پایان نامه ترانسفورماتور

فهرست مطالب

عنوان

صفحه

مقدمه................................................................................................................ 1

فصل اول: شناخت ترانسفورماتور................................................................. 6

1-1 مقدمه........................................................................................................ 7

2-1 تعريف ترانسفورماتور............................................................................... 7

3-1 اصول اوليه................................................................................................. 7

4-1 القاء متقابل................................................................................................. 7

5-1 اصول کار ترانسفورماتور........................................................................... 9

6-1 مشخصات اسمي ترانسفورماتور................................................................ 12

1-6-1 قدرت اسمي......................................................................................... 12

2-6-1 ولتاژ اسمي اوليه.................................................................................... 12

3-6-1 جريان اسمي......................................................................................... 12

4-6-1 فرکانس اسمي....................................................................................... 12

5-6-1 نسبت تبديل اسمي................................................................................ 13

7-1 تعيين تلفات در ترانسفورماتورها............................................................... 13

1-7-1 تلفات آهني........................................................................................... 13

2-7-1 تلفات فوکو در هسته............................................................................. 13

3-7-1 تلفات هيسترزيس................................................................................. 14

4-7-1 مقدار تلفات هيسترزيس....................................................................... 16

5-7-1 تلفات مس............................................................................................ 16

8-1 ساختمان ترانسفورماتور............................................................................. 17

1-8-1 مدار مغناطيسي (هسته)......................................................................... 17

2-8-1 مدار الكتريكي (سيم پيچها)................................................................... 17

1-2-8-1 تپ چنجر......................................................................................... 18

2-2-8-1 انواع تپ چنجر................................................................................ 18

3-8-1 مخزن روغن......................................................................................... 19

مخزن انبساط..................................................................................................... 19

4-8-1 مواد عايق.............................................................................................. 19

الف - كاغذهاي عايق........................................................................................ 20

ب - روغن عايق............................................................................................... 20

ج - بوشينكهاي عايق........................................................................................ 20

5-8-1 وسايل حفاظتي...................................................................................... 21

الف – رله بوخهلتس......................................................................................... 21

ب – رله كنترل درجه حرارت سيم پيچ............................................................ 22

ج – ظرفيت سيلي گاژل.................................................................................... 23

9-1 جرقه گير................................................................................................... 24

1-10 پيچ ارت.................................................................................................. 24

فصل دوم: بررسي بين منحني B-H و آناليز هارمونيكي جريان مغناطيس كننده     26

1-2 مقدمه........................................................................................................ 27

2-2 منحني مغناطيس شوندگي......................................................................... 27

3-2 پس ماند (هيسترزيس).............................................................................. 30

4-2 تلفات پس ماند (تلفات هيسترزيس)......................................................... 32

5-2 تلفات هسته............................................................................................... 32

6-2 جريان تحريك........................................................................................... 33

7-2 پديده تحريك در ترانسفورماتورها............................................................ 33

8-2 تعريف و مفهوم هارمونيك ها................................................................... 36

1-8-2 هارمونيك ها......................................................................................... 36

2-8-2 هارمونيك هاي مياني............................................................................ 37

9-2 ناپايداري هارمونيكي مرتبط با هسته ترانس در سيستمهاي AC-DC      37

10-2 واكنشهاي فركانسي AC-DC................................................................ 37

11-2 چگونگي ايجاد ناپايداري......................................................................... 39

12-2 تحليل ناپايداري....................................................................................... 40

13-2 كنترل ناپايداري....................................................................................... 41

14-2 جريان مغناطيس كننده ترانسفورماتور..................................................... 42

1-14-2 عناصر قابل اشباع................................................................................ 42

2-14-2 وسايل فرومغناطيسي........................................................................... 43

فصل سوم : تأثير هارمونيكهاي جريان ولتاژ روي ترانسفورماتورهاي قدرت   46

1-3 مقدمه........................................................................................................ 47

2-3 مروري بر تعاريف اساسي.......................................................................... 47

3-3 اعوجاج هارمونيكها در نمونه هايي از شبكه.............................................. 49

4-3 اثرات هارمونيك ها................................................................................... 51

5-3 نقش ترميم در سيستمهاي قدرت با استفاده از اثر خازنها.......................... 52

1-5-3 توزيع هارمونيكهاي جريان در يك سيستم قدرت بدون خازن            52

2-5-3 توزيع هارمونيكهاي جريان در يك سيستم پس از نصب خازن           52

6-3 رفتار ترانسفورماتور در اثر هارمونيكهاي جريان........................................ 54

7-3 عيوب هارمونيكها در ترانسفورماتور.......................................................... 54

1-7-3 هارمونيكهاي جريان.............................................................................. 54

1) اثر بر تلفات اهمي......................................................................................... 54

2) تداخل الكترومغناطيسي با مدارهاي مخابراتي............................................... 54

