتور Dd.. 72
3-11 خطای Type E ، ترانسفورماتور Dd.. 72
3-12 خطاهای نامتقارن ، ترانسفورماتور Yy.. 73
3-13 خطاهای نامتقارن ، ترانسفورماتور Ygyg.. 73
3-14 خطای Type A ، ترانسفورماتور Dy.. 73
3-15 خطای Type B ، ترانسفورماتور Dy.. 74
3-16 خطای Type C ، ترانسفورماتور Dy.. 76
3-17 خطای Type D ، ترانسفورماتور Dy.. 77
3-18 خطای Type E ، ترانسفورماتور Dy.. 78
3-19 خطای Type F ، ترانسفورماتور Dy.. 79
3-20 خطای Type G ، ترانسفورماتور Dy.. 80
3-21 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type A شبیه سازی با PSCAD 81
شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 83
3-22 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type B شبیه سازی با PSCAD 85
شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 87
3-23 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type C شبیه سازی با PSCAD 89
شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 91
3-24 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type D شبیه سازی با PSCAD 93
شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 95
3-25 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type E شبیه سازی با PSCAD 97
شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 99
3-26 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type F شبیه سازی با PSCAD 101
شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 103
3-27 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type G شبیه سازی با PSCAD 105
شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 107
3-28 شکل موجهای ولتاژ – جریان چند باس شبکه 14 باس IEEE برای خطای Type D در باس 5 109
3-29 شکل موجهای ولتاژ – جریان چند باس شبکه 14 باس IEEE برای خطای Type G در باس 5 112
3-30 شکل موجهای ولتاژ – جریان چند باس شبکه 14 باس IEEE برای خطای Type A در باس 5 115
4- نتیجه گیری و پیشنهادات.. 121
مراجع. 123
فهرست شکلها
|
شکل (1-1) مدل ماتریسی ترانسفورماتور با اضافه کردن اثر هسته |
صفحه 5 |
|
شکل (1-2) ) مدار ستارهی مدل ترانسفورماتور قابل اشباع |
صفحه 6 |
|
شکل (1-3) ترانسفورماتور زرهی تک فاز |
صفحه 9 |
|
شکل (1-4) مدار الکتریکی معادل شکل (1-3) |
صفحه 9 |
|
شکل (2-1) ترانسفورماتور |
صفحه 14 |
|
شکل (2-2) ترانسفورماتور ایده ال |
صفحه 14 |
|
شکل (2-3) ترانسفورماتور ایده ال بل بار |
صفحه 15 |
|
شکل (2-4) ترانسفورماتور با مولفه های شار پیوندی و نشتی |
صفحه 16 |
|
شکل (2-5) مدرا معادل ترانسفورماتور |
صفحه 20 |
|
شکل (2-6) دیاگرام شبیه سازی یک ترانسفورماتور دو سیم پیچه |
صفحه 24 |
|
شکل (2-7) ترکیب RL موازی |
صفحه 26 |
|
شکل (2-8) ترکیب RC موازی |
صفحه 27 |
|
شکل (2-9) منحنی مغناطیس کنندگی مدار باز ترانسفورماتور |
صفحه 30 |
|
شکل (2-10) رابطه بین و |
صفحه 30 |
|
شکل (2-11) دیاگرام شبیه سازی یک ترانسفورماتور دو سیم پیچه با اثر اشباع |
صفحه 32 |
|
شکل (2-12) رابطه بین و |
صفحه 32 |
|
شکل (2-13) رابطه بین و |
صفحه 32 |
|
شکل (2-14) منحنی مدار باز با مقادیر rms |
صفحه 36 |
|
شکل (2-15) شار پیوندی متناظر شکل (2-14) سینوسی |
صفحه 36 |
|
شکل (2-16) جریان لحظه ای متناظر با تحریک ولتاژ سینوسی |
صفحه 36 |
|
شکل (2-17) منحنی مدار باز با مقادیر لحظهای |
صفحه 40 |
|
شکل (2-18) منحنی مدار باز با مقادیر rms |
صفحه 40 |
|
شکل (2-19) میزان خطای استفاده از منحنی rms |
صفحه 41 |
|
شکل (2-20) میزان خطای استفاده از منحنی لحظهای |
صفحه 41 |
|
شکل (2-21) مدار معادل مغناطیسی ترانسفورماتور سه فاز سه ستونه |
صفحه 42 |
|
شکل (2-22) مدار معادل الکتریکی ترانسفورماتور سه فاز سه ستونه |
صفحه 43 |
|
شکل (2-23) مدار معادل مغناطیسی ترانسفورماتور سه فاز پنج ستونه |
صفحه 44 |
|
شکل (2-24) ترانسفورماتور پنج ستونه |
صفحه 45 |
|
شکل (2-25) انتگرالگیری در یک استپ زمانی به روش اولر |
صفحه 47 |
|
شکل (2-26) انتگرالگیری در یک استپ زمانی به روش trapezoidal |
صفحه 49 |
|
شکل (3-1) دیاگرام فازوری خطاها |
صفحه 62 |
|
شکل (3-2) شکل موج ولتاژ Vab |
صفحه 63 |
|
شکل (3-3) شکل موج ولتاژ Vbc |
صفحه 63 |
|
شکل (3-4) شکل موج ولتاژ Vca |
صفحه 63 |
|
شکل (3-5) شکل موج ولتاژ Vab |
صفحه 63 |
|
شکل (3-6) شکل موج جریان iA |
صفحه 64 |
|
شکل (3-7) شکل موج جریان iB |
صفحه 64 |
|
شکل (3-8) شکل موج جریان iA |
صفحه 64 |
|
شکل (3-9) شکل موج جریان iA |
صفحه 64 |
|
شکل (3-10) شکل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc |
صفحه 65 |
|
شکل (3-11) شکل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc |
صفحه 68 |
|
شکل (3-12) شکل موجهای جریان ia , ib , ic |
صفحه 68 |
|
شکل (3-13) شکل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc |
صفحه 69 |
|
شکل (3-14) شکل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc |
صفحه 69 |
|
شکل (3-15) شکل موجهای جریان , iB iA |
صفحه 69 |
|
شکل (3-16) شکل موج جریان iA |
صفحه 70 |
|
شکل (3-16) شکل موج جریان iB |
صفحه 70 |
|
شکل (3-17) شکل موج جریان iC |
صفحه 70 |
|
شکل (3-18) شکل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc |
صفحه 71 |
|
شکل (3-19) شکل موجهای جریان ia , ib , ic |
صفحه 71 |
|
شکل (3-20) شکل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc |
صفحه 73 |
|
شکل (3-21) شکل موجهای جریان ia , ib , ic |
صفحه 73 |
|
شکل (3-22) شکل موجهای جریان ia , ib , ic |
صفحه 74 |
|
شکل (3-23) شکل موج ولتاژ Va |
صفحه 74 |
|
شکل (3-24) شکل موج ولتاژ Vb |
صفحه 74 |
|
شکل (3-25) شکل موج ولتاژ Vc |
صفحه 74 |
|
شکل (3-26) شکل موج جریانiA |
صفحه 74 |
|
شکل (3-27) شکل موج جریان iB |
صفحه 74 |
|
شکل (3-28) شکل موج جریان iC |
صفحه 74 |
|
شکل (3-29) شکل موج جریانiA |
صفحه 75 |
|
شکل (3-30) شکل موج جریان iB |
صفحه 75 |
|
شکل (3-31) موج جریان iC |
صفحه 75 |
|
شکل (3-32) شکل موج جریانiA |
صفحه 75 |
|
شکل (3-33) شکل موج جریان iB |
صفحه 75 |
|
شکل (3-34) شکل موج جریان iC |
صفحه 75 |
|
شکل (3-35) شکل موج ولتاژ Va |
صفحه 76 |
|
شکل (3-36) شکل موج ولتاژ Vb |
صفحه 76 |
|
شکل (3-37) شکل موج ولتاژ Vc |
صفحه 76 |
|
شکل (3-38) شکل موج جریانiA |
صفحه 76 |
|
شکل (3-39) شکل موج جریان iB |
صفحه 76 |
|
شکل (3-40) شکل موج جریان iC |
صفحه 76 |
|
شکل (3-41) شکل موج جریانiA |
صفحه 76 |
|
شکل (3-42) شکل موج جریان iB |
صفحه 76 |
|
شکل (3-43) شکل موج جریان iC |
صفحه 76 |
|
شکل (3-44) شکل موج ولتاژ Va |
صفحه 77 |
|
شکل (3-45) شکل موج ولتاژ Vb |
صفحه 77 |
|
شکل (3-46) شکل موج ولتاژ Vc |
صفحه 77 |
|
شکل (3-47) شکل موج جریانiA |
صفحه 77 |
|
شکل (3-48) شکل موج جریان iB |
صفحه 77 |
|
شکل (3-49) شکل موج جریان iC |
صفحه 77 |
|
شکل (3-50) شکل موج جریانiA |
صفحه 77 |
|
شکل (3-51) شکل موج جریان iB |
صفحه 77 |
|
شکل (3-52) شکل موج جریان iC |
صفحه 77 |
|
شکل (3-53) شکل موج ولتاژ Va |
صفحه 78 |
|
شکل (3-54) شکل موج ولتاژ Vb |
صفحه 78 |
|
شکل (3-55) شکل موج ولتاژ Vc |
صفحه 78 |
|
شکل (3-56) شکل موج جریانiA |
صفحه 78 |
|
شکل (3-57) شکل موج جریان iB |
صفحه 78 |
|
شکل (3-58) شکل موج جریان iC |
صفحه 78 |
|
شکل (3-59) شکل موج جریانiA |
صفحه 78 |
|
شکل (3-60) شکل موج جریان iB |
صفحه 78 |
|
شکل (3-61) شکل موج جریان iC |
صفحه 78 |
|
شکل (3-62) شکل موج ولتاژ Va |
صفحه 79 |
|
شکل (3-63) شکل موج ولتاژ Vb |
صفحه 79 |
|
شکل (3-64) شکل موج ولتاژ Vc |
صفحه 79 |
|
شکل (3-65) شکل موج جریانiA |
صفحه 79 |
|
شکل (3-66) شکل موج جریان iB |
صفحه 79 |
|
شکل (3-67) شکل موج جریان iC |
صفحه 79 |
|
شکل (3-68) شکل موج جریانiA |
صفحه 79 |
|
شکل (3-69) شکل موج جریان iB |
صفحه 79 |
|
شکل (3-70) شکل موج جریان iC |
صفحه 79 |
|
شکل (3-71) شکل موج ولتاژ Va |
صفحه 80 |
|
شکل (3-72) شکل موج ولتاژ Vb |
صفحه 80 |
|
شکل (3-73) شکل موج ولتاژ Vc |
صفحه 80 |
|
شکل (3-74) شکل موج جریانiA |
صفحه 80 |
|
شکل (3-75) شکل موج جریان iB |
صفحه 78 |
|
شکل (3-76) شکل موج جریان iC |
صفحه 80 |
|
شکل (3-77) شکل موج جریانiA |
صفحه 80 |
|
شکل (3-78) شکل موج جریان iB |
صفحه 80 |
|
شکل (3-79) شکل موج جریان iC |
صفحه 80 |
|
شکل (3-80) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 81 |
|
شکل (3-81) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 81 |
|
شکل (3-82) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 82 |
|
شکل (3-83) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 82 |
|
شکل (3-84) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 83 |
|
شکل (3-85) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 83 |
|
شکل (3-86) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 84 |
|
