تست آنالیز جاروب پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور

در این مقاله قصد داریم در مورد تست آنالیز جاروب پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور | تست SFRA صحبت کنیم. با ما همراه باشید.

تست آنالیز جاروب

این تست یک روش بسیار قابل اعتماد و حساس برای نظارت بر شرایط فیزیکی سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور به شمارمیآید. سیم‌پیچی ترانسفورماتور ممکن‌است تحت تاثیر فشارهای مکانیکی در طول انتقال، خطاهای اتصال کوتاه سنگین، ضربه سوئیچینگ گذرا، ضربه صاعقه و غیره قرارگیرد. این فشارهای مکانیکی ممکن‌است باعث از جا در آمدن سیم‌پیچی های ترانسفورماتور از محل خود و همچنین تغییر شکل این سیم‌پیچی‌ها شوند.

سیم‌پیچی ها در این شرایط دچار فروریختگی میشوند و این گونه عیوب فیزیکی نهایتا منجر به شکست عایق یا خطای دی الکتریک در سیم‌پیچ‌ها خواهد شد.

تست آنالیز جاروب پاسخ فرکانسی یا به اختصار تست SFRA قادراست به روشی کارآمد، از جا در آمدن هسته ترانسفورماتور، تغییر شکل و از جا در آمدن سیم‌پیچ، زمین هسته خطا دار، فروریختگی جزئی سیم‌پیچ، اتصالات کلمپ شکسته یا شل، دورهای اتصال کوتاه شده، شرایط سیم‌پیچی باز و غیره را تشخیص دهد.

اصول تست SFRA

اصول تست SFRA تقریبا ساده است.

میدانیم که تمامی تجهیزات الکتریکی به صورت تئوری دارای مقداری مقاومت، اندوکتانس و برخی دارای مقادیری ظرفیت خازنی (کاپاسیتانس) هستند؛ بنابراین هر کدام از آنها را میتوان به عنوان یک مدار RLC پیچیده در نظر گرفت.

اصطلاح «به صورت تئوری» یعنی اینکه برخی تجهیزات ممکن‌است دارای مقاومت ناچیز یا صفر در مقایسه با مقادیر اندوکتانس و کاپاسیتانس باشند و به همین صورت برخی تجهیزات ممکن‌است اندوکتانس ناچیز یا صفر در مقایسه با مقاومت و کاپاسیتانس و برخی دیگر نیز دارای کاپاسیتانس ناچیز یا صفر در مقایسه با مقاومت و اندوکتانس داشته باشند؛

اما در هر صورت از نظر تئوری تمامی آنها را میتوان مدار RLC به شمار آورد با اینکه ممکن‌است R = 0 یا L = 0 یا C = 0 باشد. اما در اکثر مواقع، مقاومت، اندوکتانس و کاپاسیتانس یک وسیله مقادیر غیر صفر دارند.

از اینرو اغلب تجهیزات الکتریکی را میتوان به عنوان مدار RLC به شمار آورد بنابراین آنها به فرکانسهای جارو پاسخ داده و یک مشخصه منحصربه فرد تولید نمایند.

از آنجا که در یک ترانسفورماتور هر دور سیم‌پیچ از سایرین به وسیله عایق کاغذی جداشده‌است و این عایق به عنوان یک دی الکتریک عمل‌میکند و خود سیم‌پیچ‌ها دارای اندوکتانس و مقاومت هستند،یک ترانسفورماتور میتواند به عنوان یک شبکه توزیعی پیچیده از مقاومت، اندوکتانس و کاپاسیتانس یا به عبارت دیگر یک مدار RLC پیچیده به شمار بیاید.

و در ادامه

به این دلیل، هر سیم‌پیچ یک ترانسفورماتور نشان دهنده یک پاسخ فرکانسی بخصوص‌است. در تحلیل جاروب پاسخ فرکانسی یک ولتاژ سینوسی V_i به یکی از پایانه‌های یک سیم‌پیچ اعمال شده و ولتاژ خروجی V_o در پایانه دیگر سیم‌پیچ اندازه گیری‌میشود.

سایر سیم‌پیچ‌ها باز نگه داشته میشوند. از آنجا که خود سیم‌پیچ، یک مدار RLC توزیعی است، مانند یک فیلتر RLC عمل کرده و ولتاژهای خروجی متفاوتی در فرکانسهای متفاوت خواهد داد. به عبارت دیگر، اگر ما به افزایش فرکانس در سیگنال ورودی ادامه دهیم بدون اینکه سطح ولتاژ را زیاد کنیم، ولتاژهای خروجی متفاوتی را در فرکانسهای متفاوت با توجه به ذات RLC سیم‌پیچها، خواهیم‌داشت.

اگر ما این ولتاژهای خروجی را در مقابل فرکانسهای متناظر آنها قرار دهیم، یک الگوی بخصوص برای آن سیم‌پیچی بخصوص بدست خواهدآمد. اما پس از انتقال، خطاهای اتصال کوتاه سنگین، ضربه های سوئیچینگ گذرا، ضربه های صاعقه و غیره،

اگر ما همین تست تحلیل جاروب پاسخ فرکانسی را تکرارکنیم و مشخصه فعلی را با الگوهای قبلی منطبق کرده و انحراف این دو گراف را بررسی کنیم، خواهیم دید که سیم‌پیچی دچار از جا در آمدن مکانیکی و تغییر شکل شده‌است.

و همچنین

علاوه بر این، تست SFRA ما را در مقایسه شرایط فیزیکی یک سیم‌پیچ در فازهای مختلف در موقعیت تپ مشابه کمک میکند. همچنین قابلیت مقایسه ترانسفورماتورهای مختلف با طراحی یکسان را به مامیدهد.

تحلیل پاسخ فرکانسی پایین

1- سیم‌پیچی‌ها مانند یک مدار RLC ساده متشکل از مجموعه اندوکتانس و مقاومت سیم‌پیچ عمل‌میکنند (در فرکانسهای پایین، کاپاسیتانس تقریبا مشابه مدار باز عمل میکند.)
2- در فرکانسهای پایین، اندوکتانس سیم‌پیچ به وسیله مدار مغناطیسی هسته ترانسفورماتور، تعیین میگردد. پاسخ فرکانسی بالا
3- در فرکانسهای بالا، سیم‌پیچی مانند مدارهای RLC عمل‌میکند.
4- سیم‌پیچی‌ها نشان‌دهنده نقاط رزونانس بسیاری‌هستند.
5- پاسخ فرکانسی به حرکت سیم‌پیچی حساس‌تراست.