تحقیق مقاله سیم پیچی ترانسفورماتور

فهرست و منابع تحقیق مقاله سیم پیچی ترانسفورماتور

فهرست:

ندارد.
 

منبع:

سیم پیچی ترانسفورماتور

ترانسفورماتورها را با توجه به کاربرد و خصوصیات آنها به سه دسته کوچک متوسط و بزرگ دسته بندی کرد. ساختن ترانسفورماتورهای بزرگ و متوسط به دلیل مسایل حفاظتی و عایق بندی و امکانات موجود ، کار ساده ای نیست ولی ترانسفورماتورهای کوچک را می توان بررسی و یا ساخت. برای ساختن ترانسفورماتورهای کوچک ، اجزای آن مانند ورقه آهن ، سیم و قرقره را به سادگی می توان تهیه نمود.

اجزای تشکیل دهنده یک ترانسفورماتور به شرح زیر است؛

هسته ترانسفورماتور:

هسته ترانسفورماتور متشکل از ورقه های نازک است که سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه می شود. برای کم کردن تلفات آهنی هسته ترانسفورماتور را نمی توان به طور یکپارچه ساخت. بلکه معمولا آنها را از ورقه های نازک فلزی که نسبت به یکدیگر عایق‌اند، می سازند. این ورقه ها از آهن بدون پسماند با آلیاژی از سیلیسیم (حداکثر 4.5 درصد) که دارای قابلیت هدایت الکتریکی و قابلیت هدایت مغناطیسی زیاد است ساخته می شوند.

در اثر زیاد شدن مقدار سیلیسیم ، ورقه‌های دینام شکننده می شود. برای عایق کردن ورقهای ترانسفورماتور ، قبلا از یک کاغذ نازک مخصوص که در یک سمت این ورقه چسبانده می شود، استفاده می کردند اما امروزه بدین منظور در هنگام ساختن و نورد این ورقه ها یک لایه نازک اکسید فسفات یا سیلیکات به ضخامت 2 تا 20 میکرون به عنوان عایق در روی آنها می مالند و با آنها روی ورقه ها را می پوشانند. علاوه بر این ، از لاک مخصوص نیز برای عایق کردن یک طرف ورقه ها استفاده می شود. ورقه های ترانسفورماتور دارای یک لایه عایق هستند.

بنابراین ، در مواقع محاسبه سطح مقطع هسته باید سطح آهن خالص را منظور کرد. ورقه‌های ترانسفورماتورها را به ضخامت های 0.35 و 0.5 میلی متر و در اندازه های استاندارد می سازند. باید دقت کرد که سطح عایق شده ى ورقه های ترانسفورماتور همگی در یک جهت باشند (مثلا همه به طرف بالا) علاوه بر این تا حد امکان نباید در داخل قرقره فضای خالی باقی بماند. لازم به ذکر است ورقه ها با فشار داخل قرقره جای بگیرند تا از ارتعاش و صدا کردن آنها نیز جلوگیری شود.

سیم پیچ ترانسفورماتور :

معمولا برای سیم پیچ اولیه و ثانویه ترانسفورماتور از هادی های مسی با عایق (روپوش) لاکی استفاده می‌کنند. اینها با سطح مقطع گرد و اندازه‌های استاندارد وجود دارند و با قطر مشخص می‌شوند. در ترانسفورماتورهای پرقدرت از هادیهای مسی که به صورت تسمه هستند استفاده می‌شوند و ابعاد این گونه هادی‌ها نیز استاندارد است.

توضیح سیم پیچی ترانسفورماتور به این ترتیب است که سر سیم پیچ‌ها را به وسیله روکش عایقها از سوراخهای قرقره خارج کرد، تا بدین ترتیب سیم ها قطع (خصوصا در سیمهای نازک و لایه‌های اول) یا زخمی نشوند. علاوه بر این بهتر است رنگ روکش‌ها نیز متفاوت باشد تا در ترانسفورماتورهای دارای چندین سیم پیچ ، را به راحتی بتوان سر هر سیم پیچ را مشخص کرد. بعد از اتمام سیم پیچی یا تعمیر سیم پیچهای ترانسفورماتور باید آنها را با ولتاژهای نامی خودشان برای کنترل و کسب اطمینان از سالم بودن عایق بدنه و سیم پیچ اولیه ، بدنه و سیم پیچ ثانویه و سیم پیچ اولیه آزمایش کرد.

