ترانس روغنی چیست| بررسی جزییات ترانسفورماتور روغنی

ترانس روغنی (oil type transformers) چیست و چه کاربردی دارد؟

سیم پیچ یا همان ترانسفورماتور وسیله ای است که توانایی القای انرژی الکتریکی از یک سیم پیچ به سیم پیچ مقابل را بر عهده دارد و در بعضی ترانسفورماتور ها این القا باعث افزایش ولتاژ و در بعضی دیگر هم باعث کاهش ولتاژ می گردد. به طور کلی یک ترانس روغنی را جهت اعمال تغییرات در ولتاژ و جریان به کار می برند. در ادامه مقاله همراه ما باشید تا جزییات این قطعه تخصصی را باهم بررسی نماییم.

اجزای اصلی ترانس روغنی چیست؟

بخش های اصلی در ساختمان ترانسفورماتور روغنی عبارتند از:
١- هسته یک مدار مغناطیسی
٢- سیم پیچ های اولیه و ثانویه
٣- تانک اصلی روغن

اجزای ثانویه ترانس روغنی برای حفاظت و اندازه گیری

اجزا ساختمان ترانسفورماتور روغنی به منظور اندازه گیری و حفاظت به شرح زیر میباشد:
١- کنسرواتور یا منبع انبساط روغن
٢- تپ چنجر
٣- ترمومتر ها
٤- نشان دهنده های سطح روغن
٥- رله بوخهلتس
٦- سوپاپ اطمینان یا لوله انفجاری / شیر فشار شکن
٧- رادیاتور یا مبدلهای حرارتی
٨- پمپ و فن ها
٩- شیرهای نمونه برداری از روغن پایین و بالای تانک
١٠- شیرهای مربوط به پرکردن و تخلیه روغن ترانسفورماتور
١١- مجرای تنفسی و سیلیکاژل مربوط به تانک اصلی و تب چنجر
١٢- تابلوی کنترل
١٣- تابلوی مکانیزم تب چنجر
١٤- چرخ ها
١٥- پلاک مشخصات نامی

هسته ترانس روغنی

هسته ترانسفورماتور روغنی یک مدار مغناطیسی باکیفیت با حداقل فاصله هوایی و حداقل مقاومت مغناطیسی میباشد تا فورانهای مغناطیسی به آسانی از آن عبور کنند. هسته بصورت ورقه ورقه ساخته شده است و ضخامت ورقه ها حدود ۳۰ میلیمتر و حتی کمتر است. جهت کاهش تلفات فوکو ورقه ها تا حد امکان نازک میسازند ولی ضخامت آن ها نباید به حدی برسد که از نظر مکانیکی ضعیف باشد و تاب بردارد. در ترانسفورماتورهای قدرت ضخامت ورقه ها عموما ۳۰ یا ۳۳ میلیمتر انتخاب میگردد که این ورقه ها توسط لایه نازکی از وارنیش عایقی با یک سیم نازک عایقی، نسبت به هم عایق می گردند.

سیم پیچی های ترانس در ترانسفورماتور روغنی

در ساختمان سیم پیچ های ترانس باید موارد مختلفی در نظر گرفته شوند که در ذیل به مهمترین آن ها اشاره نمودیم:
١- در سیم پیچ ها باید جنبه های اقتصادی که در واقع همان مصرف مقدار مس و راندمان ترانسفورماتور می باشد، در نظر گرفته شود.
٢- ساختمان سیم پیچ ها برای رژیم حرارتی که باید در آن کار کند محاسبه گردد، زیرا در غیر این صورت عمر ترانس کم خواهد شد.
٣- سیم پیچ ها در برابر تنش ها و کشش های حاصل از اتصال کوتاه های ناگهانی مقاوم شوند.
٤- سیم پیچ ها باید در برابر اضافه ولتاژهای ناگهانی از نقطه نظر عایق، مقاومت لازم را دارا باشند.
سیم پیچ ترانسفورماتورها نسبت به یکدیگر در نوع سیم پیچ، تعداد حلقه ها درجه و اندازه سیم ها و ضخامت عایق بین حلقه ها متفاوت است. هر چه ولتاژ ترانسفورماتور بالاتر باشد، تعداد حلقه های سیم پیچ بیشتر میگردد و هر چه ظرفیت ترانسفورماتور بیشتر شود، اندازه سیم ها بزرگتر می شود.
در ترانسفورماتور با هسته ستونی، سیم پیچ ها از جمله فشار قوی، متوسط و فشار ضعیف و سیم پیچ تنظیم بصورت استوانه متحدالمرکز روی ستونهای هسته جایگذاری میشوند. اغلب سیم پیچ فشار ضعیف در داخل و فشار قوی در خارج قرار میگیرد و ترتیب فوق به این جهت رعایت می شود که عایق کاری فشار ضعیف نسبت به هسته راحت تر است.

