-
آشنایی با ترانسفورماتور
ساختمان ترانسفورماتورترانسفورماتو رها را با توجه به كاربرد و خصوصيات آنها به سه دسته كوچك متوسط و بزرگ دسته بندي كرد. ساختن ترانسفورماتورهاي بزرگ و متوسط به دليل مسايل حفاظتي و عايق بندي و امكانات موجود ، كار ساده اي نيست ولي ترانسفورماتورهاي كوچك را مي توان بررسي و يا ساخت. براي ساختن ترانسفورماتورهاي كوچك ، اجزاي آن مانند ورقه آهن ، سيم و قرقره را به سادگي مي توان تهيه نمود.
اجزاي تشكيل دهنده يك ترانسفورماتور به شرح زير است؛
هسته ترانسفورماتور:
هسته ترانسفورماتور متشكل از ورقه هاي نازك است كه سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه مي شود. براي كم كردن تلفات آهني هسته ترانسفورماتور را نمي توان به طور يكپارچه ساخت. بلكه معمولا آنها را از ورقه هاي نازك فلزي كه نسبت به يكديگر عايق‌اند، مي سازند. اين ورقه ها از آهن بدون پسماند با آلياژي از سيليسيم (حداكثر 4.5 درصد) كه داراي قابليت هدايت الكتريكي و قابليت هدايت مغناطيسي زياد است ساخته مي شوند. در اثر زياد شدن مقدار سيليسيم ، ورقه‌هاي دينام شكننده مي شود. براي عايق كردن ورقهاي ترانسفورماتور ، قبلا از يك كاغذ نازك مخصوص كه در يك سمت اين ورقه چسبانده مي شود، استفاده مي كردند اما امروزه بدين منظور در هنگام ساختن و نورد اين ورقه ها يك لايه نازك اكسيد فسفات يا سيليكات به ضخامت 2 تا 20 ميكرون به عنوان عايق در روي آنها مي مالند و با آنها روي ورقه ها را مي پوشانند. علاوه بر اين ، از لاك مخصوص نيز براي عايق كردن يك طرف ورقه ها استفاده مي شود. ورقه هاي ترانسفورماتور داراي يك لايه عايق هستند.
بنابراين ، در مواقع محاسبه سطح مقطع هسته بايد سطح آهن خالص را منظور كرد. ورقه‌هاي ترانسفورماتورها را به ضخامت هاي 0.35 و 0.5 ميلي متر و در اندازه هاي استاندارد مي سازند. بايد دقت كرد كه سطح عايق شده ى ورقه هاي ترانسفورماتور همگي در يك جهت باشند (مثلا همه به طرف بالا) علاوه بر اين تا حد امكان نبايد در داخل قرقره فضاي خالي باقي بماند. لازم به ذكر است ورقه ها با فشار داخل قرقره جاي بگيرند تا از ارتعاش و صدا كردن آنها نيز جلوگيري شود.
سيم پيچ ترانسفورماتور
معمولا براي سيم پيچ اوليه و ثانويه ترانسفورماتور از هادي هاي مسي با عايق (روپوش) لاكي استفاده مي‌كنند. اينها با سطح مقطع گرد و اندازه‌هاي استاندارد وجود دارند و با قطر مشخص مي‌شوند. در ترانسفورماتورهاي پرقدرت از هاديهاي مسي كه به صورت تسمه هستند استفاده مي‌شوند و ابعاد اين گونه هادي‌ها نيز استاندارد است. توضيح سيم پيچي ترانسفورماتور به اين ترتيب است كه سر سيم پيچ‌ها را به وسيله روكش عايقها از سوراخهاي قرقره خارج كرد، تا بدين ترتيب سيم ها قطع (خصوصا در سيمهاي نازك و لايه‌هاي اول) يا زخمي نشوند. علاوه بر اين بهتر است رنگ روكش‌ها نيز متفاوت باشد تا در ترانسفورماتورهاي داراي چندين سيم پيچ ، را به راحتي بتوان سر هر سيم پيچ را مشخص كرد. بعد از اتمام سيم پيچي يا تعمير سيم پيچهاي ترانسفورماتور بايد آنها را با ولتاژهاي نامي خودشان براي كنترل و كسب اطمينان از سالم بودن عايق بدنه و سيم پيچ اوليه ، بدنه و سيم پيچ ثانويه و سيم پيچ اوليه آزمايش كرد.
