ترانسفورماتور خشک چیست؟

ترانسفورماتور نوع خشک چیست؟

ترانسفورماتور خشک نوعی از ترانسفورماتور است که هرگز از مایع عایق کاری که سیم‌پیچ یا هسته آن در مایعات غوطه ور باشد استفاده‌نمی‌کند. در عوض ، سیم‌پیچ ها و هسته در یک مخزن بسته شده قرار می گیرند که با هوا تحت فشار هستند.

======================================

انواع ترانسفورماتور خشک :

1. ترانسفورماتور رزین ریخته گری (رزینی) (CRT)
2. ترانسفورماتور آغشته به فشار خلا (VPI)

1-ترانسفورماتور رزینی (Cast)

ترانسفورماتور خشک رزین (CRT) در مناطق مستعد با رطوبت بالا استفاده‌می‌شود. به دلیل اینکه سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه آن با رزین اپوکسی پوشانده شده‌است. این محفظه کمک می‌کند تا از نفوذ رطوبت جلوگیری شود تا مواد سیم‌پیچ را تحت تأثیر قرار دهد. محافظت كامل توسط اين كپسوله كردن رزين ريخته شده بدست مي آيد تا ترانسفورماتور بتواند بدون اختلال در منطقه مستعد رطوبت كار كند. بنابراین این ترانس رطوبت نمی گیرد.

و در توان های نامی  25 KVA تا 12.500 KVA موجود است. با کلاس عایقی F (افزایش دمای 90 درجه)

مقاله مرتبط:

کلاس عایقی و افزایش دما در موتور الکتریکی چیست؟ (insulation class & Temperature Rise)

این مدل دارای برخی از مزایای برجسته است که آنها عبارتند از:

• توانایی و قابلیت بهتر در شرایط اضافه باری.
• تخلیه میدان الکتریکی جزئی و تلفات کم. از این رو راندمان بسیار خوبی دارد.
• به دلیل این که عایق سیم‌پیچ غیر قابل اشتعال‌است ، خطر آتش سوزی را صفر می‌کند. بنابراین برای نصب در تاسیسات داخلی مناسب‌است.
• در محفظه IP 45 در فضای باز قابل نصب‌است.
• و داخل این نوع ترانسفورماتور رطوبت نفوذ نمی‌کند

======================================

2-ترانسفورماتور آغشته شده با فشار خلا (VPI)

این نوع ترانسفورماتور با حداقل مواد قابل اشتعال برای عایق کاری سیم‌پیچ ساخته می‌شود. سیم‌پیچ‌های این ترانسفورماتور به صورت فویل یا نوار در یک لایه مداوم ساخته می‌شوند. اما برای ولتاژهای بالاتر ، سیم‌پیچ از دیسک هایی ساخته شده‌است که با توجه به سطح ولتاژ ، به صورت سری یا موازی وصل می‌شوند.

عایق سیم‌پیچ در خلا کامل و بدون هیچ گونه هوا و منفذ که با رزین پلی استر کلاس H ساخته شده‌است پوشیده می‌شود. سیم‌پیچ اولیه و ثانویه با هسته با خیال راحت درون یک جعبه محافظ خلاء قرارمی‌گیرد. محافظت در برابر رطوبت بسیار زیاداست و هرگز تحت تأثیر رطوبت قرار نمی‌گیرد.

رنج توان این  ترانسفورماتور ها از 5KVA تا 30MVA با درجه عایق F(155^oC) و H(180^oC)در دسترس است. دارای حفاظت تا IP56‌است.

مزیتهای این نوع :

• مقاومت مکانیکی بالا.
• عایق کاری خیلی عالی و بدون هوا و منفذ در عایق.
• بدون نوسان دما.
• نگهداری آسان.
• کمتر در معرض خطر آتش سوزی.

======================================

مزایای ترانسفورماتور خشک

• ایمنی بالا برای افراد و اموال.
• نگهداری راحت و بدون آلایندگی.
• نصب آسان.
• به فضای آزاد دور ترانسفورماتور کمتری نیاز دارد.
• سازگار با محیط زیست.
• توانایی و ظرفیت عالی برای پشتیبانی از اضافه بارها.
• کاهش هزینه نصب و راه اندازی سیستم های حفاظت از حریق.
• عملکرد عالی در صورت بروز زلزله.
• خطر آتش سوزی وجود ندارد.
• مقاومت عالی در برابر جریانهای اتصال کوتاه.
• به دلیل گرمای کم و دی الکتریک ، ماندگاری بالایی دارد.
• مناسب مناطق مرطوب و آلوده.

مضرات ترانسفورماتور خشک

• ترانسفورماتور خشک ماندگاری بالا دارند و احتمال خرابی سیم‌پیچ کمتراست. اما وقتی در سیم‌پیچ عیب یا ایرادی ایجاد شود باید کامل تعویض شود ، یعنی تغییر کامل سیم‌پیچ ولتاژ بالا و سیم‌پیچ ولتاژ پایین با هسته ها.
• برای توان و ولتاژ نامی مشابه ، ترانسفورماتور خشک نسبت به ترانسفورماتور خنک شونده با روغن گران تراست.

