ترانسفرماتور های الکتریکی

ترانسفرماتور های الکتریکی

اسلاید 1: 1

اسلاید 2: 2Electric Machinesfarzad mansourizadehAzad university of ardabil2011transformer

اسلاید 3: ترانسفرماتور هاي الكتريكيElectrical transformerControlMakers.ir3تهيه وتنظيم:فرزاد منصوري زادهEmail:mansourizadeh.farzad@gmail.com

اسلاید 4: 4مراجعماشينهاي الکتريکي ”فيتز جرالد“مباني ماشينهاي الکتريکي ”چاپمن“ماشينهاي الکتريکي اي – سي ”بي ال تراژا“ماشينهاي الکتريکي ”محمد ال.هاواري“ماشينهاي الکتريکي ”پرفسور بيم بهارا“ماشينهاي الکتريکي ” ج.ر.سلمون“

اسلاید 5: 5تعاريفmotorgeneratortransformotor

اسلاید 6: 6Magnetic flux( )Magnetic field( )AIMagnetic motive force ( mmf =NI )Nشار يا فلوي مغناطيسي: مجموعه خطوط مغناطيسي که از سطحي محدود مي گذرد.چگالي فلوي مغناطيسي (ميدان مغناطيسي):ميزان فلو در واحد سطحنيروي محرکه مغناطيسي: به نيروي مغناطيسي که سبب توليد شار در ميدان مغناطيسي مي شودشدت ميدان مغناطيسي

اسلاید 7: 7ترانسفورماتور عکسي از يک ترانسفورماتور سه فازشماتيک ترانسفورماتور تکفاز

اسلاید 8: 8اصول کار ترانسفورماتورترانسفورماتور وسيله اي است که:توان الکتريکي را از يک مدار به مدار ديگر منتقل ميکند.(با سطح ولتاژ متفاوت)اين کار را بدون هيچ تغييري در فرکانس انجام مي دهد.اين عمل را با القاء الکترومغناطيسي انجام مي دهد.دو مدار الکتريکي آن مورد تاثير متقابل يکديگر قرار مي گيرند.

اسلاید 9: 9اصول ترانسفورماتور

اسلاید 10: 10

اسلاید 11: 11ترانس خشکترانس روغنيترانس هرمتيک

اسلاید 12: 12ساختار يک ترانسفورماتورفولاد داراي سيليسيم ميباشدترانسفورماتور جداره ايهسته مورق

اسلاید 13: 13در ترانس نوع زرهي (جداره اي)مقدار زيادي از سيم پيچ توسط هسته احاطه مي شود.استحکام نسبي بيشتر هستهوزن واندازه کمتر در هر KVA ناميتلفات آهني کمتر در چگالي شار بيشتر........................................................در ترانسهاي نوع هسته اي سيم پيچ ها قسمت قابل توجهي از هسته را فرا ميگيرند.........................................................ترانس نوع هسته ايترانس نوع زرهيتوجه: قيمت عامل انتخاب ساختار نوع هسته اي و زرهي است و در هر دوي آنها مي توان مشخصات مشابهي بدست آورد. در انتخاب آنها مشخصاتي از قبيل ولتاژ نامي، KVA نامي ، وزن و غيره در نظر گرفته مي شود.

اسلاید 14: 14خاصيت روغن در ترانسهاي روغنيخنک نگه داشتن سيم پيچها (در صورت مناسب نبودن سطح خنک کنندگي روغن، روي ديواره ترانس رادياتور نصب ميکنند)حفاظت عايقها در مقابل جذب رطوبت، هنگامي که ترانس در هوا رها ميشود.(رطوبت خاصيت دي الکتريکي روغن را به ميزان قابل توجهي کاهش ميدهد) کد خنک کنندگي ترانسمعمولا يک کد چهار حرفي است که دو حرف اول مربوط به وضعيت چرخش روغن و دو حرف بعدي وضعيت چرخش هوا در ترانس را نشان مي دهدO (Oil)، N(Natural)، A (Air)مثال:ONAN يعني روغن و هوا بطور طبيعي مي چرخند(بادبزن و پمپ نداريم)

اسلاید 15: 15تلف هيسترزيس+تلف فوکو=تلفات هستهتلف توان ناشي از جريان گردابي براي واحد حجم بقرار زير است:براي ارزيابي تلفات هيسترزيس از رابطه زير استفاده ميشود:فرکانس موج سينوسي چگالي شار ماکزيمم در هستهضريب ثابتهيسترزيسجريان گردابي (فوکو)فرکانس موج سينوسيچگالي شار ماکزيمم در هستهضريب ثابتضخامت ورقهاي تشکيل دهنده هسته

اسلاید 16: 16نحوه تکامل حلقه هيسترزيسچگالي شار پسماندنيروي ضد مغناطيسي

اسلاید 17: 17حلقه هيسترزيس يک ماده فرومغناطيسحلقه هيسترزيس مواد مغناطيسي نرم و سختمجموعه اي از حلقه هاي هيسترزيس

اسلاید 18: 18مثال(1):در يک ترانسفورماتور داريم:وات 500 = تلفات جريان گردابيوات 600 = تلفات هيسترزيس در هسته اين تلفات در تحت فرکانس 60 هرتز رخ مي دهد، اگر اين ترانسفورماتور به شبکه اي با فرکانس 50 هرتز وصل گردد و بدانيم که چگالي شار 10% افزايش يافته است، تلفات هسته در اين حالت چقدر خواهد شد؟

اسلاید 19: 19جواب:

اسلاید 20: 20ترانسفورماتور تکفاز ايده اليک ترانس ايده ال داراي مشخصات زير مي باشد:مقاومت اهمي سيم پيچ اوليه و ثانويه صفر است (R1=R2=0)شار پراکندگي سيم پيچ اوليه و ثانويه صفر استتلفات هسته صفر استPc = 0.