قرقره ترانسفورماتور
براي حفاظ و نگهداري از سيم پيچهاي ترانسفورماتور خصوصا در ترانسفورماتورهاي كوچك بايد از قرقره استفاده نمود. جنس قرقره بايد از مواد عايق باشد قرقره معمولا از كاغذ عايق سخت ، فيبرهاي استخواني يا مواد ترموپلاستيك مي سازند. قرقره هايي كه از جنس ترموپلاستيك هستند معمولا يك تكه ساخته مي شوند ولي براي ساختن قرقره هاي ديگر آنها را در چند قطعه ساخت و سپس بر روي همدگر سوار كرد. بر روي ديواره هاي قرقره بايد سوراخ يا شكافي ايجاد كرد تا سر سيم پيچ از آنها خارج شوند. اندازه قرقره بايد با اندازه ى ورقه‌هاي ترانسفورماتور متناسب باشد و سيم پيچ نيز طوري بر روي آن پيچيده شود. كه از لبه هاي قرقره مقداري پايين تر قرار گيرد تا هنگام جا زدن ورقه‌هاي ترانسفورماتور ، لايه ى رويي سيم پيچ صدمه نبيند. اندازه قرقره هاي ترانسفورماتورها نيز استاندارد شده است اما در تمام موارد ، با توجه به نياز ، قرقره مناسب را مي توان طراحي كرد. - نكات قابل توجه قبل از حمل ترانسهاي قدرتپس از پايان مراحل ساخت و انجام موفقيت آميز آزمايشات كارخانه اي يا جابه جائي ترانسفورماتور نصب شده، از محلي به محل ديگر و قبل از بارگيري مي بايست اقدامات زير بروي ترانسفورماتور انجام گيرد. لازم به ذكر است كه به منظور كاهش ابعاد و وزن ترانسفور ماتور و نيز از نظر فني و محدوديّت ترافيكي مي بايستي تجهيزات جنبي ترانسفورماتور(كنسرواتور، بوشينگ و...) باز و به طور جداگانه بسته بندي و آماده حمل گردند. اما خود ترانسفورماتور به طريق زير حمل مي گردد.
الف_حمل با روغن: ترانسفورماتورهاي كوچك و ترانسفورماتورهايكه وزن و ابعاد آنها مشكلاتي را از نظر حمل ايجاد نمي نمايند، معمولا با روغن حمل مي گردند.در اين حال سطح روغن بايستي حدودا 15 سانتي متر پايين تر از درپوش اصلي(سقف) ترانسفورماتور قرار دشته باشد.
توجه:
1_فاصله 15 سانتيمتر فوق الذكر در مورد كليه ترانسفورماتورها يكسان نبود.و توصيه مي شود به دستور العمل كارخانه سازنده مراجعه شود.
2_لازم به ذكر است كه در هنگام حمل روغن، قسمت آمتيوپارت ترانسفورماتوري بايستي كاملا در داخل روغن قرار گيرد.
3_به منظور جلوگيري از نفوذ رطوبت و هوا به داخل ترانسفورماتورفضاي بين روغن و سقف ترانسفورماتور با هواي خشك و يا گاز نيتروژن با فشار حدود 2/0 بار در هواي 20c پر مي كنند. لازم به ذكر است كه گاز نيتروژن بايستي كاملا خشك باشد
4_در اين حالت با نصب يك محفظه سيليكاژل بسته (آب بندي شده) بر روي ترانسفورماتور به منظور جذب رطوبت استفاده مي شود ضمنا جهت جلوگيري از پاشيدن روغن به داخل سيليكاژل در طول حمل از يك وسيله حفاظتي استفاده مي شود.
ب_ حمل بدون روغن : ترانسفورماتور هاي بزرگ بدون روغن حمل مي گردند. در اين موارد پس از تخليه روغن، ترانسفورماتور را با هواي خشك و يا با نيتروژن پر مي كنند.لازم به ذكر است كه در اين حالت نيز در طول حمل بايستي فشار هوا يا نيتروژن به طور مرتب كنترل گردند.
2_نكات قابل توجه و مهم در نصب و قبل از راه اندازي:(
1كنترل ضربه نگار
2 (كنترل فشار هوا
3( كنترل نقطه شبنم و اكسيژن
4( كنترل استقرار ترانسفورماتور بر روي فوندانسيون
5( كنترل تجهيزات جنبي ترانسفورماتور شامل بوشينگ-سيستم خنك كننده-رادياتور-فن-پمپ-كنسرواتور-ملحقات كنسرواتور
6(سيستم تنفسي
7 (شيراطمينان
8 (ترمومترها شامل ترمومتر روغن-كاليبوه كردن ترمومتر-ترمومتر سيم پيچ
9 (تپ خپجر
10 ( رله بو خهلتسروغن ترانسفورماتورروغن هاي ترانسفورماتور عمدتا تركيبات پيچيده اي از هيدروكربنهاي مشتق از نفت خام مي باشند و به جهت دارا بودن خواص مناسب، روغنهاي پايه نفتينك ترانسفورماتور مناسب تر تشخيص داده شدهاند.
خواص مورد نياز براي روغن هاي ترانسفورماتور به طور خلاصه عبارتند از:عايق كاري الكتريكي-انتقال حرارت-قابليت خاموش كردن قوس الكتريكي-پايداري شيميايي-سيل كردن ترانسفورماتور و حمل مواد آلوده ناشي از كاركرد به خارج-جلوگيري از خوردگي-مواد عايقرو قسمتهاي فلزي ترانسفورماتور.
