گونشلی

چكیده :

در این پایان نامه (پژوهش) به مطالعه ارتباط بین منحنی مغناطیس شوندگی هسته ترانسفور ماتور و ناپایداریهای هارمونیكی ناشی از آن می پردازیم .سپس انواع هارمونیك های ولتاژ و جریان و اثرات آنها را بر روی سیستم های قدرت ، در حالات مختلف مورد بررسی قرار   می دهیم۰ در قسمت بعد به بررسی چگونگی حذف هارمونیك ها در ترانسفور ماتور های قدرت با استفاده از اتصالات ستاره ومثلث سیم پیچی ها می پردازیم .و در نها یت نیز جبرانكننده ها ی استاتیك و فیلتر ها را به منظور حذف  هارمونیك های سیستم قدرت مورد مطالعه قرار می دهیم.

فهرست مطالب

عنوان                                              صفحه

مقدمه……………………………………………………………………… ۱

فصل اول: شناخت ترانسفورماتور………………………………………….. ۶

۱-۱ مقدمه………………………………………………………………………………………….. ۷

۲-۱ تعریف ترانسفورماتور……………………………………………………………………. ۷

۳-۱ اصول اولیه……………………………………………………………………………………. ۷

۴-۱ القاء متقابل……………………………………………………………………………………. ۷

۵-۱ اصول كار ترانسفورماتور………………………………………………………………… ۹

۶-۱ مشخصات اسمی ترانسفورماتور………………………………………………………. ۱۲

۱-۶-۱ قدرت اسمی…………………………………………………………………………….. ۱۲

۲-۶-۱ ولتاژ اسمی اولیه………………………………………………………………………… ۱۲

۳-۶-۱ جریان اسمی…………………………………………………………………………….. ۱۲

۴-۶-۱ فركانس اسمی…………………………………………………………………………… ۱۲

۵-۶-۱ نسبت تبدیل اسمی…………………………………………………………………….. ۱۳

۷-۱ تعیین تلفات در ترانسفورماتورها……………………………………………………… ۱۳

۱-۷-۱ تلفات آهنی………………………………………………………………………………. ۱۳

۲-۷-۱ تلفات فوكو در هسته………………………………………………………………….. ۱۳

۳-۷-۱ تلفات هیسترزیس……………………………………………………………………… ۱۴

۴-۷-۱ مقدار تلفات هیسترزیس…………………………………………………………….. ۱۶

۵-۷-۱ تلفات مس……………………………………………………………………………….. ۱۶

۸-۱ ساختمان ترانسفورماتور………………………………………………………………….. ۱۷

۱-۸-۱ مدار مغناطیسی (هسته)………………………………………………………………. ۱۷

۲-۸-۱ مدار الكتریكی (سیم پیچها)…………………………………………………………. ۱۷

۱-۲-۸-۱ تپ چنجر…………………………………………………………………………….. ۱۸

۲-۲-۸-۱ انواع تپ چنجر…………………………………………………………………….. ۱۸

۳-۸-۱ مخزن روغن…………………………………………………………………………….. ۱۹

مخزن انبساط……………………………………………………………………………………….. ۱۹

۴-۸-۱ مواد عایق…………………………………………………………………………………. ۱۹

الف – كاغذهای عایق……………………………………………………………………………. ۲۰

ب – روغن عایق………………………………………………………………………………….. ۲۰

ج – بوشینكهای عایق……………………………………………………………………………. ۲۰

۵-۸-۱ وسایل حفاظتی………………………………………………………………………….. ۲۱

الف – رله بوخهلتس…………………………………………………………………………….. ۲۱

ب – رله كنترل درجه حرارت سیم پیچ…………………………………………………… ۲۲

ج – ظرفیت سیلی گاژل………………………………………………………………………… ۲۳

۹-۱ جرقه گیر……………………………………………………………………………………… ۲۴

۱-۱۰ پیچ ارت…………………………………………………………………………………….. ۲۴

فصل دوم: بررسی بین منحنی B-H و آنالیز هارمونیكی جریان مغناطیس كننده   ۲۶

۱-۲ مقدمه………………………………………………………………………………………….. ۲۷

۲-۲ منحنی مغناطیس شوندگی………………………………………………………………. ۲۷

۳-۲ پس ماند (هیسترزیس)…………………………………………………………………… ۳۰

۴-۲ تلفات پس ماند (تلفات هیسترزیس)………………………………………………… ۳۲

۵-۲ تلفات هسته………………………………………………………………………………….. ۳۲