اسلاید 21: 21ولتاژ v1 به دو سر سيم پيچ اوليه اعمال ميشود شار در هسته بنا به قانون فاراده نيروي محرکه الکتريکي E1 , E2 را پديد ميآورد از آنجائيکه مقاومت سيم پيچ ها صفر است (ترانس ايده ال) لذا خواهيم داشت:همچنين با توجه به اينکه از تلفات صرفنظر کرديم لذا داريم:

اسلاید 22: 22به a ضريب تبديل ترانس گفته ميشود.اگر و ترانس کاهنده است.اگر و ترانس افزاينده است.......................................................................................................فرض کنيد شار متناوب در هسته سينوسي باشد:لذا خواهيم داشت:

اسلاید 23: 23مقدار ماکزيمم و موثر ولتاژ القاء شده در سيم پيچي اوليه ترانس بصورت زير خواهد بود:مي توان نتيجه گرفت:ولتاژ القاء شده به شار، تعداد دور سيم پيچ و فرکانس بستگي دارد.ولتاژ القاء شده E1 , E2 به ميزان 90 درجه نسبت به شار پسفاز مي باشد.

اسلاید 24: تمرین24نمودار برداری یک ترانسفورماتور ایده آل را در بی باری، و شکل موجهای آنها را در حوزه زمان رسم کنید

اسلاید 25: 25قضيه انتقال امپدانس در ترانسفورماتورامپدانس بار به قرار زير است:پس:نتيجه مي گيريم ميتوان بجاي امپدانس Z2 در ثانويه امپدانس در اوليه قرار داد.

اسلاید 26: 26اگر بجاي Z2 يک مقاومت اهمي باندازه R2 در ثانويه قرار گيرد داريم:اگر بجاي Z2 يک سلف با اندوکتانس L2 قرار گيرد داريم:و اگر بجاي Z2 يک خازن با ظرفيت C2 قرار گيرد داريم:

اسلاید 27: 27مثال(2):يک ترانس ايده آل با مشخصات زير مفروض است:ولت 440 = ولتاژ نامي (اسمي) اوليهولت 110 = ولتاژ اسمي ثانويهکيلو ولت آمپر 5 = توان اسميهرتز 60 = فرکانس اسمياين ترانس تحت ولتاژ اسمي باري را تحت جريان 40 آمپر و ضريب توان 8/. پس فاز تغذيه ميکند.الف: ولتاژ و جريان سيم پيچ اوليه را حساب کنيد.ب: امپدانس بار را بيابيد.ج:اگر امپدانس بار به اوليه ارجاع داده شود مقدار آن چقدر است؟

اسلاید 28: 28الف:ب:امپدانس بار بقرار زير است:ج:

اسلاید 29: 29مدل ترانسفورماتور تکفاز واقعيR1 ,R2 : مقاومت اهمي سيم پيچهاي اوليه و ثانويهX1, X2 : مدل کننده راکتانس پراکندگي ناشي از شار نشتي اوليه و ثانويهRc : مدل کننده تلفات هسته Xm: مدل کننده راکتانس مغناطيس کننده به منظور توليد شار

اسلاید 30: 30مدلسازي ترانسفورماتور تکفاز واقعي شاري است که سيم پيچ اوليه را در بر ميگيرد

اسلاید 31: 31 شاري که نشت ميکند شاري که در هسته مي مانداندوکتانس نشتي سيم پيچ اوليه و ولتاژ القاء شده را چنين تعريف ميکنيم:لذا طبق قانون کيرشهف ميتوان نوشت:

اسلاید 32: 32مدار مغناطيسي معادل ترانس تکفاز واقعي در شکل زير رسم شده است. با فرض خطي بودن منحني B-H هسته ترانس داريم:واضح است که شار در اثر اختلاف mmf اوليه وmmf ثانويه بوجود مي آيدکه جريان مورد نياز در سيم پيچ اوليه جهت ايجاد شار است و به آن جريان تحريک يا جريان بي باري ترانس گفته مي شود

اسلاید 33: 33رابطه بالا را ميتوان بصورت زير نوشت:اگر ولتاژ منبع AC متصل به سيم پيچ اوليه سينوسي باشد و هسته بوسيله حلقه هيسترزيس مدل شود در اين صورت ميتوان به رابطه بين و پي برد.گيريم شار سينوسي باشد. مطابق شکل زير درميابيم که جريان تحريک يعني پريوديک ميباشداما ديگر سينوسي کامل نيست با استفاده از سري فوريه مي توان يک تابع پريوديک منجمله جريان تحريک ترانس را اينچنين نوشت:

