بخشی از مقاله
خلاصه
عمده ترین منبع تولید شار پراکندگی در شبکه، ترانسفورماتورها میباشند. نگرانی های زیادی پیرامون اثرات میدان الکترومغناطیسی بر سلامت افراد و تاثیر نامطلوب آن بر اجزاء سیستمهای الکتریکی منجر گردیده تا موضوع کاهش آن، موضوع مهمی تلقی شده و در این بین روشهای مختلف شیلدینگ از اهمیت خاصی برخوردار باشد. از سوی دیگر یکی از آسیبهایی که در راهاندازی و کارکرد ترانسفورماتورها ایجاد میشود، جریان هجومی است که تاثیر نامطلوبی بر ترانسفورماتور در راهاندازیهای مکرر و همچنین عملکرد سیستمهای حفاظتی ترانسفورماتور و سایر اجزای شبکه میگذارد.
اعمال روش شیلدینگ و تغییر ضریب توزیع سیمپیچی میتواند باعث کاهش همزمان شار پراکندگی، تلفات و جریان هجومی گردد. در این مقاله تحقیق بر روی 6 نمونه ترانسفورماتور با قدرت کم و با ساختار مختلف سیمپیچی صورت گرفته و ضمن بدست آوردن شکل موج جریان هجومی و شدت میدان مغناطیسی، تلفات نیز اندازه گیری و درپایان نتایج بدست آمده با یکدیگر مقایسه شده و حالت بهینه در کاهش همزمان هر سه پارامتر انتخاب شده است.
مقدمه
در اطراف پستهای برق، میدان الکترو مغناطیسی قابل توجهی وجود دارد. این میدانها اغلب بهوسیله باسبارها، کابلها و ترانسفورماتورها ایجاد میشود. یکی از منابع اصلی تولید میدان یاد شده عموما ترانسفورماتورهای قدرت هستند.
مقداری از فلوی مغناطیسی بدون آنکه بر هسته و بر سیمپیچ ثانویه مفید واقع شود به بیرون از هسته نشت کرده و پراکنده میشود و باعث کاهش توان میگردد2]و.[3 به طور کلی شار پراکندگی در یک سیستم الکترومغناطیسی به شاری اطلاق میشود که غیر از شار اصلی باشد و مسیر آن از ماده مغناطیسی بسته نشود. این شار از مسیر هوا بسته شده و یا از ماده مغناطیسی و هوا بسته میشود.[4] دستیابی به حالت ایده آل از نقطه نظر شارهای پراکندگی زمانی است که بتوان شارهای پراکندگی را تا حد ممکن تضعیف کرد تا نسبت ولتاژها به نسبت تعداد دورها باشد.
جریان هجومی به دلیل به اشباع رفتن هسته در زمان برقدار کردن ترانسفورماتور بهوجود میآید.[6] ویژگی اصلی این جریان داشتن مولفه DC بزرگ، هارمونیکهای زیاد و دامنه زیاد میباشدکه می تواند تاثیرات مختلفی از جمله کاهش کیفیت برق، کاهش عمر مفید ترانسفورماتور، عملکرد غلط رلههای حفاظتی، تنش و فشار مکانیکی روی سیمپیچها و هسته را به همراه داشته باشند
کنترل اندازه و حذف جریانهای هجومی در ترانسفورماتور از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است
در این مقاله با طراحی و ساخت 6 نمونه ترانسفورماتور با قدرت کم با استفاده از ترکیب سیم پیچی S-P و S-P-S و S-P-S-P با سیمپیچ کمکی به تاثیر نوع سیمپیچی بر میزان جریان هجومی، شار پراکندگی و تلفات پرداخته میشود.
.2 پیشینه تحقیق
رایجترین روش جهت کنترل و کاهش شار پراکندگی استفاده از روشهای مختلفی مانند شیلدینگ پسیو، شیلیدنگ اکتیو، تغییر در ابعاد هسته و سیمپیچها میباشد2]و.[3 هر یک از این روشها دارای معایبی است که از آن جمله میتوان به اقتصادی نبودن برخی از آنها بخصوص روشهای شیلیدنگ پسیو اشاره داشت
در مورد کنترل و کاهش جریان هجومی ترانسفورماتور میتوان به روشهایی از قبیل کنترل زاویه موج ولتاژ و کلیدزنی، کنترل فوران پسماند، استفاده از مقاومت راهانداز سری شده و روش استفاده از فیلتر پایین گذر نیز اشاره کرد. از معایب روش های یاد شده می توان به اقتصادی نبودن و کاربردی نبودن آنها اشاره کرد
.3 روش پیشنهادی
.1.3 محاسبات طراحی و ساخت ترانسفورماتور
برای محاسبه و طراحی ترانسفورماتور، به یک مجموعه معلومات اولیه نیازمندیم تا با استفاده از آن، پارمترهای مجهول محاسبه شده و ترانسفورماتور ساخته شود:
برای ساختن و پیچیدن یک ترانسفورماتور به معلومات زیر نیاز داریم که باید محاسبه یا طراحی شوند:
-1 محاسبه سطح مقطع هسته ترانسفورماتور
-2 تعداد دور سیم پیچهای اولیه و ثانویه ترانسفورماتور
-3 قطر سیمهای لاکی برای سیمپیچ اولیه و ثانویه ترانسفورماتور
-4 شماره استاندارد ورقههای ترانسفورماتور
-5 ابعاد و اندازههای اجزای تشکیل دهنده قرقره ترانسفورماتور
اکنون به محاسبه عملی پارامترهای بالا می پردازیم.
مرحله اول: مشخص کردن پارامترهای مورد نیاز برای محاسبه ترانسفورماتور
مرحله دوم: محاسبه قدرت اولیه قدرت اولیه را با توجه به قدرت ثانویه و ضریب بهره آن بدست میآوریم.
ضریب بهره برای ترانسفورماتورهای 2 تا 125 ولت.آمپر 0.8 تا 0.9 است. برای این ترانسفورماتور 0.9 انتخاب می کنیم. بنابرین قدرت اولیه برابر میشود با:
مرحله سوم: تعیین سطح مقطع هسته سطح مقطع واقعی هسته برابر است با:
شکل - 1 - سطح مقطع هسته
برای ایجاد این سطح مقطع باید ورقههای ترانسفورماتور را داخل قرقره کنار هم قرار داد. واضح است که به علت وجود لایههای نازک عایق در روی ورقهها، باید سطح مقطع بیشتری نسبت به سطح مقطع خالص در نظر گرفت. بهطوری که با کم شدن سطح اشغال شده توسط عایقهای روی ورقه، باقی مانده برابر با سطح آهن خالص باشد. برای پیدا کردن مجموع آهن و عایق مورد نیاز میتوان از فرمول زیر که در آن است، استفاده کرد
