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 3/0 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 :

1 – ترانسفورماتور های هسته ستونی (core type )

2 – 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 اجزاي مختلف بطور یکسان باردار نمیشوند لذا بین آنها اختلاف پتانسیل بوجود میآید. بهمین دلیل هسته و کلمپهاي 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

1- کاهش قدرت عایقی در اطراف پیچهاي 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.

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

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

4-  بالا رفتن عمر ترانسفورماتور و فرسودگی صفحات و ورقه هاي هسته ودر نتیجه پیري هسته، سبب افزایش تلفات و درجه حرارت میشود.

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

3-1-1سیم 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:

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

2 – 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.

براي جلوگيري از اثر تخريبي هوا و بهبود شرايط خنك شدن ترانسفورماتورهاي با قدرت زياد ، معمولاً هسته و سيم پيچ هاي آنها را در مخزن پر از روغن قرار مي دهند كه اين نوع ترانسفورماتور را روغني مي نامند و آنهايي كه توسط هوا خنك مي شوند به ترانسفورماتورهاي خشك معروفند. انواع كاربري ترانسفورماتورها

1- ترانسفورماتورهاي قدرت براي انتقال و توزيع انرژي الكتريسيته.

2- ترانسفورماتورهاي قدرت كه براي مقاصد خاص مثل كوره ها.

3-يكسو كننده ها و واحدهاي جوشكاري بكار مي روند .

4-ترانسفورماتورهايي كه براي تنظيم ولتاژ در شبكه هاي توزيع بكار مي روند .

5-اتوترانسفورماتورها جهت تبديل ولتاژ با نسبت كم و راه اندازي موتورهاي القايي.

6-ترانسفورماتورهاي وسايل اندازه گيري قسمتهاي مختلف ترانسفورماتور اگر چه اصول كار تمام ترانسفورماتورهاي ولتاژ يكسان است ولي در ترانسفورماتورهاي بزرگ به علت ولتاژ بالا و عبور جريان زياد آنها ، هسته و سيم پيچ ها به شدت گرم مي شوند و امكان بروز خسارت و از كار افتادن ترانسفورماتور وجود دارد ، از اين گونه ترانسفورماتورها با وسايل ايمني مجهز مي گردند و ساختمان آنها پيچيده تر از ترانسفورماتورهاي خشك با قدرت كم مي باشد.