دانلود تحقیق- مقاله-پروژه-کارآموزی
مرجع کامل خرید و دانلود گزارش کار آموزی ، گزارشکار آزمایشگاه ، مقاله ، پروژه و پایان نامه های کلیه رشته های دانشگاهیدانلود تحقیق- مقاله-پروژه-کارآموزی
مرجع کامل خرید و دانلود گزارش کار آموزی ، گزارشکار آزمایشگاه ، مقاله ، پروژه و پایان نامه های کلیه رشته های دانشگاهیتحقیق بررسی کاربرد ترانسفورماتورها در انتقال انرژی برق
| دسته بندی | برق |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 70 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 43 |
تحقیق بررسی کاربرد ترانسفورماتورها در انتقال انرژی برق در 43 صفحه ورد قابل ویرایش
پیشگفتار :
پیدایش ترانسفورماتور در صنعت برق دو تحول عمده در این صنعت بوجود آورده است :
1- ارتباط سراسری میان شبکه های مصرف و تولید در سطح یک یا چند کشور
2- امکان طراحی وسایل الکتریکی با منابع تغذیه دلخواه.
گستردگی منابع انرژی در سطح هر کشور و مقرون به صرف بودن تاسیس نیروگاههای برق در نزدیکی منابع انرژی ، همچنین ضرورت تعیین محلی خاص برای احداث سدها سبب می شود که هنگام انتقال انرژی الکتریکی با ولتاژ پایین ، تلفات زیادی در انرژی تولید شده به وجود آید. بنابراین ، یا باید نیروگاههای برق ، محلی طراحی شوند یا به دلیل پایین بودن بازده اقتصادی از احداث آنها صرفنظر شود. بهره گیری از ترانسفورهای قدرت موجب افزایش ولتاژ جریان انتقال و کاهش تلفات انرژی به مقدار زیاد می شود، در نتیجه :
1- مشکل انتخاب محل نیروگاه را بر طرف می کند.
2- ایجاد شبکه سراسری را میسر می سازد.
3- مدیریت بر شبکه مصرف و تولید را به مراتب گسترش می دهد
از سوی دیگر کاهش ولتاژ جریان متناوب شبکه با استفاده از ترانسفورماتور امکان طراحی وسایل الکتریکی ، الکترونیکی ، صوتی ، تصویری و سیستم های کنترل را با هر ولتاژ لازم فراهم می آورد . همچنین به علت طراحی مدارهای فرمان الکتریکی با ولتاژ کمتر، ایمنی تکنیسینها و کارگران فنی مربوطه در هنگام کار افزایش می یابد.
اصول و طرز کار ترانسفورماتور
ترانسفورماتور دستگاه استاتیکی ( ساکن ) است که قدرت الکتریکی ثابتی را از یک مدار به مدار دیگر با همان فرکانس انتقال می دهد . ولتاژ در مدار دوم می تواند بیشتر یا کمتر از مدار اول بشود، در صورتیکه جریان مدار دوم کاهش یا افزایش می یابد.
بنابراین اصول فیزیکی ترانسفورماتورها بر مبنای القاء متقابل می باشد که بوسیله فوران مغناطیسی که خطوط قوای آن اولیه و ثانویه را قطع می کند، ایجاد می گردد.
ساده ترین فرم ترانسفورماتورها بصورت دو سیم القائی است که از نظر الکتریکی از یکدیگر جدا شده هستند ولی از نظر مدار مغناطیس دارای یک مسیر با مقاومت مغناطیس کم می باشد .
هر دو سیم پیچ اولیه و ثانویه دارای اثر القایی متقابل زیاد می باشند . بنابراین اگر یک سیم پیچ به منبع ولتاژ متناوب متصل شود، فلوی مغناطیسی متغیر بوجود خواهد آمد که بوسیله مدار مغناطیسی ( هسته ترانسفورماتور که از یکدیگر عایق شده اند ) مدارش بسته شده و در نیتجه بیشتر فلوی مغناطیسی مدار ثانویه را قطع نموده و تولید نیروی محرکه التریکی می نماید. ( طبق قانون فاراده نیروی محرکه القاء شده ) . اگر مدار ثانویه ترانسفورماتور بسته باشد یک جریان در آن برقرار می گردد و می توان گفت که انرژی الکتریکی سیم پیچ اولیه ( بوسیله واسطه مغناطیس ) تبدیل به انرژی الکتریکی در مدار ثانویه شده است .
تعریف مدار اولیه و ثانویه در ترانسفورماتور.
بطور کلی سیم پیچ که به منبع ولتاژ متناوب متصل می گردد را سیم پیچ اولیه یا اصطلاحاً «طرف اول » و سیم پیچی که این انرژی را به مصرف کننده منتقل می کند ، سیم پیچ ثانویه « طرف دوم » می نامند .
