عملکرد موازی ترانسفورماتورهای تک فاز و سه فاز

• ترانسفورماتورهای تک فاز
• ترانسفورماتورهای سه فاز

نیازها و شرایط اتصال موازی ترانسفورماتورها

در شبکه‌های سیستم قدرت، ترانسفورماتورها برای افزایش و کاهش سطوح ولتاژ استفاده‌می‌شوند. درجه بندی یک ترانسفورماتور با توجه به تقاضای بار انتخاب می‌شود. اما تقاضای بار روز به روز افزایش می‌یابد. از این رو، برای پاسخگویی به تقاضای بار اضافی، باید ترانسفورماتور موجود را به ترانسفورماتور با ظرفیت بالاتر تغییر دهیم یا می‌توانیم ترانسفورماتور اضافی متصل به ترانسفورماتور موجود اضافه کنیم.

عملکرد موازی ترانسفورماتورها

راه اقتصادی برای پاسخگویی به تقاضای بار، اتصال ترانسفورماتور دوم به موازات ترانسفورماتور موجود‌است.

فهرست مطالب

• نیاز به عملکرد موازی ترانسفورماتورها
• شرایط عملکرد موازی ترانسفورماتورها
• عملکرد موازی ترانسفورماتور تک فاز
• عملکرد موازی ترانسفورماتورهای سه فاز

نیاز به عملکرد موازی ترانسفورماتورها

عملیات موازی در ترانسفورماتورهای تک فاز و سه فاز به دلایل زیر مورد نیاز‌است.

ویدیوی این محصول

• برای تامین بار با درجه‌بندی بیشتر به ترانسفورماتور موجود، باید ترانسفورماتور دوم را به موازات ترانسفورماتور موجود وصل کنیم.
• در زمان تعمیر و نگهداری، ترانسفورماتور دوم برای حفظ تداوم عرضه به مصرف‌کننده استفاده‌می‌شود. قابلیت اطمینان یک سیستم را افزایش می‌دهد.
• هنگامی که یکی از ترانسفورماتورها در وضعیت خطا قرار دارد یا به هر دلیلی کار نمی کند، ترانسفورماتور دوم برای تامین و جلوگیری از نفوذ برق استفاده‌می‌شود.

شرایط عملکرد موازی ترانسفورماتورها

برای اطمینان از عملکرد موازی موفقیت آمیز ترانسفورماتورها، شرایط زیر باید ارضا شود.

• سیم پیچ اولیه هر دو ترانسفورماتور به طور مناسب برای ولتاژ و فرکانس سیستم تغذیه طراحی شده‌است.
• هر دو ترانسفورماتور با قطبیت یکسان متصل می شوند. اگر قطبیت ها مطابقت نداشته باشند، احتمال اتصال کوتاه وجود دارد. از این رو، در حالی که هر دو ترانسفورماتور را به صورت موازی متصل می کنیم، قطبیت هر دو ترانسفورماتور باید مطابقت داشته باشد.
• نسبت چرخش (نسبت تبدیل) هر دو ترانسفورماتور باید یکسان باشد. این بدان معناست که درجه ولتاژ سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه باید یکسان باشد. اگر نسبت چرخش یکسان نباشد، عملکرد موازی ترانسفورماتورها امکان‌پذیر‌است. اما مقداری جریان در گردش در شرایط بدون بار جریان می‌یابد. و شرایط بارگذاری نابرابر را ایجاد خواهد‌کرد.
• برای جلوگیری از گردش جریان، نسبت X/R باید یکسان باشد. این بدان معناست که مثلث امپدانس باید برای هر دو ترانسفورماتور یکسان باشد. اگر نسبت X/R یکسان نباشد، هر دو ترانسفورماتور با فاکتورهای قدرت متفاوتی کار خواهند کرد.
• هنگامی که هر دو ترانسفورماتور دارای رتبه‌بندی‌های KVA متفاوتی هستند، امپدانس معادل با رتبه‌بندی جداگانه kVA نسبت معکوس دارد (جریان گردشی نادیده گرفته‌می‌شود).