اسلاید 34: 34چگونگي پيدايش جريان تحريک ترانس از يک شار سينوسينمايش هارمونيک اول و سوم جريان تحريک ترانس

اسلاید 35: 35جريان بي باري در ترانسفورماتور واقعيدر ترانسفورماتورهاي واقعي چنانچه اوليه به شبکه وصل باشد جرياني از مدار اوليه مي گذرد، حتي اگر ثانويه مدار باز (بدون بار) باشد. اين جرياني است که براي ايجاد شار در يک هسته فرومغناطيس لازم بود و از دو جزء زير تشکيل شده است:جريان مغناطيس کننده (Im): که براي ايجاد شار در هسته ضرورت دارد.جريان تلفات هسته (Ic): که تلفات هسته را تامين مي کنند.”جمع برداري اين دو جريان همان جريان بي باري يا جريان تحريک ترانس مي باشد.

اسلاید 36: 36Ic با E1 همفاز است وIm با شار همفاز ميباشد. با توجه به دياگرام فازوري مي توان نوشت:مدار معادل هسته ترانسE1IcImIOدياگرام فازوري بي باري ترانس

اسلاید 37: 37ترانسفورماتور در بارهنگام اتصال ثانويه به بار جريان ثانويه I2 برقرار مي گردد. دامنه و فاز I2 نسبت به V2 به مشخصات بار بستگي دارد. جريان ثانويه mmf خود را برقرار مي کند (N2I2) و از اينرو شار حاصل از آن در خلاف شار اصلي که به واسطه جريان بي باري ترانس ايجاد شده خواهد بود در نتيجه بطور لحظه اي شار اصلي تضعيف شده و مقدار E1 نيز کاهش مي يابد. V1 لحظه اي بيشتر از E1 شده و در نتيجه باعث جاري شدن جريان بيشتر در اوليه مي شود. اين جريان بطور لحظه اي شاري توليد مي کند که با شار حاصل از mmf طرف ثانويه برابر و مخالف بوده و اثر آن را خنثي مي کند. بنابراين در شرايط بارداري ترانس، شار خاص عبوري از ترانس بطور تقريبي با حالت بي باري برابر بوده و به همين علت در تمامي بارها تلفات هسته نيز ثابت است

اسلاید 38: 38ارائه چهار مدل براي ترانسفورماتور تکفاز واقعي نسبت به سمت اوليهمدل دقيق يا مدل Tمدل L تقريبيمدل L تقريبيمدل ساده

اسلاید 39: 39مثال (3)يک ترانسفورماتور تکفاز با مشخصات زير مفروض است.V1n=400V و V2n=2KV Sn=100KVA ,پارامترهاي ترانسفورماتور بقرار زير است:R1=0/01 , R2=0/25 , X1=0/03 , X2=0/75 همگي بر حسب اهم وGc=2.2ms , Bm=-6.7ms که نسبت به اوليه مي باشند.اين ترانسفورماتور بار 90kva را تحت ولتاژ 2kv و ضريب توان 0/8 پسفاز تغذيه ميکند ولتاژ و جريان سيم پيچ اوليه را با استفاده از مدل دقيق، تقريبي و ساده بدست آوريد و با هم مقايسه کنيد.

اسلاید 40: 40ابتدا تمام پارامترها را به سمت اوليه ارجاع ميدهيم.با توجه به ضريب توان 0.8 پسفاز خواهيم داشت:

اسلاید 41: 41حل مساله با مدل تقريبي L

اسلاید 42: 42حل مساله با مدل ساده

اسلاید 43: 43حل مساله با مدل دقيق T

اسلاید 44: 44مقايسه نتايج: با توجه به جواب ها ميتوان به دقت مدلها و تقريب محاسبات پي برد

اسلاید 45: 45ضريب باربه نسبت بار موجود به بار نامي ضريب بار گفته ميشود يعني:با استفاده از مفهوم Kc مي توان حالتهاي زير را در نظر گرفت.Kc=0 يعني ترانس بي بار است.0<Kc<1 يعني ترانس در حالت کم باري است.Kc=1 يعني ترانس در بار نامي است.Kc>1 يعني ترانس دچار اضافه بار است. فرمان آلارمKc>>1 يعني ترانس دچار اضافه جريان است. فرمان تريپ

اسلاید 46: 46درصد تنظيم ولتاژ چون درون ترانسفورماتور امپدانس سري وجود دارد، حتي اگر ولتاژ ورودي ثابت بماند، ولتاژ خروجي اش با تغيير بار تغيير مي کند براي اينکه ترانسفورماتور را بتوان از اين نظر مقايسه کرد کميتي بنام درصد تنظيم ولتاژ تعريف ميشود در واقع درصد تنظيم ولتاژ تغييرات ولتاژ ثانويه از بي باري تا بار کامل را تحت ضريب توان ثابت نشان مي دهد و اينچنين تعريف ميشود: توجه:بهتر است که تنظيم ولتاژ حتي المقدور کوچک باشدداشتن تنظيم ولتاژ کم در همه موارد خوب نيست بعضي وقتها براي کاهش جريانهاي اتصال کوتاه مدار عمداً از ترانسفورماتور با تنظيم ولتاژ بزرگ استفاده مي کننددر يک ترانس ايده ال تنظيم ولتاژ صفر درصد است.

