مقاله در مورد بررسی اثر خطا ی اتصالی در هادی های CTC

word قابل ویرایش
97 صفحه
16700 تومان
167,000 ریال – خرید و دانلود

بررسی اثر خطا ی اتصالی در هادی های CTC
فصل اول: آشنایی با مراحل کلی طراحی ترانسفورماتور
-۱-مقدمه
طراحی ترانسفورماتور یعنی آماده سازی نقشه‌های اجرایی ترانسفورماتور اولین گام در ساخت آن است.
برای شروع کار محاسبه و طراحی حداقل مشخصات زیر باید ارائه شود:
– قدرت نامی ترانسفورماتور
– ولتاژهای فشار قوی و ضعیف و گروه برداری

– امپدانس اتصال کوتاه، تلفات بی باری و بارداری
– ارتفاع، دما، درصد رطوبت نسبی و آلودگی محیط نصب
– استانداردها
در بعضی مواقع پاره‌ای مشخصات ویژه نیز اعمال می‌نمایند به عنوان مثال محدودیت در چگالی شار یا چگالی جریان و یا محدودیت در ابعاد فیزیکی ترانسفورماتور. پس از دریافت اطلاعت و بر اساس مدارک موجود قسمت فعال ترانسفورماتور شامل سیم پیچیها، هسته و مواد عایقی محاسبه می‌وند.
مدارک و استانداردهای مورد استفاده دیگر عبارتند از VDE و DIN و IEC.
ترانسفورماتور طراحی شده را می‌توان به دو گروه نرمال و ویژه تقسیم

کرد:
– منظور از ترانسفورماتور نرمال ترانسفورماتور هایی می‌باشند که به طور گسترده در شبکه توزیع مصرف دارند و بدین جهت به طور گسترده تولید می‌شوند . ترانسفورماتورهای ۲۰۰kVA و ۱۰۰ ۵۰ و ۲۵ ، گروه برداری Yzn5 و نسبت ولتاژی ۲۰kV 4%/0.4kV
– ترانسهای ویژه دارای شرایط خاصی هستند که توسط مشتری ارائه می‌شوند و تولیدی محدود دارند.
ترانسفورماتور های توزیع عموماً دارای سیستم خنک کنندگی ONAN و Tap changer به صورت Off Load می‌باشند که برای ردیف‌ ۲۰ کیلوولت، سه پله و برای ردیف ۳۰ کیلو ولت، پنج پله می‌باشند.
۱-۲-طراحی
طراحی ترانسفورماتور یعنی اجرای محاسبات مکانیکی جهت دفع حرارت ناشی از تلفات و هم چنین آماده سازی نقشه‌های مکانیکی ترانسفورماتور. مراحل مختلف این کار عبارتند از:
– طراحی هسته
– طراحی ابعاد برد شامل انتخاب نبشی‌ها یا تسمه‌های مناسب
– طراحی ساختمان جمعی سیم پیچیها
– سیم بندیهای فشار قوی و فشار ضعیف (در فشار ضعیف انتخاب شینه‌های انعطاف پذیر در توانهای بالا، خمکاری تسمه‌های خروجی از بوبین جهت تعیین ارتفاع، مهار تسمه‌ها با استفاده از بستهای چوبی، تعیین حداقل فاصله تا مرکز بوشینگها و در فشار قوی با توجه به گروه برداری تعیین قطر و طول سیمهای اتصال دهنده فازها جهت ایجاد گروه برداری مناسب، انتخاب کلید تنظیم ولتاژ)
– طراحی در پوش با توجه به ابعاد و سوراخکاری برد

– طراحی مخزن شامل محاسبات مکانیکی جهت محاسبه تعداد، عمق، گام و ارتفاع و رله‌ها
۱-۳-آزمایش ها
یکی از مباحث مهم ترانسفورماتور آزمایش و تست ترانسفورماتور برای حصول اطمینان از کیفیت الکتریکی و حرارتی ترانسفورماتور می‌باشد. این آزمایشات طبق استاندارد IEC-60076 انجام می‌شود و به طور کلی به سه بخش تقسیم می‌شوند:
تستهای روتین – تستهای نوعی – تستهای ویژه

۱-۳-۱-تستهای روتین
اینگونه تستها، تستهای غیر مخرب می‌باشند و می بایست طبق استاندارد بر روی تمامی ترانسفورماتورها انجام گیرند. برای ترانسفورماتورهای توزیع این تستها عبارتند از :
– اندازه گیری نسبت تبدیل : این اندازه گیری در بی باری یعنی در حالتیکه ثانویه ترانسفورماتور مدار باز می باشد انجام می پذیرد در این حالت از افت ولتاژ ناشی از جریان بی باری می‌توان صرفنظر کرد.
– گروه برداری: این تست با تست نسبت تبدیل تلفیق شده است چون در صورتیکه نسبت تبدیل درست باشد می‌توان اطمینان پیدا کرد که گروه برداری هم مشکل نخواهد داشت.