شکل (3-87) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 84 |
|
شکل (3-88) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 85 |
|
شکل (3-89) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 85 |
|
شکل (3-90) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 86 |
|
شکل (3-91) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 86 |
|
شکل (3-92) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 87 |
|
شکل (3-93) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 87 |
|
شکل (3-94) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 88 |
|
شکل (3-95) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 88 |
|
شکل (3-96) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 89 |
|
شکل (3-97) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 89 |
|
شکل (3-98) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 90 |
|
شکل (3-99) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 90 |
|
شکل (3-100) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 91 |
|
شکل (3-101) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 91 |
|
شکل (3-102) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 92 |
|
شکل (3-103) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 92 |
|
شکل (3-104) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 93 |
|
شکل (3-105) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 93 |
|
شکل (3-106) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 94 |
|
شکل (3-107) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 94 |
|
شکل (3-108) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 95 |
|
شکل (3-109) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 95 |
|
شکل (3-110) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 96 |
|
شکل (3-111) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 96 |
|
شکل (3-112) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 97 |
|
شکل (3-113) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 97 |
|
شکل (3-114) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 98 |
|
شکل (3-115) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 98 |
|
شکل (3-116) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 99 |
|
شکل (3-117) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 99 |
|
شکل (3-118) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 100 |
|
شکل (3-119) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 100 |
|
شکل (3-120) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 101 |
|
شکل (3-121) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 101 |
|
شکل (3-122) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 102 |
|
شکل (3-123) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 102 |
|
شکل (3-124) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 103 |
|
شکل (3-125) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 103 |
|
شکل (3-126) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 104 |
|
شکل (3-127) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 104 |
|
شکل (3-128) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 105 |
|
شکل (3-129) شکل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD |
صفحه 105 |
|
شکل (3-130) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 106 |
|
شکل (3-131) شکل موجهای جریان) (kV با PSCAD |
صفحه 106 |
|
شکل (3-132) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 107 |
|
شکل (3-133) شکل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده |
صفحه 107 |
|
شکل (3-134) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 108 |
|
شکل (3-135) شکل موجهای جریان با برنامه نوشته شده |
صفحه 108 |
|
شکل (3-136) شکل موجهای ولتاژ) (kV |
صفحه 109 |
|
شکل (3-137) شکل موجهای ولتاژ) (kV |
صفحه 110 |
|
شکل (3-138) شکل موجهای جریان (kA) |
صفحه 111 |
|
شکل (3-139) شکل موجهای ولتاژ) (kV |
صفحه 112 |
|
شکل (3-140) شکل موجهای ولتاژ) (kV |
صفحه 113 |
|
شکل (3-141) شکل موجهای جریان (kA) |
صفحه 114 |
|
شکل (3-142) شکل موجهای جریان (kA) |
صفحه 115 |
|
شکل (3-143) شکل موجهای جریان (kA) |
صفحه 116 |
|
شکل (3-144) شکل موجهای جریان (kA) |
صفحه 117 |
|
شکل (3-145) شبکه 14 باس IEEE |
صفحه 118 |
فصل 1
مقدمه
1-1 مقدمه
یکی از ضعیفترین عناصر نرم افزارهای مدرن شبیه سازی، مدل ترانسفورماتور است و فرصتهای زیادی برای بهبود شبیهسازی رفتارهای پیچیده ترانسفورماتور وجود دارد، که شامل اشباع هسته مغناطیسی، وابستگی فرکانسی، تزویج خازنی، و تصحیح ساختاری هسته و ساختار سیم پیچی است.
مدل ترانسفورماتور بواسطه فراوانی طراحیهای هسته و همچنین به دلیل اینکه برخی از پارامترهای ترانسفورماتور هم غیر خطی و هم به فرکانس وابستهاند، می تواند بسیار پیچیده باشد. ویژگیهای فیزیکی رفتاری که، با در نظر گرفتن فرکانس، لازم است برای یک مدل ترانسفورماتور بدرستی ارائه شود عبارتند از:
- پیکربندیهای هسته و سیم پیچی،
- اندوکتانسهای خودی و متقابل بین سیم پیچها،
- شارهای نشتی،
- اثر پوستی و اثر مجاورت در سیم پیچها،
- اشباع هسته مغناطیسی،
- هیسترزیس و تلفات جریان گردابی در هسته،
- و اثرات خازنی.
مدلهایی با پیچیدگیهای مختلف در نرم افزارهای گذرا برای شبیه سازی رفتار گذرای ترانسفورماتورها، پیاده سازی شده است. این فصل یک مرور بر مدلهای ترانسفورماتور، برای شبیه سازی پدیده های گذرا که کمتر از رزونانس سیم پیچ اولیه (چند کیلو هرتز) است، می باشد، که شامل فرورزونانس، اکثر گذراهای کلیدزنی، و اثر متقابل هارمونیکها است.
1-2 مدلهای ترانسفورماتور
یک مدل ترانس را می توان به دو بخش تقسیم کرد:
- معرفی سیم پیچها.
- و معرفی هسته آهنی.
اولین بخش خطی است، و بخش دوم غیر خطی، و هر دوی آنها وابسته به فرکانس است. هر یک از این دو بخش بسته به نوع مطالعهای که به مدل ترانسفورماتور نیاز دارد، نقش متفاوتی بازی میکند. برای نمونه، در شبیهسازیهای فرورزونانس، معرفی هسته حساس است ولی در محاسبات پخش بار و اتصال کوتاه صرفنظر میشود.
برای کلاس بندی مدلهای ترانسفورماتور چند معیار را میتوان بکاربرد:
- تعداد فازها،
- رفتار (پارامترهای خطی/ غیر خطی، ثابت/ وابسته به فرکانس)،
- و مدلهای ریاضی.
با دستهبندی مدلسازی ترانسفورماتورها، میتوان آنها را به سه گروه تقسیم کرد.
- اولین گروه از ماتریس امپدانس شاخه یا ادمیتانس استفاده میکند.
- گروه دوم توسعه مدل ترانسفورماتور قابل اشباع به ترانسفورماتورهای چند فاز است. هر دو نوع مدل در نرم افزار EMTP پیاده سازی شده است، و هر دوی آنها برای شبیه سازی برخی از طراحیهای هسته، محدودیتهای جدی دارد.
- وگروه سوم مدلهای براساس توپولوژی، که گروه بزرگی را تشکیل می دهد و روشهای زیادی بر اساس آن ارائه شده است. این مدلها از توپولوژی هسته بدست می آید و میتواند بصورت دقیق هر نوع طراحی هسته را در گذراهای فرکانس پایین، در صورتیکه پارامترها بدرستی تعیین شود، مدل کند.
1-2-1 معرفی مدل ماتریسی Matrix Representation (BCTRAN Model)
معادلات حالت دائم یک ترانسفورماتور چند سیم پیچه چند فاز را میتوان با استفاده از ماتریس امپدانس شاخه بیان کرد:
|
(1-1) |
|
در محاسبات گذرا، رابطه فوق باید بصورت زیر نوشته شود:
|
(1-2) |
|
که و به ترتیب بخش حقیقی و موهومی هستند، که المانهای آنها را میتوان از آزمایشهای تحریک بدست آورد.
این روش دارای تزویج فاز به فاز است، که ویژگیهای ترمینال ترانسفورماتور را مدل میکند، ولی فرقی بین توپولوژی هسته و سیم پیچ قائل نمیشود زیرا در همه طراحیهای هسته، رفتار ریاضی یکسان اعمال میشود.
همچنین چون ماتریس امپدانس شاخه برای جریانهای تحریکِ بسیار کم یا هنگامی که این جریانهای تحریک بطور کلی نادیده گرفته میشود، ماتریس منفرد[1] میشود، موجب ایجاد برخی مشکلات از لحاظ دقت در محاسبات فوق میگردد[1]. بعلاوه، امپدانسهای اتصال کوتاه، که مشخصههای بسیار مهمی از ترانسفورماتور را توصیف میکند، در اندازه گیری با چنین تحریکهایی از دست میرود. برای حل این مشکلات، ماتریس ادمیتانس باید استفاده شود:
|
(1-3) |
|
که همیشه وجود دارد و عناصر آن مستقیما از آزمایشهای اتصال کوتاه استاندارد بدست میآید.
برای مطالعات گذرا، باید به دو مولفه مقاومتی والقائی تقسیم شود و ترانسفورماتور با معادله زیر توصیف میگردد:
همه این مدلها خطی هستند، هر چند، در بسیاری از مطالعات گذرا لازم است اثرات اشباع و هیسترزیس وجود داشته باشد. در این حالت برای وارد کردن اثرات اشباع، اثرات جریان تحریک را میتوان خطی کرد و در ماتریس توصیف مدل قرار داد، ولی این کار در زمان اشباع هسته میتواند منجر به خطاهای شبیه سازی شود.
