ترانسفور ماتور های سه فاز

ترانسفورماتور‌های سه فاز

امروزه در اکثر نیروگاه‌های دنیا ژنراتور‌های سه فاز وظیفه تولید انرژی الکتریکی را به عهده دارند. همچنین خطوط انتقال انرژی از نیروگاه تا مراکز بار وظیفه انتقال انرژی الکتریکی را به دوش می‌کشند؛ لذا نیاز به ترانسفورماتور‌های سه فاز برای افزایش یا کاهش ولتاژ در طول مسیر نیروگاه تا بار به شدت احساس می‌شود. ترانسفورماتور‌های سه فاز از نظر ساختمان ظاهری بر دونوع اند:

۱- ترانسفور ماتور‌های سه فاز سه پارچه که از سه ترانسفورماتور تک فاز تشکیل شده اند.

۲- ترانسفورماتور‌های سه فاز یک پارچه که حاوی یک هسته مشترک می‌باشد.

ترانسفورماتور‌های سه فاز سه پارچه

این گونه ترانسفورماتور‌ها از سه ترانسفورماتور تک فاز که هریک حاوی دو سیم پیچ ویک هسته می‌باشد، تشکیل شده اند؛ لذا با سه سیم پیچ اولیه وسه سیم پیچ ثانویه روبه رو هستیم و می‌توان آن‌ها را به طریق زیر به هم مرتبط ساخت:

الف: اتصال Υ_Υ که سه سیم پیچ اولیه به صورت ستاره وسه سیم پیچ ثانویه نیز به صورت ستاره به هم وصل اند. وبه این اتصال لفظ اتصال ستاره _. ستاره نیز اطلاق می‌گردد.

ب: اتصال Δ. – Δ. یا اتصال مثلث – مثلث که سیم پیچ‌های اولیه به صورت مثلث و سیم پیچ‌های ثانویه نیز به صورت مثلث به هم وصل می‌شوند.

ج: اتصال Δ. – Υ. یا اتصال ستاره – مثلث در این اتصال سیم پیچ‌های اولیه به صورت ستاره و سیم پیچ‌های ثانویه به صورت مثلث به هم وصل می‌شوند.

د: اتصال Υ. – Δ. یا اتصال مثلث – ستاره در ان اتصال سیم پیچ‌های اولیه به صورت مثلث و سیم پیچ‌های ثانویه به صورت ستاره به هم وصل می‌شوند.

شکل (۱ و ۲-۱۷) یک ترانسفورماتور سه فاز سه پارچه را با اتصال Δ. –Υ نشان می‌دهد و شکل (۲ و ۲-۱۷) شمای بهتری از این وضعیت را بنمایش می‌گذارد. در شکل (۲ و ۲-۱۷) سیم پیچ‌های موازی در دو سمت اولیه و ثانویه مربوط به یک تانسفورماتور تک فاز است. در شکل (۲ و ۲-۱۷) ولتاژ‌ها و جریان‌ها بخوبی نشان داده شده اند و باید گفت: نسبت دور‌ها یا نسبت تبدیل (ɑ) برابر می‌باشد. باید دانست N۱ و N۲ تعداد دور سیم پیچ‌های اولیه و ثانویه هر ترانسورماتور تک فاز است. شکل‌های Υ. – Δ. , Δ. _. Δ. ,Υ_ Υ. را به نمایش می‌گذا رند. گفتنی است:

(توان ظاهری هرترانسفورماتور تک فاز) ×۳ =توان ظاهری ترانسفوماتور سه فاز سه پارچه

لازم به تذکراست که ولتاژ‌ها و جریان سیم پیچ‌های ترانسفورماتور سه فاز سه پارچه باتوجه به اتصالات Υ. و Δ. سیم پیچ‌ها تعیین می‌شود. نکته مهم این است که:

الف: ترانسفورماتور Δ. _. Υ. هنگام کاهش ولتاژ فشار قوی مورد استفاده قرار می‌گیرند. زیر نقطه خنثی در سمت فشار قوی (HV) را می‌توان زمین نمود که در اکثر مواقع نته مطلوبی است. علت این امر این است که اتصال ستاره (Y) به سمت فشار قوی وصل است.

ب: ترانسفورماتور Y_ Δ. در نیروگاه‌ها جهت افزایش ولتاژ ژنراتور به ولتاژ فشار قوی نصب می‌شود، زیرا دوباره سمت ستاره (Y) به ولتاژ قوی وصل است و امکان زمین کردن نقطه خنثی در سمت فشار قوی میسر است. همچنین در سیستم‌های توزیع فشارضعیف جهت مصارف خانگی، تجاری و صنعتی از ترانسفورماتور Υ_ Δ. استفاده می‌شود. زیرا برخی از مشترکین به برق سه فاز و برخی دیگر به برق تک فاز نیاز دارند.