– اندازه گیری مقاومت سیم پیچها: مقدار مقاومت سیم پیچ جزء مقادیر گارانتی شده از طرف سازنده نیست اما داشتن آن برای محاسبه تلفات بار در دمای ۷۵ درجه (مطابق استاندارد) و نیز برای تعیین میزان جهش حرارتی سیم پیچ در آزمایش لازم است. این اندازه‌گیری در دمای محیط انجام می‌پذیرد و با توجه به آنکه مقاومت سیم پیچ تابعی از دماست می بایست نتیجه اندازه‌گیری را به دمای ۷۵ درجه انتقال داد. لازم به ذکر است برای ثبت مقاومت اندازه گیری شده مقدار دما نیز باید ثبت شود.
– اندازه گیری شدت جریان و تلفات بی باری: هرگاه ترانسفورماتور تحت ولتاژ و فرکانس نامی قرار

گیرد و طرف دیگر آن بی بار باشد تلفات حاصل در ترانسفورماتور را تلفات بی باری و جریانی که در اینحالت ترانسفورماتور می‌کشد را جریان بی باری می‌نامند. این تلفات و جریان برای هر ترانسفورماتور متصل به شبکه حتی در زمانی که از آن بارگیری نمی‌شود وجود دارد بنابراین با توجه به پیوسته بودن آن مقدار آن باید پایین و در محدوده گارانتی باشد. این تلفات شامل تلفات فوکو، هیسترزیس، ژولی و دی الکتریک می‌باشد که از بین این موارد دو مورد آخر با توجه به کوچکی قابل صرفنظر کردن می‌ باشند. این تست از سمت فشار ضعیف انجام می‌شود و تلورانس تلفات بی باری ۱۵درصد و جریان بی باری ۳۰ درصد می‌باشد. موارد زیر در میزان جریان و تلفات بی باری موثر است: کیفیت ورقها، نحوه برش، هسته چینی و فاصله هوایی.
– اندازه‌گیری تلفات اتصال کوتاه: در این تست فشار ضعیف را اتصال کوتاه می‌کنند و ولتاژ فشار قوی را آنقدر افزایش می‌دهیم تا جریان نامی از آن عبور کند، در اینحالت می‌توان گفت که در سمت فشار ضعیف نیز جریان نامی عبور می کند . در این آزمایش نیز با توجه به اینکه دمای محیط در مقدار مقاومت و در نتیجه تلفات بار تاثیر دارد دمای محیط می بایست ثبت شود و همچنین تلفات در دمای ۷۵ درجه محاسبه گردد. مقدار درصد ولتاژ اتصال کوتاه نیز با انتقال مقادیر بدست آمده به دمای ۷۵ درجه محاسبه می‌گردد. درصد امپدانس اتصال کوتاه برای ترانسفورماتورهای تا ۲۵۰kVA به منظور کاهش تلفات بار در شبکه ۴ درصد و برای تستهای بزرگتر جهت کاهش مقدار جریان

اتصال کوتاه ۶ درصد می‌باشد.
– تستهای عایقی: تستهایی که تاکنون گفته شد جهت اندازه‌گیری پارامترهای ترانس و کنترل مقادیر شده آن بود اما تستهای دیگری نیز وجود دارد که جهت کسب اطمینان از کیفیت عایقی ترانسفورماتور انجام می‌پذیرد این تستها برای ترانسفورماتورهای توزیع عبارتند از :
الف- تست عایقی فشار ضعیف:در این تست فشار ضعیف را به ولتاژ ۳kv متصل می‌کنند و فشار

قوی و بدنه را به زمین متصل می‌کنند. مدت زمان تست ۶۰ ثانیه می‌باشد. در صورت نامناسب بودن عایقها و شکست آنها آرک خواهیم داشت. هدف از انجام این تست بررسی عایق بین بوبین فشار ضعیف از یک سو و هسته، بدنه و بوبین فشار قوی از سوی دیگر می‌باشد.
ب- تست عایقی فشار قوی: این تست مشابه تست عایقی فشار ضعیف می‌باشد و تنها ولتاژ اعمالی به فشار قوی ۵۰kV بوده و بدنه و فشار ضعیف دارای پتانسیل زمین میش‌وند . هدف از انجام این تست بررسی عایق بین بوبین فشار قوی از یک سو هسته ، بدنه و بوبین فشار قوی از سوی دیگر می‌باشد.
پ- تست ولتاژ القایی: در این تست بطرف فشار ضعیف دو برابر ولتاژ نامی اعمال می‌کنند و در نتیجه در طرف فشار قوی که بی بار است دو برابر ولتاژ نامی القا می‌شود. برای جلوگیری از به اشباع رفتن هسته فرکانس آزمایش را بالا می‌برند. در آزمایشگاه فرکانس تست ۱۵۰Hz می‌باشد بنابراین طبق رابطه t=120*fn/ft زمان تست ۴۰ ثانیه می‌باشد. این تست برای بررسی کیفیت عایق بین لایه‌های بوبینها و عایق بین فازها انجام می‌ود.
در تستهای عایقی آرک نزدن بستگی به عواملی همچون کیفیت روغن، فاصله عایقی و ایزوله‌ها دارد. جرقه گیرها را برای پرهیز از عملشان در هنگام تست بر می‌دارند.
۱-۳-۲-تستهای نوعی

 

این آزمایشات به صورت مدل و نمونه ای انجام می‌شوند، بدین ترتیب که معمولاً اولین واحد از یک نوع ترانسفورماتورتحت آزمایش قرار می گیرد. از جمله این تستها می‌توان به تست حرارتی و تست ضربه اشاره کرد.
۱-۳-۳–تستهای ویژه: این تستها بر طبق خواست و با دریافت هزینه انجام می‌گیرد. از جمله این تستها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
اندازه گیری سطح صدا – تحمل اتصال کوتاه واقعی – اندازه‌گیری‌ هارمونیک جریان بی باری تست بار – تعیین ظرفیت خازنی و تانژانت دلتا- اندازه‌گیری تخلیه جزیی – اندازه‌گیری امپدانس توالی صفر