بررسی پارامترهای طراحی ترانسفورماتورهای قدرت تکه فاز و ارائه الگوریتم مناسب برای طراحی بهینه آن با استفاده از نرم افزار MATLAB
| دسته بندی | برق ، الکترونیک و مخابرات |
| بازدید ها | 3 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 217 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 131 |
بررسی پارامترهای طراحی ترانسفورماتورهای قدرت تکه فاز و ارائه الگوریتم مناسب برای طراحی بهینه آن با استفاده از نرم افزار MATLAB
فهرست مطالب
عنوان
مقدمه
فصل اول: مفاهیم اساسی در طراحی
فصل دوم: هسته ترانسفورماتور
فصل سوم: سیم پیچی ترانسفورماتور
فصل چهارم: طراحی ترانسفورماتور
منابع و مراجع
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.
فصل اول
مفاهیم اساسی در طراحی
در این قسمت به عنوان توضیح بعضی از تعاریف و مقدمات و چند مبحث بصورت گذرا مطرح می شود، که با توجه به اهمیت آشنایی با این مفاهیم در بحث طراحی می تواند بسیار مفید باشد.
تعاریف و مفاهیم:
مدل مدور (Circular Mil) :
میل مدور یکی از واحدهای متداول بین کننده سطح مقطع هادیها میباشد. وقتی که قطر هادی برابر با یک میل (mil) باشد، سطح مقطع هادی طبق روابط زیر و با توجه به شکل یک میل مدور خواهد بود.
(mil) قطر هادی D =
(CM) سطح مقطع هادی A=
1 mil = 0.001 inch
1 inch = 2.54 cm
(1-1)
ضریب شکل موج (From Factor) :
ضریب شکل موج برابر با نسبت مقدار rms موج ولتاژ مورد استفاده به مقدار میانگین این شکل موج است، که بدین ترتیب برای هر شکل موج مشخصه موجود، این ضریب متفاوت خواهد بود. برای مواردی که از موج متناوب سینوسی استفاده می شود، مقدار این ضریب برابر با 11/1 در نظر گرفته خواهد شد.
(2-1)
در شکل موج سینوسی روابط 3-1 و 4-1 برقرار می باشند:
(3-1) و (4-1)
و از روابط قبل برای موج سینوسی بدست می آید:
(5-1)
ضریب انباشتگی در سطح مقطع (Stacking Factor) :
ضریب انباشتگی در سطح مقطع برای بیان این واقعیت مطرح میشود که، سطح مقطع محاسبه شده هسته همیشه از مقدار واقعی سطح مقطع آهن هسته بیشتر است. بنابراین برای استفاده از پارامتر سطح مقطع در فرمولها باید این ضریب را که مقدار آن اغلب عددی نزدیک یک بوده و تقریباً 0.9 و یا 0.95 می باشد، به مقدار سطح مقطع ضرب کرد.
در اغلب موارد و نیز در این پروژه فاکتور انباشتگی با حرف کوچک s نمایش داده می شود.
معرفی دو فرمول اساسی در طراحی‌ها:
در طراحی ترانسها دو فرمول اساسی کاربرد زیادی دارند که در زیر آورده شده اند. با استفاده از این دو فرمول می توان به نتایج ارزشمندی رسید و روند طراحی را بصورت مدون و مشخص ارائه نمود. در این روابط مقدار ضریب انباشتگی سطح مقطع (s) را تقریباً برابر با یک در نظر گرفته ایم.
فرمول ولتاژ:
در این فرمول مقدار موثر تولید شده در یک سیم پیچی توسط رابطه (6-1) بیان می شود:
(6-1)
F : ضریب شکل موج
f : فرکانس (Hz)
a : سطح مقطع هسته
N : تعداد دور سیم پیچی
B : چگالی شار مغناطیسی
: ولتاژ تولید شده در سیم پیچی (ولت)
با استفاده از این رابطه می توان یکی از مهمترین پارامترهای طراحی یعنی تعداد دور به ازای هر ولت را براحتی محاسبه کرد و با توجه به شکل موج ولتاژ مورد استفاده یک رابطه مشخص بین این پارامتر و پارامترهای دیگر بدست آورد:
(7-1)
اگر در رابطه (7-1) مقدار a بجای برحسب بیان شود و نیز مقدار F هم برای موج سینوسی شکل در فرمول جاگذاری شود، رابطه (8-1) بدست خواهد آمد:
(8-1)
فرمول ظرفیت توان:
این فرمول مقدار توانی را که در یک هسته مشخص با چگالی جریان مشخص و در یک فرکانس معین می تواند تولید شود بیان میشود:
(9-1)
J : چگالی جریان سیم
f : فرکانس (Hz)
W : مساحت پنجره هسته
a : سطح مقطع هسته
B : چگالی شار مغناطیسی
P : ظرفیت توان تولیدی (ولت آمپر)
با استفاده از این رابطه نیز می توان یکی دیگر از فاکتورهای مهم در طراحی را بدست آورد. این فاکتور که در واقع حاصلضرب دو پارامتر W و a می باشد، با نام حاصلضرب Wa ، شناخته می شود و در حالتی که مقدار a و W را با واحد ، و مقدار J را بر حسب بیان شده و رابطه (9-1) را مرتب کنیم، رابطه (10-1) بدست خواهد آمد که از مهمترین و پرمصرف ترین روابط در طراحی میباشد:
(10-1)
در روابط (9-1) و (10-1) ، اگر میزان چگالی جریان را با پارامتر دیگری که دارای واحد اندازه گیری معکوس چگالی جریان قبلی است، بیان کنیم و پارامتر جدید را با S نمایش دهیم، بعد از اعمال سایر ضرایب معادل سازی، روابط (11-1) و (12-1) بدست خواهد آمد که در آن واحد سنجش چگالی جریان جدید (S) برابر با میل مدور بر آمپر بیان می گردد:
(11-1)
(12-1)
تلفات و افت ولتاژ در ترانسفورماتورها:
فلز هسته مانند سیمهای مسی توسط یک شار مغناطیسی متغیر لینک می شود. در نتیجه این شار یک جریان گردشی در هسته القا میشود. این جریان که eddy current نامیده می شود به همراه اثری دیگر بنام هیسترزیس یک تلفات توان به شکل گرما در آهن هسته ایجاد می کنند، که اغلب آن را تلفات آهن می گویند.
همچنین جریان بی باری در سیم پیچی اولیه با مقاومت سیم مسی روبرو می شود که باعث ایجاد تلفات و نیز افت ولتاژ می شود. این تلفات مستقل از بار بوده و به همراه تلفات آهن بخش عمده تلفات بی باری را تشکیل می دهند.
علاوه بر موارد بالا جریان بار که از مقاومت سیمهای اولیه و ثانویه عبور می کنند، تلفات را بوجود می آورد که سیمهای مسی را گرم می کند و ایجاد افت ولتاژ می کند. این تلفات را تلفات بار می گویند. تلفات توان هسته آهنی و جریان های بار سیم پیچ اولیه هم فاز میباشد و بنابراین بطور مستقیم جمع پذیرند. این تلفات قسمت غالب تلفات توان را جواب می دهند و اغلب تنها فاکتوری می باشند که در طراحی ها به حساب آورده می شوند.
منابع دیگر تلفات از جمله تلفات ناشی از جریان مغناطیس کنندگی نیز وجود دارند. این جریان به راکتانس سیم پیچی اولیه مربوط میباشد و مستقل از بار است. بخاطر اینکه این جریان نسبتاً راکتیو است، تلفات ناشی از آن نیز با تلفات توان هسته و جریان های بار هم فاز نمی باشد و نمی تواند بطور مستقیم با آنها جمع شود و زمانیکه این مقادیر باید به حساب آورده شوند (که البته تقریباً به ندرت و در تعداد کمی از ترانسهای قدرت) باید بصورت برداری وارد محاسبات گردند. خازن پراکنده و اندوکتانس نشتی دو فاکتور مهمی هستند که در تلفات و سایر پدیده های نامطلوب اثر می گذارند.
خاصیت خازنی پراکنده به طور حتم در بین دور سیمها، بین یک سیم پیچی با سیم پیچی دیگر و نیز بین سیم پیچی ها و هسته وجود دارد. این خازنها در عملکرد ترانس ایجاد اختلال می کنند، ولی با توجه به اینکه این خازنها به غیر از فرکانس های نسبتاً بالا تأثیر قابل توجهی روی مقادیر ترانس ندارند در شرایط معمولی و کار با فرکانس های پایین از آنها چشم پوشی می کنیم.
اندوکتانس نشتی بخاطر اینکه مقداری از خطوط شار سیم پیچی را در درون هسته لینک نمی کنند و مسیر فلو را در خارج هسته کامل می‌کنند، بوجود می آید. این نشت در هر دو سیم پیچ اولیه و ثانویه وجود دارد، ولی اگر هر دو سیم پیچ اولیه و ثانویه در روی یک ستون و بصورت روی هم پیچیده شوند مقدار آن بشدت کاهش خواهد یافت. اثر این اندوکتانس در فرکانسهای پایین بسیار کم خواهد بود.
در طراحی ترانسهای قدرت از اکثر فاکتورهای تلفات پراکنده بجز در موارد خاص که یک مقدار راکتانس کوچک را در نظر می گیریم، چشم‌پوشی می شود. به عنوان مثال فاصله های هوایی در هسته هایی که بصورت نامناسب ساخته شده اند، یا حرکت هسته به درون ناحیه اشباع اندوکتانس سیم پیچ اولیه و بنابراین راکتاس را کاهش می دهد. این امر باعث می شود که جریان مغناطیس کنندگی بالا رفته و به دنبال آن افت ولتاژها و تلفات مس در درون سیم پیچ اولیه زیاد شود.
در شکل (2-1) یک مدار معادل دقیق از ترانسفورماتور آورده شده است که در آن همه پارامترها منظور شده اند. شکل (3-1) برای حالت فرکانسهای پایین تنظیم شده است و فقط پارامترهای موثر در نظر گرفته شده اند.
با در نظر گرفتن شکل (3-1) بعنوان شکل مورد استفاده در این پروژه مطالعات زیر را انجام می دهیم.
از روابط جریان ها داریم:
(13-1)
(15-1) و (14-1)
(17-1) و (16-1)
برای ایجاد رابطه بین نسبت ولتاژها و تعداد دورها داریم:
(18-1)
(19-1)
از رابطه (19-1) می توان نتیجه بسیار مهم دیگری را بدست آورد. کاربرد این رابطه در بدست آوردن نسبت تعداد دورها در حالت جبران سازی افت ولتاژها برای حالتی که یکی از تعداد دورها و نیز افت ولتاژ سیم پیچی ها مشخص باشند، است.
