چكيده :

در اين پايان نامه (پژوهش) به مطالعه ارتباط بين منحني مغناطيس شوندگي هسته ترانسفور ماتور و ناپايداريهاي هارمونيکي ناشي از آن مي پردازيم .سپس انواع هارمونيک هاي ولتاژ و جريان و اثرات آنها را بر روي سيستم هاي قدرت ، در حالات مختلف مورد بررسي قرار   مي دهيم0 در قسمت بعد به بررسي چگونگي حذف هارمونيک ها در ترانسفور ماتور هاي قدرت با استفاده از اتصالات ستاره ومثلث سيم پيچي ها مي پردازيم .و در نها يت نيز جبرانکننده ها ي استاتيک و فيلتر ها را به منظور حذف  هارمونيک هاي سيستم قدرت مورد مطالعه قرار مي دهيم.

فهرست مطالب

عنوان                                              صفحه

مقدمه……………………………………………………………………… 1

فصل اول: شناخت ترانسفورماتور………………………………………….. 6

1-1 مقدمه………………………………………………………………………………………….. 7

2-1 تعريف ترانسفورماتور……………………………………………………………………. 7

3-1 اصول اوليه……………………………………………………………………………………. 7

4-1 القاء متقابل……………………………………………………………………………………. 7

5-1 اصول کار ترانسفورماتور………………………………………………………………… 9

6-1 مشخصات اسمي ترانسفورماتور………………………………………………………. 12

1-6-1 قدرت اسمي…………………………………………………………………………….. 12

2-6-1 ولتاژ اسمي اوليه………………………………………………………………………… 12

3-6-1 جريان اسمي…………………………………………………………………………….. 12

4-6-1 فرکانس اسمي…………………………………………………………………………… 12

5-6-1 نسبت تبديل اسمي…………………………………………………………………….. 13

7-1 تعيين تلفات در ترانسفورماتورها……………………………………………………… 13

1-7-1 تلفات آهني………………………………………………………………………………. 13

2-7-1 تلفات فوکو در هسته………………………………………………………………….. 13

3-7-1 تلفات هيسترزيس……………………………………………………………………… 14

4-7-1 مقدار تلفات هيسترزيس…………………………………………………………….. 16

5-7-1 تلفات مس……………………………………………………………………………….. 16

8-1 ساختمان ترانسفورماتور………………………………………………………………….. 17

1-8-1 مدار مغناطيسي (هسته)………………………………………………………………. 17

2-8-1 مدار الكتريكي (سيم پيچها)…………………………………………………………. 17

1-2-8-1 تپ چنجر…………………………………………………………………………….. 18

2-2-8-1 انواع تپ چنجر…………………………………………………………………….. 18

3-8-1 مخزن روغن…………………………………………………………………………….. 19

مخزن انبساط……………………………………………………………………………………….. 19

4-8-1 مواد عايق…………………………………………………………………………………. 19

الف – كاغذهاي عايق……………………………………………………………………………. 20

ب – روغن عايق………………………………………………………………………………….. 20

ج – بوشينكهاي عايق……………………………………………………………………………. 20

5-8-1 وسايل حفاظتي………………………………………………………………………….. 21

الف – رله بوخهلتس…………………………………………………………………………….. 21

ب – رله كنترل درجه حرارت سيم پيچ…………………………………………………… 22

ج – ظرفيت سيلي گاژل………………………………………………………………………… 23

9-1 جرقه گير……………………………………………………………………………………… 24

1-10 پيچ ارت…………………………………………………………………………………….. 24

فصل دوم: بررسي بين منحني B-H و آناليز هارمونيكي جريان مغناطيس كننده   26

1-2 مقدمه………………………………………………………………………………………….. 27

2-2 منحني مغناطيس شوندگي………………………………………………………………. 27

3-2 پس ماند (هيسترزيس)…………………………………………………………………… 30

4-2 تلفات پس ماند (تلفات هيسترزيس)………………………………………………… 32

5-2 تلفات هسته………………………………………………………………………………….. 32

