دانلود بررسی اثرات هارمونیک های ولتاژ و جريان بر روی ترانسفورماتورهای قدرت

چکیده :

در این پایان نامه (پژوهش) به مطالعه ارتباط بین منحنی مغناطیس شوندگی هسته ترانسفور ماتور و ناپایداریهای هارمونیکی ناشی از آن می پردازیم .سپس انواع هارمونیک 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 هارمونیک ها در ترانسفور ماتور های قدرت با استفاده از اتصالات ستاره ومثلث سیم پیچی ها می پردازیم .و در نها یت نیز جبرانکننده ها ی استاتیک و فیلتر ها را به منظور حذف هارمونیک 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 کار 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 فرکانس 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 فوکو 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 الکتریکی (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 – کاغذهای عایق……………………………………………………………………………. ۲۰

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

ج – بوشینکهای عایق……………………………………………………………………………. ۲۰

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

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

ب – رله کنترل 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 هارمونیکی جریان مغناطیس کننده 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 تحریک………………………………………………………………………………. ۳۳

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

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

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

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

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

۱۰-۲ واکنشهای فرکانسی AC-DC……………………………………………………… 37

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

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

۱۳-۲ کنترل ناپایداری…………………………………………………………………………… ۴۱

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

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

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

فصل سوم : تأثیر هارمونیکهای جریان ولتاژ روی ترانسفورماتورهای قدرت ۴۶

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

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

۳-۳ اعوجاج هارمونیکها در نمونه هایی از شبکه………………………………………. ۴۹

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

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

۱-۵-۳ توزیع هارمونیکهای جریان در یک سیستم قدرت بدون خازن ۵۲

۲-۵-۳ توزیع هارمونیکهای جریان در یک سیستم پس از نصب خازن ۵۲

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

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

۱-۷-۳ هارمونیکهای جریان…………………………………………………………………… ۵۴

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

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

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

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

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

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

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

۸-۳ حذف هارمونیکها………………………………………………………………………….. ۵۶

۱) چگالی شار کمتر……………………………………………………………………………… 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 هارمونیک ها………………………… ۵۸

۱۰-۳ چگونگی تعیین هارمونیکها…………………………………………………………… ۵۹

۱۱-۳ اثرات هارمونیکهای 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 عملکرد هارمونیک ها در ترانسفورماتورهای قدرت ۶۳

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

۲-۴- پدیده هارمونیک 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 هارمونیک های سوم در عمل ترانسفورماتور سه فاز…………………………… ۷۴

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

۱۰-۴ تلفات هارمونیک 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 کاهش ظرفیت ترانسفورماتور……………………………………………………. ۷۹