اگر تعداد دور اولیه مشخص باشد، برای اینکه بدانیم با چه تعداد دوری در طرف ثانویه علاوه بر ایجاد نسبت ولتاژ مناسب، افت ولتاژها را جبران نماییم، از رابطه (20-1) استفاده می کنیم:
(20-1)
در حالتی که تعداد دور سیم پیچی در ثانویه مشخص باشد، تعداد دور اولیه با شرایط بالا بدست خواهد آمد:
(21-1)
تخمین تلفات ترانسفورماتور برای راندمان ماکزیمم:
یکی از آسانترین و مفیدترین اعداد و ارقامی که به عنوان فرض از آن استفاده فراوانی خواهد شد، راندمان می باشد. راندمان را با نشان می دهیم. از نظر قاعده ترانسفورماتورها ادوات کم تلفاتی هستند و اغلب راندمانی بین 75/0 و 95/0 دارند. بنابراین هر عددی در این فاصله می تواند مقدار مناسبی برای یک حدس اولیه باشد.
با استفاده از این عدد اولیه براحتی می توان مقدار توان مورد نیاز ورودی برحسب وات را محاسبه کرد:
(22-1)
بصورت منطقی از مقدار توان ورودی می توان جریان اولیه را برحسب آمپر محاسبه کرد:
(23-1)
برای ایجاد حالت بهینه در راندمان و نیز اقتصادی تر کردن طراحی باید دو موضوع مهم را در نظر بگیریم:
1- تلفات سیم پیچ اولیه و ثانویه با هم برابر باشند.
2- تلفات آهنی با تلفات مسی کل برابر باشند.
به بیان دیگر یعنی نصف کل تلفات در آهن هسته و نصف دیگر در مس باشند و تلفات مسی بصورت برابر بین سیم پیچی اولیه و ثانویه تقسیم شود.
در این حالت به تجربه فرمول دیگری را می توان بدست آورد که نسبت تعداد دور اولیه و ثانویه را از طریق راندمان به نسبت ولتاژها مربوط می‌سازد:
(24-1)
برای ایجاد راندمان حداکثر از روش فوق باید فضای قابل دسترس برای سیم پیچی ها در هسته بصورت مساوی بین اولیه و ثانویه تقسیم شود، یعنی سیم پیچی اولیه نصف فضای کل در دسترس برای سیم پیچی ها در هسته را اشغال کند و مجموعه سیم پیچی های ثانویه نیز همگی با هم نصف دیگر فضای در دسترس را اشغال نمایند. منظور از فضای سیم پیچی حجم قسمتی است که توسط سیم در هر سیم پیچی اشغال شده است. شکل های (4-1) و (5-1) این مطلب را توضیح می دهند.
در مواردی ممکن است برای طراحی مقدار رگولاسیون ولتاژ داده شده باشد و از طریق آن باید مقدار راندمان را برای شروع روند طراحی حدس زد. در مورد ارتباط بین رگولاسیون ولتاژ و راندمان می توان رابطه زیر را با تقریب مناسبی بیان کرد:
(25-1) و
از رابطه بالا رابطه (26-1) بدست خواهد آمد:
(26-1) و
فصل دوم
هسته در ترانفسورماتورها
در این فصل در مورد انواع هسته و نیز مواد مورد استفاده در هسته ترانسفورماتورهای امروزی مطالبی آورده شده است که با توجه به اهمیت انتخاب هسته در روند طراحی می تواند یکی از قسمتهای مهم این پروژه و نیز پروژه‌های مشابه باشد.
تا کنون ماده هسته به طور مکرر با عنوان آهن بیان می شد. در واقع بیشتر مواقع آهنی وجود ندارد ولی آهن هم می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
معمولاً ماده هسته آلیاژهایی در یک کلاس کاملاً کم آهن می باشد که شامل 85% نیکل به علاوه مقدار کمی آهن و سایر مواد می باشد. ماده دیگری نیز وجود دارد که اصلاً فلز نمی باشد و در واقع یک نوع سرامیک می باشد.
معمولترین نوع هسته فولاد ترکیب شده با آهن با مقدار کمی از سایر مواد می باشد که سایر مواد به صورت قابل ملاحظه سیلیکون می باشد.
مشخصههای مواد هسته:
به طور معمول پنج مشخصه هسته باید در نظر گرفته شود:
1- Permeability :
پرمابیلیته توانایی هدایت فلو است و از نظر ریاضی برابر است با نسبت چگالی فلو (B) به نیروی مغناطیس کنندگی ایجاد کننده آن.
(1-2)
وقتی که B برحسب H رسم گردد منحنی بدست آمده مغناطیس شوندگی یا منحنی اشباع یا به صورت ساده منحنی B-H نامیده می شود (شکل 1-2).
این منحنی B-H برای یک ماده نمونه است که قبلاً کاملاً مغناطیس زدایی شده است و سپس به تدریج در معرض افزایش تدریجی نیروی مغناطیسی کنندگی قرار گرفته و در هر لحظه چگالی فلو اندازه گیری شده است. شیب منحنی در هر نقطه داده شده پرمابیلیته در آن نقطه می باشد. زمانی که محاسبه شود و برحسب B یا H رسم شود مشهود است که ثابت نیست. مقدار تغییر می کند و بنابراین مقدار آن در یک نقطه B یا H داده شده مشخص می شود (شکل 2-2).
در مقادیر کوچک H پرمابیلیته اولیه نامیده می شود. درجات معمولی مواد هسته از قبیل فولاد کم کربن و فولاد سیلیکون دار دارای اولیه کمی میباشد آلیاژهی زیادی از جمله انواع آهن نیکل دار در چندین دهه اخیر تلاش شده است برای اینکه اولیه آنها حتی به صورت نامحدود افزایش یابد.
یک اصطلاح دیگر که به صورت متناوب در طراحی ترانسفورماتور مواجه می شویم افزایشی است که بعضی وقتها ظاهری یا ac گفته میشود این زمانی است که یک نیروی مغناطیس کنندگی ac روی یک نیروی مغناطیس کنندگی dc گذاشته شود که یک وضعیت مشابه در بعضی انواع مدارهای الکترونیکی می باشد.
اثر این مقدار dc بردن آهن به نزدیک نقطه اشباع است و سپس برای ac این کاهش می یابد در چنین وضعیتی پرمابیلیته بهبود می یابد با در نظر گرفتن یک فاصله هوایی با اندازه بهینه در مدار مغناطیسی شکل 3-2 ، اثر تغییرات فاصله هوایی هسته را روی اندوکتانس سیم پیچی با هسته آهنی را نمایش میدهد. سه سطح dc جریان برای یک سطح ثابت نشان داده شده است.
2- Saturation :
منحنی B-H به وضوح معنای اشباع را مشخص می کند. دیده می شود که بعد از یک مقدار مشخص H (نقطه c در شکل 1-2) افزایش کمی در مقدار B وجود دارد و آهن به شرایط اشباع می رسد. مواد مختلف در مقدارهای متفاوتی از چگالی فلو به اشباع می رسد باید توجه کنیم که در حالت اشباع پرمابیلیته باید خیلی کوچک یا صفر باشد، برای اینکه افزایش کمی در مقدار B و یا عدم افزایش آن به خاطر افزایش H وجود دارد. این به آن معنی است که هنگامی که آهن اشباع می شود اندوکتانس خیلی کوچک است.
به صورت معمول دقت می شود که آهن بالای نقطه اشباع نرود هر چند استثناهای مهمی وجود دارد که بعداً به آنها پرداخته می شود.
گزارش کاراموزی ترانسفورماتور قدرت گازی GIS،ایمنی در انتقال
| دسته بندی | فنی و مهندسی |
| بازدید ها | 0 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 36 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 44 |
گزارش کاراموزی ترانسفورماتور قدرت گازی GIS،ایمنی در انتقال در 44 صفحه ورد قابل ویرایش
فهرست جداول
آمار استفاده ترانسفورماتورهای گازی در زاپن 20
مسئولیتهای ایمنی در کارکنان 23
فهرست شکلها
تغییرات درجه حرارت سیم پیچ ها 6
سیستم خنک کنندگی 10
ترانسفورماتور ولتاز مغناطیسی 17
فهرست مطالب
خلاصه گزارش 1
مقدمه 2
ویزگی ها و موارد قابل توجه ترانسفورماتورهای گازی 3
ساختمان و اصول طراحی ترانسفورماتورهای گازی 7
متعلقات ترانسفورماتور 11
سیستم حفاظتی 15
مفاهیم ایمنی 21
اصول و روشهای ایمنی 24
حوادث ناشی از کار 27
اصول ایمنی در الکتریسیته 29
آشنایی با مختصات آتش سوزی 30
دستور العمل کنترل موارد ایمنی در پستهای انتقال نیرو 36
آمار حوادث در پست فریمان 41
فهرست منابع 42
مقدمه :
در سالهای اخیر افزایش روز افزون مصرف انرژی الکتریکی ، گسترش شبکه های توزیع و فوق توزیع را در شهرها و مناطق صنعتی اجتناب ناپذیر نموده است با توجه به اینکه کمبود فضا و لزوم همسازی با محیط از یک طرف و جلوگیری از آثار آلودگی های مختلف از طرف دیگر پستهای گازی روز به روز کاربرد پیشتری می یابند ولی با این وجود به علت مسائل فنی موجود تاکنون ترانسفورماتورهای این پستها از نوع روغنی بوده و به منظور کنترل دامنة آتش سوزی احتمالی و مسائل مربوط به سیستم خنک کنندگی عمدتا در فضای باز نصب می شوند ولی اخیرا گاز sf6 نیز در طراحی و ساخت ترانسفورماتورهای با قدرت بالا مورد توجه قرار گرفته است و نسل جدیدی از ترانسفورماتورها را با عنوان ترانسفورماتورهای گازی مطرح نموده که در این جزوه مورد بررسی قرار می گیرد.
ویژگیها و موارد قابل توجه ترانسفورماتورهای گازی :
الف- از آنجا که گاز sf6در این ترانسفورماتورها جانشین روغن شده ، غیر قابل احتراق و انفجار بوده لذا در صورت بروز عیبهای متداول در ترانسفورماتور احتمال بروز آتش سوزی وجود ندارد لذا این ترانسفورماتورها برای کاربرد در فضاهای سر پوشیده بسیار مناسب می باشند و در هر صورت برای این ترانسفورماتورها ضرورت تعبیه سیستمهای اتوماتیک اطفاء حریق که بسیار گران و هزینه بردار می باشند وجود ندارد.
