دانلود تحقیق جریان های هجومی و حفاظت ترانسفورماتورهای قدرت در مقابل آن

اختصاصی از فی لوو دانلود تحقیق جریان های هجومی و حفاظت ترانسفورماتورهای قدرت در مقابل آن دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مباحث پایه
1-1-    جریان هجومی مغناطیس کننده ترانسفورماتور :
Transformer magnetizing inrush current
درشرایط معمولی یک ترانسفورماتور در حالت بی باری جریان مغناطیس کننده ای حدود 5/0 تا 2 درصد جریان نامی اش از منبع میکشد . این جریان بعلت اثرات اشباع آهن سینوسی نیست ( شکل 1)
 
 
شکل 1- جریان بی باری

مقداراعوجاج بستگی به مقدار چگالی فوران مغناطیسی دارد که هسته در آن چگالی کار میکند . تغییرات فوران هسته و جریان مغناطیس کننده بنحوی است که درهر پریود ( دوره تناوب ) یکبار دور حلقه هیسترزیس (Hysteresis loop )  طی میشود (شکل2)
 
شکل 2- حلقه هیسترزیس

همچنین تغییرات فوران هسته بنحوی است که در هر لحظه نیروی محرکه الکتریکی( emf ) لازم را برای برابری با ولتا ژ لحظه ای منبع تولید کند . در شکل 3 حلقه هیسترزیس همراه با منحنی مغناطیسی magnetizing curve  مکان قرار گرفتن رئوس حلقه های هیسترزیس است که در ولتاژ های اعمال شده به ترانسفورماتور در حالت ماندگار ( steady state ) بدست آمده اند   (شکل 4 ).


 
شکل 3- حلقه هیسترزیس همراه با منحنی مفناطیسی
 
شکل 4- حلقه های هیسترزیس مربوط به اعمال ولتاژ های مختلف

بدیهی است همانگونه که ولتاژ افزایش میابد و در نتیجه این امرفوران بیشتر وبیشتری از هسته عبور میکند. ماگزیمم جریان نیز بسرعت افزایش پیدامیکند زیرا هسته اشباع میشود.
 
شکل5- وضعیت مغناطیسی هسته ترانسفور ماتور در زمان وصل به منبع

در حلقه هیسترزیس شکل 5 تغییرات فوران بین  می‌باشد که این امر در حالت ماندگار حاصل شده است . حال می‌خواهیم ببینیم در شرایط گذار که پس از وصل کلید و اعمال ولتاژ منبع به سیم پیچ ترانسفورماتور پیش می‌آید ، چه اتفاقی می‌افتد . بدین منظور به آخرین دفعه‌ای بازمی‌گردیم که  ترانسفورماتور برقدار بوده و سپس از منبع تغذیه قطع شده است. شکل 5 نشان می‌دهد که در لحظه‌ای که جریان از صفر عبور می‌کند فوران پسماند   در هسته وجود دارد ( Residual Flux ) ، که فقط با تغییر جهت جریان و تغییرات آن تا صفر می‌توان آن را از بین برد .
لذا باید انتظار داشت که پس از قطع ترانسفورماتور از منبع نیز ، فوران قابل ملاحظه‌ای در هسته باقی بماند . معمولاً این فوران پسماند از مقدار   مشخص شده در شکل 5 کمتر است ، زیرا بعد از قطع جریان توسط کلید ، یک جریان گذرا در سیم پیچ عبور می‌کند که نتیجه تخلیه ظرفیت خازنی ترانسفورماتور یا جریان بار است . البته توضیح بیشتر راجع به کاهش یافتن فوران پس‌ماند در قسمت 6 خواهد آمد . فرض می‌کنیم که مقدار فوران پس‌ماند   باشد . همچنین فرض می‌کنیم که در هنگام برقدار شدن مجدد ترانسفورماتور پلاریته ولتاژ به نحوی باشد که فوران در جهت مثبت افزایش یابد . اگر موج ولتاژ اعمال شده در لحظه وصل در حال عبور از صفر به طرف نیمه مثبت موج باشد ، فوران مجبور است به اندازه   افزایش یابد تا زمانیکه موج ولتاژ در   به ماکزیمم خود برسد . چون فوران از مقدار اولیه   آغاز شده ، در   به مقدار  که مساوی   است ، و در   به ماکزیمم   خواهد رسید ، این امر در شکل به وضوح دیده می‌شود ، که در آن فوران اولیه   مساوی   است .
این فوران زیاد باعث می‌شود که هسته به حالت اشباع مغناطیسی برود ، و در نتیجه جریان بسیار زیادی از منبع تغذیه کشیده خواهد شد ، که آنرا جریان هجومی (Inrush current  ) می‌نامند . ( شکل 8 )
البته شرایطی که در بالا در نظر گرفته شد ، یعنی حداکثر پسماند مثبت و زاویه ولتاژ صفر موج ولتاژ در لحظه وصل ، بدترین شرایط برقرار شدن ترانسفورماتور است . دامنه جریان هجومی در بدترین شرایط می‌تواند تا چندین برابر جریان نامی ترانسفورماتور برسد .
جریان هجومی ، به علت وجود تلفات ترانسفورماتور که عمدتاً مربوط به سیم‌پیچ است پس از مدتی از بین رفته و جریان مغناطیس کننده به حالت ماندگار خود می‌رسد . در طول پریودهایی که جریان هجومی جاری است ، همیشه روی منحنیه یسترزیس جابجا شده حرکت می‌کند تا بتدریج بر روی منحنی هیسترزیس معمولی بازگشت نماید ( شکل 7 ) .