3) تأثير بر روي تلفات هسته............................................................................. 55

2-7-3 هارمونيك هاي ولتاژ............................................................................. 55

1) تنش ولتاژ روي عايق.................................................................................... 55

2) تداخل الكترواستاتيكي در مدارهاي مخابراتي................................................ 55

3) ولتاژ تشديد بزرگ........................................................................................ 56

8-3 حذف هارمونيكها...................................................................................... 56

1) چگالي شار كمتر.......................................................................................... 56

2) نوع اتصال..................................................................................................... 57

3) اتصال مثلث سيم پيچي اوليه يا ثانويه............................................................ 57

4) استفاده از سيم پيچ سومين............................................................................ 57

5) ترانسفورماتور ستاره – مثلث زمين.............................................................. 57

9-3 طراحي ترانسفورماتور براي سازگاري با هارمونيك ها.............................. 58

10-3 چگونگي تعيين هارمونيكها..................................................................... 59

11-3 اثرات هارمونيكهاي جريان مرتبه بالا روي ترانسفورماتور........................ 59

12-3 مفاهيم تئوري.......................................................................................... 60

1-12-3 مدل سازي.......................................................................................... 60

13- 3 نتايج عمل.............................................................................................. 61

14-3 راه حل ها................................................................................................ 62

15-3 نتيجه گيري نهايي................................................................................... 62

فصل چهارم: بررسي عملكرد هارمونيك ها در ترانسفورماتورهاي قدرت       63

1-4 مقدمه........................................................................................................ 64

2-4- پديده هارمونيك در ترانسفورماتور سه فاز.............................................. 64

3-4 اتصال ستاره............................................................................................... 68

1-3-4 ترانسفورماتورهاي با مدار مغناطيسي مجزا و مستقل............................. 68

2-3-4 ترانسفورماتورها با مدار مغناطيسي پيوسته يا تزويج شده                   71

4-4 اتصال Yy ستاره با نقطه خنثي................................................................... 72

5-4 اتصال Dy................................................................................................. 72

6-4 اتصال yd.................................................................................................. 73

7-4 اتصال Dd................................................................................................. 74

8-4 هارمونيك هاي سوم در عمل ترانسفورماتور سه فاز.................................. 74

9-4 سيم پيچ ثالثيه يا پايداركننده....................................................................... 76

10-4 تلفات هارمونيك در ترانسفورماتور......................................................... 77

1-10-4 تلفات جريان گردابي در هادي هاي ترانسفورماتور............................. 77

2-10-4 تلفات هيسترزيس هسته..................................................................... 77

3-10-4 تلفات جريان گردابي در هسته............................................................ 78

4-10-4 كاهش ظرفيت ترانسفورماتور............................................................. 79

فصل پنجم: جبران كننده هاي استاتيك......................................................... 80

1-5 مقدمه........................................................................................................ 81

2-5 راكتور كنترل شده با تريستور TCR......................................................... 81

1-2-5 تركيب TCR و خازنهاي ثابت موازي.................................................. 87

3-5 راكتور اشباع شدهSCR............................................................................ 88

1-3-5 شيب مشخصه ولتاژ.............................................................................. 89

نتيجه گيري ...................................................................................................... 91

منابع و مآخذ..................................................................................................... 92

چكيده به زبان انگليسي..................................................................................... 94

فهرست تصاوير

عنوان

صفحه

فصل اول................................................................................................................... 6

شكل1-1: نمايش خطوط شار..................................................................................... 8

شكل2-1: شماي كلي ترانسفورماتور.......................................................................... 9

شكل3-1: رابطه فوران و نيروي محركه مغناطيسي..................................................... 11

شكل4-1: نمايش منحني هاي هيستر زيس................................................................ 15

شكل5-1: نمايش بوشيگ هاي عايق........................................................................... 20

شكل6-1: يك نمونه رله............................................................................................. 22

شكل7-1: رله كنترل درجه حرارت سيم پيچ ها.......................................................... 23

شكل8-1: ظرف سيلي كاژل....................................................................................... 23

شكل9-1: شماي كلي يك ترانسفورماتور با مخزن روغن و سيستم جرقه گير............ 24

شكل10-1: نمايش پيچ ارت....................................................................................... 25

فصل دوم................................................................................................................... 26

شكل1-2: نمايش شدت جريان در هسته چنبره شكل................................................ 28

شكل2-2: منحني مغناطيس شوندگي......................................................................... 29

شكل3-2: منحني مغناطيس شوندگي......................................................................... 29

شكل4-2: منحني هاي هيستر زيس............................................................................ 31

شكل5-2: حلقه هاي ايستا و پويا................................................................................ 32

شكل6-2: شكل موج جريان مغناطيس كننده.............................................................. 34

شكل7-2: شكل موج جريان تحريك با پسماند.......................................................... 35