ب- با توجه به پایداری شیمیایی کامل گاز sf6 و عدم تاثیر شرایط محیطی بر روی عایق ترانسفورماتور در اثر ایزوله بودن کامل نسبت ب هوای محیط (نداشتن کنسرواتور) و پایداری حرارتی بالای این گاز امکان بروز عیب در این ترانسفورماتور به حداقل ممکن کاهش یافته و از آنجا این ترانسفورماتورها معمولا در پستهای با سوئیچگیرهای گازی مورد استفاده قرار می گیرند و ارتباط ترانسفورماتور با سوئیچگیرهای مربوطه از طریزق لوله های گازی ( GIB ) انجام می گیرد لذا امکان ایجاد اتصال کوتاه نیز در نزدیکی ترانسفورماتور به حداقل می رسد و لذا در مجموع قابلیت اطمینان سیستم به حداکثر می رسد.
ج- از انجاییکه این ترانسفورماتور به صورت کامل آب بندی بوده و قسمت اکتیو در داخل محفظه فلزی قرار دارد و حداقل دریچه برای بازدید و یا تعمیر در طرح ان در نظر گرفته می شود و با هوای محیط هیچ گونه ارتباطی ندارد لذا برای مناطق با آلودگی و رطوبت بالا مناسب می باشند.
د- انتقال صدا در گاز SF6کمتر از روغن و یا هوا بوده و لذا مقدار صدای ترانسفورماتورهای گازی نسبت به روغنی کمتر می باشد.
ه-گازSF6 به خاطر الکترونگاتیو بودن (جذب الکترونهای آزاد) از خاصیت عایقی خوبی برخوردار می باشد و به خاطر ویژگی خاص این گاز در مقابل اضافه ولتاژهای سوئیچینگ یا صاعقه طراحی ترانسفورماتور از نظر عایقی با اطمینان بالاتری صورت می گیرد.
و- مشخصات الکتریکی ترانسفورماتورهای گازی نظیر جریان بی باری و تلفات با نوع روغنی یکسان بوده ولی مقدار امپدانس این ترانسفورماتورها نسبت به نوع گازی کمی بیشتر از نوع روغنی به خاطر فواصل بیشتر بین سیم پیچها می باشد البته این پارامتر به سهولت قابل کنترل می باشد.
ز- با توجه به اینکه این ترانسفورماتور ها به صورت کاملا آب بندی شده حمل می شوند. لذا عملیات نصب و راه اندازی به علت عدم نیاز به پروسس خشک کردن و روغن زدن بسیار راحت تر بوده و در مقایسه با نوع روغنی به زمان کمتری نیاز می باشد. تعمیرات و بازدیدهای دوره ای در حین بره برداری نیز خیلی بندرت ضرورت پیدا می کند اما در صورت نیاز به بازدید داخلی از ترانسفورماتور بایستی توجه داشت که اگر چه گاز SF6سمی نمی باشد ولی چون وزن مخصوص آن بیشتر از هواست، در داخل تانک باقی مانده و ضروری است که قبل از وارد شدن به داخل تانک مقدار اکسیژن کنترل شده و در صورت لزوم اکسیژن نیز تزریق گردد.
ح- هدایت حرارتی گازSF6 اگر چه از هوا بیشتر می باشد ولی در مقایسه با روغن پایین تر بوده و لذا برای انتقال حرارت ناشی از تلفات ترانسفورماتور بایستی دقت لازم در طراحی سیستم خنک کنندگی صورت پذیرد و اصولا سیستمهای خنک کنندگی این نوع ترانسفورماتورها پیچیده تر از ترانسفورماتورهای روغنی می باشد.
ط- در این نوع ترانسفورماتورها امکان نشتی تدریجی گاز در حین بهره برداری وجودا داشته که به سهولت نوع روغنی نیز قابل رویت نمی باشد لذا بایستی طوری طراحی شوند که در صورت افت فشار گاز از نظر عایقی مشکل خاصی بوجود نیامده و ضمنا از انجا که افت فشار گاز به خاطر کاهش دانسیته ان درجه حرارت سیم پیچها را نیز افزایش می دهد لذا بایستی در چنین صورتی بار ترانسفورماتور نیز متناسبا کاهش داده شود که میزان ان بستگی به طرح سیستم خنک کننده دارد.
نمودارهای (1-9-2 )یک نمونه از تغییریات درجه حرارت سیم پیچی ترانسفورماتورها را نسبت به تغییر فشار گاز و بار ترانسفورماتور در دو حالت سیستم خنک کنندگی طبیعی و اجباری نشان می دهد.
2-9-2) ساختمان و اصول طراحی ترانسفورماتورهای گازی:
الف) سیم پیچی ها و عایقهای مربوطه : با توجه به اینکه مواد عایقی کاغذی مقاومت کافی را در مقابل عبور هوا و یا گاز ندارند عایق مناسبی در محیط گاز نمی باشند و به همین دلیل از عایقهای دیگری ماند فیلم پلی استر برای عایق کاری هادی های سیم پیچها استفاده می گردد و برای کنترل میدان الکتریکی و عایق بندی بین سیم پیچها و هر سیم پیچی با زمین کاربرد شیلدهای موسوم بهElectric field relaxing shield نیز ضروری می باشد.
ضمنا برای حفاظت بهتر ترانسفورماتور در مقابل اضافه ولتاژهای صاعقه و توزیع یکنواخت بتر این اضافه ولتاژ از سیم پیچی های موسوم به (High series capacitance)Hiser Cap برای سیم پیچی های فشار قوی که ظرفیت خازنی بین حلقه ها افزایش می دهد استفاده می شود.شکل (2-9-2 ) این نوع سیم پیچی را در مقایسه با نوع دیسکی نمایش می دهد
از آنجا که توزیع اولیه ولتاژ ضربه ای بوسیلة نسبت کاسیتانس سری و کاپاسیتانس با زمین تعیین می گردد با افزایش کاپاسیتانس سری این توزیع خطی تر می گردد و لذا نوسان ولتاژ اولیه کنترل شده و سیم پیچی در مقابل چنین اضافه ولتاژهایی مقاومتر می گردد. ضمنا تحقیقات اخیر پیشنهاد استفاده از سیم پیچهای ورقه ای از جنس آلومینیم را نیز مطرح ساخته است.
ب)هسته:هسته این ترانسفورماتورها مانند رانسفورماتورهای روغنی از ورقه های آهن سیلیس دارا ولی با کیفیت بسیار بالا تشکیل می گردد که با روش adhesiveو بدون استفاده از هر گونه سوراخ و یا پیچ بهم متصل می گردند. در ترانسفورماتورهای با قدرت بالا برای خنک کردن هسته علاوه بر استفاده از داکت های عبور گاز در اطراف هسته در داخل هسته نیز چنین داکت هایی پیش بینی می گردد.
ج) تانک: با توجه به اینکه فشار گاز داخل تانک معمولا در فشار kg/cm2 1 و در درجه حرارت C°20 درجه تنظیم می گردد و این فشار در درجه حرارت حداکثر کار ممکن است تا حدود kg/cm2 6/1 برسد. و علاوه بر آن سوپاپ تخلیه فشاری که معمولا در فشار 2 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع عمل می نماید نیز روی تانک نب می گردد. بنابراین احتیاجی نیست که تانک ترانفسورماتور مشخصات مورد نظر را برای محفظه های تحت فشار مطابق کلاس دو طبقه استاندارد تاسیسات تحت فشار دارا باشد. ولی به منظور رعایت کامل مسائل ایمنی بایستی تانک طوری طراحی گردد که فشارهای kg/cm2 5/2 را تحمل نموده و آزمایش نشتی گاز نیز با استفاده از اشکار سازهایی از قبیل گاز هلیوم و غیره انجام گیرد.
د) سیستم خنک کنندگی: گاز SF6 همانطور که گفته شده به عنوان یک مادة خنک کننده و یا انتقال دهندة حرارت از هوا خیلی بهتر است. ولی به خوبی روغن نمی باشد اما می توان با افزایش سرعت جریان گاز و در نتیجه افزایش خاصیت انتقال حرارت این مشخصه گاز را نیز تا حد روغن افزایش داد این کار به کمک انتخاب سیستم خنک کنده پیچیده ای مطابق شکل (2-9-2 ب )انجام می گیرد.
در این سیستم همانطوریکه ملاحظه می شود گاز به عنوان ماده منتقل کننده حرارت توسط پمپ های وزش گاز که در بین لوله ارتباطی تانک به مبدل حرارتی نصب می گردد به داخل قسمتی موسوم به Wind box که در زیر قسمت اکتیو قرار دارد فرستاده می شود و از انجا این گاز با فشار به داخل سیم پیچهای فشار قوی – فشار قوی – فشار ضعیف و هسته ارسال می گردد. معمولا کانالهای گاز نیز در داخل سیم پیچها تعبیه می گردد تا گاز به صورت زیگزاگ در داخل سیم پیچ هدایت شده و به این ترتیب هدایت حرارتی بهتری صورت می پذیرد.
خنک کننده ها در این ترانسفورماتورها از نوع مبدلهای حرارتی (Cross Flow Type ) می باشد که از لوله های آلومینیم ساخته می شود و هدایت حرارتی بسیار بالائی دارد. اخیرا تحقیقاتی وسیع به منظور کاهش ابعاد سیستم خنک کنندگی و پایین آوردن تلفات ترانسفورماتور در قدرتهای بالا (در حدود 300 مگاولت آمپر ) انجام گردیده که نتایج آن منجر به ارائه تکنیک جددی در طراحی ترانسفورماتورها با استفاده از سیستم خنک کنندگی با ماده واسطه کاملا جدا از گاز گردیده که موسوم به ترانسفورماتورهای (s/sGIT) Separate Cooling – Cooling – Sheet Winding GIT) می باشند.
