کاربرد تنظیم‌کننده‌های ولتاژ در آزمون‌های ولتاژ بالا تجهیزات الکتریکی

ولتاژ معیار مهمی در آزمون کیفیت برق است. کیفیت ولتاژ تعیین می‌کند که آیا سیستم تامین برق می‌تواند به طور ایمن عمل کند و تأثیر قابل توجهی بر پایداری کل سیستم شبکه برق دارد. در حال حاضر، تنظیم‌کننده‌های ولتاژ تجهیزات الکتریکی نسبتاً رایج در سیستم‌های برق هستند که قادر به کنترل منطقی و علمی کل فرآیند آزمون‌های با ولتاژ بالا روی تجهیزات الکتریکی هستند و بنابراین به طور مداوم امکان‌پذیری چنین آزمون‌هایی را بهبود می‌بخشند.

۱. شرایط استفاده از تنظیم‌کننده‌های ولتاژ در آزمون‌های با ولتاژ بالا روی تجهیزات الکتریکی

در شرایط عادی، قبل از شروع آزمون با ولتاژ بالا روی تجهیزات الکتریکی، باید یک تنظیم‌کننده ولتاژ در انتهای ترانسفورماتور نصب شود تا اطمینان حاصل شود که مشخصات آن با الزامات آزمون مطابقت دارد. این امر تضمین می‌کند که نتایج اندازه‌گیری از ترانسفورماتور معیارهای آزمون استاندارد را برآورده کند—به عبارت دیگر، خروجی ثابت، مداوم و به طور یکنواخت تغییر کند، بنابراین تنظیم ولتاژ مؤثر می‌شود. استفاده از تنظیم‌کننده‌های ولتاژ در آزمون‌های با ولتاژ بالا روی تجهیزات الکتریکی شامل الزامات زیر است:

• تضمین خروجی ولتاژ ثابت و با کیفیت؛ به عنوان مثال، موج خروجی ولتاژ تنظیم‌کننده باید به موج سینوسی نزدیک باشد و ولتاژ خروجی حداقل باید به صفر نزدیک باشد.

• تنظیم‌کننده ولتاژ باید ویژگی‌های تنظیم با کیفیت بالا داشته باشد، با مقاومت تنظیم کم، روش‌های تنظیم ساده و ایمن، تا آزمون‌های با ولتاژ بالا روی تجهیزات الکتریکی به صورت هموار انجام شود.

• کاهش نویز تولید شده در حین عملکرد تنظیم‌کننده ولتاژ و تاکید بر کارایی انرژی و حفاظت از محیط زیست در طول آزمون.

• اطمینان از اینکه پارامترهای اساسی تنظیم‌کننده ولتاژ—از جمله ولتاژ خروجی، فرکانس، تعداد فازها و نوسانات ظرفیت خروجی—با الزامات آزمون‌های با ولتاژ بالا روی تجهیزات الکتریکی مطابقت دارد. به طور خاص، دقت تنظیم‌کننده ولتاژ به صورت زیر بیان می‌شود:

tgδ: ±(۱٪ D + ۰٫۰۰۰۴)

Cx: ±(۱٪ C + ۱ pF)

خطای کوچک‌تر نشان‌دهنده دقت بهتر سازنامه است. در زمان تأیید، اختلاف بین خواندن و مقدار استاندارد باید کمتر از دقت مشخص شده باشد.

۲. کاربرد تنظیم‌کننده‌های ولتاژ در آزمون‌های با ولتاژ بالا روی تجهیزات الکتریکی

سه نوع تنظیم‌کننده ولتاژ معمولاً در آزمون‌های با ولتاژ بالا روی تجهیزات الکتریکی استفاده می‌شود: تنظیم‌کننده‌های تماسی، تنظیم‌کننده‌های القایی و تنظیم‌کننده‌های میله‌ای. این سه نوع از نظر ساختار و اصول عملکرد متفاوت هستند و هر کدام دارای سناریوهای کاربردی و ویژگی‌های استفاده متمایز هستند. 

در طول آزمون‌های با ولتاژ بالا، تنظیم‌کننده‌های ولتاژ معمولاً در کمک به موتورهای غیرهمگام و مکانیزم‌ها در تبدیل انرژی استفاده می‌شوند و دستگاه‌های الکتریکی نزدیک به ترانسفورماتور هستند. در آزمون‌های با ولتاژ بالا، موتور باید با الزامات ظرفیت بار ماکزیمم تنظیم‌کننده ولتاژ ۱۲۰۰۰ کیلووات مطابقت داشته باشد. علاوه بر این، برای کاهش نویز الکترومغناطیسی، باید مقاومت مکانیکی تنظیم‌کننده با استفاده از ساختار چدنی جامد تقویت شود.

