پروژه ترانسفورماتور تكفاز و سه فاز 

مقدمه

پروژه ترانسفورماتور تكفاز و سه فاز ترانسفورماتور يك وسيله الكترومغناطيسي ساكن است كه مي تواند انرژي جريان متناوب را از مداري به مدار ديگر فقط با حفظ اندازه فركانس انتقال دهد و معمولاً به عنوان مبدل ولتاژ به كار مي رود. يك مقاله ترانسفورماتور از دو سيم پيچ كه بر روي يك هسته مغناطيسي ( مثلاً هوا يا آهن ) پيچيده شده اند، تشكيل مي شود.استفاده از هسته فرومغناطيسي به جاي هسته هوا باعث افزايش چگالي شار ( B ) هسته مي شود . مقالات برق و الکترونیک دو سيم پيچ از لحاظ الكتريكي جدا از هم ، ولي از لحاظ مغناطيسي توسط مسيري كه داراي رلوكتانس ( مقاومت مغناطيسي ) كوچكي است به هم مرتبط مي باشند.اساس كارترانسفورماتور چنين است

بنابراین در این مطلب از فروشگاه مارکت فایل به ارائه ترانسفورماتور تكفاز و سه فاز در قالب 82صفحه می‌پردازیم.

فهرست مطالب

ترانس تكفاز
ساختمان ترانسفورماتور تكفاز
ترانسفورماتور  ايده آل ( تكفاز )
محاسبه تعداد دور سيم پيچها
تبديل امپدانس توسط ترانس
ترانسفورماتور  واقعي ( حقيقي ) تكفاز
ترانسفورماتور  ايده آل بدون بار
ترانسفورماتور  واقعي بدون بار ( با تلفات اما بدون نشت مغناطيسي )
ترانسفورماتور  واقعي با بار ( با مقاومت سيم پيچ ها و بدون نشت مغناطيسي )
ترانسفورماتور  واقعي با بار ( با مقاومت سيم پيچ ها و با نشت مغناطيسي )
تنظيم ولتاژ  ( رگولاسيون ولتاژ )
دياگرام ساده شده و نمودار فيزوري ترانسفورماتور
نمودار فيزوري ترانسفورماتور
مشخصه خارجي ترانسفورماتور
تلفات و راندمان ترانسفورماتور
بررسي ضريب توان (قدرت ) ترانس
آزمايش هاي ترانسفورماتور
راندمان شبانه روزي ( ۲۴ ساعتي )
راندمان ساليانه
مقادير نامي ( اسمي ) ترانسفورماتور
جريان يورشي ( هجومي ) ترانس
موازي كردن ترانس هاي تكفاز
حالت هاي مختلف موازي كردن دو ترانس
اتوترانس ( ترانسفورماتور  صرفه اي )
فرمول صرفه‌جويي در مس
تبديل ترانسفورماتور دو سيمه به اتوترانس
ترانس‌هاي اندازه‌گيري ( PT , CT)
معرفي و ساختمان ترانس سه فاز
تنظيم ولتاژ در ترانسهاي سه فاز
گروه‌هاي اتصال (برداري) در ترانس سه فاز
معايب هارمونيك‌ها
تهويه (خنك كردن ) ترانسفورماتورها

تعريف 

گاهي بدون توجه به اوليه يا ثانويه بودن سيم پيچ ها ، سيم پيچي كه تعداد دورش بيشتر است و به مدار با ولتاژ زياد وصل شده باشد سيم پيچ فشار قوي يا H.V ( High Voltage ) و سيم پيچي كه تعداد دورش كمتر است و به مدار با ولتاژ پايين يا كم وصل شده سيم پيچ فشار ضعيف يا L.V يا B.T ( Low Voltage ) ناميده مي شود.

تعريف : ترانسفورماتوري كه در آن ولتاژ سيم پيچ ثانويه كمتر از ولتاژ اوليه باشد كاهنده و ترانسفورماتوري كه در آن ولتاژ سيم پيچ ثانويه بيشتر از ولتاژ اوليه باشد افزاينده ناميده
مي شود .

توجه : ترانس ها انواع مختلفي دارند كه مهمترين آنها عبارتند از :

1 – ترانس هاي قدرت براي انتقال و توزيع انرژي الكتريكي

2 – ترانس هاي مخصوص جهت تغذيه كوره هاي الكتريكي و ترانس هاي جوشكاري

3 – ترانس هاي جريان و ولتاژ جهت انشعاب و اتصال وسايل اندازه گيري

4 – اتو ترانس ها براي داشتن ولتاژ قابل تنظيم و جهت راه اندازي موتورهاي ac

5 – ترانس هاي آزمايش در آزمايشگاههاي فشار قوي براي آزمايش عايق ها و روغن هاي ترانسفورماتور و . . .