اسلاید 47: 47تعيين درصد تنظيم ولتاژ با استفاده از نمودار فيزوري ترانسفورماتورضريب توان پيشفازضريب توان واحدمدار معادل ترانس ارجاع شده به ثانويهضريب توان پسفاز

اسلاید 48: 48محاسبه افت ولتاژ تقريبي در يک ترانسفورماتورپس ميتوان بطور تقريبي نوشت:

اسلاید 49: 49در مثال (3) درصد تنظيم ولتاژ و بهره ترانس را بيابيدمحاسبه درصد تنظيم ولتاژ:در حالت بي باري جريان در ثانويه صفر است و لذاولتاژ بار کامل ثانويه که همان ولتاژ اسمي است برابر است با:پس:

اسلاید 50: 50محاسبه راندمانبراي محاسبه راندمان بايد P1 (توان ورودي) و P2 (توان خروجي) را حساب کرد براي اين منظور از مدل دقيق استفاده مي کنيم. پس:

اسلاید 51: 51بهره ترانسفورماتور (راندمان)بهره ترانسفورماتور اينچنين تعريف مي شود:P2 : توان خروجي (توان تحويلي از سيم پيچ ثانويه)P1 : توان ورودي (توان وارده از شبکه به سيم پيچ اوليه) : راندمانتوان خروجي به قرار زير است:که IL جريان بار مي باشد، P1 نيز بقرار زير است:Pl تلف توان در ترانسفورماتور بوده و از تلفات اهمي يا مسي و تلفات هسته تشکيل شده است.لازم به ذکر است که تلفات هسته خود از تلف جريان گردابي و هيسترزيس تشکيل شده است

اسلاید 52: 52لذا داريم:مي بينيم بهره ترانسفورماتور تکفاز با جريان بار تغيير مي کند. بهره ماکزيمم اينچنين محاسبه مي شود:لذا بهره ماکزيمم زماني رخ مي دهد که تلفات مسي با تلفات هسته برابر باشد.

اسلاید 53: 53توجه: از آنجائيکه با تغيير مقدار بار تلفات مسي (Pcu)و ضريب بار (Kc)نيز تغيير ميکند لذا رابطه کلي تلفات ترانس بصورت زير بدست مي آيد:و راندمان را نيز مي توان به صورت زير نوشت:و ضريب بار ماکزيمم Kcm نيز به اين شکل تعريف مي شود:

اسلاید 54: 54تلفات در ترانسفورماتوردر ترانسفورماتورها تلفات از دو جزء تشکيل شده است:تلفات اهمي يا مسي يا ژولي که از رابطه زير بدست مي آيد و به آن تلفات متغير نيز گفته مي شود.اگر از مدل ساده شده به عنوان مدار معادل ترانسفورماتور استفاده کنيم داريم:تلفات آهني يا هسته که به آن تلفات ثابت نيز گفته مي شود و از رابطه زير قابل محاسبه است:

اسلاید 55: 55مثال (4):در يک ترانسفورماتور تکفاز 100KVA اگر تلفات مسي نامي 2/4KW و تلفات آهني آن 1/2KW باشد چه باري (بر حسب KVA) از ترانسفورماتور اخذ شود تا راندمان حداکثر شود؟.....................................................................................................................مثال (5): در يک ترانسفورماتور 50KVA اگر تلفات مسي نامي 4KW و تلفات آهني 2KW باشد بازاي ضريب قدرت پسفاز راندمان حداکثر چقدر است؟

اسلاید 56: 56تعيين پارامترهاي مدار معادل ترانسفورماتور تکفاردر مدلهاي ارائه شده براي ترانسفورماتور به پارامترهاي زير برخورد نموديم:مقاومت سيم پيچ اوليه و ثانويه (R1,R2)راکتانس نشتي سيم پيچ اوليه و ثانويه (X1,X2)کندوکتانس نمايانگر تلف هسته (Gc)سوسپتانس مربوط به مدل کردن جريان مغناطيس شوندگي (Bm)توجه: در بسياري موارد R1 و R’2 با هم معادل و X1 و X’2 با هم مساويند(چرا؟)پس: Req=2R1=2R’2 , Xeq=2X1=2X’2زR’2 :مقاومت سيم پيچ ثانويه که به سمت اوليه ارجاع شده است.X’2 :راکتانس نشتي سيم پيچ ثانويه که بطرف اوليه ارجاع داده شده است.

اسلاید 57: 57با توجه به مطالب فوق بايد فقط چهار پارامتر زير را تعيين کنيم:الف: Req ب:Xeq ج:Bm د:Gc براي پيدا کردن چهار کميت فوق از دو آزمايش زير استفاده ميکنيم:آزمايش مدار باز يا بي باريآزمايش اتصال کوتاه يا امپدانس

اسلاید 58: 58آزمايش مدار باز يا بي باري(O.C.T)در اين آزمايش ترانس از طريق يک ولتمتر،آمپرمتر و واتمتربه شبکه با ولتاژ نامي وصل ميشودچون باري در ثانويه نداريم تواني که ترانس از شبکه دريافت ميکند همان تلفات اهني است و جرياني که از شبکه مي کشد جريان بي باري است توجه:بهتر است آزمايش در سمت فشار ضعيف انجام شود(چرا؟)توجه : آزمايش در هر سمتي انجام شود Gc , Bm از ديد همان سمت بدست مآيد.