قرقره ترانسفورماتور:

برای حفاظ و نگهداری از سیم پیچ‌های ترانسفورماتور خصوصا در ترانسفورماتورهای کوچک باید از قرقره استفاده نمود. جنس قرقره باید از مواد عایق باشد قرقره معمولا از کاغذ عایق سخت ، فیبرهای استخوانی یا مواد ترموپلاستیک می سازند. قرقره هایی که از جنس ترموپلاستیک هستند معمولا یک تکه ساخته می شوند ولی برای ساختن قرقره های دیگر آنها را در چند قطعه ساخت و سپس بر روی همدگر سوار کرد. بر روی دیواره های قرقره باید سوراخ یا شکافی ایجاد کرد تا سر سیم پیچ از آنها خارج شوند.

اندازه قرقره باید با اندازه ى ورقه‌های ترانسفورماتور متناسب باشد و سیم پیچ نیز طوری بر روی آن پیچیده شود. که از لبه های قرقره مقداری پایین تر قرار گیرد تا هنگام جا زدن ورقه‌های ترانسفورماتور ، لایه ى رویی سیم پیچ صدمه نبیند. اندازه قرقره های ترانسفورماتورها نیز استاندارد شده است اما در تمام موارد ، با توجه به نیاز ، قرقره مناسب را می توان طراحی کرد.

آموزش  سیم پیچی ترانسفورماتور همراه با محاسبات وفرمول ها

از ترانسفور ماتور ها برای افزایش یا کاهش جریان و ولتاژ و همچنین توان استفاده می کنند.

نمایی از ساختار انواع ترانس های معمولی :

معمولاً  برای اینکه  هسته ها شار بیشتری تولید کنند آنها را به صورت E و I می سازند و برای جلوگیری از تلفات فوکو و هیستر زیس ،  E و Iهارا به صورت تکه تکه وجدا از هم به کار می برند یعنی از کنار هم گذاشتن چندین E و I، یک هسته ی بزرگ تشکیل می شود .    

برای ساخت یک ترانس مورد نیاز ، ابتدا باید از روابط ریاضی وفرمول ها تعداد سیم پیچ اولیه ، ثانویه و همچنین قطر سیم ،جریان ها و E و Iمورد استفاده را بدست آوریم .

این فرمول های  به صورت زیر است:

در فرمول های بالا       وj    وهمچنین E و I استاندارد را از روی جدول های زیر بدست می آوریم

P2

5

10

25

50

75

100

150

200

300

400

750

1000

1500

2000

20

17

14

12

10

9

8

7.5

7

6.5

5

4

3

2

در صد افت ولتاژ نسبت به قدرت انتقالی در ترانسفورماتورها

P2

0-50

50-100

100-200

200-500

500-1000

1000-2000

2000-3000

3000-4000

j

4

3.5

3

2.5

2

1.75

1.5

1

جدول چگالی جریان ترانسفورماتور

E و I های استاندارد :

30  ,  38.4  , 42  , 48  ,  54  ,  60 ,  66  ,  75  ,  78  ,  96 ,  105  ,  108  , 120  ,  150

مثال 1 : یک ترانسفور ماتوری با ولتاژ اولیه ی 220 ولت وولتاژ ثانویه ی 12 ولت و جریان ثانویه ی 2 آمپر مورد نیاز است تعداد دور سیم پیچ اولیه و ثانویه و قطر سیم پیچ اولیه وثانویه و را محاسبه کنید .

نوع دیگری از ترانسفورماتور های معمولی ، مانند شکل زیر  به صورت چند ورودی وچند خروجی هستند

مثال 2 : از روی داده های شکل زیر  ،  ,  EI   N11  ,  N12  ,  N21  ,  N22  ,  d11  , d12  , d21   , d22 را بدست آورید :

حل:

آزمایش های ترانسفور ماتور :

دو آزمایش مهم در ترانسفورماتورها برای دو هدف اصلی انجام می دهیم :

 در آزمایش اول که به آزمایش بی باری معروف است تلفات ثابت ترانسفورماتور را بدست می آوریم ، تلفات ثابت به علت ناچیز بودن تلفات اهمی در حالت بی باری تقریباً برابر تلفات هسته یا تلفات آهنی است .

