تبدیل‌کننده‌های برق ۱۰۱: جریان ورودی، تنظیم ولتاژ و بیشتر

نوع‌های ترانسفورماتورهای قدرت چیست و اجزای اصلی آن‌ها چیست؟

ترانسفورماتورهای قدرت در انواع مختلفی موجود هستند تا نیازهای در حال تکامل سیستم‌های قدرت 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 طبقه‌بندی شوند؛ و بر اساس روش‌های خنک‌سازی به خشک، هوایی، گردش اجباری روغن با خنک‌سازی هوایی یا خنک‌سازی آبی تقسیم‌بندی شوند. از نظر عایق‌بندی نقطه میانی، ترانسفورماتورها به دو دسته کاملاً عایق‌بندی شده یا بخشی عایق‌بندی شده تقسیم‌بندی می‌شوند. علاوه بر این، کلاس‌های عایق‌بندی پیچش‌ها بر اساس نوع ماده به A، E، B، F و H طبقه‌بندی می‌شوند. هر نوع ترانسفورماتور دارای نیازهای عملیاتی خاصی است. اجزای اصلی یک ترانسفورماتور قدرت شامل هسته، پیچش‌ها، جوشک‌ها، مخزن روغن، مخزن ذخیره (وسیله ذخیره روغن)، رادیاتور و لوازم جانبی مرتبط است.

جریان ورودی در ترانسفورماتورها چیست و چه عللی آن را موجب می‌شود؟

جریان ورودی به جریان موقتی اشاره دارد که در پیچش‌های ترانسفورماتور زمانی که ولتاژ اولیاً اعمال می‌شود جریان می‌یابد. این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که جریان مغناطیسی باقی‌مانده در هسته با جریان مغناطیسی تولید شده توسط ولتاژ اعمال شده هماهنگ می‌شود و موجب می‌شود کل جریان مغناطیسی فراتر از حد اشباع هسته برود. این موضوع منجر به جریان ورودی بزرگی می‌شود که می‌تواند ۶ تا ۸ برابر جریان اسمی باشد. میزان جریان ورودی بستگی به عواملی مانند زاویه فاز ولتاژ در زمان تغذیه، مقدار جریان مغناطیسی باقی‌مانده در هسته و امپدانس سیستم منبع دارد. جریان ورودی حداکثری معمولاً زمانی رخ می‌دهد که ولتاژ در عبور صفر (معادل جریان مغناطیسی حداکثر) است. جریان ورودی شامل مؤلفه‌های DC و هارمونیک‌های بالاتر است و به دلیل مقاومت و واکنش مداری با گذشت زمان کاهش می‌یابد - معمولاً در ۵-۱۰ ثانیه برای ترانسفورماتورهای بزرگ و حدود ۰٫۲ ثانیه برای واحد‌های کوچک‌تر.

روش‌های تنظیم ولتاژ در ترانسفورماتورها چیست؟

دو روش اصلی تنظیم ولتاژ وجود دارد: تغییر تپ توان (OLTC) و تغییر تپ بدون بار (DETC).تنظیم ولتاژ با بار مجاز تغییر موقعیت تپ را در حین عملکرد و تغذیه ترانسفورماتور انجام می‌دهد و امکان کنترل مداوم ولتاژ را با تغییر نسبت دورانی فراهم می‌کند. پیکربندی‌های رایج شامل تپ انتهای خط و تپ نقطه میانی است. تپ نقطه میانی نیاز به عایق‌بندی کمتری دارد اما نیاز به گرفتن نقطه میانی به صورت محکم در حین عملکرد دارد.
تنظیم ولتاژ بدون بار تنها زمانی که ترانسفورماتور خاموش است یا در زمان نگهداری انجام می‌شود.

ترانسفورماتور کاملاً عایق‌بندی شده چیست و ترانسفورماتور بخشی عایق‌بندی شده چیست؟

یک ترانسفورماتور کاملاً عایق‌بندی شده (همچنین به عنوان عایق‌بندی یکنواخت شناخته می‌شود) دارای سطوح یکسان عایق‌بندی در سراسر پیچش است. در مقابل، یک ترانسفورماتور بخشی عایق‌بندی شده (یا عایق‌بندی مرتبه‌ای) دارای سطوح عایق‌بندی کمتر در نزدیکی نقطه میانی نسبت به انتهای خط است.

تفاوت اصول عملکرد بین ترانسفورماتورهای ولتاژ و ترانسفورماتورهای جریان چیست؟

ترانسفورماتورهای ولتاژ (VTs) عموماً برای اندازه‌گیری ولتاژ استفاده می‌شوند، در حالی که ترانسفورماتورهای جریان (CTs) برای اندازه‌گیری جریان استفاده می‌شوند. تفاوت‌های عملکردی مهم عبارتند از:

• طرف ثانویه یک CT هرگز نباید باز بماند اما می‌تواند کوتاه شود. در مقابل، طرف ثانویه یک VT هرگز نباید کوتاه شود اما می‌تواند باز باشد.

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

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