فهرست مطالب
فصل 1-    مباحث پایه    4
1-1-    جریان هجومی مغناطیس کننده ترانسفورماتور :    4
1-2-    بررسی ریاضی جریان هجومی :    9
1-3-    دامنه و مدت عبور جریان هجومی :    10
1-4-    انواع جریان هجومی :    12
1-5-    ثابت زمانی مدار ترانسفورماتور در حین عبور جریان هجومی:    14
1-6-    فوران پسماند : ( Residual or Remaining Flux)    15
1-7-    نحوه کنترل و کاهش شدت جریان هجومی :    19
1-8-    مدل کردن جریان هجومی :    23
1-9-    به دست آوردن مشخصه مغناطیسی ترانسفورماتور :    27
1-10-    تشریح مشخصه مغناطیسی مورد استفاده در این پروژه :    29
1-10-1-    نمایش منحنی مغناطیسی با سه خط شکسته :    31
1-10-2-    نشان دادن منحنی مغناطیسی ترانسفورماتور به وسیله فرمول :    32
1-11-    اثر تلفات هسته :    33
1-12-    مدار معادل ترانسفورماتور :    34
فصل 2-    مباحث تکمیلی    41
2-1-    حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتور و تاثیر جریان هجومی در آن :    41
2-2-    روش‌های به دست آوردن مشخصه مغناطیسی فوق اشباع ترانسفورماتور از طریق آزمایش :    46
2-3-    اضافه ولتاژهای ناشی از جریان هجومی :    50
2-4-    محاسبه اندوکتانس کلی ترانسفورماتور در حالت‌های خطی و اشباع :    54
2-5-    نحوه محاسبه هارمونیک‌های جریان هجومی :    60
2-6-    روش برازش منحنی به منظور پیدا کردن فرمول مناسب برای منحنی مغناطیسی :    62
2-7-    بررسی جریان هجومی در ترانس سه فاز تغذیه شده به وسیله منبع با امپدانس زیاد :       64
فصل 3-    نتیجه‌گیری و پیشنهاداتی برای ادامه کار :    67
3-1-    نتیجه‌گیری :    67
3-2-    پیشنهاداتی برای ادامه کار :    68
فصل 4-    حالت گذرای ترانسفورماتورها :    71
4-1-    طبقه‌بندی حالت گذرا :    71
4-2-    جریان بیش از حد (Over Currents) :    72
4-2-1-    جریان شروع ( جریان هجومی ) ( Starting Current ) :    72
4-2-2-    جریان اتصال کوتاه ناگهانی :    76
4-3-    پدیده حرارتی مدار اتصال کوتاه :    78
4-4-    نیروهای مکانیکی به وجود آمده در زمان اتصال کوتاه ناگهانی :]6[    78
4-5-    ماهیت و علت اضافه ولتاژها در ترانسفورماتور :    81
4-6-    مدار معادل ترانسفورماتور در حالت اضافه ولتاژ ]16[ :    82
4-7-    توزیع ولتاژ اولیه در طول سیم‌پیچ ترانسفورماتور    85
4-8-    حفاظت ترانسفورماتور در برابر اضافه ولتاژها :    89

شامل 89 صفحه word