حال می توان بطور کلی مطالب فوق را بصورت زیر جمع بندی نمود:
بنا به تعریف ترانسفورماتور وسیله ایست که :
1- قدرت الکتریکی را از یک مدار به مدار دیگر انتقال می دهد. بدون آنکه بین دو مدار ارتباط الکتریکی وجود داشته باشد.
2- در فرکانس مدار هیچگونه تغییری ایجاد نمی نماید.
3- این تبدیل بوسیله القاء الکترومغناطیسی صورت می گیرد.
4- در صورتیکه مدار اولیه و مدار ثانویه بسته باشند ، این عمل بصورت القای متقابل و نفوذ در یکدیگر صورت می گیرد.
ساختمان ترانسفورماتور :
اجزای یک ترانسفورماتور ساده عبارتند از :
1- دو سیم پیچ که دارای مقاومت اهمی و سلفی می باشند.
2- یک هسته مغناطیسی .
3- قسمتهای دیگری که اصولاً مورد لزوم می باشند عبارتند از :
الف : یک جعبه برای قرار دادن سیم پیچ ها و هسته در داخل آن
ب : سیستم تهویه – که معمولاً در ترانسفورماتورهای با قدرت زیاد، علاوه بر سیستم تهویه می یابد مخزن روغن نیز برای خنک کردن بهتر کار گرفته شود.
ج : ترمینالهایی که باید سرهای اولیه و ثانویه روی آنها نصب شود.
خصوصیات هسته مغناطیسی :
در تمام انواع ترانسفورماتورها هسته از ورقه های ترانسفورماتور ( ورقه های دینامو ) ساخته می شود که مسیر عبور فوران مغاطیسی را با حداقل فاصله هوایی ایجاد نماید و جنس آن از آلیاژ فولاد می باشد که مقداری سیلیس به آن اضافه گردیده است.
با فعل و انفعالاتی که در متالوژی بر روی این نوع فولاد انجام می شود وعملیات حرارتی که صورت می گیرد سبب می شود که پر می ابلیته ( قابلیت هدایت مغناطیسی ) هسته بالا رفته و به عبارت دیگر تلفات هیستر زیس کاهش می یابد و بطور کلی مقاومت مغناطیسی کوچک می گردد.
از طرف دیگر برای کاهش تلفات ناشی از جریان گردابی فوکو هسته ترانسفورماتورها را به صورت ورقه می سازند و اصولاً یک طرف این ورقه ها را با ماده ای که بتواند فوران مغناطیسی را عبور دهد ولی عایق جریان الکتریکی باشد، می پوشانند و بنابراین این ورقه ها باید به ترتیبی چیده می شوند که از یکدیگر عایق الکتریکی باشند.
پراکندگی مغناطیسی :
در بحث قبلی فرض بر این بود که تمام فوران مغناطیسی سیم پیچهای ثانویه را قطع می کردند. اما در عمل غیر ممکن است که این شرط قابل تشخیص باشد. بهر حال معلوم شده است که تمام فوران ناشی از سیم پیچی اولیه سیم پیچهای ثانویه را قطع نمی کند بلکه قسمتی از آن یعنی مدار مغناطیسی را در هوا کامل کرده و از هسته نمی گذرد. این فوران پراکندگی موقعی که نیروی محرکه القائی بعلت تحریک آمپر دور اولیه بین نقاط b , a حادث می شود ، تولید می گردد و در امتداد راههای باریکه پراکندگی عمل می کند . بنابراین این فوران بعنوان پراکندگی اولیه معروف است و متناسب با آمپر دور اولیه است.
زیرا که دورهای ثانویه در اتصال مدار مغناطیسی تاثیر ندارد. فلوی با I1 هم فاز است و نیروی محرکه القایی را در اولیه ( نه در ثانویه ) ایجاد می کند . بهمین ترتیب عمل آمپر دور ثانویه( نیروی محرکه القایی ) در امتداد نقاط d, c فوران پراکندگی را ایجاد کرده و دور سیم پیچی های ثانویه ( نه دوره های اولیه ) با آن رابطه ای مستقیم دارد این فلوی با I2 همفاز بوده و نیروی محرکه القایی را در ثانویه تولید می کند ( نه در اولیه ) . در بارهای کم و بی باری آمپر دورهای اولیه و ثانویه کم هستند . و بنابراین فلوی های پراکندگی قابل صرفنظر هستند . اما موقعیکه بار افزایش می یابد از سیم پیچهای اولیه و ثانویه جریانهای زیادی می گذرد و بنابراین نیروی محرکه های آنها در حین عمل روی راههای باریکه بوجود آمده و فوران پراکندگی را افزایش می دهند.