در این طرح جدید ماده خنک کننده (پرفلوئورکربن (F4C می باشد. و از داخل لوله های عایق (لوله های قابل ارتجاع از جنس تفلون) که از داخل سیم پیچها و هسته عبور می نمایند و به پانلهای مبدل حرارتی اتصال می یابند عبور کرده و باعث خنک شدن ترانسفورماتور می گردد. نوع سیم پیچی در این طرح بجای هادیهای معمولی از نوع ورقه های آل ومینیم با عایق فیلم پولیمر بوده که دارای کاپاسیتانس سری بالائی نیز می باشد و قابلیت انتقال حرارتی بالایی دارد. شکل (2-9-2 ج)شمایی از این طرح را نشان می دهد.
متعلقات ترانسفورماتور:
الف) بوشینگها : طرف ولتا= بالای ترانسفورماتورها مستقیما می توانند به یک تاسیسات پست گازی عایق شده با گاز متصل بشوند ولی از آنجا که فشار گاز داخل ترانسفورماتور با پست یکسان نبوده و از طرف دیگر جدا بودن گازها در دو مجموعه از نظر قابلیت اطمینان ضرورت دارد لذا بایستی از بوشیگهای گاز به گاز (Gas to Gas) استفاده نمود و در چنین صورتی ترانسفورماتورهای جریان بوشینگی نیز می توانند روی آن نصب گردند. در طرف ولتاژ پایین در صورت کم بودن ولتاژ اتصال معمولا از طریق بوشینگهای خشک و از طریق کابل مناسب می باشد اما در صورت بالا بودن ولتاژ این اتصال نیز مشابه روش فوق انجام می گیرد.
ب) تپ چنجر: تپ چنجرهای این ترانسفورماتورها اگر از نوع Off Load باشد معمولا با نوع مورد استفاده در ترانسفورماتورهای روغنی تفاوتی ندارد ولی اگر تپ چنجر On load مد نظر باشد بایستی از تپ چنجرهای نوع خلاء Vacum Switch Type استفاده شود.
ج) اندازه گیری درجه حرارت گاز : یک آشکار ساز حرارتی در قسمت بالای تانک نصب می گردد تا از طریق یک نشان دهنده عقربه ای که به یک کنتاکت هشدار دهنده نیز مجهز می باشد درجه حرارت گاز را نشان می دهد.
د) گیج فشار گاز : یک گیج فشار سنج نیز بارنج مناسب (معمولا از 1- تا 3+ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع) که قادر به اندازه گیری فشار می باشد روی تانک نصب می گردد. این گیج بایستی به یک کنتاکت هشدار دهنده مجهز باشد که در فشار بیش از حد قابل انتظار 7/1 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع تحریک گردد.
ه) سوپاپ تخلیه فشار : یک سوپاپ تخلیه فشار از نوع Self Reset نیز به منظور حفاظت ترانسفورماتور در مقابل اضافه فشارهای داخلی بایستی در طرح در نظر گرفته شود. این سوپاپ معمولا در فشار 2 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع بایستی عمل نموده و پس از تخلیه گاز به میزان لازم و کاهش فشار در حد مزبور مجددا به حالت بسته درآید تا از خروج گاز اضافی جلوگیری به عمل آید. این دستگاه نیز مجهز به کنتاکت لازم جهت قطع ترانسفورماتور در صورت عملکرد مجهز می باشد.
مفاهیم ایمنی :
تعریف ایمنی : در فرهنگ لغت فارسی دکتر محمد معین برای لغات ایمن و ایمنی تعارف زیر آمده است:
ایمن به معنای در امن، محفوظ ، مصون ، سالم ، رستگار
ایمنی به معنای ایمن بودن و مصونیت معنی شده است.
مسئولیت های ایمنی کارکنان:
مسئولیتهای ایمنی کارکنان را می توان به سه بخش عمده
1- اخلاقی 2- تعهدات نسبت به سازمان
3- وظایف قانونی تقسیم کرد.
1- مسئولیتهای اخلاقی
هر فرد در رابطه با مسئولیتهای اخلاقی سه وظیفه به عهده دارد:
نسبت به خود – همواره باید کوشید که زندگی را با سلامتی گذارند، زیرا سلامت جسم و روان مقدمه انجام وظیفه است
نسبت به دیگران – غالبا عملیات و کارهای غیر ایمن می تواند به دیگران اعم از همکاران و غیره نیز صدمه بزند از این رو باید در انجام وظایف نهایت دقت را به خرج داد.
نسبت به فامیل و خویشان – اگر نسبت به همسر فرزندان و پدر و مادر خود احساس مسئولیت داریم باید توجه کنیم که وجود هرگونه حادثه ممکن است به بی سرپرستی آنان منجر شود، پس برای حفظ بقای زندگی آنها حفظ زندگی خود ضرورت دارد.
2-تعهدات نسبت به سازمان
معمولا فرد در قبال قراردادی که با کار فرما اعم از دولتی یا خصوصی منعقد می کند متعهد می شود که شرایط کاری معینی را انجام دهد و نسبت به مقررات آن سازمان یا شرکت که مقررات و قوانین استاندارد و حفاظت و ایمنی کار نیز جزء آن است وظیفه شناس باشد به طور مسلم نقض این مقررات به ویژه در مواقعی که زندگی فردی در خطر است می تواند با برخورد انظباطی خاصی روبرو شود. لازم به ذکر است در بعضی از شرکتها و سازمانها از جمله شرکت برق مقررات و دستور العملهای ایمنی را تحت عنوان خطی مشی ایمنی تدوین می کنند و همه کارکنان ملزم به رعایت آن می شوند.
3- وظایف قانونی
هر فردی که در فرآیند انجام کار برای همکاران یا مردم حادثه ای ایجاد کند مسئول است و باید در مقابل قانون پاسخگو باشد. در قوانین حفاظت کار نیز مقرراتی برای کارکنان وجود دارد که بر موارد ذیل تاکید دارد.
- ایمنی خود را حفظ کنید
- مراقبت ایمنی دیگران باشید
- با کارفرما در اجرای مقررات ایمنی همکاری نمائید.
آثار ظاهری یک آتش سوزی:
یک آتش سوزی با ارائه سه علامت خودنمایی می کند.
الف) شعله : شعله پدیده است از ترکیب گاز محترق با اکسیژن ، شعله ها با بالا رفتن حرارت جسم سوزان اوج گرفته و کاملا مشهواد است.
ب: دود و گاز: این دو عامل ناشی از آتش سوزی را میتوان فضولات احتراق نامگذاری کرد به عبارت دیگر دودی که از احتراق حاصل می شود بدون اینکه گازی که می سوزد دیده شود کاملا مشهود است.
طرق مبارزه با حریق:
همانطوریکه قبلا گفته شد برای آنکه آتش سوزی رخ دهد بایستی سه عامل هوا، حرارت و ماده سوختنی مجتمع گردند.
حال اگر به وسایلی بتوان فقط یک عامل از این عوامل را از صحنه عملیات خارج نمود ارتباط سه عامل قطع گردیده و آتش خاموش خواهد شد. به نسبت تصمیمی که متصدی مبارزه با آتش سوزی اتخاذ می نماد طرق مختلف خاموش کردن به شرح زیر خواهد بود.
الف) خارج نمودن عامل حرارت : در این طریقه که می توان آن را خنک نمودن آتش نیز نامید آب رل اصلی را بازی نماید، چنانچه مقدار انتقال حرارت از صحنه عملیات بیشتر از تولید آن باشد حارت کافی برای ادامه عملیات وجود نداشته آتش خاموش خواهد شد.
ب) خارج نمودن عامل هوا: میدانیم 21% هوا اکسیژن می باشد و چون اکسیژن عامل اصلی ادامه آتش است لذا دور نمودن هوا از صحنه عملیات یعنی دور ساختن اکسیژن از آن صحنه نتیجه اش خاموش شدن آتش است این عمل به طرق مختلف انجامی می گردد که به شرح زیر است.
اول) جایگزین کردن گازهای سنگین : در این طریقه از گازهای سنگین مختلف استفاده می نمایند همانند که در حدود 5/4 برابر هوا وزن دارد.
دوم ) ایجاد طبقه عایق بین هوا و آتش : در این طریقه از موادی که بتواند در مقابل آتش سوزی مقاومت نماید استفاده می شود مانند : کف شن ، و ماسه پتو و ...
ج) خارج نمودن ماده قابل اشتعال از صحنه: معلوم است چنانچه ماده قابل اشتعال در مجاورت هوا و حرارت نباشد آتش سوزی اتفاق نخواهد افتاد و چون شرط اول یعنی مجاور نبودن با هوا تقریبا غیر ممکن است لذا سعی می شود ماده قابل اشتعال را از مجاورت با آتش دور سازند.
7- وسایل مبارزه با انواع آتشها
وسایل مورد لزوم و طرق انتخابی برای انواع آتشهای ممکنه به شرح زیر خلاصه می شود.
الف- مبارزه با آتش های بدون خاکستر: برای این عمل معمولا از طریق خارج نمودن هوا از صحنه عملیات استفاده می شود، وسایل مورد مصرف عبارتند از انواع گازهای بدون اثر و سنگین ، انواع کفها، خاموش کننده های پودر خشک شیمیائی و غیره
ب- مبارزه با آتش هایی که از خود خاکستر باقی می گذارند: در این نوع از آتش سوزی ها از طریقه خنک کردن استفاده می شود ماده اولیه برای این کار آب می باشد.
ج- مبارزه با آتش سوزیهای برقی: در این طریقه وسایلی باید به کار برده شود که امکان انتقال جریان برق به بدن شخص مامور مبارزه موجود نباشد، بهترین وسیله برای مبارزه با آتشهایی که منبع برقی دارند گازها و پودر خشک شیمیایی می باشد، چنانچه در این قبیل آتش سوزی های جریان برق ابتدا قطع شده سپس آب و یا کف مصرف گردد اشکالی ندارد.
حیطه وظایف
1- لوازم حفاظت فردی :
شامل لباس کار،کفش مناسب ،کلاه ایمنی ودستکش کار بوده وبایستی کلیه افراد که به نوعی درگیر با کارهای بهره برداری وتعمیرات میباشد بصورت مناسبی مجهز به لوازم یاد شده باشند .
2- لوازم حفاظت گروهی:
شامل دستکش عایق 20 کیلو ولت ، چراغ قوه با پوشش عایق ،چوب استیک ،فاز متر فشار قوی ،چهار پایه مناسب ،نوارهای هشدار دهنده ،فاز متر فشار ضعیف ،انبردست بوده وبایستی بصورت مناسب( تابلوهای آبی رنگ ونگهدارنده های مناسب )درفضای داخلی پست نگهداری شود .