6-2 جريان تحريك………………………………………………………………………………. 33

7-2 پديده تحريك در ترانسفورماتورها…………………………………………………… 33

8-2 تعريف و مفهوم هارمونيك ها…………………………………………………………. 36

1-8-2 هارمونيك ها…………………………………………………………………………….. 36

2-8-2 هارمونيك هاي مياني…………………………………………………………………. 37

9-2 ناپايداري هارمونيكي مرتبط با هسته ترانس در سيستمهاي AC-DC     37

10-2 واكنشهاي فركانسي AC-DC……………………………………………………… 37

11-2 چگونگي ايجاد ناپايداري………………………………………………………………. 39

12-2 تحليل ناپايداري………………………………………………………………………….. 40

13-2 كنترل ناپايداري…………………………………………………………………………… 41

14-2 جريان مغناطيس كننده ترانسفورماتور…………………………………………….. 42

1-14-2 عناصر قابل اشباع…………………………………………………………………….. 42

2-14-2 وسايل فرومغناطيسي………………………………………………………………… 43

فصل سوم : تأثير هارمونيكهاي جريان ولتاژ روي ترانسفورماتورهاي قدرت   46

1-3 مقدمه………………………………………………………………………………………….. 47

2-3 مروري بر تعاريف اساسي………………………………………………………………. 47

3-3 اعوجاج هارمونيكها در نمونه هايي از شبكه………………………………………. 49

4-3 اثرات هارمونيك ها……………………………………………………………………….. 51

5-3 نقش ترميم در سيستمهاي قدرت با استفاده از اثر خازنها                      52

1-5-3 توزيع هارمونيكهاي جريان در يك سيستم قدرت بدون خازن            52

2-5-3 توزيع هارمونيكهاي جريان در يك سيستم پس از نصب خازن           52

6-3 رفتار ترانسفورماتور در اثر هارمونيكهاي جريان…………………………………. 54

7-3 عيوب هارمونيكها در ترانسفورماتور…………………………………………………. 54

1-7-3 هارمونيكهاي جريان…………………………………………………………………… 54

1) اثر بر تلفات اهمي…………………………………………………………………………….. 54

2) تداخل الكترومغناطيسي با مدارهاي مخابراتي……………………………………….. 54

3) تأثير بر روي تلفات هسته………………………………………………………………….. 55

2-7-3 هارمونيك هاي ولتاژ………………………………………………………………….. 55

1) تنش ولتاژ روي عايق………………………………………………………………………… 55

2) تداخل الكترواستاتيكي در مدارهاي مخابراتي……………………………………….. 55

3) ولتاژ تشديد بزرگ……………………………………………………………………………. 56

8-3 حذف هارمونيكها………………………………………………………………………….. 56

1) چگالي شار كمتر……………………………………………………………………………… 56

2) نوع اتصال……………………………………………………………………………………….. 57

3) اتصال مثلث سيم پيچي اوليه يا ثانويه…………………………………………………… 57

4) استفاده از سيم پيچ سومين…………………………………………………………………. 57

5) ترانسفورماتور ستاره – مثلث زمين…………………………………………………….. 57

9-3 طراحي ترانسفورماتور براي سازگاري با هارمونيك ها………………………… 58

10-3 چگونگي تعيين هارمونيكها…………………………………………………………… 59

11-3 اثرات هارمونيكهاي جريان مرتبه بالا روي ترانسفورماتور                   59

12-3 مفاهيم تئوري……………………………………………………………………………… 60

1-12-3 مدل سازي……………………………………………………………………………… 60

13- 3 نتايج عمل…………………………………………………………………………………. 61

14-3 راه حل ها…………………………………………………………………………………… 62

15-3 نتيجه گيري نهايي……………………………………………………………………….. 62

فصل چهارم: بررسي عملكرد هارمونيك ها در ترانسفورماتورهاي قدرت      63

1-4 مقدمه………………………………………………………………………………………….. 64

2-4- پديده هارمونيك در ترانسفورماتور سه فاز………………………………………. 64