اسلاید 59: 59ازمايش بي باري ترانس(O.C.T)تلفات مسي سيم پيچ ثانويه صفر و اوليه بسيار ناچيز و قابل چشم پوشي است.از دو رابطه اخير Gc , Bm بدست مي آيند.مدار معادل در آزمايش مدار باز

اسلاید 60: 60آزمايش اتصال کوتاه (S.C.T)ترانسفورماتوردر اين آزمايش سيم پيچ ثانويه را اتصال کوتاه کرده و ولتاژ Vsc را به اوليه اعمال مي کنيم تا جريان نامي از سيم پيچ اوليه بگذرد. بايد دانست که Vsc به مراتب کمتر از ولتاژ اسمي سيم پيچ اوليه است(چرا؟) در اين حالت چون ثانويه اتصال کوتاه است کل توان دريافتي از منبع تغذيه صرف تلفات مدار مي شود و مقداري که وات متر نشان مي دهد همان تلفات مسي نامي استتوجه: بهتر است آزمايش در سمت فشار قوي باشد (چرا؟)

اسلاید 61: 61آزمايش اتصال کوتاه (S.C.T)توجه: آزمايش در هر سمتي انجام شود Req , Xeq از ديد همان سمت بدست مي ايد. از دو رابطه اخير Req , Xeq بدست مي ايد.مدار معادل در آزمايش اتصال کوتاه

اسلاید 62: 62مثال (6)يک ترانسفورماتور تکفاز با مشخصات زير مفروض است.V1n=2300V,V2n=230V,Sn=500KVAنتايج آزمايشهاي مدار باز و اتصال کوتاه بر روي اين ترانسفورماتور بقرار زير است:Voc=2300V,Ioc=9.4A,Poc=2250WVsc=94.5V,Isc=In,Psc=8220Wپارامترهاي مربوط به مدار معادل ترانسفورماتور را بدست آوريد.

اسلاید 63: 63جواب:در آزمايش اتصال کوتاه جريان سيم پيچ اوليه معادل جريان نامي است. پس

اسلاید 64: 64سيستم يکائي (Per unit system)در کليه سيستم هاي الکتريکي يا غير الکتريکي، نسبت مقدار واقعي يک کميت به مقدار مبناي اختياري که هم بعد آن کميت است را کميت پريونيت شده يا نرماليزه شده يا يکه اي شده گويند و با علامت p.u نشان مي دهند.در سيستمهاي قدرت، معمولا ولتاژ اسمي و توان ظاهري معلوم ميباشد. لذا اين دو کميت را بعنوان مقادير مبنا اختيار کرده و جريان مبنا و امپدانس مبنا را بر اساس اين دو مقدار حساب مي کنيم.توجه:در رابطه با ترانسفورماتور ولت آمپر مبنا در کل سيستم يکسان است اما مقادير ولتاژ در نقاط مختلف سيستم يکسان نبوده و توسط نسبت تبديل ترانس ديکته ميشود.

اسلاید 65: 65حل مدارهاي شامل ترانسفورماتورارجاع سطوح ولتاژ طرفهاي مختلف ترانسفورماتور به سطحي مشترک (روشي خسته کننده مي باشد)استفاده از سيستم پريونيت: در اين روش تبديل هاي لازم خود به خود صورت مي گيرند و چون لازم نيست امپدانس ها به طرف ديگر ارجاع شوند مساله ساده تر و با احتمال خطاي کمتري حل مي شود.در يک سيستم تکفاز کميت هاي مبنا، بصورت زيرند:

اسلاید 66: 66مثال(7)در شکل زير يک سيستم قدرت ساده با مشخصات کامل رسم شده است. مقادير مبناي سيستم در سمت ژنراتور 480V و 10KVA انتخاب شده اند. الف: مقادير مبناي ولتاژ،جريان،امپدانس و توان ظاهري را در هر نقطه سيستم بيابيد. ب: اين سيستم را به مدار معادل پريونيت تبديل کنيد. ج:توان تحويل داده شده به بار را بيابيد. د:توان تلف شده در خط انتقال را بيابيد.

اسلاید 67: 67حل.(الف) در ناحيه توليد Vb=480V و Sb=10KVA ، بنابراين:نسبت تبديل ترانس T1 برابر است با 0.1 بنابراين ولتاژ مبنا در ناحيه خط انتقال برابر است با: نسبت تبديل ترانسفورماتور T2برابر است با 20 بنابراين ولتاژ مبنا در ناحيه توزيع برابر است با:

اسلاید 68: 68(ب) در اين قسمت هر کميت را به مقدار مبناي ناحيه اي که در آن قرار دارد تقسيم مي کنيم:مدار معادل پريونيت سيستم، در شکل زير نشان داده شده است.

