ترانسفورماتورهای قدرت ۱۰۱: جریان ورودی، تنظیم ولتاژ و بیشتر

نوع های ترانسفورماتورهای برق و اجزای اصلی آنها چیست؟

ترانسفورماتورهای برق در انواع مختلفی موجود هستند تا نیازهای در حال تکامل سیستم‌های برق را برآورده کنند. آنها می‌توانند بر اساس پیکربندی فاز به تک‌فاز یا سه‌فاز تقسیم‌بندی شوند؛ بر اساس ترتیب نسبی پیچش‌ها و هسته به نوع هسته‌ای یا پوسته‌ای؛ و بر اساس روش‌های خنک‌سازی به خشک، هوایی، چرخه روغن مجبور-هوایی یا آبی. از دیدگاه عایق‌بندی نقطه خنثی، ترانسفورماتورها به عنوان کاملاً عایق‌بندی شده یا جزئیاً عایق‌بندی شده طبقه‌بندی می‌شوند. علاوه بر این، کلاس‌های عایق‌بندی پیچش‌ها بر اساس نوع ماده به A، E، B، F و H طبقه‌بندی می‌شوند. هر نوع ترانسفورماتور دارای الزامات عملیاتی خاص است. اجزای اصلی یک ترانسفورماتور برق شامل هسته، پیچش‌ها، بوشینگ‌ها، ظرف روغن، ذخیره‌گاه (پودک)، رادیاتور و لوازم جانبی مرتبط است.

جریان ورودی در ترانسفورماتورها چیست و چه عللی دارد؟

جریان ورودی به جریان موقتی اشاره دارد که در پیچش‌های ترانسفورماتور زمانی که ولتاژ اولیه اعمال می‌شود، جریان می‌یابد. این اتفاق زمانی می‌افتد که فلوکس مغناطیسی باقی‌مانده در هسته با فلوکس مغناطیسی تولید شده توسط ولتاژ اعمال شده هم‌خط شود، که باعث می‌شود فلوکس کل از حد اشباع هسته فراتر رود. این امر منجر به یک جریان ورودی بزرگ می‌شود که می‌تواند ۶ تا ۸ برابر جریان اسمی باشد. مقدار جریان ورودی به عواملی مانند زاویه فاز ولتاژ در زمان تغذیه، مقدار فلوکس باقی‌مانده در هسته و امپدانس سیستم منبع بستگی دارد. جریان ورودی حداکثری معمولاً زمانی رخ می‌دهد که ولتاژ در عبور صفر (معادل فلوکس حداکثر) است. جریان ورودی دارای مولفه‌های مستقیم و هماهنگی بالاتر است و به دلیل مقاومت و واکنش مدار با گذر زمان کاهش می‌یابد—معمولاً در ۵ تا ۱۰ ثانیه برای ترانسفورماتورهای بزرگ و حدود ۰.۲ ثانیه برای واحدهای کوچک‌تر.

روش‌های تنظیم ولتاژ در ترانسفورماتورها چیست؟

دو روش اصلی تنظیم ولتاژ عبارتند از: تغییر تاپ در حالت بار (OLTC) و تغییر تاپ در حالت بدون بار (DETC).تنظیم ولتاژ در حالت بار اجازه تنظیم موقعیت تاپ را در حالی که ترانسفورماتور تغذیه شده و در حال عملکرد است، می‌دهد و با تغییر نسبت دوران، کنترل پیوسته ولتاژ را ممکن می‌سازد. پیکربندی‌های رایج شامل تاپ پایان خط و تاپ نقطه خنثی هستند. تاپ نقطه خنثی نیاز به عایق‌بندی کمتری دارد اما نیاز به زمین‌کشی محکم نقطه خنثی در حین عملکرد دارد.
تنظیم ولتاژ در حالت بدون بار شامل تغییر موقعیت تاپ فقط زمانی که ترانسفورماتور بدون بار یا در زمان نگهداری است.

ترانسفورماتور کاملاً عایق‌بندی شده چیست و ترانسفورماتور جزئیاً عایق‌بندی شده چیست؟

یک ترانسفورماتور کاملاً عایق‌بندی شده (همچنین به عنوان عایق‌بندی یکنواخت شناخته می‌شود) دارای سطوح عایق‌بندی یکسان در سراسر پیچش است. در مقابل، یک ترانسفورماتور جزئیاً عایق‌بندی شده (یا عایق‌بندی گرادیان) دارای سطوح عایق‌بندی کاهش یافته نزدیک نقطه خنثی نسبت به انتهای خط است.

تفاوت اصول عملکردی بین ترانسفورماتورهای ولتاژ و ترانسفورماتورهای جریان چیست؟

ترانسفورماتورهای ولتاژ (VTs) عمدتاً برای اندازه‌گیری ولتاژ استفاده می‌شوند، در حالی که ترانسفورماتورهای جریان (CTs) برای اندازه‌گیری جریان استفاده می‌شوند. تفاوت‌های عملیاتی کلیدی عبارتند از:

• طرف ثانویه یک CT هرگز نباید باز شود اما می‌تواند کوتاه شود. به طور متقابل، طرف ثانویه یک VT هرگز نباید کوتاه شود اما می‌تواند باز شود.

• یک VT دارای امپدانس اولیه بسیار کم نسبت به بار ثانویه خود است، که آن را به یک منبع ولتاژ می‌کند. در مقابل، یک CT دارای امپدانس اولیه بالا است و به عنوان یک منبع جریان با مقاومت داخلی به طور مؤثر نامحدود عمل می‌کند.

• در عملکرد نرمال، یک VT با چگالی فلوکس مغناطیسی نزدیک به اشباع کار می‌کند، که ممکن است در زمان خطاها به دلیل کاهش ولتاژ کاهش یابد. یک CT اما در شرایط نرمال با چگالی فلوکس پایین کار می‌کند. در زمان کوتاه‌مداری، جریان اولیه افزایش یافته می‌تواند هسته را به اشباع عمیق برساند و خطاهای اندازه‌گیری را افزایش دهد. بنابراین، انتخاب CTs با مقاومت اشباع بالا توصیه می‌شود.