نمودار برداری ترانسفورماتور: ابزار ضروری برای تحلیل خطا
یک ترانسفورماتور دستگاهی است که انرژی الکتریکی را از یک مدار به مدار دیگر با استفاده از القای الکترومغناطیسی منتقل می‌کند. ترانسفورماتورها در سیستم‌های برق برای افزایش یا کاهش ولتاژ، جدا کردن مدارها و تعادل بارها گسترده استفاده می‌شوند. ترانسفورماتورها می‌توانند بر اساس ساختار، پیکربندی پیچه‌ها و گروه برداری به انواع مختلف تقسیم‌بندی شوند.
نمودار برداری یک ترانسفورماتور نمایش گرافیکی ارتباطات فازوری بین ولتاژها و جریان‌های اصلی و ثانویه ترانسفورماتور است. این ابزار ضروری برای درک عملکرد و رفتار ترانسفورماتور در شرایط مختلف عملیاتی و سناریوهای خطا است.
در این مقاله، ما توضیح می‌دهیم که نمودار برداری یک ترانسفورماتور چیست، چگونه آن را رسم کنیم و چگونه آن را برای تحلیل خطا استفاده کنیم. همچنین درباره انواع مختلف اتصالات ترانسفورماتور و گروه‌های برداری و تأثیر آن‌ها بر حفاظت و هماهنگی سیستم برق صحبت خواهیم کرد.
نمودار برداری چیست؟
نمودار برداری نموداری است که یک یا چند بردار می‌توانند در آن نمایش داده شوند. بردار کمیتی است که هم اندازه و هم جهت دارد. در مهندسی برق، کمیت‌های متناوب مانند ولتاژها و جریان‌ها معمولاً با بردارها نمایش داده می‌شوند، زیرا آن‌ها با زمان در اندازه و جهت متغیر می‌شوند.
در یک نمودار برداری، کمیت‌های متناوب با стрілки نمایش داده می‌شوند. طول стріلکه مقدار RMS کمیت متناوب را نشان می‌دهد. موقعیت زاویه‌ای نشان‌دهنده زاویه فاز کمیت نسبت به محور مرجع یا کمیت دیگری است. سمت تیغه стрілکه جهتی را نشان می‌دهد که کمیت در آن عمل می‌کند.
وقتی یک کمیت الکتریکی از منبع به بار حرکت می‌کند، بردار نماینده کمیت مثبت در نظر گرفته می‌شود. وقتی به منبع از طریق بار حرکت می‌کند، منفی در نظر گرفته می‌شود.
نمودار برداری یک ترانسفورماتور چیست؟
نمودار برداری یک ترانسفورماتور نمودار برداری است که روابط فازوری بین ولتاژها و جریان‌های اصلی و ثانویه یک ترانسفورماتور را نشان می‌دهد. همچنین جابجایی فاز و قطبیت پیچه‌های ترانسفورماتور را نیز نشان می‌دهد.
نمودار برداری یک ترانسفورماتور می‌تواند برای هر نوع ترانسفورماتوری مانند تک‌فاز یا سه‌فاز، ستاره یا دلتا متصل شده، یا با پیکربندی‌های مختلف پیچه و گروه‌های برداری رسم شود.
نمودار برداری یک ترانسفورماتور می‌تواند به ما کمک کند:
پارامترهای مدار معادل یک ترانسفورماتور مانند موج‌باک، مقاومت، آنتی‌موج‌باک و زیان‌ها را تعیین کنیم.
عملکرد و کارایی ترانسفورماتور را تحت شرایط بارگذاری مختلف مانند بدون بار، با بار کامل، با بار اضافی یا کوتاه‌شدن تحلیل کنیم.
خطاهای موجود در ترانسفورماتور یا مدارهای مرتبط با آن را تشخیص دهیم و تشخیص دهیم، مانند مدار باز، کوتاه‌شدن، خرابی زمین یا خرابی بین لایه‌ها.
وسایل محافظی مانند فیوزها، قطع‌کننده‌های مدار، رله‌ها یا سیستم‌های محافظی متفاوت برای ترانسفورماتور انتخاب و هماهنگی دهیم.
اتصال و قطبیت صحیح ترانسفورماتور را در زمان نصب یا تحویل تأیید کنیم.
چگونه یک نمودار برداری از یک ترانسفورماتور رسم کنیم؟
برای رسم یک نمودار برداری از یک ترانسفورماتور، ما نیاز به اطلاعات زیر داریم:
ولتاژ و جریان اسمی پیچه‌های اصلی و ثانویه ترانسفورماتور.
پیکربندی و اتصال ترانسفورماتور، مانند ستاره یا دلتا.
گروه برداری ترانسفورماتور که جابجایی فاز و قطبیت پیچه‌ها را نشان می‌دهد.
موج‌باک بار و فاکتور توان ترانسفورماتور.
مراحل رسم یک نمودار برداری از یک ترانسفورماتور عبارتند از:
محور مرجعی برای نمودار انتخاب کنید. معمولاً محور افقی به عنوان محور مرجع انتخاب می‌شود.
ولتاژ اصلی را با طول متناسب با مقدار RMS آن و جهت مثبت به سمت راست روی محور مرجع رسم کنید. آن را V1 بنامید.
ولتاژ ثانویه را با طول متناسب با مقدار RMS آن و زاویه متناسب با گروه برداری آن رسم کنید. آن را V2 بنامید.
جریان اصلی را با طول متناسب با مقدار RMS آن و زاویه متناسب با فاکتور توان آن رسم کنید. آن را I1 بنامید. جهت I1 باید مخالف V1 باشد اگر پیچه اصلی انرژی را به پیچه ثانویه ارسال می‌کند.
جریان ثانویه را با طول متناسب با مقدار RMS آن و زاویه متناسب با فاکتور توان آن رسم کنید. آن را I2 بنامید. جهت I2 باید مخالف V2 باشد اگر پیچه ثانویه انرژی را از پیچه اصلی دریافت می‌کند.
موج‌باک بار را با طول متناسب با مقدار آن و زاویه متناسب با فاکتور توان آن رسم کنید. آن را ZL بنامید. جهت ZL باید مخالف I2 باشد اگر بار غیرفعال (مقاوم یا آنتی‌موج‌باک) است.
هر بردار دیگری که برای تحلیل مرتبط است، مانند موج‌باک، مقاومت، آنتی‌موج‌باک، زیان‌ها و غیره رسم کنید.
مثال: نمودار برداری یک ترانسفورماتور تک‌فاز