عملکرد موازی ترانسفورماتور تک فاز

همانطور که در شکل زیر نشان داده‌شده‌است، می‌توان دو ترانسفورماتور تک فاز را به صورت موازی متصل کرد.

عملکرد موازی ترانسفورماتورهای تک فاز

همانطور که در شکل نشان داده‌شده‌است، سیم‌پیچ اولیه هر دو ترانسفورماتور با شینه تغذیه و سیم‌پیچ ثانویه هر دو ترانسفورماتور به باس بار متصل می‌شود. به این ترتیب می توانیم دو یا بیشتر از دو ترانسفورماتور را به صورت موازی وصل کنیم و از امتیازات ترانسفورماتور فراتر برویم.

هنگام اتصال ترانسفورماتورها به صورت موازی، قطبیت ترانسفورماتور باید مطابقت داشته‌باشد. در غیر این صورت منجر به اتصال کوتاه‌شده و ممکن‌است به ترانسفورماتور آسیب برساند.

شرایط ایده آل

در شرایط ایده آل، هر دو ترانسفورماتور دارای نسبت ولتاژ یکسان و نسبت چرخش یکسان هستند. بنابراین، مثلث امپدانس هر دو ترانسفورماتور از نظر شکل و اندازه یکسان‌است. نمودار فازور این وضعیت مطابق شکل زیر‌است.

عکس. 1

جایی که،

همانطور که در نمودار فازور نشان داده‌شده‌است، جریان بار کل (I) با زاویه ф پشت V2 قرار دارد. و جریان IA و IB یک ترانسفورماتور منفرد با جریان کل (I) در فاز هستند.

عملیات موازی معادله ترانسفورماتور (2)

و جریان مجزا (IA و IB) برای هر ترانسفورماتور‌است.

عملیات موازی معادله ترانسفورماتور (3)

به طور مشابه، IB فعلی به عنوان مشتق شده‌است.

عملیات موازی معادله ترانسفورماتور (4)

بیایید فرض کنیم که ترانسفورماتورها نسبت ولتاژ یکسانی دارند. بنابراین، ولتاژ بدون بار هر دو ترانسفورماتور برابر‌است (EA = EB = E). در این شرایط هیچ جریانی بین دو ترانسفورماتور جریان نخواهد داشت. مدار معادل این حالت مطابق شکل زیر می‌باشد.

نسبت‌های ولتاژ برابر

جایی که،در اینجا امپدانس هر دو ترانسفورماتور به صورت موازی متصل می‌شود. بنابراین، امپدانس کل ZAB‌است.

عملیات موازی معادله ترانسفورماتور (5)

نمودار برداری این شرایط مطابق شکل زیر می‌باشد.

شکل-2

در اینجا، IA و IB فعلی در فاز نیستند. از این رو، کل جریان عرضه‌شده به بار، مجموع فازوری IA و IB‌است. و جریان کل (I) همانطور که در نمودار برداری نشان داده‌شده‌است. در اینجا در نظر گرفته ایم که ولتاژ بی باری هر ترانسفورماتور یکسان‌است و در نمودار برداری در فاز‌است.

عملیات موازی معادله ترانسفورماتور (6)

به همین ترتیب،

عملیات موازی معادله ترانسفورماتور (4)

بیایید فرض کنیم که QA و QB به ترتیب توسط هر ترانسفورماتور مصرف می‌شود.

QA = V2 IA     and     QB = V2 IB

کل توان مصرفی هر دو ترانسفورماتور Q‌است.

Q = V2 I

اکنون،

عملیات موازی معادله ترانسفورماتور (7)

به همین ترتیب،عملیات موازی معادله ترانسفورماتور (1)

بنابراین، QA و QB در بزرگی و در فاز از معادلات برداری فوق به دست می آیند.

اگر نسبت تبدیل برای هر دو ترانسفورماتور یکسان نباشد، ولتاژ ثانویه بدون بار یکسان نیست. در این شرایط مقداری جریان در شرایط بی باری بین ترانسفورماتورها جریان می‌یابد. این جریان به IC جریان گردشی معروف‌است.

