نرم‌افزارطراحی ترانسفورماتورهای توزیع با استفاده ازGUI محیط MATLAB
تعداد صفحات 140 صفحه
همراه با فایل word و کد برنامه نویسی matlab
پیشگفتار
قسمت اعظم انرژی الکتریکی مورد نیاز انسان در تمام کشورهای جهان ، توسط مراکز تولید مانند نیروگاههای بخاری ، آبی و هسته‌ای تولید می‌شود. این مراکز دارای توربینها و آلترناتیوهای سه فاز هستند و ولتاژی که بوسیله ژنراتورها تولید می‌شود، باید تا میزانی که مقرون به صرفه باشد جهت انتقال بالا برده شود. گاهی چندین مرکز تولید بوسیله شبکه‌ای به هم مرتبط می‌شوند تا انرژی الکتریکی مورد نیاز را بطور مداوم و به مقدار کافی در شهرها و نواحی مختلف توزیع کنند . در محلهای توزیع برای اینکه ولتاژ قابل استفاده برای مصارف عمومی و کارخانجات باشد، باید ولتاژ پایین آورده شود. این افزایش و کاهش ولتاژ توسط ترانسفورماتور انجام می‌شود. بدیهی است توزیع انرژی بین تمام مصرف کننده‌های یک شهر از مرکز توزیع اصلی امکانپذیر نیست و مستلزم هزینه و افت ولتاژ زیادی خواهد بود. لذا هر مرکز اصلی به چندین مرکز یا پست کوچکتر (پستهای داخل شهری) و هر پست نیز به چندین محل توزیع کوچکتر (پست منطقه‌ای) تقسیم می‌شود. هر کدام از این مراکز به نوبه خود از ترانسهای توزیع و تبدیل ولتاژ استفاده می‌کنند . بطور کلی در خانواده توزیع انرژی الکتریکی ، ترانسفورماتورها از ارکان و اعضای اصلی هستند و اهمیت آنها کمتر از خطوط انتقال و یا مولدهای نیرو نیست. خوشبختانه به دلیل وجود حداقل وسایل دینامیکی در آنها کمتر با مشکل و آسیب پذیری روبرو هستند. مسلما‌ً این به آن معنی نیست که می‌توان از توجه به حفاظتها و سرویس و نگهداری آنها غفلت کرد. در این پروژه نخست مختصری از تئوری و تعاریفی از انواع ترانسفورماتورها بیان می‌شود، سپس شرحی در مورد طراحی ترانسفورماتورها ارائه می‌شود.
پیشگفتار ................................................................................................................................... .......
فصل اول
1 مقدمه‌ای در مورد ترانسفورماتور .................................................................................................. 1
1-1 تعاریف و دسته‌بندی ترانسفورماتورها ..................................................................................... 2
1-2 انواع ترانسفورماتورها .............................................................................................................. 3
1-2-1 ترانسفورماتورهای تک‌فاز ............................................................................................. 3
1-2-2 ترانسفورماتورهای سه‌فاز ................................................................................................5
1-2-3 اتوترانسفورماتور تک‌فاز ................................................................................................ 8
فصل دوم
2 تجهیزات ترانسفورماتور ............................................................................................................... 10
2-1 ساختمان ترانسهای قدرت روغنی ......................................................................................... 11
2-2 بخش مکانیکی ترانسفورماتورها .............................................................................................. 12
2 -2-1 هسته ............................................................................................................................ 13
2-2-2 جنس مواد مغناطیسی هسته ........................................................................................... 13
2-2-3 روشهای چیدن هسته ..................................................................................................... 14
2-2-4 تانک ترانسفورماتور . ..................................................................................................... 16
2-2-5 منبع انبساط و کنسرواتور روغن .....................................................................................21
2-2-6 رادیاتور یا مبدل حرارتی................................................................................................. 21
2-2-7 پمپ و فن‌ها................................................................................................................... 21
2-3 بخش الکتریکی ترانسفورماتورها .............................................................................................. 22
2-3-1 سطح مقطع هسته........................................................................................................... 22
2-3-2 انتخاب چگالی شار ..................................................................................................... 22
2-3-3 سیم‌پیچ‌های ترانس..........................................................................................................23
2-3-4 چگالی جریان ............................................................................................................... 24
2-3-5 ترتیب قرار گرفتن سیم‌پیچ‌ها نسبت به هسته..................................................................24
2-3-6 انواع سیم‌پیچی ............................................................................................................ 25
2-3-7 تپ‌چنجر ......................................................................................................................27
2-4 مقره‌های فشارقوی الکتریکی و برقگیرها .................................................................................29
2-4-1 ساختمان مقره‌ها............................................................................................................ 30
2-4-2 انواع مقره‌ها ................................................................................................................. 30
2-4-3 شکست الکتریکی در مقره‌ها..........................................................................................33
2-4-4 برقگیرها ........................................................................................................................34
2-4-5 انواع برقگیرها .............................................................................................................. 35
2-5 متعلقات ضمیمه ترانس ..............................................................................................................36
2-6 میترها .........................................................................................................................................37
2-6-1 ترمومترها ......................................................................................................................37
2-6-2 نشان دهنده حرارت وروغن .........................................................................................37
2-6-3 نشان دهنده سطح روغن .............................................................................................. 37
2-7 رله بوخهلتس .............................................................................................................................38
2-7-1 محدودیت‌های رله بوخهلتس .............................................................................................. 38
2-8 سوپاپ اطمینان یا لوله انفجاری ................................................................................................ 39
2-9 مجرای تنفسی و سیلیکاژل مربوط به تانک اصلی و تپ‌چنجر .................................................. 39
فصل سوم
3 مشخصات ترانسفورماتور ............................................................................................................... 40
3-1 کمیتهای مغناطیسی .................................................................................................................... 41
3-1-1 شار یا فلوی مغناطیسی .................................................................................................. 41
3-1-2 چگالی شار یا اندوکسیون مغناطیسی ..............................................................................41
3-1-3 شدت میدان مغناطیسی ...................................................................................................41
3-2 خواص مغناطیسی هسته ...... .................................................................................................... 42
3-2-1 ضریب نفوذ‌پذیری مغناطیسی ........................................................................................ 42
3-2-2 دسته‌بندی اجسام از نظر خواص مغناطیسی ....................................................................42
3-2-3 منحنی مغناطیسی اجسام .................................................................................................43
3-2-4 منحنی هیسترزیس ..........................................................................................................44
3-3 تلفات ترانسفورماتورها ..............................................................................................................45
3-3-1 تلفات بی‌باری و تلفات بارداری .....................................................................................45
3-3-2 تلفات بارداری ترانس ................................................................................................... 46
3-3-3 تلفات بی‌باری ترانس .................................................................................................. 47
3-4 مدارهای مغناطیسی................................................................................................................... 49
3-5 قوانین مغناطیسی حاکم بر ترانس ............................................................................................. 50
3-5-1 قانون آمپر....................................................................................................................... 50
3-5-2 قانون هاپکینسون .......................................................................................................... 52
3-5-3 قانون فاراده ................................................................................................................... 53
3-6 مدار معادل ترانسفورماتور ........................................................................................................ 54
3-6-1 محاسبه پارامترهای ترانس توسط آزمایش.......................................................................55
3-6-2 مدار معادل اتصال کوتاه...................................................................................................57
3-6-3 دیاگرام برداری حالت اتصال کوتاه..................................................................................58
3-6-4 ولتاژ امپدانس یا درصد ولتاژ اتصال کوتاه...................................................................... 59
3-6-5 درصد افت ولتاژ یا رگولاسیون در ترانسها......................................................................60
3-6-6 دیاگرام رگولاسیون کاپ ............................................................................................... 62
3-6-7 مراحل رسم دیاگرام رگولاسیون کاپ ...........................................................................63
3-6-8 رسم منحنی تغییرات رگولاسیون برحسب ضریب قدرت ..............................................64
3-6-9 مقایسه آزمایش اتصال کوتاه با اتصال کوتاه واقعی در ترانس .......................................65
3-7 راندمان در ترانسفورماتور ......................................................................................................... 66
3-8 راندمان ماکزیمم در ترانس .........................................................................................................68
3-9 راندمان انرژی یا راندمان شبانه‌روزی ........................................................................................ 70
فصل چهارم
4 محاسبات ریاضی طراحی ترانسفورماتور توزیع...............................................................................71
4-1 محاسبات هسته ترانسفورماتور .................................................................................................72
4-2 محاسبات سیم‌پیچی فشارضعیف .............................................................................................. 82
4-3 محاسبات سیم‌پیچی فشار قوی ..................................................................................................86
4-4 محاسبات راکتانس سیم‌پیچی‌ها...................................................................................................91
4-4-1 محاسبات راکتانس سیم‌پیچی فشار ضعیف .....................................................................91
4-4-2 محاسبات راکتانس سیم‌پیچی فشار قوی .........................................................................92
4-5 محاسبات عملی ترانس................................................................................................................94
فصل پنجم
5 مشخصات وپارامترهای فنی استاندارد ترانسفورماتورهای توزیع.................................................. 112
5-1 نیازهای عمومی......................................................................................................................... 113
5-2 هسته ........................................................................................................................................ 113
5-3 سیم‌پیچی‌ها .............................................................................................................................. 113
5-3-1 هادیهای سیم‌پیچی......................................................................................................... 114
5-3-2 عایق سیم‌پیچی .............................................................................................................114
5-3-3 مونتاژ هسته و سیم‌پیچی ..............................................................................................114
5-4 قابلیت تحمل اتصال کوتاه ........................................................................................................114
5-5 مخزن یا بدنه ترانسفورماتور .................................................................................................... 115
5-6 تغییر دهنده ولتاژ بی‌برقی ......................................................................................................... 115
5-7 تجهیزات خنک‌کننده ................................................................................................................ 116
5-8 بوشینگها .................................................................................................................................. 116
5-9 ملحقات ................................................................................................................................... 116
5-9-1 مخزن انبساط روغن ..................................................................................................... 117
5-9-2 رله تشخیص گاز .................................................................................... ......................117
5-9-3 نشان‌دهنده درجه حرارت روغن ...................................................................................117
5-10 رنگ و پرداخت نهایی .......................................................................................................... 117
5-11 نیازها از نظر زمین لرزه ..........................................................................................................118
5-12 ضربه شوک وانحراف از شاقول .............................................................................................118
5-13 روغن ترانسفورماتور ..............................................................................................................118
5-14 پلاک مشخصات ترانسفورماتور .............................................................................................121
5-15 پلاک مشخص کننده قدرت نامی ...........................................................................................121
فصل ششم
6 نرم‌افزارطراحی ترانسفورماتورهای توزیع بااستفاده از GUI محیط MATLAB ......................128
6-1 راهنمای نرم‌افزار .............................. ........................................................................................129
6-2 مراحل طراحی ومحاسبات ....................................................................................................... 129
نتیجه گیری ...................................................................................................................................... 138
منابع ومآخذ ........................................................................................................................................139