ج: مزیت اتصال Δ. _. Δ. آن است که یکی از ترانسفورماتور‌های تکفاز را می‌توان برای تعمیرات از مدار خارج کرد و دو ترانسفوماتورباقی مانده هنوز می‌توانند مشترکین سه فاز را تغذیه کنند. در صورت خارج شدن یک ترانسفورماتور تک فاز، اتصال حاصله را اتصال مثلث باز یا V. _. V. می‌نامند و درباره آن بعدا صحبت می‌شود.

د:اتصال Υ_ Υ. بندرت مورد استفاده قرار می‌گیرد، زیرا با مسائلی در رابطه با جریان تحریک و ولتاژ‌های القایی دست بگریبان خواهیم بود.



جابجایی فاز (اختلاف فاز)

برخی از اتصالات در ترانسفورماتور‌های سه فاز بین ولتاژ خط _. خط ۶۰ درجه اولیه و ولتاژ خط _. خط در ثانویه اختلاف فاز بوجود می‌آورند. شکل (۲_۱۸) یک اتصال Δ. _. Υ. و نمودار فازوری مربوطه را درثانویه و اولیه نشان می‌دهد. باید دانست:

۱_VAN در اولیه با Va در ثانویه هم فاز است.

۲_VAB در اولیه با Vab در ثانویه ۳۰ درجه اختلاف فاز دارد.

۳_ VAB در اولیه از Vab در ثانویه به میزان ۳۰ درجه جلو می‌افتد.

عین همین استدلال برای اتصال Υ. _. Δ. صادق است که در آن نیز اختلاف فاز ۳۰ درجه پدید می‌آید. اما اتصالات Δ. _Δ , Υ. _Υ اختلاف فاز بین ولتاژ‌های خط _. خط اولیه و ثانویه پدید نمی‌آورند. باید گفت: نکات فوق برای استاندارد امریکایی صادق است.



مدار معادل تکفاز

اگر سه ترانسفورماتور تک فاز تشکیل دهنده ترانسفورماتور سه فاز سه پارچه کاملا مشابه باشند و بار سه فاز متعادل به ثانویه وصل گردد، در این صورت ولتاژ‌ها و جریان‌ها در دو سمت اولیه و ثانویه متعادل خواهد بود. به سختی دیگر مقدار ولتاژ‌ها و جریان‌های هر سه فاز باهم برابر بوده وفقط یک اختلاف فاز ۱۲۰ درجه‌ای بین آن‌ها وجود دارد. در این شرایط تحلیل هرفاز جهت ارزیابی ولتاژ‌ها و جریان‌ها کافی است. مدار معادل تک فاز یک ترانسفورماتور سه فاز به سهولت قابل دسترسی است، مشروط بر آن که اتصال منبع تغذیه متصل به اولیه، اتصالات سیم پیچ‌های اولیه وثانویه و امپدانس بار همگی به صورت ستاره (Y) باشند. البته اگر اتصالات به صورت مثلث (Δ) باشد. ازتبدیل ستاره مثلث به ستاره معادل دست می‌یابیم و مساله را دنبال می‌کنیم. شکل نشان می‌دهد که درآن همه اتصالات به صورت Υ. می‌باشد. باید دانست که جریان‌های خط و ولتاژ‌های خط _. خط در دو شکل (۱ و ۲_۱۹) و (۳ و ۲_۱۹) باهم برابراند، دراین حالت نسبت تبدیل در اتصال Υ_ Υدر شکل (۳ و ۲_۱۹) را تعریف می‌کنیم:

(۲_۳۹)



در ترانسفورماتور اصلی (شکل ۱ و ۲ _. ۱۹) نسبت تبدیل به قرار زیر است:

(۲ _۴۰)



نتیجه آن که نسبت تبدیل در مدار معادل تکفاز () معدل نسبت ولتاژ‌های خط _. خط اولیه و ثانویه است. شکل (۴ و ۲_۱۹) مدار معادل تکفاز این سیستم را نشان می‌دهد. این مدار برای تحلیل مدار‌هایی که ترانسفورماتور توسط تغذیه کننده (فیدر) به بار یا منبع وصل است از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. ذکر دو مثال موضوع را روشن می‌کند.

منبع :g-m-u