۶-۲ جریان تحریك………………………………………………………………………………. ۳۳

۷-۲ پدیده تحریك در ترانسفورماتورها…………………………………………………… ۳۳

۸-۲ تعریف و مفهوم هارمونیك ها…………………………………………………………. ۳۶

۱-۸-۲ هارمونیك ها…………………………………………………………………………….. ۳۶

۲-۸-۲ هارمونیك های میانی…………………………………………………………………. ۳۷

۹-۲ ناپایداری هارمونیكی مرتبط با هسته ترانس در سیستمهای AC-DC     ۳۷

۱۰-۲ واكنشهای فركانسی AC-DC……………………………………………………… 37

11-2 چگونگی ایجاد ناپایداری………………………………………………………………. ۳۹

۱۲-۲ تحلیل ناپایداری………………………………………………………………………….. ۴۰

۱۳-۲ كنترل ناپایداری…………………………………………………………………………… ۴۱

۱۴-۲ جریان مغناطیس كننده ترانسفورماتور…………………………………………….. ۴۲

۱-۱۴-۲ عناصر قابل اشباع…………………………………………………………………….. ۴۲

۲-۱۴-۲ وسایل فرومغناطیسی………………………………………………………………… ۴۳

فصل سوم : تأثیر هارمونیكهای جریان ولتاژ روی ترانسفورماتورهای قدرت   ۴۶

۱-۳ مقدمه………………………………………………………………………………………….. ۴۷

۲-۳ مروری بر تعاریف اساسی………………………………………………………………. ۴۷

۳-۳ اعوجاج هارمونیكها در نمونه هایی از شبكه………………………………………. ۴۹

۴-۳ اثرات هارمونیك ها……………………………………………………………………….. ۵۱

۵-۳ نقش ترمیم در سیستمهای قدرت با استفاده از اثر خازنها                      ۵۲

۱-۵-۳ توزیع هارمونیكهای جریان در یك سیستم قدرت بدون خازن            ۵۲

۲-۵-۳ توزیع هارمونیكهای جریان در یك سیستم پس از نصب خازن           ۵۲

۶-۳ رفتار ترانسفورماتور در اثر هارمونیكهای جریان…………………………………. ۵۴

۷-۳ عیوب هارمونیكها در ترانسفورماتور…………………………………………………. ۵۴

۱-۷-۳ هارمونیكهای جریان…………………………………………………………………… ۵۴

۱) اثر بر تلفات اهمی…………………………………………………………………………….. ۵۴

۲) تداخل الكترومغناطیسی با مدارهای مخابراتی……………………………………….. ۵۴

۳) تأثیر بر روی تلفات هسته………………………………………………………………….. ۵۵

۲-۷-۳ هارمونیك های ولتاژ………………………………………………………………….. ۵۵

۱) تنش ولتاژ روی عایق………………………………………………………………………… ۵۵

۲) تداخل الكترواستاتیكی در مدارهای مخابراتی……………………………………….. ۵۵

۳) ولتاژ تشدید بزرگ……………………………………………………………………………. ۵۶

۸-۳ حذف هارمونیكها………………………………………………………………………….. ۵۶

۱) چگالی شار كمتر……………………………………………………………………………… ۵۶

۲) نوع اتصال……………………………………………………………………………………….. ۵۷

۳) اتصال مثلث سیم پیچی اولیه یا ثانویه…………………………………………………… ۵۷

۴) استفاده از سیم پیچ سومین…………………………………………………………………. ۵۷

۵) ترانسفورماتور ستاره – مثلث زمین…………………………………………………….. ۵۷

۹-۳ طراحی ترانسفورماتور برای سازگاری با هارمونیك ها………………………… ۵۸

۱۰-۳ چگونگی تعیین هارمونیكها…………………………………………………………… ۵۹

۱۱-۳ اثرات هارمونیكهای جریان مرتبه بالا روی ترانسفورماتور                   ۵۹

۱۲-۳ مفاهیم تئوری……………………………………………………………………………… ۶۰

۱-۱۲-۳ مدل سازی……………………………………………………………………………… ۶۰

۱۳- ۳ نتایج عمل…………………………………………………………………………………. ۶۱

۱۴-۳ راه حل ها…………………………………………………………………………………… ۶۲

۱۵-۳ نتیجه گیری نهایی……………………………………………………………………….. ۶۲

فصل چهارم: بررسی عملكرد هارمونیك ها در ترانسفورماتورهای قدرت      ۶۳

۱-۴ مقدمه………………………………………………………………………………………….. ۶۴

۲-۴- پدیده هارمونیك در ترانسفورماتور سه فاز………………………………………. ۶۴

۳-۴ اتصال ستاره………………………………………………………………………………….. ۶۸