۱-۴-محاسبات هسته

– فواصل بین ساقهای هسته، فاصله مرکز تا مرکز سیم پیچها که با توجه به قطر سیم پیچها بدست می‌آید.
– وزن کل آهن به کار رفته در هسته محاسبه می شود.
– تلفات اتصال کوتاه محاسبه می شود این تلفات شامل تلفات DC در سیم پیچهای HV,LV میباشد.
– محاسبه %Uk : مهمترین پارامتری که باید به آن برسیم Uk درصد (امپدانس اتصال کوتاه) می باشد.
– P0 را که مربوط به تلفات فوکو و هیتر زمین می‌باشد.
– محاسبه جریان بی باری Io
– محاسبه جریان هجومی
توضیحاتی در مورد پارامترهای مختلف ترانس:
Po (Noload loss)
عبارتست از قدرت اکتیو مصرف شده وقتی که ولتاژ نامی با فرکانس نامی به سیم پیچ اولیه در بی باری اعمال می‌شود و معمولاً شامل تلفات هسته می‌باشد.
تلفات بار (short circuit losses):
تلفات اکتیو که در شرایط نامی در ترانسفورماتور مصرف می‌شود، تلفات بار ناشی از تلفات حرارتی عبور جریان در مقاومت سیم پیچها و تلفات اضافی حاصل از جریان گردابی در سیم می‌باشد.
Uk امپدانس ولتاژ نامی :
امپدانسی است که اگر خروجی را اتصال کوتاه کنیم و درصدی از ولتاژ نامی را اعمال نماییم جریان نامی از خروجی عبور کند. امپدانس ولتاژ نامی در شبکه ایران دارای استاندارد زیر می‌باشد:
برای قدرتهای ۲۵KVA الی ۲۰۰ KVA : %Uk = 4%
بری قدرتهای بالای ۲۵۰KVA : %Uk = 6%
Isc جریان اتصال کوتاه:

مقدار جریان در ترمینالهای خط، بعد از اینکه عناصر DC رو به کاهش گذاشتند. در مواقع نامی ، جریان اتصال کوتاه را می‌توان از روی جریان نامی و امپدانس ولتاژ (IN.Uk) بدست آورد.
راندمان: راندمان عبارتست از قدرت اکتیو خروجی به ورودی .

تنظیم ولتاژ (Tapping and Tapping rany)
جهت کنترل ولتاژ در سیمهای فشار قوی سرهای اضافی طراحی گردیده‌اند . این محدوده تغییر ولتاژ عبارتست از اختلاف بین ولتاژ طراحی ش

ده و حداکثر و یا حداقل ولتاژ قابل تنظیم سیم پیچ می‌باشد. تنظیم ولتاژ‌ها نسبت به ولتاژ مبنا به صورت مثبت و منفی می باشد.
نکته مهم: نوع کلیدهای استفاده شده در ترانسفورماتورهای توزیع از نوع (off load) off circuit بوده و هنگام عملیات روی کلید و تغییر پله‌های تنظیم ولتاژ می بایست ترانسفورماتور از دو سمت بی برق باشد.
جریان هجومی: جریانی است که در لحظه برقرار کردن برق از سیم پیچ می‌گذرد.
محاسبه مقدار نویز و صدای ترانسفورماتور:
ترانسفورماتورها تولید نویز و سر و صدا می‌کنند. دلیل ایجاد نویز تغییر بعد مغناطیسی می‌باشد. وقتی هسته فرومغناطیس یک ترانسفورماتور مغناطیس میشود در راستا و جهت شار مغناطیس کننده، متناوبا طول و سطح مقطع هسته کم و زیاد می‌شود، این پدیده باعث به وجود آمدن تغییرات کوچکی در ابعاد هسته خواهد شد. از آنجایی که ورقهای فولادی متناوباً ابعادشان را تغییر می‌دهند، هسته نوسان می‌کند و صدای وزوز تولید می‌شود.

LA بر حسب DB، شدت صدایی که در یک متری شنیده می‌شود.
– محاسبه مدت زمان اتصال کوتاه:
موقعی که اتصال کوتاه صورت می‌گیرد دو پدیده مهم می‌باشد.
الف: پدیده حرارت بالا

ب: پدیده دینامیکی
الف:
IEC 60076-5 در مورد تحمل اتصال کوتاه ترانسفورماتور است. محاسبات اتصال کوتاه برای اتصال کوتاه در ترمینالهای خروجی وقتی با ولتاژ‌ نامی تحریک شده باشد انجام می‌شود. رایج ترین نوع اتصال برخورد یک فاز به زمین است. استاندارد گفته شده در بالا مجاز دانسته است که دما در پایان اتصال کوتاه ْ۲۵۰ باشد. در شروع اتصال کوتاه فرض می‌کنیم طبق استاندارد دما ْ۱۰۵ باشد. ْ۱۴۵ برای گرم شدن سیم پیچی جا است، که به چگالی جریان اتصال کوتاه و زمان اتصال کوتاه و به ساخت ترانس بستگی دارد.

جریان سیم پیچی‌های اولیه و ثانویه ترانسفورماتور، شارهای مغناطیسی تولید می‌کنند که در هسته آهنی با یکدیگر مخالفند. این شارها در فضای بین دو سیم پیچی جمع شونده‌اند. این شار بین دو سیم پیچی ترانسفورماتور که شار پراکندگی نام دارد نیروهای مکانیکی در جهت عمود بر جهت شار پراکندگی ایجاد می‌کند.

