ترانسفورماتور یک نوع ماشین خاص بوده که از آن برای تغییر ولتاژ DC از یک سطح به سطح دیگر می‌توان استفاده نمود. درواقع می‌توان این ماشین را به عنوان یک جریان متناوب به مبدل جریان مستقیم در نظر گرفت. این دستگاه انرژی الکتریکی را به شکل دیگری تبدیل کرده و سبب تغییر سطوح ولتاژ AC به سطوح دیگری از AC می‌شود. از آن جایی که هیچ‌گونه حرکتی در این ماشین وجود ندارد می‌توان گفت که این دستگاه از نوع ایستا می‌باشد. کاربرد اصلی ترانسفورماتور قدرت در سیستم‌های الکتریکی تأمین منابع جریان متناوب از ولتاژهای مختلف و اندازه جریان مناسب از منبع الکتریکی عمومی ولتاژ بالا است. همچنین، این ماشین قادر است ایزولاسیون الکتریکی بین مدار الکتریکی و منبع برق عمومی خارجی را تعبیه کند. در ادامه این راهنما به کاربردها و ویژگی‌های این دستگاه خواهیم پرداخت.
نقش ترانسفورماتور قدرت در پست‌های توزیع هوایی
ترانسفورماتور قدرت یکی از انواع تجهیزات پست‌های هوایی بوده که در این سیستم نقش مهمی را ایفا می‌کند. ترانسفورماتورهای قدرت در پست‌های توزیع هوایی دارای ظرفیت مشخصی هستند که این ظرفیت با در نظر گرفتن گنجایش پست تعیین می‌شود. Power transformer یا همان ترانسفورماتور قدرت دارای انواع مختلفی بوده و به سه دسته کلی کوچک، متوسط و بزرگ تقسیم‌بندی می‌شود.
کاربرد ترانسفورماتور قدرت
تولید برق در ولتاژ پایین هزینه‌های کمتری را در پی دارد. علاوه بر این، ولتاژ پایین برق می‌تواند به راحتی قابل استفاده نیز باشد. اما نکته‌ای که در این مورد حائز اهمیت بوده این است که اگر این ولتاژ کم در خطوط جریان بزرگ‌تری انتقال پیدا کند، منجر به تلفات زیادی می‌شود. زمانی که سطح ولتاژ افزایش پیدا می‌کند، جریان برق کمتر شده و تلفات اهمی با مقاومت الکتریکی در سیستم با کاهش سطح مقطع رسانای الکتریکی سبب کاهش هزینه کل و تنظیم ولتاژ در سیستم می‌شود. بنابراین، سطح پایین توان یا قدرت بایستی افزایش پیدا کند تا قادر به انتقال انرژی الکتریکی باشد. این امر توسط ترانسفورماتور فزاینده انجام می‌گیرد. اما قابل ذکر بوده زمانی که مصرف‌کننده در سطح صنعتی یا شهری بخواهد از این انرژي الکتریکی بهره‌گیری کند، نیاز است که سطح ولتاژ کم شود و برای استفاده ایمن در دسترس باشد که این امر به کمک ترانسفورماتور کاهنده میسر می‌شود.
لغزانه ترانسفورماتور قدرت به این ماشین این قابلیت را می‌دهد که بتواند ولتاژ ثانویه‌ای را برای قسمت‌های مختلف مدار تأمین کند. قابل توجه است که برای ترانسفورماتورهای قدرت برخورداری از این تپینگ‌ها بر روی سیم پیچ بسیار معمول می‌باشد. به بیان دیگر با این کار سیم پیچ‌ها به قسمت‌های مختلفی تقسیم شده و به واسطه رابط‌های متصل به این لغزانه‌ها عدد سیم پیچ به عدد دیگری تغییر پیدا می‌کند.
نصب ترانسفورماتور قدرت
به منظور استفاده از این ماشین لازم است که آن بر روی سکوی فلزی نصب شود. این سکو، در فاصله ۳۸۵ سانتی‌متری از رأس تیر بلند قرار گرفته و ترانسفورماتور بر روی آن به گونه‌ای مستقر می‌شود که ریل در زیر آن بر روی ناودان قرار گیرد و به کمک ۴ عدد پیچ و مهره محکم شود. لازم به ذکر است که ترانسفورماتور می‌بایست روی سکو کاملاً تراز شود و به گونه‌ای نصب گردد که بوشینگ‌های فشار قوی به طرف کات اوت فیوز و بوشینگ‌های طرف فشار ضعیف به سمت پایه کمکی قرار گیرند. علاوه بر این، طرف فشار قوی ترانسفورماتور می‌بایست بیشتر از ۶۵ سانتی‌متر از پایه فاصله داشته باشد.
اتصال بدنه ترانسفورماتور به سیستم زمین به کمک کابل اتصال به زمین برقگیرها (چاه حفاظتی) انجام می‌شود. به منظور اتصال بدنه ترانسفورماتور به سیستم زمین می‌بایست کابل اتصال به زمین برقگیر در محل سکوی ترانسفورماتور به اندازه ۱۰ سانتی‌متر لخت شده و به واسطه یک قطعه سیم مسی با سطح مقطع ۵۰ میلی‌متر مربع و یک عدد بست مسی شیاردار به بدنه متصل گردد. ترانسفورماتورهای تک فاز با قدرت‌های کمتر از ۱۵ کیلو ولت آمپر بر روی پایه‌های تکی نصب می‌شوند. به منظور نصب ترانسفورماتورهای سنگین‌تر، سکوهای فلزی نصب شده روی جفت پایه کاربرد دارند.