۱-۳-۴ ترانسفورماتورهای با مدار مغناطیسی مجزا و مستقل                        ۶۸

۲-۳-۴ ترانسفورماتورها با مدار مغناطیسی پیوسته یا تزویج شده                   ۷۱

۴-۴ اتصال Yy ستاره با نقطه خنثی…………………………………………………………. ۷۲

۵-۴ اتصال Dy……………………………………………………………………………………. 72

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

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

8-4 هارمونیك های سوم در عمل ترانسفورماتور سه فاز…………………………… ۷۴

۹-۴ سیم پیچ ثالثیه یا پایداركننده…………………………………………………………….. ۷۶

۱۰-۴ تلفات هارمونیك در ترانسفورماتور………………………………………………… ۷۷

۱-۱۰-۴ تلفات جریان گردابی در هادی های ترانسفورماتور……………………….. ۷۷

۲-۱۰-۴ تلفات هیسترزیس هسته…………………………………………………………… ۷۷

۳-۱۰-۴ تلفات جریان گردابی در هسته…………………………………………………… ۷۸

۴-۱۰-۴ كاهش ظرفیت ترانسفورماتور……………………………………………………. ۷۹

فصل پنجم: جبران كننده های استاتیك……………………………………. ۸۰

۱-۵ مقدمه………………………………………………………………………………………….. ۸۱

۲-۵ راكتور كنترل شده با تریستور TCR………………………………………………… 81

1-2-5 تركیب TCR و خازنهای ثابت موازی…………………………………………. ۸۷

۳-۵ راكتور اشباع شدهSCR…………………………………………………………………. 88

1-3-5 شیب مشخصه ولتاژ…………………………………………………………………… ۸۹

نتیجه گیری ………………………………………………………………………………………… ۹۱

منابع و مآخذ……………………………………………………………………………………….. ۹۲

چكیده به زبان انگلیسی…………………………………………………………………………. ۹۴

فصل اول……………………………………………………………………………….. ۶

شكل۱-۱: نمایش خطوط شار…………………………………………………………………………. ۸

شكل۲-۱: شمای كلی ترانسفورماتور……………………………………………………………….. ۹

شكل۳-۱: رابطه فوران و نیروی محركه مغناطیسی…………………………………………….. ۱۱

شكل۴-۱: نمایش منحنی های هیستر زیس………………………………………………………. ۱۵

شكل۵-۱: نمایش بوشیگ های عایق………………………………………………………………… ۲۰

شكل۶-۱: یك نمونه رله………………………………………………………………………………… ۲۲

شكل۷-۱: رله كنترل درجه حرارت سیم پیچ ها…………………………………………………. ۲۳

شكل۸-۱: ظرف سیلی كاژل…………………………………………………………………………… ۲۳

شكل۹-۱: شمای كلی یك ترانسفورماتور با مخزن روغن و سیستم جرقه گیر……….. ۲۴

شكل۱۰-۱: نمایش پیچ ارت…………………………………………………………………………… ۲۵

فصل دوم………………………………………………………………………………. ۲۶

شكل۱-۲: نمایش شدت جریان در هسته چنبره شكل………………………………………… ۲۸

شكل۲-۲: منحنی مغناطیس شوندگی………………………………………………………………. ۲۹

شكل۳-۲: منحنی مغناطیس شوندگی………………………………………………………………. ۲۹

شكل۴-۲: منحنی های هیستر زیس…………………………………………………………………. ۳۱

شكل۵-۲: حلقه های ایستا و پویا…………………………………………………………………….. ۳۲

شكل۶-۲: شكل موج جریان مغناطیس كننده…………………………………………………….. ۳۴

شكل۷-۲: شكل موج جریان تحریك با پسماند…………………………………………………. ۳۵

شكل۸-۲: شكل موج شار برای جریان مغناطیس كننده سینوسی………………………. ۳۶

شكل۹-۲: نمایش هارمونیك های توالی مثبت و منفی……………………………………….. ۳۸

شكل۱۰-۲: تركیبdc توالی منفی تولید شده توسط مبدلHVDC……………………… 39

شكل۱۱-۲: نمایش امپدانس هایAC,DC در روش سیستم حوزه فركانس…………. ۴۰

شكل۱۲-۲: مقایسه حالات مختلف اشباع…………………………………………………………. ۴۱

شكل۱۳-۲: مشخصه مغناطیسی ترانسفورماتور………………………………………………….. ۴۲