فصل پنجم: جبران کننده های استاتیک……………………………………. ۸۰

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

۲-۵ راکتور کنترل شده با تریستور TCR………………………………………………… 81

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

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

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

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

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

چکیده به زبان انگلیسی…………………………………………………………………………. ۹۴

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

شکل۱-۱: نمایش خطوط شار…………………………………………………………………………. ۸

شکل۲-۱: شمای کلی ترانسفورماتور……………………………………………………………….. ۹

شکل۳-۱: رابطه فوران و نیروی محرکه مغناطیسی…………………………………………….. ۱۱

شکل۴-۱: نمایش منحنی های هیستر زیس………………………………………………………. ۱۵

شکل۵-۱: نمایش بوشیگ های عایق………………………………………………………………… ۲۰

شکل۶-۱: یک نمونه رله………………………………………………………………………………… ۲۲

شکل۷-۱: رله کنترل درجه حرارت سیم پیچ ها…………………………………………………. ۲۳

شکل۸-۱: ظرف سیلی کاژل…………………………………………………………………………… ۲۳

شکل۹-۱: شمای کلی یک ترانسفورماتور با مخزن روغن و سیستم جرقه گیر……….. ۲۴

شکل۱۰-۱: نمایش پیچ ارت…………………………………………………………………………… ۲۵

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

شکل۱-۲: نمایش شدت جریان در هسته چنبره شکل………………………………………… ۲۸

شکل۲-۲: منحنی مغناطیس شوندگی………………………………………………………………. ۲۹

شکل۳-۲: منحنی مغناطیس شوندگی………………………………………………………………. ۲۹

شکل۴-۲: منحنی های هیستر زیس…………………………………………………………………. ۳۱

شکل۵-۲: حلقه های ایستا و پویا…………………………………………………………………….. ۳۲

شکل۶-۲: شکل موج جریان مغناطیس کننده…………………………………………………….. ۳۴

شکل۷-۲: شکل موج جریان تحریک با پسماند…………………………………………………. ۳۵

شکل۸-۲: شکل موج شار برای جریان مغناطیس کننده سینوسی………………………. ۳۶

شکل۹-۲: نمایش هارمونیک های توالی مثبت و منفی……………………………………….. ۳۸

شکل۱۰-۲: ترکیبdc توالی منفی تولید شده توسط مبدلHVDC……………………… 39

شکل۱۱-۲: نمایش امپدانس هایAC,DC در روش سیستم حوزه فرکانس…………. ۴۰

شکل۱۲-۲: مقایسه حالات مختلف اشباع…………………………………………………………. ۴۱

شکل۱۳-۲: مشخصه مغناطیسی ترانسفورماتور………………………………………………….. ۴۲

شکل۱۴-۲: جریان مغناطیس کننده ترانس و محتوای هارمونیکی آن…………………….. ۴۳

شکل۱۵-۲: مدار معادلT برای یک ترانسفورماتور…………………………………………….. ۴۴

شکل۱۶-۲: منحنی شار مغناطیسی برحسب جریان ترانسفورماتور……………………….. ۴۴

شکل۱۷-۲: نمونه شکل موج جریان مغناطیسی برای یک ترانسفورماتور………………. ۴۴

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

شکل۱-۳: مولدهای هارمونی جریان………………………………………………………………… ۴۷

شکل۲-۳: هارمونیک پنجم با ضریب۳۵%…………………………………………………………. ۴۸

شکل۳-۳: طیف هارمونیک ها………………………………………………………………………… ۵۰

شکل۴-۳: جریان تحمیل شده روی جریان اصلی………………………………………………. ۵۰

شکل۵-۳: طیف هارمونیک ها………………………………………………………………………… ۵۰

شکل۶-۳: جریان تحمیل شده روی جریان اصلی………………………………………………. ۵۰

شکل۷-۳: مسیر هارمونیکی جریان در سیستم بدون خازن………………………………….. ۵۲

شکل۸-۳: مسیر هارمونی های جریان در سیستم پس از نصب خازن……………………. ۵۳

شکل۹-۳: تداخل الکترو استاتیکی با مدارهای مغناطیسی……………………………………. ۵۵

شکل۱۰-۳: ولتاژ تشدید بزرگ در اثر هارمونیک سوم………………………………………… ۵۶

شکل۱۱-۳: ترانسفورماتور ستاره مثلث زمین، برای حذف هارمونیک های مضرب۳………….. ۵۸

شکل۱۲-۳: طراحی ترانسفورماتور برای سازگاری با هارمونیک ها………………………. ۵۸

شکل۱۳-۳: مدار معادل ساده شده سیم پیچ ترانسفورماتور………………………………….. ۶۰

شکل۱۴-۳: توزیع ولتاژ در طول یک سیم پیچ…………………………………………………… ۶۱

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

شکل۱-۴: نمودار برداری ولتاژهای مؤلفه اصلی، سوم، پنجم و هفتم…………………….. ۶۵

شکل۲-۴: نمودار برداری ولتاژهای اصلی، هارمونیک پنجم وهفتم……………………….. ۶۶

شکل۳-۴: نمایش نیروی محرکه الکتریکیemf اتصال ستاره در هر لحظه…………….. ۶۶

شکل۴-۴:نمایش هارمونیک های سوم در اتصال مثلث……………………………………….. ۶۶

شکل۵-۴: مربوط به نوسان نقطه خنثی…………………………………………………………….. ۷۰

شکل۶-۴: مسیر پارهای هارمونیک سوم (مضرب سه) در ترانسفورماتورهای سه فاز

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

شکل۷-۴: ترانسفورماتور با اتصالY-yبدون بار………………………………………………… ۷۵

شکل۸-۴: سیم پیچ سومین (ثالثیه)…………………………………………………………………… ۷۷

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

شکل۱-۵: ساختمان شماتیکTCR…………………………………………………………………. 81

شکل۲-۵: منحنی تغییرات بر حسب زاویه هدایت و زاویه آتش………… ۸۳

شکل۳-۵: مشخصه ولتاژ- جریانTCR…………………………………………………………… 84

شکل۴-۵: یک نمونه صافی با استفاده ازL.C……………………………………………………. 85

شکل۵-۵: حذف هارمونیک سوم با استفاده از مدارTCR با اتصال ستاره………………. ۸۶

شکل۶-۵: حدف هارمونیک های پنجم وهفتم با استفاده از مدار TCR با اتصال ستاره.. ۸۶

شکل۷-۵: بررسی اختلال در شبکه قدرت قبل و بعد از استفاده از جبران کننده با خازن. ۸۷

شکل۸-۵: منحنی مشخصه ولتاژ- جریانSR……………………………………………………. 88

شکل۹-۵: حذف هارمونیک های شبکه قدرت با استفاده از راکتور اشباع شدهSR….. 88

شکل۱۰-۵: منحنی مشخصه ولتاژ- جریانSR با خازن اصلاح شیب……………………. ۸۹

شکل ۱۱-۵ : حذف هارمونیکهای شبکه قدرت با استفاده از راکتور اشباع شده SR……. 89

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

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

جدول۱-۲: مقادیر هارمونیک ها در جریان مغناطیسی یک ترانسفورماتور……………… ۴۵

دانلود فایل

:: موضوعات مرتبط: دانشجویی , ,
:: برچسب‌ها: اثرات هارمونیک , هارمونیک های ولتاژ , ترانسفورماتورهای قدرت , هارمونیک ,
:: بازدید از این مطلب : 372

امتیاز مطلب : 0

تعداد امتیازدهندگان : 0

مجموع امتیاز : 0