3-4 اتصال ستاره………………………………………………………………………………….. 68

1-3-4 ترانسفورماتورهاي با مدار مغناطيسي مجزا و مستقل                        68

2-3-4 ترانسفورماتورها با مدار مغناطيسي پيوسته يا تزويج شده                   71

4-4 اتصال Yy ستاره با نقطه خنثي…………………………………………………………. 72

5-4 اتصال Dy……………………………………………………………………………………. 72

6-4 اتصال yd…………………………………………………………………………………….. 73

7-4 اتصال Dd……………………………………………………………………………………. 74

8-4 هارمونيك هاي سوم در عمل ترانسفورماتور سه فاز…………………………… 74

9-4 سيم پيچ ثالثيه يا پايداركننده…………………………………………………………….. 76

10-4 تلفات هارمونيك در ترانسفورماتور………………………………………………… 77

1-10-4 تلفات جريان گردابي در هادي هاي ترانسفورماتور……………………….. 77

2-10-4 تلفات هيسترزيس هسته…………………………………………………………… 77

3-10-4 تلفات جريان گردابي در هسته…………………………………………………… 78

4-10-4 كاهش ظرفيت ترانسفورماتور……………………………………………………. 79

فصل پنجم: جبران كننده هاي استاتيك……………………………………. 80

1-5 مقدمه………………………………………………………………………………………….. 81

2-5 راكتور كنترل شده با تريستور TCR………………………………………………… 81

1-2-5 تركيب TCR و خازنهاي ثابت موازي…………………………………………. 87

3-5 راكتور اشباع شدهSCR…………………………………………………………………. 88

1-3-5 شيب مشخصه ولتاژ…………………………………………………………………… 89

نتيجه گيري ………………………………………………………………………………………… 91

منابع و مآخذ……………………………………………………………………………………….. 92

چكيده به زبان انگليسي…………………………………………………………………………. 94

فصل اول……………………………………………………………………………….. 6

شكل1-1: نمايش خطوط شار…………………………………………………………………………. 8

شكل2-1: شماي كلي ترانسفورماتور……………………………………………………………….. 9

شكل3-1: رابطه فوران و نيروي محركه مغناطيسي…………………………………………….. 11

شكل4-1: نمايش منحني هاي هيستر زيس………………………………………………………. 15

شكل5-1: نمايش بوشيگ هاي عايق………………………………………………………………… 20

شكل6-1: يك نمونه رله………………………………………………………………………………… 22

شكل7-1: رله كنترل درجه حرارت سيم پيچ ها…………………………………………………. 23

شكل8-1: ظرف سيلي كاژل…………………………………………………………………………… 23

شكل9-1: شماي كلي يك ترانسفورماتور با مخزن روغن و سيستم جرقه گير……….. 24

شكل10-1: نمايش پيچ ارت…………………………………………………………………………… 25

فصل دوم………………………………………………………………………………. 26

شكل1-2: نمايش شدت جريان در هسته چنبره شكل………………………………………… 28

شكل2-2: منحني مغناطيس شوندگي………………………………………………………………. 29

شكل3-2: منحني مغناطيس شوندگي………………………………………………………………. 29

شكل4-2: منحني هاي هيستر زيس…………………………………………………………………. 31

شكل5-2: حلقه هاي ايستا و پويا…………………………………………………………………….. 32

شكل6-2: شكل موج جريان مغناطيس كننده…………………………………………………….. 34

شكل7-2: شكل موج جريان تحريك با پسماند…………………………………………………. 35

شكل8-2: شكل موج شار براي جريان مغناطيس كننده سينوسي………………………. 36

شكل9-2: نمايش هارمونيك هاي توالي مثبت و منفي……………………………………….. 38

شكل10-2: تركيبdc توالي منفي توليد شده توسط مبدلHVDC……………………… 39

شكل11-2: نمايش امپدانس هايAC,DC در روش سيستم حوزه فركانس…………. 40

شكل12-2: مقايسه حالات مختلف اشباع…………………………………………………………. 41

شكل13-2: مشخصه مغناطيسي ترانسفورماتور………………………………………………….. 42