اسلاید 69: 69(ج) جريان در اين سيستم پريونيت برابر است با:بنابرين توان پريونيت بار برابر است با:و توان واقعي که به بار تحويل داده مي شود:

اسلاید 70: 70(د) توان پريونيت تلف شده در خط انتقال برابر است با:توان واقعي تلف شده در خط انتقال برابر است با:

اسلاید 71: 71اتوترانسفورماتوراتوترانسفورماتور ترانسفورماتوري است که فقط داراي يک سيم پيچي مي باشد. در واقع اتوترانسفورماتور داراي يک سيم پيچ فشار قوي است که از قسمتي از آن بعنوان سيم پيچ فشار ضعيف استفاده مي شود. اين نوع ترانس بعلت تک سيم پيچ بودن از مس کمتري استفاده مي کند و در نتيجه ارزانتر نيز مي باشد و در جايي استفاده مي شود که مي خواهيم سطح ولتاژ را کمي تغيير دهيم (مثلا 110 به 120 ولت). در اتو ترانسفورماتور علاوه بر ارتباط مغناطيسي توسط هسته ، ارتباط الکتريکي بين سيم پيچ اوليه و ثانويه وجود دارد و مي توانند تکفاز يا سه فاز باشند در شکل زير اتوترانسفورماتور تکفاز افزاينده نشان داده شده است.

اسلاید 72: 72فرض کنيد ولتاژ بر هر دور سيم پيچ هاي اوليه و ثانويه يکسان باشد يعني:در صورتيکه ترانسفورماتور بصورت تکفاز معمولي يعني بدون اتصال الکتريکي بين سيم پيچ ها مورد استفاده قرار گيرد توان اسمي آن به قرار زير خواهد بود:اگر بصورت اتوترانسفورماتور مورد بهره برداري قرار گيرد توان ظاهري خروجي آن چنين خواهد بود:و توان ظاهري ورودي به قرار زير خواهد بود

اسلاید 73: 73مزيت اتوترانسفورماتوردر حالت اتوترانسفورماتور توان اسمي دستگاه بيشتر از حالتي است که سيم پيچ ها از هم ايزوله باشند و از آنجائيکه در حالت معمولي و در حالت اتوترانسفورماتوري از سيم پيچها جريان يکسان عبور مي کند لذا تلفات در هر دو حالت يکسان بوده و با توجه به افزايش توان اسمي ، در مي يابيم که در حالت اتوترانسفورماتوري بهره افزايش مي يابد.در مقدار مس مصرفي نيز صرفه جويي مي شود.....................................................................................................................مثال (8):يک ترانسفورماتور معمولي تکفاز با مشخصات زير مفروض است:Sn=30KVA و Vn1=2400V و Vn2=600V آنرا بصورت اتوترانسفورماتور تکفاز افزاينده در مي آوريم. توان اسمي دستگاه و جريان هر سيم پيچ را بدست آوريد. از تلفات صرفنظر نماييد.

اسلاید 74: 74حل:جريان اوليه و ثانويه سيم پيچ ها بقرار زير است:لذا جريان و ولتاژ بار برابر خواهد بود با:و توان اسمي مصرف کننده نيز برابر است با:جريان ، ولتاژ و توان ورودي اينچنين حساب مي شود:

اسلاید 75: 75اتصال موازي ترانسفورماتورهاي تکفازترانسفورماتورها به لحاظ فني (بالا بردن ضريب اطمينان ) و اقتصادي (افزايش درخواست) موازي ميگردند.بعضي از شرايط موازي نمودن ترانسفورماتورهاولتاژ اسمي سيم پيچ اوليه و ثانويه يکي باشد(ضريب تبديل ترانسفورماتورها مساوي باشدa=N1A/N2A=N1B/N2B)گروه برداري هر دو ترانس يکسان باشد.توالي فازها رعايت شده باشد.

اسلاید 76: 76نمودار اتصالات و مدار معادل دو ترانسفورماتور تکفاز موازي نمودار اتصالاتمدار معادل نسبت به سمت ثانويه

اسلاید 77: 77در شکل فوقZA : امپدانس ترانسفورماتور A نسبت به ثانويه مي باشد.ZB : امپدانس ترانسفورماتور B نسبت به ثانويه مي باشد.ZL : امپدانس باري است که هر دو ترانسفورماتور مشترکا تغذيه مي کنند.جريان تحويلي توسط ترانسفورماتور A و B بقرار زير است:جريان تحويلي به بار نيز برابر است با:

اسلاید 78: 78از روابط بالا مي توان نوشت:حال به سهولت مي توان جرياني که هر ترانسفورماتور به سمت بار مي فرستد را اينچنين بدست آورد (تقسيم بار بين ترانسفورماتورها)

اسلاید 79: 79ترانسفورماتورهاي سه فازسيستم هاي سه فازتعريف: يک سيستم سه فاز از سه منبع ولتاژ تکفاز تشکيل شده که در آن ولتاژها از نظر مقدار با هم يکسان بوده اما از نظر فاز 120 درجه اختلاف فاز دارند.نحوه اتصال : اتصال يک سيستم سه فاز مي تواند به شکل ستاره ويا مثلث باشد.اتصال ستاره:در اين اتصال جريان خط برابر با جريان فاز ميباشد.(IL=IP )ولتاژ خط راديکال سه برابر ولتاژ فاز مي باشد( )ولتاژ خط 30 درجه جلوتر از ولتاژ فاز مي باشد.اتصال مثلث:در اين اتصال ولتاژ فاز با ولتازخط برابر است.(VL=VP)جريان خط راديکال سه برابر جريان فازي مي باشد.( )جريان فاز 30 درجه جلوتر از جريان خط است.توالي فاز: الف) توالي مثبت (abc) ب) توالي منفي (acb)