همانطوریکه قبلاً گفته شد فوران پراکندگی متصل به هر سیم پیچ یک نیروی محرکه خود القاء در آن سیم پیچ تولید می کند بنابراین ، این اثر معادل یک مسدودکننده یا کوپل القایی که با هر سیم پیچ سری بوده ولتاژ در هر کدام از کوپل ها سری افت کرده و این مقدار افت ولتاژ معادل تولید شده بوسیلة فوران پراکندگی است.
بعبارت دیگر یک ترانسفورماتور با پراکندگی مغناطیسی معادل یک ترانسفورماتور ایده آل و یک کوپل القایی که با مدارهای اولیه و ثانویه در ارتباط است می باشد ، آنچنانکه نیروی محرکه القائی داخلی در هر کدام از کوپل های القایی معادل فوران پراکندگی است .
بعبارت دیگر یک ترانسفورماتور با پراکندگی مغناطیسی معادل یک ترانسفورماتور ایده آل و یک کوپل القایی که با مدارهای اولیه و ثانویه در ارتباط است می باشد، آنچنانکه نیروی محرکه القایی داخلی در هر کدام از کوپل های القایی معادل فوران پراکندگی نظیر در ترانسفورماتور واقعی است.
X1 و X2 راکتانس های پراکندگی اولیه و ثانویه معروف هستند.
نکات زیر را باید همیشه در خاطر سپرد :
(1) فلوی پراکندگی روی یکی از سیم پیچها یا دیگری بوجود می آید نه هر دو بنابراین به هیچ روش انتقال انرژی از سیم پیچ اولیه به ثانویه صورت نمی گیرد.
(2) ولتاژ اولیه V1 مجبور خواهد بود افت راکتیو I1X1 را ذخیره کند و بهمین ترتیب نیروی محرکه القاء شده در طرف ثانویه (E2) نیز باید افتهای طرف دوم را جبران کند.
(3) در ترانسفورماتور واقعی سیم ییچهای اولیه و ثانویه روی ساقهای جداگانه ای طبق شکل (18) قرار ندارند زیرا بعلت پهنای جداگانه آنها فوران پراکندگی اولیه و ثانویه زیادی نتیجه می شود . این فوران پراکندگی بوسیلة قسمت بندی کردن سیم پیچهای اولیه و ثانویه به حداقل می رسد.
ترانسفورماتور باردار :
موقعیکه ثانویه باردار است جریان ثانویه I2 وارد عمل می شود . دامنه و فاز I2 نسبت به V2 بوسیله مشخصات بار محاسبه می شود. جریان I2 هم فاز با V2 است اگر بار اهمی باشد ، پس فاز است اگر بار سلفی باشد ، پیش فاز است اگر بار خازنی باشد جریان ثانویه خود یک نیروی محرکه مغناطیسی N2 I2 تولید می کند و بنابراین فوران که در جهت مخالف اولیه اصلی که بر اثر Io ایجاد شده بود است ایجاد می کند آمپر دور ثانویه I2 N2 بعنوان آمپر دور غیر مغناطیسی معروف است . فوران ثانویه فوران اصلی را لحظه به لحظه ضعیف می کند . بنابراین نیروی محرکه القایی برگشتی E1 مایل است که کم شود.
جدا کردن تلفات هسته :
افت هسته یک ترانسفورماتور به فرکانس و چگالی فوران ماکزیمم موقعیکه حجم و ضخامت لایه های هسته معلوم باشد بستگی دارد. افت هسته از دو قسمت افت هیسترزین که بوسیله ی رابطه تجربی اشتن متس داده شده و افت جریان گردابی که Q مقداری ثابت است و افت کلی بوسیله ی W1 داده می شود.
اگر از دو رابطه تجربی فوق یکسان استفاده کنیم باید قادر باشیم که ثابت های Q , P را پیدا کنیم تا افت های هیسترزیس و جریان گردابی بطور جداگانه قابل محاسبه باشند.
آزمایش اتصال کوتاه محاسبه امپدانس ترانسفورماتور :
این روش اقتصادی برای محاسبه پارامترهای زیر است :
1- امپدانس معادل ( (Zo1 , Zo2 راکتانس پراکندگی (Xo1 , Xo2) و مقاومت (Ro1 ,Ro2) ترانسفورماتور از دیدگاه سیم پیچی که وسایل اندازه گیری روی آن جاگذاری شده است .
2- افت مس دربار کامل ( و در هر بار دلخواه و مطلوب ) این افت برای محاسبه یازده (راندمان ) ترانسفورماتور است.
3- داستن Zo1 یا Zo2 افت ولتاژ کلی در ترانسفورماتور از دیدگاه اولیه یا ثانویه قابل محاسبه می باشد و به کمک آنها درصد تنظیم ترانسفورماتور به دست می آید.