شكل14-2: جريان مغناطيس كننده ترانس و محتواي هارمونيكي آن…………………….. 43

شكل15-2: مدار معادلT براي يك ترانسفورماتور…………………………………………….. 44

شكل16-2: منحني شار مغناطيسي برحسب جريان ترانسفورماتور……………………….. 44

شكل17-2: نمونه شكل موج جريان مغناطيسي براي يك ترانسفورماتور………………. 44

فصل سوم………………………………………………………………………………. 46

شكل1-3: مولدهاي هارموني جريان………………………………………………………………… 47

شكل2-3: هارمونيك پنجم با ضريب35%…………………………………………………………. 48

شكل3-3: طيف هارمونيك ها………………………………………………………………………… 50

شكل4-3: جريان تحميل شده روي جريان اصلي………………………………………………. 50

شكل5-3: طيف هارمونيك ها………………………………………………………………………… 50

شكل6-3: جريان تحميل شده روي جريان اصلي………………………………………………. 50

شكل7-3: مسير هارمونيكي جريان در سيستم بدون خازن………………………………….. 52

شكل8-3: مسير هارموني هاي جريان در سيستم پس از نصب خازن……………………. 53

شكل9-3: تداخل الكترو استاتيكي با مدارهاي مغناطيسي……………………………………. 55

شكل10-3: ولتاژ تشديد بزرگ در اثر هارمونيك سوم………………………………………… 56

شكل11-3: ترانسفورماتور ستاره مثلث زمين، براي حذف هارمونيك هاي مضرب3………….. 58

شكل12-3: طراحي ترانسفورماتور براي سازگاري با هارمونيك ها………………………. 58

شكل13-3: مدار معادل ساده شده سيم پيچ ترانسفورماتور………………………………….. 60

شكل14-3: توزيع ولتاژ در طول يك سيم پيچ…………………………………………………… 61

فصل چهارم……………………………………………………………………………. 63

شكل1-4: نمودار برداري ولتاژهاي مؤلفه اصلي، سوم، پنجم و هفتم…………………….. 65

شكل2-4: نمودار برداري ولتاژهاي اصلي، هارمونيك پنجم وهفتم……………………….. 66

شكل3-4: نمايش نيروي محركه الكتريكيemf اتصال ستاره در هر لحظه…………….. 66

شكل4-4:نمايش هارمونيك هاي سوم در اتصال مثلث……………………………………….. 66

شكل5-4: مربوط به نوسان نقطه خنثي…………………………………………………………….. 70

شكل6-4: مسير پارهاي هارمونيك سوم (مضرب سه) در ترانسفورماتورهاي سه فاز

نوع هسته اي………………………………………………………………………………………………….. 71

شكل7-4: ترانسفورماتور با اتصالY-yبدون بار………………………………………………… 75

شكل8-4: سيم پيچ سومين (ثالثيه)…………………………………………………………………… 77

فصل پنجم……………………………………………………………………………… 80

شكل1-5: ساختمان شماتيكTCR…………………………………………………………………. 81

شكل2-5: منحني تغييرات بر حسب زاويه هدايت و زاويه آتش………… 83

شكل3-5: مشخصه ولتاژ- جريانTCR…………………………………………………………… 84

شكل4-5: يك نمونه صافي با استفاده ازL.C……………………………………………………. 85

شكل5-5: حذف هارمونيك سوم با استفاده از مدارTCR با اتصال ستاره………………. 86

شكل6-5: حدف هارمونيك هاي پنجم وهفتم با استفاده از مدار TCR با اتصال ستاره.. 86

شكل7-5: بررسي اختلال در شبكه قدرت قبل و بعد از استفاده از جبران كننده با خازن. 87

شكل8-5: منحني مشخصه ولتاژ- جريانSR……………………………………………………. 88

شكل9-5: حذف هارمونيك هاي شبكه قدرت با استفاده از راكتور اشباع شدهSR….. 88

شكل10-5: منحني مشخصه ولتاژ- جريانSR با خازن اصلاح شيب……………………. 89

شكل 11-5 : حذف هارمونيكهاي شبكه قدرت با استفاده از راكتور اشباع شده SR……. 89

شكل 12-5: منحني مشخصه ولتاژ – جريان SR  با خازن اصلاح شيب……………….. 90

فصل دوم……………………………………………………………………………….

جدول1-2: مقادير هارمونيك ها در جريان مغناطيسي يك ترانسفورماتور……………… 45

(((دانلود کنید)))