تفاوت ترانسفورماتور قدرت و توزیع
عموماً ترانسفورماتور قدرت در حالت بار کامل کار خواهد کرد؛ چرا که برای داشتن بازده بالا در صد در صد بار طراحی و ساخته شده است. از سوی دیگر، ترانسفورماتور توزیع زمانی که بار بین ۵۰ تا ۷۰ درصد باقی بماند، کارایی بالایی از خود نشان خواهد داد؛ در نتیجه ترانسفورماتورهای توزیع برای کار با صد در صد بار به صورت مداوم گزینه مناسبی نخواهند بود.
ترانسفورماتورهای نیرو حین بالا و پایین رفتن منجر به ایجاد ولتاژ بالایی می‌شوند؛ در نتیجه سیم پیچ‌ها نسبت به ترانسفورماتورهای توزیع دارای عایق‌بندی بالاتری هستند. ناگفته نماند که بهره‌گیری از عایق سطح بالا سبب حجیم‌تر شدن اندازه و سنگین‌تر شدن وزن آن‌ها می‌شود. نکته دیگری که لازم است در رابطه با ترانسفورماتورهای نیرو بدانید این است که آن‌ها به طور مستقیم به خانه‌ها متصل نیستند؛ از این رو نوسانات بار کمتری را تجربه خواهند. در حالی که ترانسفورماتورهای توزیع از نوسانات بار سنگینی برخوردار می‌باشند.
ترانسفورماتور نوع خشک
این نوع از ترانسفورماتور قدرت نوعی تجهیزات الکتریکی ویژه بوده که به طور گسترده در شرکت‌های صنعتی و معدنی، سازه‌های عمرانی و… به منظور تغییر سطح ولتاژ مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دستگاه از ورق فولادی سیلیکونی با کیفیت بالا با هدایت مغناطیسی بهره‌گیری می‌کند. هسته مغناطیسی از تکنولوژی پیشرفته ریختن فشار خلاء به منظور فشرده، کوچک و سبک بودن استفاده کرده و دارای ضریب ایمنی بالایی می‌باشد. ترانسفورماتورهای نوع خشک با عایق رزینی گزینه مناسبی برای پست هوایی هستند.
ترانسفورماتور روغنی
ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن یا روغنی نوعی ترانسفورماتور بوده که عموماً برای نیروگاه‌ها، پست‌ها و موارد دیگر کاربرد دارد. ترانسفورماتورهای قدرت روغنی در برابر حرارت مقاومت بسیار خوبی از خود نشان داده و دارای استحکام مکانیکی هستند. روغن ترانسفورماتور می‌بایست مطابق با استاندارد IEC 60296 تهیه شود. بر اساس استاندارد مذکور، روغن مصرفی در ترانسفورماتور را می‌توان به سه کلاس I، II و III و در دو پایه نفتان و پارافین تقسیم‌بندی نمود. ترانسفورماتورهای روغنی با سیستم خنک‌کنندگی گردش طبیعی هوا گزینه مناسبی برای پست هوایی هستند.
تلفات ترانسفورماتور قدرت
ترانسفورماتورها دارای سیم‌پیچی مسی و هسته آهنی هستند؛ از این رو دارای تلفات نیز می‌باشند. در ترانسفورماتورهای قدرت سه نوع تلفات مشتمل بر تلفات آهنی (بی باری)، تلفات مسی (بار) و تلفات سیستم جانبی هم‌چون سیستم خنک‌کننده وجود دارد. تلفات بی باری یا آهنی شامل تلفات هیسترزیس و فوکو در هسته ترانسفورماتور بوده که میزان این تلفات وابسته به جنس ورق‌های هسته و نحوه چیدمان آن‌ها است. تلفات مسی یا بار نیز در اثر تلفات اهمی سیم پیچ‌ها و تلفات شار ایجاد می‌شوند. لازم به ذکر است که میزان تلفات یک ترانسفورماتور در ارزیابی اقتصادی آن نقش پررنگی را ایفا می‌کند؛ به طوری که ممکن است انتخاب و خرید ترانسفورماتور با قیمت بالاتر اما تلفات کمتر در مقایسه با ترانسفورماتور مشابه با تلفات زیادتر اما قیمت پایین‌تر در طول دوره بهره‌برداری و طولانی مدت توجیه اقتصادی مناسب‌تری در پی داشته باشد.
سخن پایانی
ترانسفورماتور قدرت یکی از تجهیزات اصلی پست‌های هوایی بوده که در این راهنما به شرح کاربرد و انواع و نحوه نصب آن پرداختیم. این دستگاه به انواع مختلفی تقسیم‌بندی شده که می‌توان بر حسب نیاز پروژه اقدام به نصب هر یک از آن‌ها بر اساس نوع سیم‌پیچ‌ها، نوع عایق‌بندی و همچنین نقطه نظر محل نصب نمود.
منبع:
مشخصات عمومی و اجرایی پست‌های توزیع هوایی و زمینی (نشریه ۳۷۵)
80 بازدید
الهه زینالی
