اجزای ترانسفورماتور و نقش آنها در بروز عیب

ترانسفورماتور ، رایجترین و اقتصادی ترین دستگاه برای تبدیل ولتاژ از یک سطح به سطح دیگر است . اساس کار ترانسفورماتور بر مبنای کشف فارداری در زمینه القای الکترومغناطیسی است . یک ترانسفورماتور از اجزای مختلفی تشکیل شده است . در ابتدای این فصل . شرحی بر هر یک از اجزای زیر و نقش آنها در بروز عیب آورده شده است : – هسته ( مدار مغناطیسی ) – سیم پیچ ( اولیه و ثانویه ) – تپ چنجر – تانک و رادیاتورها – کنسرواتور – بوشینگ ( فشار قوی و ضعیف ) – رله بوخهلتر – ترمومترها ( سیم پیچ و روغن ) – ارتفاع سنج – رطوبت گیر – فشار شکن

اجزای ترانسفورماتور

هسته

هسته یک مدار مغناطیسی خوب با حداقل فاصله هوایی و مقاومت مغناطیسی است . هسته بصورت مورق ساخته می شود و ضخامت این ورقه ها در حدود ۳/۰ میلیمتر و حتی کمتر هم می باشد . موادی که در ساختمان لایه های هسته بکار می روند آلیاژهای نرم هستند . انتخاب نوع آلیاژ ، به مورد کاربردی ترانسفورماتور و همچنین به مسایل اقتصادی بستگی دارد .   از نظر ساختمانی و نوع قرا گرفتن سیم پیچها روی هسته ، ترانسفورماتور به دو دسته تقسیم بندی می شود :

۱ – ترانسفورماتور های هسته ستونی (core type )

۲ – ترانسفورماتور های هسته زرهی ( shell type  )

در نوع اول : سیم پیچها بصورت استوانه ای متحدالمرکز روی هسته قرار می گیرند . در حالیکه در نوع دوم ، سیم پیچها بصورت تناوبی یا ساندویچی روی هم قرار دارند و هسته زرهی ، سیم پیچها را در بر می گیرد . این طریقه سیم پیچی زحمت بیشتری دارد و در عوض استحکام مکانیکی آن بیشتر است.

معمولا برای ایجاد استحکام مکانیکی در هسته سوراخهایی ایجاد کرده و میله هایی را از داخل آن عبور می دهند. این میله ها از آهن هسته و یوغ ، توسط تیوبهایی از کاغذ و واشر عایقی کاملا عایق کاری می شوند . در آهن سرد نورد از این میله ها استفاده نمی شود . چونکه وجود سوراخ در هسته ها از کلمپهای نیم دایره ای که در بیرون بسته می شوند استفاده می شود . در طی بهره برداری از ترانسفورماتور ، هسته و سایر اجزای فلزات در معرض میدانهای قوی الکتریکی هستند و در نتیجه باردار می شوند. اجزای ترانسفورماتور و علت بروز عیب آنها

از آنجائیکه اجزای مختلف بطور یکسان باردار نمیشوند لذا بین آنها اختلاف پتانسیل بوجود میآید. بهمین دلیل هسته و کلمپهای یوغ را زمین میکنند. عوامل مختلفی سبب بروز عیب در هسته و در نتیجه ترانسفورماتور می شوند که برخی از آن ها عبارتند از:

اتاق برق محلی است برای حفاظت از ترانسفورماتورهای اصلی شبکه توزیع

۱- کاهش قدرت عایقی در اطراف پیچهای نگهدارنده میتواند سبب بروز خرابی شود. این امر سبب ایجاد اتصال کوتاه بین ورق های هسته و ایجاد جریان های گردابی میشود. میتوان برای جلوگیری از این کار از باند های عایقی استفاده کرد.

۲ – خرابی عایق بین ورق های هسته و عایق بین یوغ و صفحات نگهدارنده ، سبب ایجاد جریان گردابی میشوند.

۳-محکم نبستن ورقه های هسته سبب ایجاد و لرزش در آن و تضعیف سیستم عایقی می شود.

۴-  بالا رفتن عمر ترانسفورماتور و فرسودگی صفحات و ورقه های هسته ودر نتیجه پیری هسته، سبب افزایش تلفات و درجه حرارت میشود.

۵-در هسته های زرهی مستطیلی شکل که توسط پیچهای عمودی بهم بسته میشوند، اجزای ترانسفورماتور و علت بروز عیب آنها ، موقعیت   پیچها طوری است که نزدیک گوشه های هسته هستند و این امر سبب انحراف شار از مدار اصلی   به سمت پیچ ها ور در نتیجه ایجاد جریان گردابی میشود.

۳-۱-1سیم پیچ ها سیم پیچ های ترانسفورماتور معمولا از سیم مسی و در مواردی از آلومنیوم سیخته می شود. انواع سیم پیچ های مورد استفاده در انواع ترانسفورماتور ها عبارتند از:

۱ –سیم پیچ استوانه ای : این سیم پیچ به صورت یک لایه ، دو لایه و چند لایه بابوبین پیوسته ساخته می شود.

۲ – سیم پیچ دیسکی: در این نوع سیم پیچی هادی ها به صورت کویل های مسطحی پیچیده میشوند. از آنجایی که در مواردی سیم پیچها با چندین هادی موازی پیچیده می شوند . لذا هادیهای دورتر از محور نسبت به هادیهای نزدیکتر طول بیشتری دارند . برای ایجاد تعادل در این طولها ، آنها را ترانسپوزه می کنند.  این کار سبب توزیع یکنواختی جریان بین هادیهای موازی و کاهش تلفات ناشی از جریانهای گردابی می شود . در این نوع سیم پیچی ، برای ایجاد یکنواختی در توزیع ولتاژ روی بخشهای ورودی سیم پیچ ، از حلقه های یکنواخت کننده خازنی استفاده می شود . این حلقه ها سبب افزایش ظرفیت خازنی در ورودی و تعادل میدان الکتریکی در دوره های انتهایی می شوند.

برای جلوگیری از اثر تخریبی هوا و بهبود شرایط خنک شدن ترانسفورماتورهای با قدرت زیاد ، معمولاً هسته و سیم پیچ های آنها را در مخزن پر از روغن قرار می دهند که این نوع ترانسفورماتور را روغنی می نامند و آنهایی که توسط هوا خنک می شوند به ترانسفورماتورهای خشک معروفند. انواع کاربری ترانسفورماتورها

۱- ترانسفورماتورهای قدرت برای انتقال و توزیع انرژی الکتریسیته.

۲- ترانسفورماتورهای قدرت که برای مقاصد خاص مثل کوره ها.

۳-یکسو کننده ها و واحدهای جوشکاری بکار می روند .

۴-ترانسفورماتورهایی که برای تنظیم ولتاژ در شبکه های توزیع بکار می روند .

۵-اتوترانسفورماتورها جهت تبدیل ولتاژ با نسبت کم و راه اندازی موتورهای القایی.

۶-ترانسفورماتورهای وسایل اندازه گیری قسمتهای مختلف ترانسفورماتور اگر چه اصول کار تمام ترانسفورماتورهای ولتاژ یکسان است ولی در ترانسفورماتورهای بزرگ به علت ولتاژ بالا و عبور جریان زیاد آنها ، هسته و سیم پیچ ها به شدت گرم می شوند و امکان بروز خسارت و از کار افتادن ترانسفورماتور وجود دارد ، از این گونه ترانسفورماتورها با وسایل ایمنی مجهز می گردند و ساختمان آنها پیچیده تر از ترانسفورماتورهای خشک با قدرت کم می باشد.