۱-۵-ساختمان هسته:
هسته ترانس به دو روش چیده می‌شود:
۱٫ هسته های اورلپ
۲٫ هسته‌های استپ لپ
هسته اورلپ :
در این روش ورق دوم یک مقدار از ورق اول عقب تر قرار می‌گیرد، ورق سوم جای ورق اول و چهارمی جای دومی و الی آخر، این روش روش چندان مناسبی نمی‌باشد، زیرا علاوه بر زمان بر بودن استحکام مکانیکی کمتری دارد، فاصله هوایی بیشتر خواهد بود و همینطور ایجاد نویز بیشتری خواهد داشت. در طراحی‌های انجام شده عقب نشینی یک ورق نسبت به ورق بعدی ۳۶mm می‌باشد. در روش اورلپ از ورق تکی استفاده می‌شود.
هسته استپ لپ:

در این روش ورقها به صورت پلکانی چیده می‌شوند، به این طریق که ۶ ورق نسبت به یکدیگر عقب نشینی دارند مثلاً ورق دوم نسبت به اولی عقب تر قرار می‌گیرد و این عمل تا ورق ۶ ام ادامه پیدا می‌کند و سپس دوباره این سیکل تکرار می‌شود . در چیدن استپ لپ حداکثر پیشروی ۳۶mm می‌باشد.

 

فصل دوم
انواع سیم‌پیچی های ترانسفورماتور وساختمان آنها

۲-۱-مقدمه
یکی از ادوات بسیار مهم و گرانقیمت در صنعت برق، ترانسفورماتور می‌باشد. اساس اصلی این تجهیز که در آن تبدیل انرژی صورت می‌گیرد، بر اساس دو اصل از اصول الکترومغناطیس می‌باشد، که عبارتند از: ۱- یک سیم حامل جریان در اطراف خود میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند. ۲- اگر یک میدان مغناطیسی متغیر با زمان از درون یک حلقه بگذرد، در آن ولتاژ القاء می‌شود. در ترانسفورماتور این دو اصل توسط مجموعه‌ای از حلقه‌ها، موسوم به سیم‌پیچی و هسته، انجام می‌شود. یک ترانسفورماتور ساده متشکل از دو سیم‌پیچی اولیه و ثانویه ‌می‌باشد که این دو توسط مدار مغناطیسی (هسته) به هم مرتبط گشته‌اند.
۲-۲-تعاریف
۲-۲-۱سیم‌پیچ
اعمال ولتاژ نامی مربوط به ترانسفورماتور، به مجموعه دورهایی از هادیها که یک مدار الکتریکی را تشکیل می‌دهد صورت می‌گیرد که به آن سیم‌پیچ اطلاق می‌شود. در ترانسفورماتور‌های چند فازه، مجموعه ای از سیم‌پیچ‌ها بر روی یک فاز (بروی یک ساق هسته) قرار می‌گیرند.
۲-۲-۲-فاز ترانسفورماتور
مجموعه سیم‌پیچ ها که بر روی یک ساق هسته قرار می‌گیرند یک فاز از یک ترانسفورماتور یک چند فازه را تشکیل می‌دهند.
یک فاز می‌تواند از چندین قسمت تشکیل شده باشد، بعنوان مثال به تعدادی متوالی از سیم‌پیچ‌ها‌ی اصلی، سیم‌پیچ‌ها‌ی تنظیم ولتاژ یا از تعدادی سیم‌پیچ متحدالمرکز مضاعف که در یک فاز قرار دارند.

۲-۲-۳-جزء سیم‌پیچ‌
یک جزء سیم‌پیچ‌ از هادی‌هایی تشکیل شده است که کنار هم بصورت محوری و یا شعاعی پیچیده شده است.
۲-۲-۴-هادی موازی
مفهوم هادی موازی برحسب راستای محور بوبین معنا پیدا می‌کند، که متناسب با آن مفاهیم هادی موازی محوری و یا هادی موازی تعریف می‌گردد.
در شکل (۲-۱)، سه هادی به موازات هم پیچیده شده و بطور موازی (به مفهوم الکتریکی) به هم وصل شده اند.

شکل (۲-۱)سه هادی موازی
در شکل (۲-۲) پنج هادی به موازات هم پیچیده شده و بطور موازی (به مفهوم الکتریکی) به هم وصل شده‌اند.

شکل (۲-۲) پنج هادی موازی
۲-۲-۵-انواع هادی‌ها

هادی‌ها در سیم‌پیچ‌ ترانسفوماتورها به دو صورت تقسیم بندی می‌شوند:
 هادی تکی.
 تعدادی از هادی‌ها که یک مجموعه‌ را بصورت موازی تشکیل دهد. (بصورت مجموعه‌ای به هم پیچیده شده)
هادی‌های تکی شامل موارد زیر می‌باشد:

 سیم گرد
 سیم تخت
 تسمه
 هادی توپر (ساخته‌شده بصورت استوانه‌ای شکل از ورق یا پروفیل)
مجموعه‌ به هم پیچیده شده از هادی‌ها نیز به انواع زیر تقسیم می‌شوند:
 هادی‌ دوقلو (شکل (۲-۳))
 هادی CTC (شکل (۲-۳))
 هادی CTC دوبل (شکل (۲-۳))
هادی دوقلو هادی CTC هادی CTCدوبل
شکل (۲-۳)انواع هادی ها
۲-۲-۶-سیم‌پیچ‌ با هادی‌های درهم‌شده
چنانچه بین دو دور کنار هم قرار گرفته‌ شده سیم‌پیچ‌،‌ اختلاف ولتاژی بیش از اختلاف ولتاژ یک دور سیم‌پیچ‌ وجود داشته باشد، این سیم‌پیچ‌ را ((درهم)) می نامند.
۲-۳-ترتیب قرارگرفتن (آرایش) سیم‌پیچ‌‌ها و انواع آن‌ها
سیم‌پیچ‌‌ها بطور کلی به دو صورت زیر آرایش می‌یابند:
 آرایش سیم‌پیچ‌‌ به صورت استوانه‌ای
هریک از قسمت‌های مختلف سیم‌پیچ‌‌ روی یک ساق هسته قرار می‌گیرد، بنحوی که نسبت به محور ساق، بطور شعاعی در کنار هم قرار می‌گیرند. شکل (۲-۴)

شکل(۲-۴) آرایش سیم‌پیچ‌‌ به صورت استوانه‌ای
 آرایش سیم‌پیچ‌ها‌ی بشقابی
هریک از قسمت‌های مختلف سیم‌پیچ‌‌ به روی یک ساق هسته قرار می‌گیرد، بنحوی که نسبت به محور ساق، بطور شعاعی و در صورت لزوم بطور متناوب کنار هم قرار می‌گیرند. شکل (۲-۵)

شکل(۲-۵) آرایش سیم‌پیچ‌ها‌ی بشقابی
بطور کلی سیم‌پیچ‌‌ها به انواع زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:
 سیم‌پیچ‌‌ لایه‌ای: این نوع سیم پیچ از یک یا چند قسمت (شامل تعداد دور مشخص) موسوم به لایه تشکیل شده است. به نحوی که لایه‌ها نسبت به محور ساق هسته، بطور شعاعی کنار هم قرار می‌گیرند. به عبارت دیگر در این نوع سیم‌پیچ‌‌ دور‌های سیم‌پیچ یک لایه بصورت محوری کنار هم پیچیده می‌شوند. در صورتیکه این سیم‌پیچ چن

دلایه باشد، لایه‌ها در راستای شعاعی کنار هم قرار می‌گیرند، شکل (۲-۶). هر لایه فقط یک ورودی و یک خروجی الکتریکی دارد و میان هر دور در یک لایه، همیشه یک اختلاف پتانسیل ساده وجود دارد.

شکل (۲-۶) نمایش سیم‌پیچ‌‌ لایه‌ای
انواع سیم‌پیچ‌‌های لایه‌ای بر اساس نوع اتصال در ورودی و خروجی لایه‌ها تقسیم‌بندی می‌گردند. که در بخش‌های آتی آورده شده‌اند.
 آرایش سیم‌پیچ بشقابی: این نوع سیم‌پیچ‌‌ متشکل از چند قسمت (شامل تعداد دور مشخص) موسوم به دیسک یا بشقاب می‌باشد. به نحوی که دورهای بشقاب‌ها نسبت به محور ساق هسته به صورت شعاعی پیچیده می‌شود و بشقاب‌ها به صورت محوری در کنار هم قرار می‌گیرند، شکل (۲-۷).

شکل (۲-۷) نمایش سیم‌پیچ‌‌ بشقابی
انواع سیم‌پیچ‌‌های بشقابی نیز بر اساس نوع اتصال در ورودی و خروجی لایه‌ها تقسیم‌بندی می‌گردند. که در بخش‌های آتی آورده شده‌اند.
 سیم‌پیچ‌‌ چند قسمتی: این نوع سیم‌پیچ‌‌ ترکیبی از سیم‌پیچ‌‌های لایه‌ای و بشقابی می‌باشد که از قسمت‌های مختلف (لایه‌ها و بشقاب‌ها) تشکیل شده است.
سیم‌پیچ‌‌های لایه‌ای به انواع زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:
الف) سیم‌پیچ‌‌های لایه‌ای ساده ب‌) سیم‌پیچ‌‌های لایه‌ای درهم
الف) سیم‌پیچ‌‌های لایه‌ای ساده: در این نوع سیم‌پیچ‌‌ هر لایه فقط دارای یک ورودی و یک خروجی الکتریکی است. میان هر دو دور سیم‌پیچ مجاور در داخل یک لایه، همواره یک ولتاژ ساده (یک ولت بر دور) پدید می‌آید. در سیم‌پیچ‌های چندلایه‌ای، بر حسب اتصالات لایه‌ها، می‌توان به انواع اتصالات زیر تقسیم‌بندی نمود:
اتصال لایه‌ای تکی

اتصال لایه‌ای مضاعف
اتصال لایه‌ها دور یکدیگر
 اتصال لا‌یه‌ای تکی: در این نوع سیم‌پیچ‌‌ بعد از پیچیدن یک لایه، برای پیچیدن لایه بعدی باز از همان سر اول شروع می‌شود. در این نوع سیم‌پیچ طرز اتصال ورودی و خروجی الکتریکی دو لایه مجاور، بین بالا و پایین دو لایه‌ قرار می‌گیرد. در این حالت اگر تعداد دور یک لایه n و ولتاژ یک دور U باشد، ولتاژ بین دو لایه در همه جا برابر nU خواهد شد و تساوی اختلاف سطح الکتریکی بین دو لایه بوجود خواهد آمد. نقص عمده این نوع سیم‌پیچی در برگرداندن سیم به سر اول می‌باشد که کار مشکلی است (شکل(۲-۸)).