تجهیزات ایمن کننده :
شامل ارتهای سیار 20 و63 و132 و400 کیلو وات – کلید ارت باسبار – فرش عایق که بستگی به سطح ولتاژ پست وشرایط طراحی داشته وهمچنین انواع تابلوهای هشدار دهنده بوده وبایستی در پست بصورت مناسبی نگهداری ودر هنگام کارهای اجرایی به صورت مطمئنی از وسایل ذکر شده جهت ایمن نمودن محیط کار استفاده گردد.
1- تجهیزات اعلام واطفاء حریق :
شامل کپسولهای پودر وگاز 50 و12 کیلو گرمی گاز CO2 30 و6 کیلوگرمی ،حفاظتهای غیر فعال (دیوار آتش ،حوضچه های ردین و... )سیستمهای اطفاءحریق بوده وبایستی بصورت مطمئنی حفاظت ودر زمانهای تعیین شده مناسب تست ورفع عیب گردند .
2- وضعیت قفلها (اینتر لاکها ) :
کلیه اینتر لاکهای مکانیکی والکتریکی بریکرها وسکسیونر های موجود در پست بصورت مطمئن ودرحد شرایط طراحی اولیه بایستی انجام وظیفه نماید .وهرگونه نقص واشکال بلافاصله بر طرف گردد.
3- وضعیت روشنایی :
سیستم روشنایی محوطه ،اتاق فرمان وروشنایی DC بایستی در حد مطلوب وشرایط طراحی اولیه بوده واشکالات بوجود آمده در اسرع وقت رفع می گردد.
5- وضعیت موانع وحفره ها :
تمامی فضای پست اعم از اتاق فرمان ومحوطه که اپراتور وکمک آن نیاز به سرکشی ونظارت دارد بایستی بدون مانع وسطوح زیر صفر (حفره ها ) دارای در پوش ودال باشد همچنین جهت جلوگیری از ورود حیوانات موذی کلیه کانالهای ارتباطی به تابلوهای اتاق فرمان و کانالهای محوطه ایزوله بندی مناسبی داشته باشند .
1- وضعیت زمین حفاظتی :
لازم است تمامی استراکچرها ،فنس های درحد دسترسی ، تابلوها ،پریزها ،ترانسفور ماتورها ومتعلقات جانبی آنها ،پایه های روشنایی ، دکل بیسیم ،ارت مت به یک سیم ارت با سطح مقطع مناسب متصل گردد .همچنین سطح ونوع گراویه درنقاط مختلف محوطه بایستی در وضعیت مناسبی وجود داشته باشد
2- وضعیت سیستم های ارتباطی :
لازم است هر پست حداقل به دوسیستم ارتباطی مجهز باشد تا در مواقع لزوم اپراتور بتواد در اسرع وقت دستورات ارجاع شده را به نحو مقتضی انجام دهند .
3- وضعیت نظافت وضبط وربط کار:
لازم است کلیه اماکن پست شامل اتاق فرمان ،کلید خانه ، باطری خانه ، آبدارخانه ،محوطه خارجی ، سالنهای جانبی کاملا تمیز وعاری از هرگونه بهم ریختگی ولوازم غیر ضروری بوده واپراتور موظف است به کلیه گروههای اجرایی درحین انجام وزمان اتمام کار تذکرات در جهت جمع آوری لوازم اضافی را بدهد لازم به ذکر است مسئولیت ضبط وربط نظافت محیط پست به عهده اپراتور هرشیفت می باشد .
4- ضعیت آموزشهای ایمنی :
لازم است آموزشهای عمومی ،تخصصی وباز آموزی ایمنی تحت سیبلاسهای مشخص تعیین ودر مقاطع زمانی مناسب کلیه مسئولین ، اپراتور وکمک اپراتورها (نگهبانان )درجهت فراگیری برنامه ریزی گردد.
5- ثبت وضبط وقایع وحوادث :
لازم است کلیه وقایع که به نوعی صدمه یا خسارت به نیروی انسانی وتجهیزات وارد می شود به همراه شرح واقعه یا حادثه دفتری که به این منظور با سرفصل «دفتر وقایع وحوادث ایمنی » در پست موجود میباشد توسط اپراتوری هر شیفت ثبت گردد همچنین کلیه موارد غیر ایمن بر طرف نشده در پایان هر ماه در این دفتر ثبت گردد.
پروژه کارآفرینی کارگاه تولید ترانسفورماتور
| دسته بندی | کارآفرینی |
| بازدید ها | 0 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 523 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 26 |
پروژه کارآفرینی کارگاه تولید ترانسفورماتور در 26 صفحه ورد قابل ویرایش
فهرست مطالب
عنوان شماره صفحه
خلاصه طرح :............................................................................................................................................................. 3
فصل اول - کلیات............................................................................................................................................. 5
1- 1 مقدمه :.............................................................................................................................................................. 6
ترانسفورماتورهای توزیع خشک رزینی...................................................................................................................... 6
ترانسفورماتورهای توزیع روغنی................................................................................................................................. 7
1 – 2 نام کامل طرح و محل اجرای آن :.................................................................................................................. 7
محل اجرا :.................................................................................................................................................................. 7
1 – 3 – مشخصات متقاضیان :................................................................................................................................. 7
1 – 6 - وضعیت و میزان اشتغالزایی :.................................................................................................................... 8
مجوز های قانونی :..................................................................................................................................................... 8
مراحل صدور جواز تاسیس :..................................................................................................................................... 8
شرایط عمومی متقاضیان ( اعم از اشخاص حقیقی یا حقوقی ) دریافت جواز تاسیس............................................ 9
1- اشخاص حقیقی................................................................................................................................................. 9
2- اشخاص حقوقی................................................................................................................................................. 9
مدارک مورد نیاز:........................................................................................................................................................ 9
اصلاحیه جواز تاسیس :........................................................................................................................................... 10
تعریف:...................................................................................................................................................................... 11
صدور پروانه بهره برداری :..................................................................................................................................... 11
مراحل صدور توسعه طرح :..................................................................................................................................... 12
فصل دوم - روش انجام کار...................................................................................................................... 13
گزارش مختصر بازدید از واحد ها تولیدی با خدماتی مرتبط با موضوع پروژه :.................................................. 14
بازدید از کارخانه تولید ترانسفورماتور................................................................................................................... 14
جنبه های ابتکاری بودن و خلاقیت به کار رفته شده :........................................................................................... 14
فهرست تجهیزات و ماشین آلات مورد نیاز و برآورد قیمت آنها :........................................................................ 15
مشخصات نیروی انسانی مورد نیاز از لحاظ مفید بودن و توانایی کار:.................................................................. 15
روشهای بازاریابی و تبلیغات جهت ( جهت فروش کالا ).................................................................................... 16
فصل سوم - امور مالی طرح...................................................................................................................... 17
جدول 1 حدود قیمت فروش ترانسفورماتورهای توزیع سه فاز روغنی برای ولتاژ اولیه 20KV در شرکت ایران ترانسفور 18
جدول 2 قیمت ترانسفورماتورهای تک فاز به دلار در آمریکا................................................................................ 19
جدول 3 قطعات ترانسفورماتور.............................................................................................................................. 19
جدول 4 تلفات ترانسفورماتورهای توزیع و پتانسیل کاهش آن ها در اقتصادهای مهم دنیا................................... 20
جدول 5 تعداد ترانسفورماتورهای توزیع در نواحی مختلف دنیا........................................................................... 20
جدول 6 مقایسه آماری ترانس های توزیع نصب شده در شبکه سراسری از سال 1376 تا 1384..................... 21
نمودار 1 سهم شرکت های مختلف سازنده فروش ترانسفورماتورهای توزیع در دنیا........................................... 21
جدول 7 مشخصات ترانس های توزیع سه فاز روغنی تولیدی در شرکت ساخت نیرو و قیمت تقریبی فروش آن ها در سال 1384 22
جدول 8 مشخصات ترانسفورماتورهای توزیع سه فاز روغنی تولید شده در شرکت توس نیرو و قیمت فروش آن ها در سال 1384 22
جدول 9 برآورد هزینه های اجرای طرح ساخت ترانسفورماتور 250KVA به تعداد 60 دستگاه در روز........ 23
هزینه ماشین آلات.................................................................................................................................................... 23
نیروی انسانی مورد نیاز طرح.................................................................................................................................. 24
فصل چهارم - جمع بندی – نتیجه گیری و پیشنهادات................................................................ 25
نتایج حاصله از اجرای طرح :.................................................................................................................................. 26
خلاصه طرح :
در این طرح به بررسی تولید ترانسفورماتور پرداخته شده است ، برای بررسی طرح از روش های آماری و اقتصادی و برآورد های مالی استفاده شده است ، این طرح شامل چهار فصل میباشد ، فصل اول به بیان کلیاتی از قبیل مقدمه ، تاریخچه ، مجوز های قانونی مورد نیاز ، وضعیت بازار ، میزان واردات و صادرات و ... پرداخته است ، فصل دوم به بیان روش انجام کار پرداخته است ، بازدید از واحد کاری مشابه ، نیروی انسانی ، نحوه تامین سرمایه و ... از جمله عناوین موجود در این فصل میباشد ، فصل سوم به بررسی طرح از دیدگاه اقتصادی پرداخته است ( طرح توجیهی یا BP ) ، عناوینی از قبیل نیروی انسانی مورد نیاز ، میزان سرمایه گذاری ، مواد اولیه مورد نیاز ، ماشین آلات مورد نیاز و ... از جمله عناوین موجود در این فصل میباشد ، در نهایت فصل چهارم به بیان نتیجه اجرای طرح می پردازد .
1- 1 مقدمه :
ترانسفورماتورها تجهیزاتی هستند که وظیفه تبدیل ولتاژ و جریان الکتریکی را در سیستم های توزیع و انتقال در یک فرکانس ثابت و مشخص بر عهده دارند . در میان انواع مختلف این تجهیزات ، ترانسفورماتورهای توزیع ، آمار فروش و استفاده فراوانی داشته است . لذا از اهمیت ویژه برخوردار می باشد . براساس استانداردهای موجود ترانسفورماتورهای توزیع برای تبدیل ولتاژهایی در حدود 480 ولت تا 35 کیلو ولت (ولتاژ فشار قوی) به ولتاژهای در حدود 120 تا 480 ولت (ولتاژ فشر ضعیف) و در محدوده توان 0.25 تا 2500 کیلو ولت آمپر مورد استفاده قرار می گیرند . با توجه به این امر مشخص می شود که حجم زیادی از ترانس های مورد استفاده در دنیا از نوع ترانس های توزیع می باشند .