اسلاید 80: 80انواع ترانسفورماتورهاي سه فازترانسفورماتورها از نظر ساخت بر دو نوع هستند:مجموعه مونتاژ شدهکه با استفاده از سه ترانسفورماتور تکفاز مجزا ايجاد مي شودمجموعه يکپارچه که توسط يک ترانسفورماتور يکپارچه عمل تبديل صورت مي گيرد.در گذشته استفاده از سه ترانس تکفاز بجاي يک ترانس سه فاز معمول بود اما امروزه بعلت توسعه و پيشرفت در طراحي و ساخت از ترانسهاي سه فاز بطور گسترده استفاده ميشود.مزاياي ترانسفورماتور سه فاز يکپارچه بر مونتاژ شدهفضاي کمتري را در عين مقادير نسبي مساوي اشغال مي کندوزن کمتري داردحدود 15% ارزانتر است.براي راه اندازي و اتصال زيک دستگاه جابجا شده و متصل مي شود

اسلاید 81: 81معايب ترانسفورماتور يکپارچه بر مونتاژ شدهاگر يکي از فازهاي آن از کار بيافتد آنگاه کل ترانس جهت تعمير و سرويس از مدار خارج مي شود. اما در حالتي که سه ترانس تکفاز به عنوان ترانس سه فاز استفاده شود ، اگر يکي از آنها از کار بيافتد ترانس خراب را مي توان به راحتي با يک ترانس تکفاز يدکي عوض کرد.اتصالات ترانسفورماتور سه فازستاره – ستارهمثلث – مثلث ستاره – مثلثمثلث – ستارهمثلث باز يا V-Vاتصال اسکات - T

اسلاید 82: 82اتصال ستاره – ستاره Y-Yاقتصادي ترين روش براي ترانسهاي کوچک و ولتاژ بالامقدار عايق مورد نياز، حداقل؟متناسب براي بار متعادل (اگر بار نامتعادل باشد نول جابه جا مي شود) مشکل شناوري نول را مي توان با اتصال نول برگشتي اوليه به مولد برطرف کرد مزيت ديگر اينکار اينست که اعوجاج را در ولتاژهاي فاز ثانويه حذف مي کند.(با فراهم نمودن مولفه هارمونيک سوم جريان)

اسلاید 83: 83اتصال مثلث - مثلثدر رابطه با ترانسهاي بزرگ و ولتاژ پايين ، مقرون به صرفه است.بارهاي نامتعادل، زياد ايجاد مشکل نمي کند.اگر يک ترانس خراب شود ، سيستم مي تواند بصورت V-V به کار خود ادامه دهد هر چند ظرفيت موجود کاهش خواه يافت.مولفه هارمونيک سوم جريان مغناطيسي در اوليه ترانس بسته شده بدون جاري شدن در سيم هاي خط.

اسلاید 84: 84اتصال ستاره - مثلثدر ايستگاه انتهايي خط انتقال که در آن ولتاژ کاهش داده مي شود ، کاربرد دارد.بين ولتاژهاي خط اوليه و ثانويه يک شيفت 30 درجه وجود دارد و نمي توان آنرا با يک مجموعه ستاره – ستاره و يا مثلث – مثلث موازي بست.جريان هارمونيک سوم يک شار سينوسي در مثلث ايجاد مي کند

اسلاید 85: 85اتصال مثلث - ستارهدر جايي استفاده ميشود که افزايش ولتاژ لازم باشد مانند ابتداي سيستم انتقال فشار قوي همچنين براي فراهم کردن سرويس چهار سيمه سه فاز، نول نيز مورد استفاده قرار مي گيرد.بعلت حضور يک اتصال مثلث که اجازه مي دهد تا جريان هارمونيک سوم جاري شود.امکان موازي کردن اين مجموعه با مجموعه ستاره – ستاره و مثلث – مثلث غير ممکن است.

اسلاید 86: 86اتصال مثلث باز يا V-Vاين اتصال ما را قادر مي سازد با استفاده از دو ترانسفورماتور تکفاز يک سيستم سه فاز را مورد بهره برداري قرار دهيم.کل باري که توسط مجموعه V_V تامين مي شود 2/3 ظرفيت مجموعه مثلث – مثلث نبوده بلکه 57.7% آن است. يا به عبارت ديگر فقط 86.6% ظرفيت نامي دو ترانس باقيمانده موجود است.(اگر ظرفيت مجموعه 30KVA باشد اين مقدار به 30*0.577=17.3 يا 20*0.866=17.3 کاهش مي يابد)

اسلاید 87: 87ثابت کنيد که نسبت ظرفيت V به ظرفيت مثلث بجاي 66% برابر با 57.7% است:

اسلاید 88: 88شماي اتصال V-V

اسلاید 89: 89VANVBNVCNVABVBCVCAVABVBCVCAVabVbcVcaنمودار فازوري در اوليهVanVbnVcnIanIcnIbn30نمودار فازوري در ثانويه اتصال V-V