ساختمان ترانسفورماتور تكفاز

يك ترانسفورماتور عملي از اجزاء زير تشكيل شده است :

1 – هسته يا مدار مغناطيسي ،

2 – سيم پيچ هاي اوليه يا ثانويه ،

3 – ظرفي كه هسته و سيم بندي در آن قرار گرفته ،

4 – ايزولاتور يا چيني عايق كه توسط آن سر سيم پيچ ها به خارج هدايت مي شود .

هسته

براي غلبه بر تلفات ناشي از جريان هاي گردايي ( فوكو ) هسته به صورت ورقه ورقه ساخته مي شود كه جنس آنها را فولاد آلياژ شده با سيليكون ( سيليس ) خوب مي باشد كه تلفات كم و ضريب نفوذ و چگالي شار زيادي دارد و بين ورقه ها از كاغذ يا لعاب يا قشر اكسيد قرار گرفته تا از هم عايق شوند.

ضخامت ورقه ها از mm35/0 براي فركانس Hz 50 تا mm5/0 براي فركانس Hz25 تغيير
مي كند.

جنس هسته مي تواند از فريت باشد كه ضريب نفوذ زياد و قابليت هدايت كم دارد و در صنعت مخابرات ( فركانس هاي بالا ) به كار مي رود.

انواع ترانس از نظر قرار گرفتن سيم پيچ ها روي هسته عبارتند از :

1 – ترانسفورماتور  نوع هسته اي ( Core ) يا ترانسفورماتور  هسته ستوني ،

2 – ترانسفورماتور  زرهي ( Shell )

در ترانسفورماتور  نوع هسته اي ، سيم پيچ ها روي دو شاخه يا دو پايه جانبي هسته پيچيده
مي شوند و قسمت زيادي از محيط هسته را در بر مي گيرند ( شكل هاي زير ) .

در ترانسفورماتور  نوع زرهي ، سيم پيچ ها روي شاخه يا ستون وسط هسته پيچيده مي شوند و هسته سيم بندي را در بر مي گيرد ( شكل هاي زير ) .

نكته : سطح مقطع هسته ترانسفورماتور  از روابط زير محاسبه مي شود :

P_S1 توان ظاهري سيم پيچ اوليه ، f فركانس شبكه ، B_m چگالي شار هسته  و N₁I₁ آمپر دور سيم پيچ اوليه است. در اين رابطه A_Fe سطح مقطع پايه وسط در ترانس هاي زرهي و سطح مقطع هر يك از پايه ها در ترانس هاي هسته اي است.

2/1 ~ 8/0 : k ,  : رابطه تجربي سطح مقطع هسته

A_Fe سطح مقطع خالص آهن بر حسب Cm² و P_S توان ظاهري سيم پيچ اوليه يا ثانويه ( بر حسب V.A ) و ضريب k به جنس هسته ( منحني مغناطيسي هسته ) و چگالي شار هسته بستگي دارد (  K در ترانسهاي كوچك 2/1 و در ترانسهاي قدرت 8/0 انتخاب مي شود ) كه مقدار K براي ترانسهاي معمولي 2/1 انتخاب مي شود يعني :

2/1 = A_Fe يا S_Fe

توجه : گاهي سطح مقطع هسته با آهن و عايق هاي آن در نظر گرفته مي شود ( A^’_Fe ) :

توجه : معمولاً ترانسفورماتور هاي هسته ستوني از ورق هايي به شكل L و ترانسفورماتور هاي زرهي از ورقه هايي به شكل E تهيه مي شوند.

سيم پيچ ها

جنس آنها معمولاً از مس و گاهي آلومينيم است و داراي مقطع گرد و اندازه هاي استاندارد مي باشند و عايق لاكي دارند.

نكته : قطر سيم پيچ ها از رابطه 13/1 = =d به دست مي آيد كه در آن A سطح مقطع سيم ها مي باشد و از رابطه  محاسبه مي شود. ( I جريان و J چگالي جريان است كه از جدول هاي مربوطه اختيار مي شود ) .

نكته : تعداد دور سيم پيچ ها از رابطه زير محاسبه مي شود ( مثلاً اوليه ) :

كه n دور بر ولت نام دارد و  مي باشد.

ترانسفورماتور  ايده آل ( تكفاز )

ترانسفورماتور  ايده آل داراي ويژگي هاي زير مي باشد :

1 – تلفات هسته ( تلفات هيسترزيس و فوكو ) در آن صفر است.

2 – ضريب نفوذ مغناطيسي هسته آن بسيار زياد ( بي نهايت ) است ( I_m=0 است ) و منحني مغناطيسي هسته آن خطي مي باشد.

3 – شارژ پراكندگي ( نشتي ) آن صفر است يعني تمام فوران هاي ايجاد شده به وسيله سيم مسير خود را از طريق هسته مي بندند و در فضا پراكنده نمي شوند.

4 – مقاومت سيم پيچ هاي آن صفر است.