منابع تغذیه

 6P4-2-2-2- منابع تغذیه

برای فشار ضعیف دو نوع منبع عمومیت دارند: ترانسفورماتورها و ژنراتورها. محاسبه امپدانس برای ترانسفورماتورها حاوی مسایلی است که در مورد ژنراتورها وجود ندارد. لذا بحث را با ترانسفورماتورها دنبال خواهیم کرد.

(1)مشخصه های اصلی ترانسفورماتور– از بین مشخصه های اصلی ترانسفورماتور چهار مشخصه از نظر بحث ما مهم هستند:

– ولتاژهای فشار قوی و فشار ضعیف  / مانند (230، 0/00 4،0) /20 کیلو ولت

  • توان نامی ترانسفورماتور مانند 630 کیلو ولت آمپر؛
  • ولتاژ امپدانس uK% یا% xK                 مانند 6%؛
  • ولتاژ مقاومت Ur% یا Zr% مانند 48،1%.

اینها فقط مشخصه هایی هستند که در بحث ما وارد خواهند شد. فرض بر این است که خواننده با خواص و مشخصه- های ترانسفورماتورها آشنایی کلی دارد بنابراین در این باره بحث نخواهد شد.

ولتاژ امپدانس uk% یا zK%، مشخص کننده امپدانس داخلی تراسفورماتوراست. درباره ولتاژ امپدانس در زیر بیشتر توضیح داده خواهد شد ولی قبل از آن یادآور می شود که ولتاژ امپدانس(uk%)  همراه با ولتاژ (Ur) از مهمترین مشخصه های ترانسفورماتور و جزو مقادیر استاندارد هر ترانسفورماتور است. برای ترانسفورماتور های توزیع (230،0 /00 4،0( /20 کیلو ولت، بسته به توان اسمی آنها، دو مقدار برای UK%  در نظر گرفته می شود:4% و 6% به نحوی که:

(3)    برای ترانسفورماتورهای 50 تا 630 کیلو ولت آمپر: 4%= UK)

(4)    برای ترانسفورماتورهای 250 تا 1600 کیلو ولت آمپر:6% = UK

ملاحظه می شود که ترانسفورماتورهای 250 تا 630 کیلو ولت آمپر با هر دو مقدار امپدانس 4% و 6% تولید می شوند.

      (5) شرایط کار عادی ترانسفورماتور

یاد آوری- بحث زیر بر مبنای تک فاز انجام می شود که به سادگی قابل تعمیم به سه فاز است.

در هنگام کار عادی ترانسفورماتور، بین ولتاژها و جریانهای دو طرف آن با صرفنظر کردن از تلفات، روابط زیر برقرار است (شکل 6P4-8) را ببینید:

شکل 6P4-8 حالتی که ترانسفورماتور بار اسمی را تغذیه می کند        

فرض بر این است که بار L به نحوی انتخاب شده است که همه مقادیر در روابط بالا مقادیر اسمی می باشند.

(3) شرایط کار ترانسفورماتور در حالت اتصال کوتاه-اگر ثانویه ترانسفورماتور مورد بحث به جای بار L، اتصال کوتاه شود و در طرف اولیه هم با استفاده از یک منبع متغیر، ولتاژ از صفر به تدریج بالاتر برده شود، در مقدار معینی از ولتاژ اولیه، شدت جریان در ثانویه به مقدار اسمی آن I2 می رسد.

طبق تعریف ولتاژ امپدانس ترانسفورماتور برابر خواهد با:

uK  

شکل 6P4-9 بارگذاری ترانسفورماتور در حالی که سیم پیچ ثانویه اتصال کوتاه است.

با در نظر گرفتن رابطه (3) بخوبی دیده می شود که برای یک ترانسفورماتور با ولتاژ 5،11/20 کیلو ولت و با ولتاژ امپدانس 4% = Uk ، اگر ولتاژ اولیه به جای 5 ،11 کیلو ولت فقط 800 ولت باشد جریان در ثانویه به مقدار نامی خود I2  خواهد رسید. و اگر ولتاژ امپدانس 6%= k u باشد، I2 به ازای 1200 ولت در اولیه، به مقدار اسمی می رسد. به عبارت دیگر هر چه عدد در صد ولتاژ امپدانس بزرگتر باشد، ترانسفورماتور از نظر اولیه، امپدانس بزرگتری دیده خواهد شد.