اسلاید 90: 90محاسبه توان در مجموعه V-Vبا توجه به نمودار فازوري فوق، ولتاژ و جريان بار را اينچنين در نظر مي گيريم:ثانويه ترانسفورماتور شماره يک بار را تحت جريان Ian و ولتاژ Vab تغذيه ميکند و بايد دانست:توان ظاهري تحويلي به بار توسط ترانسفورماتور شماره يک بقرار زير است:پس ترانسفورماتور شماره يک تحت ضريب توان کار ميکند

اسلاید 91: 91بطريقي مشابه توان ظاهري تحويلي به بار توسط ترانسفورماتور شماره دو بقرار زير است:پس ترانسفورماتور شماره دو تحت ضريب توان کار مي کند.وقتي که است يعني ضريب توان بار برابر يک مي باشد و در اين حالت هر ترانس داراي ضريب توان Cos30=0.866 است.هنگامي که : يعني ضريب توان بار Cos60=0.5 ميباشد در اين شرايط يک ترانس داراي ضريب توان Cos(60-30)=0.86 و ترانس ديگر داراي ضريب توان0 Cos(60+30)=خواهد بود

اسلاید 92: 92اتصال اسکات Tاتصال اسکات – T راهي براي به دست آوردن دو فاز با اختلاف 90 درجه از يک منبع تغذيه سه فاز است. امروزه سيستم دو فاز عمدتا به کاربردهاي خاص کنترلي محدود مي شود. اسکات – T شامل دو ترانسفورماتور تکفاز مشابه است يکي از آنها در اوليه اش يک سرک دارد که بر روي 86.6 درصد ولتاژ کاملباري آن تنظيم شده است سرک 86.6 درصد ترانسفورماتور T2 به سرک وسط ترانسفورماتور T1 متصل مي شود. چگونگي انجام اينکار در شکل زير نشان داده شده است.

اسلاید 93: 93نمودار اتصال اسکات T

اسلاید 94: 94نمايش نمودار فازوري ولتاژهاي ورودي و ولتاژ هاي دو فاز خروجي در اتصال اسکات TVabVbcVcaولتاژهاي سه فاز وروديVbc=Vp1=VVabVcaولتاژهاي سيم پيچ اوليه ترانسفورماتورهاVp2=0.866V090Vs1=V/a<0Vs2=V/a<90a=Np/Nsولتاژهاي دو فاز ثانويه

اسلاید 95: 95نسبت تبديل ولتاژ در ترانسفورماتورهاي سه فازدر ترانسفورماتورهاي سه فاز منظور از نسبت تبديل ولتاژ ، نسبت ولتاژهاي خطي اوليه است به ولتاژهاي خطي ثانويهبخاطر داريد که :لذا نسبت تبديل اتصالات ذکر شده در فوق بصورت زير مي باشد

اسلاید 96: 96مثال: يک ترانسفورماتور سه فاز 50HZ داراي اتصال مثلث در اوليه و اتصال ستاره در ثانويه است. ولتاژ خط آن بترتيب 22000V و 400V مي باشد. ثانويه داراي يک بار متعادل استکه بصورت ستاره بسته شده و داراي ضريب توان 0.8 پسفاز ميباشد. جريان خط در طرف اوليه 5A است .جريان هر سيم پيچ در اوليه و درهر خط ثانويه را محاسبه کنيد. خروجي ترانس بر حسب KW چقدر است؟

اسلاید 97: 97مثال: يک ترانسفورماتور 500KVA سه فاز 50HZ داراي نسبت ولتاژ 33/11-KV است اوليه اتصال مثلث و ثانويه اتصال ستاره دارد. مقاومت فاز طرف فشار قوي 35 اهم و مقاومت فاز طرف فشار ضعيف 0.876 اهم و تلفات آهني آن برابر 3050W مي باشد. مقدار راندمان آن را در بار کامل و نصف بار کامل به ترتيب در (الف)ضريب توان واحد و (ب)ضريب توان 0.8 پسفاز محاسبه نماييد.الف:کميتها را بطرف ثانويه ارجاع ميدهيم:در شرايط بار کامل:

اسلاید 98: 98راندمان در بار کامل و با ضريب توان 1 و 0.8 بصورت زير خواهد بود:در شرايط نصف بار کامل

اسلاید 99: 99و راندمان در ضريب توان واحد و 0.8 پسفاز برابر خواهد بود با:

اسلاید 100: 100مثال: يک ترانس سه فاز 2,000KVA و 6,600/415V داراي مقاومت بر واحد 0.02 و راکتانس نشتي بر واحد 0.1 مي باشد تلفات مسي آن را در بار کامل محاسبه کنيد.نکتهلذا خواهيم داشت:

اسلاید 101: 101مثال: يک ترانس سه فاز 120KVA و 6,000/400-V با اتصال Y-Y داراي تلفات آهني 1600W مي باشد. حداکثر راندمان اين ترانس در ¾ بار کامل رخ ميدهد. راندمان ترانس را در بار کامل و ضريب توان 0.8 تعيين کنيد. چون راندمان حداکثر در ¾ بار کامل رخ ميدهد، در نتيجه تلفات مسي در ¾ بار کامل معادل تلفات آهني ترانس يعني مقدار 1600W است.