نمودار برداری این شرایط مطابق شکل زیر می‌باشد.

 

شکل-3

اتصال موازی معادلات ترانسفورماتور (1)

EMF بدون بار هر دو ترانسفورماتور در این شرایط یکسان نیست. از این رو،

EA = IA ZA + I ZL

EB = IB ZB + I ZL

جایی که،ZL = امپدانس بار

I = IA + IB و V2 = I ZL

بنابراین،

EA = IA ZA + (IA + IB) ZL

EB = IB ZB + (IA + IB) ZL

معادلات بالا را کم کنید؛

EA – EB = IA ZA – IB ZB

(EA – EB) + IB ZB = IA ZA

اتصال موازی معادلات ترانسفورماتور (2)

مقدار IA را در معادله EB قرار دهید.

اتصال موازی معادلات ترانسفورماتور (3)

به همین ترتیب،

اتصال موازی معادلات ترانسفورماتور (4)

اکنون مقدار جریان کل (I) را در معادله ولتاژ ترمینال V2 قرار دهید.

اتصال موازی معادلات ترانسفورماتورهایسه فاز (5)

امپدانس ترانسفورماتور (ZA و ZB) همیشه کوچکتر از امپدانس بار ZL‌است. بنابراین، برای آسان کردن معادله، از ZA ZB در مقایسه با ZL (ZA+ZB) غفلت می‌کنیم.

اتصال موازی معادلات ترانسفورماتور (6)

عملکرد موازی ترانسفورماتورهای سه فاز

در یک ترانسفورماتور سه فاز نیز می توانیم دو یا چند ترانسفورماتور را به صورت موازی وصل کنیم تا ظرفیت بار افزایش یابد. شرایط مورد نیاز در عملکرد موازی ترانسفورماتور سه فاز مانند ترانسفورماتور تک فاز‌است. علاوه بر این، شرایطی وجود دارد که باید رعایت شود.

• توالی فاز هر دو ترانسفورماتور یکسان‌است و توسط نشانگر توالی فاز تأیید می‌شود.
• جابجایی فاز بین سیم پیچ اولیه و سیم‌پیچ ثانویه باید یکسان باشد.
• هر سه ترانسفورماتور مورد استفاده در بانک ترانسفورماتور باید از یک نوع ترانسفورماتور (Core یا Shell) باشند.
• هنگام محاسبه نسبت ولتاژ، ولتاژ خط را در نظر بگیرید. و نسبت ولتاژ را ثابت نگه دارید.

باید یک نسبت ولتاژ بین ولتاژ ترمینال اولیه و ثانویه وجود داشته‌باشد. نشان می‌دهد که این نسبت ولتاژ برابر با نسبت تعداد دور در فاز نیست. به عنوان مثال، اگر V1 و V2 به ترتیب ولتاژ ترمینال اولیه و ثانویه باشند، نسبت چرخش برای اتصال ستاره / مثلث (Y-Δ) خواهد بود:

نسبت ولتاژ بین ولتاژ ترمینال اولیه و ثانویه

ترانسفورماتورهای متصل به صورت موازی

نمودار مدار عملکرد موازی ترانسفورماتور سه فاز مطابق شکل زیر می‌باشد.

عملکرد موازی ترانسفورماتورهای سه فاز

سیم پیچ اولیه و ثانویه هر دو ترانسفورماتور (T1 و T2) مطابق شکل بالا به هم وصل شده‌اند. در اینجا، پایانه‌های b و c سیم‌پیچ ثانویه انعطاف‌پذیر نگه داشته‌می‌شوند و برای اهداف آزمایشی با یک ولت متر متصل می‌شوند. اگر هر دو ولت متر قرائت صفر را نشان دهند، قطبیت‌ها صحیح هستند. اگر ولت متر دو بار ولتاژ فاز را نشان دهد، قطبیت‌ها اشتباه‌است.

مقالات مرتبط:

سنکرون ژنراتورها