در آزمایش دوم که به آزمایش اتصال کوتاه معروف است تلفات اهمی (مسی یا ژولی ) در بار نامی بدست می آید.

 از جمع تلفات آهنی و مسی تلفات کل بدست می آید.

آزمایش بی باری :  در آزمایش بی باری مداری مطابق شکل زیر تشکیل می دهیم که دو سر سیم پیچ ثانویه به دو ترمینال یک ولت متر (با مقاومت داخلی خیلی زیاد) اتصال دارد در واقع مدار ثانویه باز است ولت متر برای اندازگیری به کار گرفته شده است ، به خاطر این آزمایش مدار باز نیز می نامند ، در طرف سیم پیچ اولیه یک آمپر متر حدالامکان با مقاومت داخلی خیلی کم و یک ولت متر با مقاوت داخلی خیلی زیاد ویک وات متر قرار می دهیم        

آزمایش اتصال کوتاه :

اتصال دادن دو سر خروجی ثانویه ی ترانسفور ماتور تحت ولتاژ نامی بسیار خطر ناک است ، زیرا جریان فوق العاده(تا 20 برابر جریان نامی ) زیاد از سیم پیچ ها عبور می کند و اگر ترانسفور ماتور توسط وسایل حفاظتی کنترل واز شبکه گرفته نشود سوختن واز بین رفتن آن حتمی است دلیل سوختن واز بین رفتن ترانسفور ماتور در موارد اتصال کوتاه پیدایش نیروهای مکانیکی شدید و افزایش فوق العاده ی درجه ی حرارت در سیم پیچ ها است ، بنابر این در در آزمایش های اتصال کوتاه باید خیلی با احتیاط بود ونباید از ولتاژ نامی در سیم پیچ اولیه استفاده کرد در عمل از یک پتانسیومتر در تغذیه سیم پیچ اولیه در آزمایش اتصال کوتاه استفاده می شود .

روش کار به این طریق است که ابتدا   پتانسیو متر را در خروجی صفر تنظیم می کنیم ودو ترمینال آن را که اختلاف پتانسیل الکتریکی ندارند به دو سیم پیچ اولیه وصل می کنیم بعد به تدریج ولتاژ خروجی پتانسیومتر را تا برقراری جریان نامی در سیم پیچ اولیه وثانویه افزایش می دهیم .

 در حوالی 10% ولتاژ نامی خروجی پتانسیومتر قادر خواهد بود تاجریان نامی را در سیم پیچ های اولیه وثانویه ترانسفورماتور برقرار کند .

ولتاژ اتصال کوتاه : اختلاف پتانسیل الکتریکی که در آزمایش اتصال کوتاه بتواند جریان نامی ترانسفور ماتور رادر سیم پیچ های اولیه و ثانویه برقرار کند ولتاژ اتصال کوتاه ترانسفور ماتور می گویند واز پرامترهای مهم ترانسفور ماتورها است با Ush  نشان می دهند و به صورت درصد روی پلاک ترانسفور ماتور ها  می نویسند .

اتوتراتسفور ماتور :

مزایای اتو ترانسفورماتور ها :

1- در سیم مصرفی صرفه جویی می شود .

2- هسته ی کمتری می خواهد (اقتصادی تر است).

عیب اتوترانسفورماتور ها :

خطر ناک است امکان دارد سیم پیچ مشترک  قطع شود وولتاژ زیادی به مصرف کننده برسد در اتوترانسفورماتور ها به جای دو سیم پیچ جداگانه ،   از یک سیم پیچ برای  اولیه وثانویه  استفاده می شود . 

از این نوع ترانسفور ماتور ها به علت وجود ارتباط الکتریکی بین سیم پیچ اولیه وثانویه نمی توان در ولتاژ های فشار قوی استفاده کرد.