۲.۱ استفاده از تنظیم‌کننده‌های میله‌ای ولتاژ
اصل الکترومغناطیسی و ساختار داخلی تنظیم‌کننده‌های میله‌ای ولتاژ شبیه ترانسفورماتورها هستند. آنها با حرکت عمودی یک سیم‌پیچ کوتاه‌مدار در طول شاخه هسته تا تغییر ولتاژ و توزیع امپدانس بین دو سیم‌پیچ در مدار اصلی، تنظیم موثر ولتاژ خروجی را انجام می‌دهند. چون تنظیم بدون استفاده از تماس انجام می‌شود، ولتاژ خروجی از تنظیم‌کننده میله‌ای نسبتاً هموار و یکنواخت است و برای استفاده در آزمون‌های با ولتاژ بالا روی تجهیزات الکتریکی عمومی آسان و راحت است. 

علاوه بر این، واکنش لیک بالایی آن به او اجازه می‌دهد تا جریان‌های ناگهانی قابل توجهی را تحمل کند. اما به دلیل ویژگی‌های ساختاری و عملکردی خود، تنظیم‌کننده میله‌ای امپدانس کوتاه‌مدار نسبتاً بالایی دارد. بنابراین، برای پروژه‌های آزمون با ولتاژ بالا که نیاز به امپدانس منبع کم دارند، مانند آزمون‌های آلودگی (آلودگی) با ولتاژ بالا، مناسب نیست. در مقایسه با تنظیم‌کننده‌های القایی، موج خروجی تنظیم‌کننده‌های میله‌ای به تحریف بیشتری میل می‌کند. 

علاوه بر این، پس از استفاده طولانی، سایش و آزاد شدن اجزای انتقال و سیم‌پیچ متحرک ممکن است نویز و ارتعاش را افزایش دهد و موجب آسیب شود. الگوریتم‌های جریان توان می‌توانند برای محاسبه اجزای پیچیده از دست دادن ولتاژ در سیستم‌های برق استفاده شوند. به طور خاص، این شامل استفاده از رابطه بین ولتاژ گره‌ها، توان فعال و مقدار ولتاژ گره‌ها برای تجزیه معادلات P-Q است، که ماتریس ضرایب را از ۲N×۲N به N×N کاهش می‌دهد، که در آن N تعداد گره‌های سیستم است.

۲.۲ استفاده از تنظیم‌کننده‌های القایی ولتاژ
اصل الکترومغناطیسی و ساختار تنظیم‌کننده‌های القایی ولتاژ شبیه موتورهای غیرهمگام با سیم‌پیچ دورانی متوقف شده است، در حالی که مکانیسم تبدیل انرژی آنها شبیه ترانسفورماتورها است. با تنظیم جابجایی زاویه‌ای دورانی، آنها مقدار و فاز القای الکترومغناطیسی در سیم‌پیچ‌های استاتور یا روتور را تغییر می‌دهند و تنظیم ولتاژ بدون تماس را انجام می‌دهند. 

در مقایسه با تنظیم‌کننده‌های میله‌ای، تنظیم‌کننده‌های القایی عملکرد فنی و اقتصادی کلی بهتری دارند و امپدانس کمتری دارند—به ویژه وقتی ولتاژ خروجی در محدوده ۵۰٪–۱۰۰٪ است، که امپدانس به طور قابل توجهی کمتر است. اما به دلیل محدودیت‌های ساختاری و عملکردی، تنظیم‌کننده‌های القایی تک‌فاز هزینه تولید بالایی دارند، به ویژه برای واحدهای با ظرفیت بزرگ. وقتی اعوجاج روتور یک واحد تک‌فاز به یک آستانه خاص می‌رسد، مشکلات نویز و ارتعاش در طول عملکرد ممکن است ظاهر شود و ظرفیت خروجی آن را محدود کند. بنابراین، تنظیم‌کننده‌های القایی تک‌فاز با ظرفیت بزرگ در حال حاضر به ندرت تولید می‌شوند. با این حال، نسخه‌های بهبود یافته تنظیم‌کننده‌های القایی به طور موثر در آزمون‌های با ولتاژ بالا با الزامات کمتر استفاده می‌شوند.

۲.۳ استفاده از تنظیم‌کننده‌های ولتاژ براساس تماس
تنظیم‌کننده‌های ولتاژ براساس تماس، خودسازان‌دارند که قادر به تولید خروجی ولتاژ پیوسته هستند. آنها موج‌های خروجی ولتاژ با ویژگی‌های سینوسی بسیار خوب را تولید می‌کنند، با حد پایین خروجی ۰ ولت، و نشان‌دهنده ویژگی‌های تنظیم خطی، پیوسته و صاف هستند. علاوه بر این، می‌توان مقاومت کوتاه مداری آنها را به حداقل رساند و فاز زاویه‌ای نزدیک بین ولتاژ ورودی و خروجی دارند و همچنین سطح نویز عملیاتی پایینی دارند که آنها را برای تست‌های ولتاژ بالا روی تجهیزات الکتریکی مناسب می‌کند. بر اساس ترتیب هسته، تنظیم‌کننده‌های براساس تماس به دو نوع ستونی و حلقه‌ای تقسیم‌بندی می‌شوند.

به طور سنتی، در تست‌های ولتاژ بالا با ظرفیت کوچک، بیشتر از تنظیم‌کننده‌های براساس تماس حلقه‌ای استفاده می‌شد، به دلیل هزینه پایین و عملکرد عالی آنها. مشهورترین ضعف تنظیم‌کننده‌های براساس تماس، وابستگی آنها به تماس‌های فیزیکی برای تنظیم است که می‌تواند در طول عملیات اسبک‌های الکتریکی تولید کند. ظرفیت تماس نیز محدود است و عمر مفید نسبتاً کوتاه آنها توسعه مدل‌های با ظرفیت بزرگ را مختل کرده است. با این حال، بлагодаря непрерывным усилиям технического персонала, проблемы, связанные с контактами, в основном были решены.

۳. نگهداری تنظیم‌کننده‌های ولتاژ در تست‌های ولتاژ بالا روی تجهیزات الکتریکی

قبل از انجام نگهداری تنظیم‌کننده‌های ولتاژ استفاده شده در تست‌های ولتاژ بالا روی تجهیزات الکتریکی، کارکنان باید ساختار داخلی تنظیم‌کننده را به طور کامل درک کنند تا بتوانند به صحت خطاها را شناسایی کرده و کارایی نگهداری را افزایش دهند. ساختار پایه تنظیم‌کننده ولتاژ در جدول ۱ نشان داده شده است.

۳.۲ مشکلات نشت گاز در تنظیم‌کننده ولتاژ

در آزمایش‌های فشار بالا روی تجهیزات الکتریکی، نشت گاز از تنظیم‌کننده ولتاژ معمولاً به دلیل بسته‌بندی ناکافی حلقه‌های O و اتصالات مشتق می‌شود. ممکن است همچنین به دلیل خسارت به فلز بسته‌بندی بین صفحه تنظیم و میله تنظیم نیز رخ دهد. راه حل خاص شامل قطع مدار گاز، جدا کردن سمت شیر اصلی تنظیم‌کننده ولتاژ و بازرسی دقیق توسط فنی‌ها برای شناسایی موقعیت و نوع عیب است. بر اساس تجربیات عملی، سپس به منظور رفع نشت گاز از پورت رفع فشار در طول تنظیم در آزمایش‌های فشار بالا، بهره‌برداری‌های مناسب انجام می‌شود.

در طول آزمایش‌های فشار بالا، یک مشکل رایج نشت گاز در موقعیت صفر در طول تنظیم است. این موضوع بیشتر به دلیل بسته‌بندی بیش از حد پیچ تنظیم صفر است. برای کاهش این مشکل، موقعیت پیچ تنظیم صفر باید به درستی تنظیم شود تا احتمال نشت در موقعیت صفر کاهش یابد.

باید توجه داشت که اپراتورها باید در طول تنظیم مستقیماً در مقابل تنظیم‌کننده ولتاژ ایستاده نباشند تا خطر وقوع حوادث کاهش یابد.

۴. نتیجه‌گیری

در کاربردهای عملی، در هنگام انجام آزمایش‌های فشار بالا روی تجهیزات الکتریکی، ایمنی پرسنل باید اولویت داده شود. تضمین ایمنی هم پرسنل و هم تجهیزات شرط اساسی برای انجام به درستی تشخیص و نگهداری مؤلفه‌های آزمون است. این رویکرد به طور موثر عمر مفید تجهیزات را افزایش می‌دهد و وقوع خرابی‌ها را کاهش می‌دهد. با کاربرد گسترده تنظیم‌کننده‌های ولتاژ در آزمایش‌های فشار بالا روی تجهیزات الکتریکی، راحتی به زندگی روزمره ساکنان و جنبه‌های مختلف جامعه اضافه می‌شود، بدین ترتیب توسعه اجتماعی هماهنگ ترویج می‌یابد.