شكل۱۴-۲: جریان مغناطیس كننده ترانس و محتوای هارمونیكی آن…………………….. ۴۳

شكل۱۵-۲: مدار معادلT برای یك ترانسفورماتور…………………………………………….. ۴۴

شكل۱۶-۲: منحنی شار مغناطیسی برحسب جریان ترانسفورماتور……………………….. ۴۴

شكل۱۷-۲: نمونه شكل موج جریان مغناطیسی برای یك ترانسفورماتور………………. ۴۴

فصل سوم………………………………………………………………………………. ۴۶

شكل۱-۳: مولدهای هارمونی جریان………………………………………………………………… ۴۷

شكل۲-۳: هارمونیك پنجم با ضریب۳۵%…………………………………………………………. ۴۸

شكل۳-۳: طیف هارمونیك ها………………………………………………………………………… ۵۰

شكل۴-۳: جریان تحمیل شده روی جریان اصلی………………………………………………. ۵۰

شكل۵-۳: طیف هارمونیك ها………………………………………………………………………… ۵۰

شكل۶-۳: جریان تحمیل شده روی جریان اصلی………………………………………………. ۵۰

شكل۷-۳: مسیر هارمونیكی جریان در سیستم بدون خازن………………………………….. ۵۲

شكل۸-۳: مسیر هارمونی های جریان در سیستم پس از نصب خازن……………………. ۵۳

شكل۹-۳: تداخل الكترو استاتیكی با مدارهای مغناطیسی……………………………………. ۵۵

شكل۱۰-۳: ولتاژ تشدید بزرگ در اثر هارمونیك سوم………………………………………… ۵۶

شكل۱۱-۳: ترانسفورماتور ستاره مثلث زمین، برای حذف هارمونیك های مضرب۳………….. ۵۸

شكل۱۲-۳: طراحی ترانسفورماتور برای سازگاری با هارمونیك ها………………………. ۵۸

شكل۱۳-۳: مدار معادل ساده شده سیم پیچ ترانسفورماتور………………………………….. ۶۰

شكل۱۴-۳: توزیع ولتاژ در طول یك سیم پیچ…………………………………………………… ۶۱

فصل چهارم……………………………………………………………………………. ۶۳

شكل۱-۴: نمودار برداری ولتاژهای مؤلفه اصلی، سوم، پنجم و هفتم…………………….. ۶۵

شكل۲-۴: نمودار برداری ولتاژهای اصلی، هارمونیك پنجم وهفتم……………………….. ۶۶

شكل۳-۴: نمایش نیروی محركه الكتریكیemf اتصال ستاره در هر لحظه…………….. ۶۶

شكل۴-۴:نمایش هارمونیك های سوم در اتصال مثلث……………………………………….. ۶۶

شكل۵-۴: مربوط به نوسان نقطه خنثی…………………………………………………………….. ۷۰

شكل۶-۴: مسیر پارهای هارمونیك سوم (مضرب سه) در ترانسفورماتورهای سه فاز

نوع هسته ای………………………………………………………………………………………………….. ۷۱

شكل۷-۴: ترانسفورماتور با اتصالY-yبدون بار………………………………………………… ۷۵

شكل۸-۴: سیم پیچ سومین (ثالثیه)…………………………………………………………………… ۷۷

فصل پنجم……………………………………………………………………………… ۸۰

شكل۱-۵: ساختمان شماتیكTCR…………………………………………………………………. 81

شكل۲-۵: منحنی تغییرات بر حسب زاویه هدایت و زاویه آتش………… ۸۳

شكل۳-۵: مشخصه ولتاژ- جریانTCR…………………………………………………………… 84

شكل۴-۵: یك نمونه صافی با استفاده ازL.C……………………………………………………. 85

شكل۵-۵: حذف هارمونیك سوم با استفاده از مدارTCR با اتصال ستاره………………. ۸۶

شكل۶-۵: حدف هارمونیك های پنجم وهفتم با استفاده از مدار TCR با اتصال ستاره.. ۸۶

شكل۷-۵: بررسی اختلال در شبكه قدرت قبل و بعد از استفاده از جبران كننده با خازن. ۸۷

شكل۸-۵: منحنی مشخصه ولتاژ- جریانSR……………………………………………………. 88

شكل۹-۵: حذف هارمونیك های شبكه قدرت با استفاده از راكتور اشباع شدهSR….. 88

شكل۱۰-۵: منحنی مشخصه ولتاژ- جریانSR با خازن اصلاح شیب……………………. ۸۹

شكل ۱۱-۵ : حذف هارمونیكهای شبكه قدرت با استفاده از راكتور اشباع شده SR……. 89

شكل ۱۲-۵: منحنی مشخصه ولتاژ – جریان SR  با خازن اصلاح شیب……………….. ۹۰

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

جدول۱-۲: مقادیر هارمونیك ها در جریان مغناطیسی یك ترانسفورماتور……………… ۴۵

 

دانلود فایل