ترانسفورماتورهای توزیع خشک رزینی
ترانسفورماتورهای توزیع روغنی
1 – 2 نام کامل طرح و محل اجرای آن :
تولید ترانسفورماتور
محل اجرا :
1 – 3 – مشخصات متقاضیان :
نام
نام خانوادگی
مدرک تحصیلی
تلفن
1 – 6 - وضعیت و میزان اشتغالزایی :
تعداد اشتغالزایی این طرح 192 نفر می باشد.
مجوز های قانونی :
تعریف: جواز تاسیس مجوزی است که جهت احداث ساختمان ، تاسیسات و نصب ماشین آلات بنام اشخاص حقیقی و حقوقی در زمینه صنایع تبدیلی و تکمیلی بخش کشاورزی (زراعی ، باغی ، شیلاتی ، دام و طیور، جنگل و مرتع) صادر می گردد .
مراحل صدور جواز تاسیس :
1- پذیرش درخواست متقاضی صدور جواز تأسیس فعالیتهای صنعتی و تکمیل پرونده توسط مدیریت جهاد کشاورزی شهرستان و یا مدیریت صنایع کشاورزی و روستائی استان .
2- بررسی پرونده از نظر مدارک و تطبیق با مصادیق والویتهای سرمایه گذاری در واحد صدور مجوز مدیریت صنایع کشاورزی و روستائی .
3- تکمیل پرسشنامه جواز تاسیس ( فرم شماره یک ) توسط متقاضی
4- ارسال پرونده منضم به فرم شماره یک به اداره مربوطه بمنظور بررسی ، اصلاح و تائید فرم پرسشنامه جواز تاسیس با استفاده از اطلاعات طرحهای موجود ، طرحهای تیپ و تجربیات کارشناسی و ارجاع پرونده به مدیریت .
5- ارجاع پرونده توسط مدیریت به واحد صدور مجوز جهت مراحل صدور جواز تأسیس .
شرایط عمومی متقاضیان ( اعم از اشخاص حقیقی یا حقوقی ) دریافت جواز تاسیس
1- اشخاص حقیقی
- تابعیت دولت جمهوری اسلامی ایران
- حداقل سن 18 سال تمام
- دارا بودن کارت پایان خدمت یا معافیت دائم
2- اشخاص حقوقی
- اساسنامه ( مرتبط با نوع فعالیت )
- ارائه آگهی تاسیس و آگهی آخرین تغییرات در روزنامه رسمی کشور
گزارش مختصر بازدید از واحد ها تولیدی با خدماتی مرتبط با موضوع پروژه :
بازدید از کارخانه تولید ترانسفورماتور
براساس هماهنگی های بعمل آمده در بازدید از کارخانه تولید ترانسفورماتور به بررسی سیستم ها و دستگاه ها و ماشین آلات موجود در کارخانه پرداختیم و سیستم مدیریت و روش های تامین مواد اولیه را در کارخانه مورد ارزیابی قرار دادیم ،
جنبه های ابتکاری بودن و خلاقیت به کار رفته شده :
ابتکار و نوآوری در کلیه رشته ها می تواند عامل پیشرفت و توسعه قرار گیرد در بخش صنعت و در تولید ترانسفورماتور استفاده از ایده های نو و نوآوری و خلاقیت می تواند به عامل موفقیت تبدیل شود ، طراحی های گرافیکی تبلیغاتی یکی از عوامل پیشرفت و توسعه اقتصادی در کشور های صاحب سبک در صنعت می باشد ، الگوبرداری از این روشها برای معرفی کالا و محصولات می تواند به عنوان یک ایده نو مورد استقیال قرار گیرد .
منابع تغذیه
| دسته بندی | کامپیوتر و IT |
| بازدید ها | 3 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 95 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 26 |
منابع تغذیه
فهرست
مقدمه
1: مروری بر منابع تغذیه
1-1: دلیل انتخاب SMPS و مقایسه آن با منابع تغذیه خطی
2-1: چگونگی تنظیم خروجی در SMPS
3-1: یک نمونه SMPS دارای چه مشخصاتی است؟
4-1: کاربرد دیگر SMPS ها به عنوان اینورتر یا UPS
5-1: انواع مختلف منبع تغذیه سوئیچینگ
2: روشهای کنترل در منابع تغذیه
1-2: کنترل شده حالت ولتاژ
2-2: کنترل شده حالت جریان
3: قطعات یک منبع تغذیه سوئیچینگ
1-3: هسته و سیم پیچ
2-3: ترانزیستور
3-3: MOSFET های قدرت
4-3: یکسوکننده ها
5-3: خازنها
منابع
منابع تغذیه
مقدمه
بعضی از تجهیزات الکترونیکی نیاز به منابع تغذیه با ولتاژ و جریان بالا دارند. بدین منظور باید ولتاژ AC شهر توسط ترانسفورماتور کاهنده به ولتاژ پایینتر تبدیل و سپس یکسوسازی شده و به وسیله خازن و سلف صاف و DC شود.
تا سال 1972 ، منابع تغذیه خطی برای بیشتر دستگاههای الکترونیکی مناسب بودند. اما با توسعه کاربرد مدارهای مجتمع ، لازم شد که خروجی این مدارها در برابر تغییرات جریان و یا ولتاژ شبکه برق بیشتر تثبیت گردد. آی سی های خانواده TTL به ولتاژ کاملا تثبیت شده 5V احتیاج دارند. به منظور بدست آوردن ولتاژ ثابت تر، یک سیستم کنترل فیدبک در آی سی ها ی تثبیت کننده به کار برده می شود. تا سال 1975 ، آی سی های موجود مثل 723 و CA3085 قادر به تثبیت ولتاژ ثابت مورد نظر نمونه برداری می کردند. این منابع، منابع تغذیه تثبیت شده خطی نامیده می شد.
امروزه تراشه های یکپارچه تنظیم ولتاژ برای جریانهای تا 5A در دسترس می باشد. این تراشه ها مناسب می باشند. اما راندمانی زیر 50% دارند و تلفات حرارتی آنها در بار کامل زیاد است.
منابع تغذیه سوئیچینگ دارای راندمان بالایی می باشند. این منابع در سال 1970 هنگامی که ترانزیستورهای سوئیچینگ سرعت بالا با ظرفیت زیاد در دسترس قرار گرفت، ابداع شدند. ولتاژ خروجی منابع تغذیه سوئیچینگ به وسیله تغییر چرخه کار (Duty Cycle) یا فرکانس سیگنال ترانزیستورهای کلید زنی کنترل می شود. البته می توان با تغییر هم زمان هر دوی آنها نیز ولتاژ خروجی را کنترل نمود.
یک منبع تغذیه سوئیچینگ (SMPS) شامل منطق کنترل (Control Logic) و نوسان ساز می باشد. نوسان ساز سبب قطع و وصل عنصر کنترل کننده (Control Element) می گردد. عنصر کنترل کننده معمولا یک ترانزیستور کلید زنی ، یک سلف و یک دیود می باشد. انرژی ذخیره شده در سلف با ولتاژ مناسب به بار واگذار می شود، با تغییر چرخه کار یا فرکانس کلید زنی، می توان انرژی ذخیره شده در هر سیکل و در نتیجه ولتاژ خروجی را کنترل نمود. با قطع و وصل ترانزیستور کلیدزنی ، عبور انرژی انجام و یا متوقف می شود. اما انرژی در ترانزیستور تلف نمی شود. با توجه به اینکه فقط انرژی مورد نیاز برای داشتن ولتاژ خروجی با جریان مورد نظر، کشیده می شودع راندمان بالایی بدست می آید. انرژی به صورت مقطعی تزریق می شود. اما ولتاژ خروجی به وسیله ذخیره خازنی ثابت باقی می ماند.
1
1-1: دلیل انتخاب SMPS و مقایسه آن با منابع تغذیه خطی:
انتخاب بین یک منبع تغذیه خطی یا سوئیچینگ می تواند بر اساس کاربرد آنها انجام می شود. هر یک مشخصات، مزایا و معایب خاص خود را دارند، همچنین حوزه های متعددی وجود دارد که تنها یکی از این دو نوع می تواند مورد استفاده قرار گیرند و یا کاربردهایی که یکی از بر دیگری برتری دارد.
مزایای منابع تغذیه خطی:
1- نخست سادگی (طرح مدار بسیار ساده است و با قطعات کمی به راحتی اجرا می شود).
2- دوم قابلیت تحمل بار زیاد نویز ناچیز یا کم در خروجی و زمان پاسخ دهی بسیار کوتاه.
3- برای توان های کمتر از 10W ارزانتر از مدارهای مشابه سوئیچینگ می شود.
معایب منابع تغذیه خطی:
1- تنها به صورت رگولاتور کاهنده قابل کاربرد هستند(ورودی حداقل باید 2 تا 3 ولت از خروجی بیشتر باشد).
2- عدم انعطاف پذیری تغذیه، افزودن هر خروجی مستلزم اضافه کردن سخت افزار زیادی است.
3- بهره متوسط چنین منابعی کم و نوعا 30% تا 40% است. این تلفات توان در ترانزیستور خروجی تولید حرارت می کند و نیاز به ترانزیستور قوی تر را مطرح می کند،در توانهای کمی بالا نیاز به گرماگیر بر روی ترانزیستورها دارد.
تمامی این معایب در منابع تغذیه های سوئیچینگ رفع شده است:
1- افزایش راندمان به حدود 68% تا 90% کارکرد ترانزیستور در نواحی قطع و اشباع به انتخاب حرارت گیر یا خنک کننده و ترانزیستور کوچکتر منجر شده است.
2- به دلیل اینکه قدرت خروجی از یک ولتاژ DC بریده شده که به شکل AC در یک قطعه مغناطیسی ذخیره می شود، تامین می گردد. لذا با اضافه کردن تنها یک سیم پیچ می توان خروجی دیگری را بدست آورد، که در مقام مقایسه بسیار ارزانتر و ساده تر تمام می شود.
جهت دریافت فایل منابع تغذیه لطفا آن را خریداری نمایید