شکل (۲-۸) سیم‌پیچ‌‌ لایه‌ای ساده با اتصالات لایه‌ای تکی
 اتصال لا‌یه‌‌های مضاعف: در این نوع سیم‌پیچ‌‌، سیم به دور هسته و در راستای محوری آن پیچیده می‌شود و به انتها که رسید، برخواهد گشت. (مانند پیچیدن نخ به‌ دور قرقره). در این نوع سیم‌پیچ طرز اتصال ورودی و خروجی الکتریکی دو لایه مجاور، به طور تناوبی یکی در بالا و یکی در پایین قرار می‌گیرد. به عبارت دیگر اتصال خروجی‌های تک‌تک لایه‌ها با ورودی‌های لایه‌های مجاور در لبه‌های محوری لایه‌ها انجام می‌پذیرد. نقص این نوع سیم‌پیچ در این است که اگر تعداد دور یک لایه، n و ولتاژ یک دور، U باشد، ولتاژ بین دو لایه مجاور در یک طرف، صفر و در طرف دیگر، ۲nU است که ممکن است بسیار بزرگ باشد. در بین دو لایه، در یک طرف اختلاف سطح ولتاژ، کم و در طرف دیگر اختلاف سطح ولتاژ، زیاد است. پس عایق بین دو لایه در همه ‌جا به یک اندازه تحت تنش نیست و شدت میدان الکتریکی یکنواخت نمی‌باشد (شکل(۲-۹))

شکل (۲-۹)سیم‌پیچ‌‌ لایه‌ای ساده با اتصال لایه‌ای مضاعفاز لایه وسط شروع شده و مانند سیم‌‌بندی‌‌های نوع قبل لایه‌ها بطور شعاعی افزایش می‌یابد، با این تفاوت که اتصال لایه‌ها به طور تناوبی به سوی جلو و عقب می‌باشد. به ‌طور مثال در یک سیم‌‌پیچ چهار لایه‌ای، ورودی لایه سوم به لایه دوم و خروجی آن به لایه اول متصل می‌شود (شکل (۲-۱۰))

شکل(۲-۱۰) سیم‌پیچ‌‌ لایه‌ای ساده با اتصال لایه‌ها دور یکدیگر

ب) سیم‌پیچ‌ها‌ی لایه‌ای درهم

هر لایه دارای چندین ورودی و خروجی‌ الکتریکی است. بین هر دو دور سیم‌پیچ‌ مجاور، همیشه چند برابر ولتاژ دور بر ولت وجود دارد.
کاربرد آن ترجیحاً برای سیم‌پیچهای تنظیم ولتاژ می‌باشد. بعنوان مثال نمودار اتصالات الکتریکی یک سیم‌پیچ تنظیم ولتاژ با ۳ پله در شکل (۲-۱۱) نشان داده شده است.

شکل (۲-۱۱) سیم‌پیچ‌‌ لایه‌ای درهم(سیم‌پیچ تنظیم ولتاژ سه‌پله)
سیم‌پیچ ‌های بشقابی به دو نوع عمده سیم‌پیچ ‌های تک‌بشقابی و سیم‌پیچ ‌های زوج ‌بشقابی تقسیم می‌شوند که در ادامه موردبحث قرار می‌گیرند.
الف) سیم‌پیچ تک‌بشقابی: در این نوع سیم‌پیچ کلیه ورودی‌ها و خروجی‌های بشقاب‌ها بطور شعاعی قرار می‌گیرند. در این نوع سیم‌پیچ ، اتصالات تک تک ورودی بشقاب‌‌ها یا ورودی‌های بشقاب‌های مجاور در کانال بین هر دو بشقاب مجاور قرار گرفته‌ است. سیم‌پیچ‌های تک‌بشقابی بر اساس نوع اتصالات به انواع زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:
 سیم‌پیچ تک بشقابی (ساده): در این نوع سیم‌پیچ هر بشقاب فقط دارای یک ورودی و یک خروجی الکتریکی است، بشقاب‌ها بطور محوری و بطور افزایشی به یکدیگر متصل می‌باشند. میان هر دو دور هادی‌ مجاور در داخل یک بشقاب، همیشه یک ولتاژ ساده (یک ولت/دور) وجود دارد. شکل (۲-۱۲) نمایی از این سیم‌پیچ را نمایش می‌دهد.

شکل (۲-۱۲) نمایش سیم‌پیچ‌‌ تک بشقابی با اتصال ساده
 اتصال بصورت تک بشقابی درهم: در این نوع اتصال هر بشقاب دارای

چند ورودی و چند خروجی الکتریکی است، که در داخل بشقاب تا حدودی بصورت کاهشی با یکدیگر متصل است. بین هر دو دور هادی‌ مجاور در یک بشقاب، همیشه چندین ولت بر دور‌ وجود دارد. شکل (۲-۱۳) نمایی از این نوع سیم‌پیچ را نمایش می‌دهد.