در مورد سفارش خريد روغن براي ترانسفورماتور ها دو مورد مهم را مد نظر قرار مي دهيم
1_كيفيت روغن ترانسفورماتور
2_ انتخاب نوع ترانسفورماتوربا در نظر گرفتن نوع روغن و در نظر گرفتن كيفيت آن، طراحي ترانسفورماتور ها مورد بحث قرار مي گيرد به عنوان مثال يك نمونه از آن را يادآور مي شويم كه باعث زايل شدن روغن ترانسفورماتور گرديد.
نمونه مورد اشاره اين بود كه يك نوع چسبي كه در داخل ترانسفورماتور بكار برده شده بود توسط روغن آن چسب حل گرديد و باعث اين شد كه ذرات چسب داخل روغن پراكنده شود و منجر به كاهش دي الكتريك روغن گرديد. مورد ديگري كه يادآوري نمودند اين بود كه كاتاليزور مس و آهن باعث از بين بردن روغن دانستند و همينطور اينكه چرا اصولاً كاغذ و روغن را به عنوان عايق در ترانسفورماتورها به كار ميبرند. علتي را كه براي آن توضيح داده بودند به اين شرح بود كه يك بار كاغذ عايقي بدون آغشته روغن، مورد تست عايقي قرار دادند، مشاهده شده بود كه كاغذ عايقي آغشته به روغن بسيار خاصيّت عايقي آن نسبت به كاغذ عايقي بدون روغن بوده ماده اي به نام nemex كه بين عايق ترانسفور ماتورها مورد استفاده قرار ميگيرد مورد اشاره قرار گرفت كه باعث ذايل شدن و از بين رفتن روغن گرديد.
دو نوع آلودگي روغن ترانسفورماتورها :
1) آلودگي فيزيكي
2) آلودگي شيميائي
200 تست را كلاً بر روي ترانسفورماتورها مي توان انجام داد كه از ميان آنها تستهاي زير داراي اهمّيت بيشتري مي باشند.
1-تست اسيديته
2-گازهاي حل شده در روغن
3- كشش سطحي
4-pcb (بي فنيل پلي كلريد).
مهمترين منابع آلودگي روغن عبارتند از:
1- مواد معلق در روغن
2- آب
3- اكسيداسيون روغنبه
طور كلي 3 نوع تست برروي روغن ترانسفورماتور انجام مي گيرد كه عبارتند از:
1- تستهاي فيزيكي
2- تست هاي شيميائي
3- قسمت هاي الكتريكي
تكنولوژيساخت ترانسفورماتور فشار قوي فاقد روغن در طول عمر يكصد ساله ترانسفورماتورها، يك انقلاب محسوب مي شود. ايده استفاده از كابل با عايق پليمر پلي اتيلن (XLPE) به جاي هاديهاي مسي داراي عايق كاغذي از ذهن يك محقق ABB در سوئد به نام پرفسور “Mats lijon” تراوش كرده است.تكنولوژي استفاده از كابل به جاي هاديهاي مسي داراي عايق كاغذي، نخستين بار در سال 1998 در يك ژنراتور فشار قوي به نام “ Power Former” ساخت ABB به كار گرفته شد. در اين ژنراتور بر خلاف سابق كه از هاديهاي شمشي ( مستطيلي ) در سيم پيچي استاتور استفاده مي شد، از هاديهاي گرد استفاده شده است. همانطور كه از معادلات ماكسول استنباط مي شود، هاديهاي سيلندري ، توزيع ميدان الكتريكي متقارني دارند. بر اين اساس ژنراتوري مي توان ساخت كه برق را با سطح ولتاژ شبكه توليد كند بطوريكه نياز به ترانسفورماتور افزاينده نباشد. در نتيجه اين كار، تلفات الكتريكي به ميزان 30 در صد كاهش مي يابد.در يك كابل پليمري فشار قوي، ميدان الكتريكي در داخل كابل باقي مي ماند و سطح كابل داراي پتانسيل زمين مي باشد.در عين حال ميدان مغناطيسي لازم براي كار ترانسفورماتور تحت تاثير عايق كابل قرار نمي گيرد.در يك ترانسفورماتور خشك، استفاده از تكنولوژي كابل، امكانات تازه اي براي بهينه كردن طراحي ميدان هاي الكتريكي و مغناطيسي، نيروهاي مكانيكي و تنش هاي گرمايي فراهم كرده است.در فرايند تحقيقات و ساخت ترانسفورماتور خشك در ABB، در مرحله نخست يك ترانسفورماتور آزمايشي تكفاز با ظرفيت 10 مگا ولت آمپر طراحي و ساخته شد و در Ludivica در سوئد آزمايش گرديد. “ Dry former” اكنون در سطح ولتاژ هاي از 36 تا 145 كيلو ولت و ظرفيت تا 150 مگا ولت آمپر موجود است.
پایان