بنا براین کاربرد اتو ترانسفور ماتور ها ، در ولتاژ  های فشار ضعیف می باشد . در بهرگیری از یک توان مشابه در مقایسه اتوترانسفورماتور و ترانسفورماتور های معمولی مشاهده می شود ،  مقدار سیم مصرفی وهسته آهنی بکاررفته ، در اتو ترانسفورماتور ها خیلی کمتر است لذا اتوترانسفور ماتورها به به ترانس های صرفه ای نیز معروف اند .

تلفات مسی و پراکندگی ناچیز در اتوترانسفورماتورها این مبدل ها را تقریباًدر ردیف مبدل های اید آل قرار داده است.  عیب بزرگ اتوترانسفورماتورها این است که احتمال دارد ولتاژ طرف فشار قوی بر روی بارمورد تغذیه به هنگام قطع ارتباط الکتریکی در طرف فشار ضعیف اعمال شود در این حالت بار مورد تهدید جدی  قرار گرفته واحتمال نابود شدن آن خیلی زیاد است.

سیم پیچ مشترک :  Ic  آن قسمتی از سیم پیچ اتو ترانسفورماتور است که تفاضل جریان اولیه وثانویه از آن قسمت عبور کند .

سیم پیچ سری Is    :آن قسمتی از سیم پیچ اتو ترانسفورماتور است که جریان اولیه وثانویه از آن قسمت عبور می کند .

در اتو ترانسفورماتور ها قسمتی از توان بار مستقیماً از شبکه دریافت می شود و قسمت دیگر توسط اتو ترانسفورماتور انتقال پیدامی کند.

توان تیپ : قسمتی از توان بار که توسط اتو ترانسفورماتور به بار منتقل می شود را توان تیپ اتو ترانسفورماتور می گویند وآن را با Pt نمایش می دهند .  

برای ساخت یک اتو ترانسفورماتور مورد نیاز ، ابتدا باید از روابط ریاضی و فرمول های اتو ترانسفورماتور ،تعداد سیم پیچ اولیه ، ثانویه و همچنین قطر سیم وجریان  Ic و Is   و E و Iمورد استفاده را بدست آوریم .

این فرمول های به صورت زیر است:

PT

5

10

25

50

75

100

150

200

300

400

500

1000

2000

10

8.5

7.5

6

5

4.5

4

3.75

3.5

3.25

3

2

1

در صد افت ولتاژ نسبت به قدرت انتقالی در اتوترانسفورماتورها

مثال 3 :یک اتو ترانسفورماتور با مشخصات زیر مورد نیاز است کلیه ی پارامترهای این اتو ترانسفورماتور را بدست آورید.

اتو ترانسفورماتور های تقویت ولتاژ :

اتو ترانسفورماتورهای تقویت ولتاژ در واقع از نوع اتو ترانسفورماتور های افزاینده ولتاژ هستند که چند ورودی ویک خروجی دارند از این اتو ترانسفورماتورها در مواقعی که ولتاژ شبکه نتواند ولتاژ نامی را در اختیار مصرف کننده قرار دهد استفاده می شود . در این حالت در مصرف های پیک حداقل ولتاژ را در شبکه خواهیم داشت به تدریج که بار شبکه کاهش می یابد ولتاژ شبکه رو به افزایش می گذارد ودر مواقعی که ولتاژ شبکه برابر ولتاژ نامی مصرف کننده ها می شود دیگر به اتو ترانسفورماتور  تقویت ولتاژ، نیاز نیست ومی توان آن را از شبکه خارج نمود و بار را مستقیماً به شبکه اتصال داد یا اتو ترانسفورماتور را در تبدیل یک به یک قرار داد .

این اتوترانسفورماتورها را به سیستم کنترل اتوماتیک یا خبر دهنده مجهز می کنند. وگرنه در اثر افزایش ولتاژ شبکه وتقویت آن با اتو ترانسفورماتور موجب خواهد شد که ولتاژ بیش از ولتاژ نامی به مصرف کننده ها اعمال شود ومصرف کننده ها را مورد تهدید قرار دهد.

منبع :

 http://daneshnameh.roshd.ir/

http://www.basiji.gigfa.com/edaneshju/page-2.htm