شکل (۲-۱۳) نمایش سیم‌پیچ‌‌ تک بشقابی با اتصال درهم در قسمت‌های بالا، بصورت محوری در کنار هم قرار گیرند، تشکیل یک سیم‌پیچ تک‌بشقابی ترکیبی را می‌دهند. (شکل ۲-۱۴)

شکل (۲-۱۴) نمایش سیم‌پیچ‌‌ تک بشقابی ترکیبی
ب) سیم‌پیچ زوج بشقاب: در این نوع سیم‌پیچ کلیه ورودی‌ و خروجی‌های بشقاب‌ها بطور شعاعی متناوباً (بیرون و درون) قرار دارند.
سیم‌پیچ ‌های زوج بشقاب بر اساس نوع اتصالات به انواع زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:
 اتصال بصورت زوج‌بشقاب ساده: در این نوع سیم‌پیچ هر بشقاب فقط دارای یک ورودی و یک خروجی الکتریکی است، که قسمتی از آن بصورت افزایشی با یکدیگر متصل است. بین هر دو دور مجاور داخل یک بشقاب همیشه یک ولت بر دور وجود خواهد داشت. شکل (۲-۱۵) نمایی از این نوع سیم‌پیچ را نمایش می‌دهد.

شکل(۲-۱۵) نمایش سیم‌پیچ‌‌ زوج بشقاب ساده با اتصال ساده
 اتصال بصورت زوج‌بشقاب درهم: هر بشقاب دارای چند ورودی و چند خروجی الکتریکی است، که قسمتی از آن بصورت کاهشی با یکدیگر متصل است. بین هر دو دور مجاور داخل یک بشقاب همیشه چند ولت بر دور وجود دارد. شکل (۲-۱۶) نمایی از این نوع سیم‌پیچ را نمایش می‌دهد.

شکل (۲-۱۶) نمایش سیم‌پیچ‌‌ زوج بشقاب با اتصال درهم
 اتصال بصورت زوج‌بشقاب ترکیبی: اگر دو نوع سیم‌پیچ اشاره شده در قسمت‌های بالا، بصورت محوری در کنار هم قرار گیرند، تشکیل یک سیم‌پیچ زوج‌‌بشقابی ترکیبی شکل(۲-۱۷) را می‌دهند.

شکل (۲-۱۷) نمایش سیم‌پیچ‌‌ زوج بشقاب ترکیبی
سیم‌پیچ‌های زوج بشقاب که چندین بار بطور موازی به هم متصل شده و بشقاب‌ها با چند انشعاب موازی و اجرا‌های مشابه را باید متناسب با آن قرار داد.
۲-۴-ساختمان سیم‌پیچ ‌های لایه‌ای

بطور کلی تعداد لایه‌ها در سیم‌پیچ ‌های لایه‌ای بر اساس دو نوع نشان داده شده در شکل‌های زیر می‌باشد. (تک‌لایه‌ای و چند لایه‌ای)

شکل (۲-۱۹): سیم‌پیچ‌‌ لایه‌ای از نوع چندلایه
شکل(۲-۱۸): سیم‌پیچ‌‌ لایه‌ای از نوع تک لایه
آرایش‌ها هادی‌ها بطور کلی به دو نوع آرایش ضربدری شعاعی و آرایش ضربدری محوری تقسیم می‌شود که در ادامه راجع به این دو نوع بحث شده است.

الف) آرایش ضربدری شعاعی
در سیم‌پیچ ‌‌های لایه‌ای که در آن از چند رشته هادی یا چند ‌هادی CTC که به صورت شعاعی تشکیل یافته‌اند، از آرایش ضربدری شعاعی استفاده می‌شود. در این نوع آرایش برای متعادل‌‌سازی مقدار جریان در تمام رشته‌های موازی و جلوگیری از تلفات اضافی (به دلیل عدم تعادل جریان در تک‌تک رشته‌ سیم‌ها) هادی‌‌ها را به صورت ضربدری جابجا می‌کنند. قابل‌ذکر است که مقدار تلفات با مجذور جریان نسبت مستقیم دارد و بالا رفتن جریان در یک رشته ‌سیم می‌تواند به تلفات بیشتر در سیم‌پیچ بیانجامد. عدم تعادل جریان در ‌رشته سیم‌های موازی‌ شده به دو دلیل رخ می‌دهد.
۱- بدلیل عدم پیمودن مسیر یکسان توسط رشته‌ سیم‌ها (بطور مثال بیرونی‌ترین سیم دارای مقاومت بیشتری نسبت به درونی‌ترین سیم می‌باشد).
۲- به دلیل عدم قرار گرفتن رشته‌ سیم‌ها در برابر میدان‌های مغناطیسی محوری که منجر به داشتن اندوکتانس‌های مختلف برای رشته ‌سیم‌ها می‌شود.
در مسئله عدم تعادل جریان دلیل دوم نقش بسیار مهمی دارد و معمولاً می‌توان از دلیل اول برای عدم تعادل جریانی صرفنظر نمود. در این نوع سیم‌ها به تعداد رشته ‌سیم منهای ۱، عمل جابجایی رخ می‌دهد.
آرایش این نوع سیم‌پیچ‌ در جدول زیر نشان داده شده است

.

بیشتر از دو لایه دو لایه‌ای یک لایه‌ای وجود کانال در داخل لایه‌ها
بیشتر از دو هادی موازی شده در دو لایه دو هادی موازی شده در دو لایه بیشتر از دو هادی موازی شده در یک لایه دو هادی موازی شده در یک لایه

 

از خروجی‌های لایه‌های مجاور (یک لایه‌ای یا دولایه‌ای) به هم متصل می‌شوند.

از خروجی‌های لایه‌های مجاور به هم متصل می‌شوند.