امپدانس ترانسفورماتور یا امپدانس باری را که اولیه می بیند بر حسب اهم به ترتیب زیر محاسبه می شود:

یادآوری- در روابط زیر Z1 امپدانس ترانسفورماتور از نظر مدار اولیه ترانسفورماتور و Z2 امپدانس ترانسفورماتور از نظر مدار ثانویه ترانسفورماتور است.نظر به اینکه رابطه (2) برای همه مقادیر صادق است و با توجه به تعریف Z1 می توان نوشت:

با انجام جایگزینی و حذف در روابط (1) و (2) و (3) و (4) و (5)، خواهیم داشت:

با جایگزینیهای لازم در رابطه (6)،

در این رابطه:

Z= امپدانس ترانسفورماتور بر حسب اهم؛

Uk = ولتاژ امپدانس به (%) ؛

 = ولتاژ فشار ضعیف (فاز به فاز) بر حسب کیلو ولت؛

P = توان اسمی ترانسفورماتور بر حسب کیلو ولت آمپر.

با توجه به اینکه محاسبات انجام شده در اینجا منحصراً در فشار ضعیف خواهد بود،رابطه (7) رابطه اصلی و کاری خواهد بود.

یادآوری- معمولاً برای سادگی اندیکس 2 نیز حذف می شود.

برای مثال یک ترانسفورماتور که توان اسمی آن 630 کیلو ولت آمپر، ولتاژ امپدانس آن 6% و ولتاژ ثانویه آن هم 400 ولت است، مقاومت ظاهری یا امپدانس بر حسب اهم خواهد بود:

                    

  • مقاومت وجود القائی ترانسفورماتور در حالت کلی هر امپدانس متشکل از مقاومت و مقاومت خود القائی است. برای ترانسفورماتورها همراه با ولتاژ امپدانس ()، ولتاژ مقاومت () هم داده می شود و با داشتن این دو، مقاومت خود القائی یا راکتانس () هم قابل محاسبه می شو.د.

و مقاومتهای اهمی و راکتیو ترانسفورماتور از روابط زیر محاسبه می شوند:

(9)                                           r=

X=

معمولا پس بکار گیری رابطه های (8) برای محاسبه  و  برای محاسبه r اهم x   اهم را از رابطه ساده زیر به دست می آورند:

X = 

یادآوری- هنگام انجام محاسبات  و از روی لوحه مشخصات

تراسفورماتور یا از روی مدارک سازنده ترانسفورماتور یا از جدول X در انتهای

این پیوست استفاده کرد.

(5) ژنراتورها   بحث درباره ژنراتورها در بسیاری از موارد مشابه ترانسفورماتورها است، با این تفاوت که در مورد موتور – ژنراتورهای دیزلی مقدار (%)  بزرگتر و در حدود 12% است.

6P4-2-2-3- خطوط فشار ضعیف

    مشخصات مربوط به خطوط، اعم از هوایی یا کابلی مخصوصاً در مورد کابلها باید با توجه به ساخختار آنها از کاتالوگهای سازندگان استخراج شوند.

مقاومت خطوط بستگی به جنس هادی و حداکثر دمای مجاز از یک سو و حداقل دما (برای حداکثر جریان اتصال کوتاه) دارد. لازم است دقت شود که برای محاسبه حداقل جریان اتصالی فاز بدنه یا هادی حفاظتی، مقاومت باید برای حداکثر دمای مجاز انتخاب شود نه مقداری که معمولاً کاتا لوگها برای 20 درجه سلسیوس ارائه می دهند.

راکتانس کابلها بستگی به ابعاد و ساختار خطوط دارد به نحوی که راکتانس بستگی به فواصل خطوط نسبت به هم و در مورد کابلها به وجود زره یا پرده فلزی دارد. بنابراین راکتانس خطوط هوائی خیلی بیشتر از کابلها است و انواع کابلهای دارای زره یا پرده، نسبت به انواعی که غلاف فلزی ندارند راکتانس بیشتری دارند.

اگر به داده های دقیقتر دسترسی نباشد. می توان از مقاومتها و راکتانسهای خطوط هوایی و کابلی (فقط برای کابلهای با عایق و غلاف PVC) که در انتهای این پیوست ذکر شده اند استفاده نمود.

یاد آوری- در کابلهای با مقاطع کوچک (35 میلیمتر مربع و کمتر)، مقاومت خیلی بیشتر از راکتانس است. بنابراین می توان از مقاومت خود القائی صرفنظر کرده و محاسبه را فقط بر مبنای مقاومت انجام داد.