کاربرد ترانسفورماتور خشک

• صنایع شیمیایی ، نفت و گاز
• مناطق حساس محیط زیست (به عنوان مثال مناطق حفاظت آب)
• مناطق در معرض خطر آتش سوزی (مانند جنگل ها)
• پست‎های درون شهری
• پست‌های داخلی و زیرزمینی
• تولید تجدیدپذیر (به عنوان مثال توربین های بادی خارج از ساحل)

======================================

فاکتورهای مهم برای طراحی این ترانسفورماتور 

انتخاب نوع عایق

به طور کلی از عایق کلاس F و H برای عایق کاری سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه استفاده‌می‌شود. این به این  دلیل‌است که این کلاس ها دارای مقاومت در برابر درجه حرارت بالا ، به عنوان مثال 155 درجه سانتیگراد برای F و 180 درجه سانتیگراد برای کلاس عایق H هستند. به طور کلی از لاستیک و رزین پلی استر به عنوان عایق سیم‌پیچ استفاده‌می‌شود. به غیر از مقاومت دمایی بالا ، مقاومت مکانیکی؛ مقاومت دی الکتریک و مقاومت در برابر شوک حرارتی قابلیتهای اساسی است که باید توسط عایق انتخاب شده برای سیم‌پیچ ها تحقق یابد.

انتخاب مواد سیم‌پیچ

معمولاً از مس و آلومینیوم برای ساخت سیم‌پیچ استفاده‌می‌شود. اگرچه مس هدایت بهتری دارد ، ترانسفورماتور با هادی آلومینیوم دارای هزینه و وزن کم است. برای همان جریان نامی ، از رسانای مس با مقطع کمتر به عنوان ماده سیم‌پیچ در ترانسفورماتور استفاده‌می‌شود. سیم‌پیچ مس استحکام مکانیکی بیشتری نسبت به سیم‌پیچ آلومینیوم ایجادمی‌کند.

انتخاب مواد هسته با تلفات هیسترزیس کم

انتخاب مواد هسته در طراحی ترانسفورماتور بسیار مهم‌است. مواد هسته باید رلوکتانس مغناطیسی کم و هدایت مغناطیسی بالا و تلفات هیسترزیس کمی داشته‌باشند. اما هر دو ویژگی را نمی توان به دست آورد. به طور کلی از فولاد سیلیکون ، CRGO و غیره استفاده‌می‌شود تا حداقل تلفات بالای هیسترزیس با نفوذپذیری بالاتر صورت‌گیرد.

تنظیم ولتاژ

هنگامی که ولتاژ ثانویه ترانسفورماتور به دلیل افزایش بار به طور ناگهانی افت‌می‌کند ، به این تنظیم ولتاژ  ضعیف گفته می‌شود. تنظیم ولتاژ ضعیف ناشی از راکتانس نشتی داخلی بالای  ترانسفورماتور‌است. بنابراین ، رآکتانس نشتی در طول طراحی در 2٪ نگه داشته‌می‌شود.

طول عمر

عمر ترانسفورماتور به خرابی عایق سیم‌پیچ به دلیل اثر افزایش دما در سیم‌پیچ به دلیل اضافه بار بستگی دارد. به طور معمول عایق کلاس B ، F و H برای ترانسفورماتور نوع خشک ترجیح داده می‌شود تا در برابر گرادیان درجه حرارت بالاتر از جمله دمای محیط مقاومت کند. بنابراین طراحی ترانسفورماتور باید با توجه به بالا رفتن دمای کامل کارکرد انجام‌شود.

تلفات

بدون تلفات بار به معنی تلفات هسته و جریان گردابی‌است که مستقل از شرایط بارگذاری‌است. اما در شرایط بارگیری ، افت مس وجوددارد که شامل از بین رفتن آهن برای افزایش ارزش تنظیم ولتاژ ، یعنی تنظیم ولتاژ ضعیف‌است.

برای به حداقل رساندن این اتلاف و تنظیم ولتاژ بهتر ، رطوبت نشت و مقاومت در برابر سیم‌پیچ باید در حد متوسط ​​باشد ، بنابراین راندمان بالاتراست.

مقالات مرتبط:

جریان ادی (فوکو) و هیسترزیس، تلفات آهنی یا هسته و تلفات مسی در ترانسفورماتور

جریان گردابی چیست و چه کاربرد هایی دارد

اضافه بار

شرایط اضافه بار برای مدت زمان طولانی برای ترانسفورماتور مضراست. اضافه بار باعث بالا رفتن حرارت و دمای آن می‌شود. ازاین رو حجم عظیمی از جریان باعث افزایش تلفات مسی در سیم‌پیچ می‌شود و باعث آسیب دیدن به آن می‌شود. برای خنک کردن سیم‌پیچ ، سیستم فن خنک کننده در ترانسفورماتور نوع خشک تهیه شده‌است.

فاکتور K

این توانایی تحمل گرمای حاصل از جریان غیر سینوسی در سیم‌پیچ ترانسفورماتور‌است. موج سینوسی کامل در  شکل موج ولتاژ و جریان بدست نمی‌آید. این به دلیل استفاده از  دستگاه‌های الکترونیکی امروزی است. چندین هارمونیک در شکل موج ولتاژ و جریان وجود دارد. این هارمونیک ها ضریب K را تاثیر می گذارد و در صورت نادیده گرفتن عمر ترانسفورماتور را کاهش می‌دهد.

مقاله مرتبط:

هارمونیک‌ها چگونه بر عملکرد موتورها و ژنراتورها، ترانسفورماتورها، خازن‌ها و غیره تأثیر مخرب می گذارند

هارمونیک چیست و چگونه آنها را فیلتر و از سیستم حذف کنیم؟

سطح عایق

در طراحی ترانسفورماتور ، تنظیم سطح عایق عامل مهمی‌است. بطور کلی سطح عایق بر اساس سطح ولتاژ ضربه و اضافه ولتاژها انتخاب‌می‌شود. سطح عایق قوی باعث افزایش عمر ترانسفورماتور‌می‌شود.

======================================

لینک زبان اصلی مقاله :