وجود ندارد
فقط بطور محوری
شعاعی و در صورت لزوم محوری
شکل(۲-۲۰) آرایش ضربدری شعاعی
 برای سیم‌پیچ‌های لایه‌ای با هادی دوقلو، باید در هر لایه، هادی قلو در داخل خود جابجا شود.
ب) آرایش ضربدری محوری
برای از بین ‌بردن اثر شارهای شعاعی در قسمت‌های بالا و پایین بوبین که منجر به عدم تعادل جریان در هادی‌های موازی شده می‌شود، از این نوع آرایش استفاده می‌شود. زیرا اثر شارهای شعاعی در قسمت‌های بالا و پایین سیم‌پیچ بدلیل تغییر جهت شار بسیار زیاد می‌باشد. در حالیکه‌ این اثر در قسمت‌های وسط سیم‌پیچ بسیار ناچیز و قابل صرفنظر کردن است. کاربرد این نوع آرایش در موارد زیر می‌باشد:
۱- این نوع آرایش اکثراً برای سیم‌پیچ ‌‌های چند لایه‌ای با هادی‌هایی که بصورت محوری موازی شده‌اند، کاربرد دارد.
۲- این نوع آرایش برای سیم‌پیچ ‌‌های تنظیم ولتاژ تک‌ لایه و چندلایه که در وسط بوبین تعدادی از دور‌ها خارج می‌شوند استفاده می‌شود.
۳- این نوع آرایش برای ترانسفورماتورهایی که در آن‌ها به هر دلیلی عمل جابجایی هسته (تغییر مکان شارهای شعاعی در ترانسفورماتور) مثل راکتورها انجام می‌شود، استفاده می‌شود.
نحوه پیچش این نوع از سیم‌پیچ‌ها در شکل ۲۰ و ۲۱ نشان داده شده است.

شکل(۲-۲۱) آرایش ضربدری محوری

در این نوع سیم‌پیچ در محلی که گذر جابجایی انجام می‌شود، یک تقاطع ضربدری بصورت کامل یا ناکامل تشکیل می‌شود. بعبارت دیگر نحوه جابجایی بگونه ایست که بالاترین سیم از لایه اول به قسمت پایین‌ترین سیم در لایه بعدی می‌رود و همین عمل برای سایر سیم‌ها نیز تکرار می‌شود که در نهایت یک تقاطع ضربدری در محل جابجایی اتفاق می‌افتد.
۲-۵-جهت پیچش
۱٫ جهت پیچش: راست‌گرد
جهت پیچش از بالا به طرف پایین در جهت حرکت عقربه‌ ساعت به دور هسته آهنی می‌باشد (ورود جریان از بالا، به شکل (۲-۲۲)و(۲-۲۳) رجوع شود

)

شکل(۲-۲۲)

شکل(۲-۲۳)
۲٫ جهت پیچش: چپ‌گرد
جهت پیچش از بالا به طرف پایین خلاف حرکت عقربه‌ ساعت به دور هسته آهنی می‌باشد. (ورود جریان از بالا، به شکل (۲-۲۴ )و(۲-۲۵) رجوع شود)

شکل(۲-۲۴)

شکل(۲-۲۵)
۲-۶-امکانات جابجایی خارج نمودن سرسیم پیچ‌ها برخلاف یکدیگر
در جدول زیر شکل هسته که با عدد نمایش داده شده است بصورت زیر تعریف می‌شود که عدد اول تعداد ساقهای سیم‌پیچی شده هسته وعدد دوم تعداد ساقهای سیم‌پیچی نشده هسته را نشان می‌دهد.

شکل شکل هسته
۱ ۱/۲
۲ ۲/۰
۳ ۲/۲
۴ ۳/۰
۵ ۳/۲
۶ ۳/۲
۷ ۳/۲
نیم‌دایره نشان‌داده شده در شکل، به معنی امکانات جابجایی میان خارج نمودن سرسیم پیچ‌های بالایی و پایینی، بدون تغییر در تعداد سیم‌پیچ می‌باشد.

 

فصل سوم
ساختار هادیهای CTC

۳-۱-مقدمه
هادی‌‌های CTC (CTC ) بطور گسترده‌ در ترانسفورم

اتورهای جریان بالا استفاده می‌شود. بدین منظور سیم‌پیچ ‌های زیادی (عمدتاً جریان بالا) از هادیهای CTC ساخته می‌شوند. از طرفی با توجه به بوجود آمدن مشکلاتی در این نوع بوبین‌ها از قبیل بروز اتصالی بین تک‌رشته‌ها، کیفیت و اساساً صلاحیت استفاده از این نوع بوبین‌های معیوب مورد شک و تردید کارشناسان قرار گرفته است. از سوی دیگر ساخت این نوع بوبین‌ها مستلزم

صرف هزینه‌های سنگین می‌باشد. بطوریکه عدم بکارگیری آن‌ها با بوجود آمدن مشکلاتی از قبیل وجود اتصالی بین تک‌رشته‌ها، برای سازنده بسادگی امکان‌پذیر نیست و توجیه اقتصادی ندارد. از اینرو مدلسازی شرایط خطا در سیم‌پیچ با هادی CTC ضروری بنظر میرسد تا بتوان به تحلیل هر چه دقیقتر مسئله و اخذ تصمیمات صحیح و موثر در این زمینه پرداخت.
هادی‌های CTC نسبت به هادی‌های معمولی مزایای فراوانی دارند، از جمله این مزایا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
– کوتاه‌ شدن زمان ساخت سیم‌‌پیچ
– کاهش در حجم، ابعاد و هزینه ساخت ترانسفورماتور
– کاهش تلفات الکتریکی ترانسفورماتور
و ….

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 16700 تومان در 97 صفحه
167,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد