پایان نامه بررسی اثرات هارمونیک های ولتاژ و جریان بر روی ترانسفورماتورهای قدرت

مقدمه..................................................................................................................................................... 1

فصل اول: شناخت ترانسفورماتور................................................................ 6

1-1 مقدمه.......................................................................................................................................... 7

2-1 تعریف ترانسفورماتور............................................................................................................. 7

3-1 اصول اولیه................................................................................................................................. 7

4-1 القاء متقابل............................................................................................................................... 7

5-1 اصول کار ترانسفورماتور...................................................................................................... 9

6-1 مشخصات اسمی ترانسفورماتور........................................................................................ 12

1-6-1 قدرت اسمی........................................................................................................................ 12

2-6-1 ولتاژ اسمی اولیه............................................................................................................... 12

3-6-1 جریان اسمی...................................................................................................................... 12

4-6-1 فرکانس اسمی................................................................................................................... 12

5-6-1 نسبت تبدیل اسمی......................................................................................................... 13

7-1 تعیین تلفات در ترانسفورماتورها..................................................................................... 13

1-7-1 تلفات آهنی......................................................................................................................... 13

2-7-1 تلفات فوکو در هسته...................................................................................................... 13

3-7-1 تلفات هیسترزیس............................................................................................................ 14

4-7-1 مقدار تلفات هیسترزیس............................................................................................... 16

5-7-1 تلفات مس........................................................................................................................... 16

8-1 ساختمان ترانسفورماتور...................................................................................................... 17

1-8-1 مدار مغناطیسی (هسته)............................................................................................... 17

2-8-1 مدار الکتریکی (سیم پیچها)....................................................................................... 17

1-2-8-1 تپ چنجر....................................................................................................................... 18

2-2-8-1 انواع تپ چنجر............................................................................................................. 18

3-8-1 مخزن روغن........................................................................................................................ 19

مخزن انبساط...................................................................................................................................... 19

4-8-1 مواد عایق............................................................................................................................. 19

الف - کاغذهای عایق...................................................................................................................... 20

ب - روغن عایق................................................................................................................................ 20

ج - بوشینکهای عایق..................................................................................................................... 20

5-8-1 وسایل حفاظتی................................................................................................................ 21

الف – رله بوخهلتس....................................................................................................................... 21

ب – رله کنترل درجه حرارت سیم پیچ............................................................................... 22

ج – ظرفیت سیلی گاژل............................................................................................................... 23

9-1 جرقه گیر................................................................................................................................... 24

1-10 پیچ ارت.................................................................................................................................. 24

فصل دوم: بررسی بین منحنی B-H و آنالیز هارمونیکی جریان مغناطیس کننده 26

1-2 مقدمه.......................................................................................................................................... 27

2-2 منحنی مغناطیس شوندگی............................................................................................... 27

3-2 پس ماند (هیسترزیس)....................................................................................................... 30

4-2 تلفات پس ماند (تلفات هیسترزیس)............................................................................ 32

5-2 تلفات هسته.............................................................................................................................. 32

6-2 جریان تحریک......................................................................................................................... 33

7-2 پدیده تحریک در ترانسفورماتورها................................................................................. 33

8-2 تعریف و مفهوم هارمونیک ها........................................................................................... 36

1-8-2 هارمونیک ها...................................................................................................................... 36

2-8-2 هارمونیک های میانی..................................................................................................... 37

9-2 ناپایداری هارمونیکی مرتبط با هسته ترانس در سیستمهای AC-DC     37

10-2 واکنشهای فرکانسی AC-DC.................................................................................... 37

11-2 چگونگی ایجاد ناپایداری................................................................................................. 39

12-2 تحلیل ناپایداری.................................................................................................................. 40

13-2 کنترل ناپایداری.................................................................................................................. 41

14-2 جریان مغناطیس کننده ترانسفورماتور..................................................................... 42

1-14-2 عناصر قابل اشباع.......................................................................................................... 42

2-14-2 وسایل فرومغناطیسی.................................................................................................. 43

فصل سوم : تأثیر هارمونیکهای جریان ولتاژ روی ترانسفورماتورهای قدرت    46

1-3 مقدمه.......................................................................................................................................... 47

2-3 مروری بر تعاریف اساسی................................................................................................... 47