شكل8-2: شكل موج شار براي جريان مغناطيس كننده سينوسي............................ 36

شكل9-2: نمايش هارمونيك هاي توالي مثبت و منفي................................................ 38

شكل10-2: تركيبdc توالي منفي توليد شده توسط مبدلHVDC........................... 39

شكل11-2: نمايش امپدانس هايAC,DC در روش سيستم حوزه فركانس.............. 40

شكل12-2: مقايسه حالات مختلف اشباع................................................................... 41

شكل13-2: مشخصه مغناطيسي ترانسفورماتور........................................................... 42

شكل14-2: جريان مغناطيس كننده ترانس و محتواي هارمونيكي آن.......................... 43

شكل15-2: مدار معادلT براي يك ترانسفورماتور..................................................... 44

شكل16-2: منحني شار مغناطيسي برحسب جريان ترانسفورماتور............................. 44

شكل17-2: نمونه شكل موج جريان مغناطيسي براي يك ترانسفورماتور.................... 44

فصل سوم.................................................................................................................. 46

شكل1-3: مولدهاي هارموني جريان........................................................................... 47

شكل2-3: هارمونيك پنجم با ضريب35%................................................................... 48

شكل3-3: طيف هارمونيك ها.................................................................................... 50

شكل4-3: جريان تحميل شده روي جريان اصلي........................................................ 50

شكل5-3: طيف هارمونيك ها.................................................................................... 50

شكل6-3: جريان تحميل شده روي جريان اصلي........................................................ 50

شكل7-3: مسير هارمونيكي جريان در سيستم بدون خازن......................................... 52

شكل8-3: مسير هارموني هاي جريان در سيستم پس از نصب خازن......................... 53

شكل9-3: تداخل الكترو استاتيكي با مدارهاي مغناطيسي............................................ 55

شكل10-3: ولتاژ تشديد بزرگ در اثر هارمونيك سوم................................................ 56

شكل11-3: ترانسفورماتور ستاره مثلث زمين، براي حذف هارمونيك هاي مضرب3.............. 58

شكل12-3: طراحي ترانسفورماتور براي سازگاري با هارمونيك ها............................. 58

شكل13-3: مدار معادل ساده شده سيم پيچ ترانسفورماتور......................................... 60

شكل14-3: توزيع ولتاژ در طول يك سيم پيچ............................................................ 61

فصل چهارم............................................................................................................... 63

شكل1-4: نمودار برداري ولتاژهاي مؤلفه اصلي، سوم، پنجم و هفتم.......................... 65

شكل2-4: نمودار برداري ولتاژهاي اصلي، هارمونيك پنجم وهفتم............................. 66

شكل3-4: نمايش نيروي محركه الكتريكيemf اتصال ستاره در هر لحظه................. 66

شكل4-4:نمايش هارمونيك هاي سوم در اتصال مثلث............................................... 66

شكل5-4: مربوط به نوسان نقطه خنثي....................................................................... 70

شكل6-4: مسير پارهاي هارمونيك سوم (مضرب سه) در ترانسفورماتورهاي سه فاز

نوع هسته اي................................................................................................................. 71

شكل7-4: ترانسفورماتور با اتصالY-yبدون بار......................................................... 75

شكل8-4: سيم پيچ سومين (ثالثيه).............................................................................. 77

فصل پنجم................................................................................................................. 80

شكل1-5: ساختمان شماتيكTCR............................................................................ 81

شكل2-5: منحني تغييرات بر حسب زاويه هدايت و زاويه آتش............ 83

شكل3-5: مشخصه ولتاژ- جريانTCR..................................................................... 84

شكل4-5: يك نمونه صافي با استفاده ازL.C............................................................. 85

شكل5-5: حذف هارمونيك سوم با استفاده از مدارTCR با اتصال ستاره................... 86

شكل6-5: حدف هارمونيك هاي پنجم وهفتم با استفاده از مدار TCR با اتصال ستاره.. 86

شكل7-5: بررسي اختلال در شبكه قدرت قبل و بعد از استفاده از جبران كننده با خازن. 87

شكل8-5: منحني مشخصه ولتاژ- جريانSR............................................................. 88

شكل9-5: حذف هارمونيك هاي شبكه قدرت با استفاده از راكتور اشباع شدهSR..... 88

شكل10-5: منحني مشخصه ولتاژ- جريانSR با خازن اصلاح شيب......................... 89

شكل 11-5 : حذف هارمونيكهاي شبكه قدرت با استفاده از راكتور اشباع شده SR....... 89

شكل 12-5: منحني مشخصه ولتاژ – جريان SR  با خازن اصلاح شيب.................... 90

فهرست جداول

عنوان

صفحه

فصل دوم...................................................................................................................

جدول1-2: مقادير هارمونيك ها در جريان مغناطيسي يك ترانسفورماتور.................. 45