3-3 اعوجاج هارمونیکها در نمونه هایی از شبکه............................................................... 49

4-3 اثرات هارمونیک ها................................................................................................................ 51

5-3 نقش ترمیم در سیستمهای قدرت با استفاده از اثر خازنها.................................. 52

1-5-3 توزیع هارمونیکهای جریان در یک سیستم قدرت بدون خازن            52

2-5-3 توزیع هارمونیکهای جریان در یک سیستم پس از نصب خازن           52

6-3 رفتار ترانسفورماتور در اثر هارمونیکهای جریان....................................................... 54

7-3 عیوب هارمونیکها در ترانسفورماتور................................................................................ 54

1-7-3 هارمونیکهای جریان....................................................................................................... 54

1) اثر بر تلفات اهمی....................................................................................................................... 54

2) تداخل الکترومغناطیسی با مدارهای مخابراتی.............................................................. 54

3) تأثیر بر روی تلفات هسته....................................................................................................... 55

2-7-3 هارمونیک های ولتاژ....................................................................................................... 55

1) تنش ولتاژ روی عایق............................................................................................................... 55

2) تداخل الکترواستاتیکی در مدارهای مخابراتی............................................................... 55

3) ولتاژ تشدید بزرگ..................................................................................................................... 56

8-3 حذف هارمونیکها.................................................................................................................... 56

1) چگالی شار کمتر........................................................................................................................ 56

2) نوع اتصال....................................................................................................................................... 57

3) اتصال مثلث سیم پیچی اولیه یا ثانویه............................................................................. 57

4) استفاده از سیم پیچ سومین................................................................................................. 57

5) ترانسفورماتور ستاره – مثلث زمین................................................................................... 57

9-3 طراحی ترانسفورماتور برای سازگاری با هارمونیک ها.......................................... 58

10-3 چگونگی تعیین هارمونیکها............................................................................................. 59

11-3 اثرات هارمونیکهای جریان مرتبه بالا روی ترانسفورماتور................................. 59

12-3 مفاهیم تئوری...................................................................................................................... 60

1-12-3 مدل سازی...................................................................................................................... 60

13- 3 نتایج عمل............................................................................................................................ 61

14-3 راه حل ها.............................................................................................................................. 62

15-3 نتیجه گیری نهایی............................................................................................................. 62

فصل چهارم: بررسی عملکرد هارمونیک ها در ترانسفورماتورهای قدرت 63

1-4 مقدمه.......................................................................................................................................... 64

2-4- پدیده هارمونیک در ترانسفورماتور سه فاز.............................................................. 64

3-4 اتصال ستاره............................................................................................................................. 68

1-3-4 ترانسفورماتورهای با مدار مغناطیسی مجزا و مستقل...................................... 68

2-3-4 ترانسفورماتورها با مدار مغناطیسی پیوسته یا تزویج شده                  71

4-4 اتصال Yy ستاره با نقطه خنثی....................................................................................... 72

5-4 اتصال Dy................................................................................................................................. 72

6-4 اتصال yd.................................................................................................................................. 73

7-4 اتصال Dd................................................................................................................................. 74

8-4 هارمونیک های سوم در عمل ترانسفورماتور سه فاز.............................................. 74

9-4 سیم پیچ ثالثیه یا پایدارکننده......................................................................................... 76

10-4 تلفات هارمونیک در ترانسفورماتور.............................................................................. 77

1-10-4 تلفات جریان گردابی در هادی های ترانسفورماتور....................................... 77

2-10-4 تلفات هیسترزیس هسته........................................................................................... 77

3-10-4 تلفات جریان گردابی در هسته............................................................................... 78

4-10-4 کاهش ظرفیت ترانسفورماتور.................................................................................. 79

فصل پنجم: جبران کننده های استاتیک................................................... 80

1-5 مقدمه.......................................................................................................................................... 81

2-5 راکتور کنترل شده با تریستور TCR.......................................................................... 81

1-2-5 ترکیب TCR و خازنهای ثابت موازی................................................................... 87

3-5 راکتور اشباع شدهSCR..................................................................................................... 88

1-3-5 شیب مشخصه ولتاژ........................................................................................................ 89

نتیجه گیری ....................................................................................................................................... 91

منابع و مآخذ...................................................................................................................................... 92

چکیده به زبان انگلیسی................................................................................................................. 94