تانک روغن ترانسفورماتور روغنی چگونه عمل میکند؟

تانک ترانس روغنی یک ظرف مکعب یا بیضوی شکل است که هسته و سیم پیچ های ترانس در آن قرار می گیرند و جایگاه یک پوشش حفاظتی را برای آن ها ایفا می کند. درون این ظرف از روغن پر می گردد بطوریکه هسته و سیم پیچ کاملاً در روغن فرو می روند. سطح بیرونی تانک تلفات گرمایی داخل ترانسفورماتور را به بیرون منتقل می نماید از هر مترمربع سطح تانک حدوداً ۴۰۰ الی ۴۵۰ وات توان گرمایی به خارج انتقال می یابد، بطوریکه در ترانسفورماتورهای کوچک، همین سطح برای خنک کاری کفایت میکند و به تمهیدات دیگری نظیر رادیاتور و فن نیاز نمی باشد. در ترانسفورماتورهای تا KVA ۵۰ بدنه تانک از ورقه ساده فولادی با ضخامت حدوداً MM۳ میلیمتر ساخته می شود، سطح آن صاف بوده و نیازی به میله های تقویتی یا لوله های خنک کننده ندارد. هر ۴ وجه ترانسفورماتور از یک ورق یک پارچه ساخته می شود و فقط در یک گوشه جوشکاری میشود.

وظیفه تانک ترانسفورمر روغنی:

تانک ترانسفورماتور روغنی بایستی موجب شود که موارد مشروحه ذیل تأمین گردد:
– حفاظتی برای هسته، سیم پیچ، روغن و دیگر متعلقات داخلی باشد.
– دارای استقامت مناسب باشد که در حین حمل و نقل و نیز در زمان اتصال کوتاه داخلی بتواند تنش های مکانیکی ایجاد شده را تحمل کند.
– ارتعاشات و صدا در آن کم باشد.
– ساختمان آن درمقابل نشت روغن و یا نفوذ هوا کاملاً آب بندی باشد.
– سطوح کافی جهت دفع گرمای ناشی از تلفات ترانسفورماتور را تأمین کند.
– محلی جهت نصب بوشینگ ها، تب چنجر، مخزن ذخیره روغن و دیگر متعلقات باشد.
– از نظرابعاد در حد باشد که براحتی قابل حمل و نقل از طریق جاده یا راه آهن باشد.
– حداقل تلفات فوکو در آن وجود داشته باشد.
– حداقل میدان مغناطیسی در خارج از آن موجود باشد.
با توجه به این مراحل طراحی تانک ترانسفورماتور به روش پیش بینی شده برای حمل و نقل آن نیز بستگی دارد.

مقره ها (بوشینگ ها ) در ترانس های روغنی

سرهای خروجی سیم پیچ های فشار قوی و فشار ضعیف میبایست نسبت به بدنه فلزی تانک، عایقکاری گردند. در این خصوص از مقره ها استفاده می گردد. مقره یا بوشینگ از یک هادی مرکزی که توسط عایق های مناسبی در بر گرفته شده تشکیل گردیده است. بوشینگ ها روی در پوش فوقانی ترانسفورماتور نصب می گردند و در موارد کمی بوشینگ ها را روی دیواره جانبی تانک نیز نصب می نمایند. انتهای پایینی مقره در داخل تانک قرار می گیرد، در حالیکه سر دیگر آن در بالای درپوش و در هوای بیرون واقع می شود. ترمینالهای هر دو سر دارای بست های مناسبی برای اتصال به سر هادی های داخل ترانسفورماتور و نیز هادی های شبکه هستند. شکل و اندازه بوشینگ ها به کلاس ولتاژ، نوع محل (داخل ساختمان یا در هوای خارجی) و جریان نامی آن وابسته است. بوشینگ های درون ساختمانی نسبتاً کوچک هستند و سطح آن صاف میباشد، اما بوشینگ های خارجی کاملاً در معرض شرایط مختلف جوی نظیر برف و باران و آلودگی و … قرار خواهند گرفت، به همین علت از نظر شکل کاملاً متفاوتند و از سپرهایی به شکل چتر تشکیل شده اند، تا سطح زیرین آن ها در برابر باران خشک نگه داشته شوند. دراین شرایط سطح خارجی آن ها زیاد شده و فاصله خزش جرقه روی سطح چینی عایق بیشتر می گردد و در نهایت استقامت الکتریکی بوشینگ افزایش می یابد.
ترانسفورماتورهای روغنی با قدرت زیاد، برای استفاده در هوای آزاد ساخته می شوند و مقره های عایقی، برای ولتاژهای مختلف زیر موجود می باشند، ٥ / ٠ و ١ و ٣ و ٦ تا ١٠ و ٢٠ و ٣٥ و ١١٠ و ٢٢٠ و ٣٢٠ و ٥٠٠ و ٧٥٠ کیلووات. درترانسفورماتورهای قدرت از ٣ تا ١٠ کیلوولت، همان بوشینگ kv۱۰ بکارمی رود. برای ترانسهای kv ۱ وکمتراز مقره چینی ساده یامقره اپوکسی زرین استفاده میگردد.

کنسرواتور یا منبع انبساط روغن ترانسفورماتور روغنی

منبع ذخیره روغن که به عنوان منبع انبساط و کنسرواتور نیز نامیده می شود، تانکی است که در بالاترین قسمت ترانسفورماتور نصب می گردد. در حین تغییرات بار روزانه، روغن ترانسفورماتور انبساط وانقباض پیدا میکند و در حین انبساط وارد منبع ذخیره می گردد. اندازه و حجم منبع ذخیره به میزان ترانسفورماتور و تغییرات دمایی آن در بهره برداری بستگی دارد. در ترانسفورماتورهایی که دارای تب چنجر قابل قطع زیر بار میباشند، منبع انبساط به دو بخش تقسیم می شود که قسمت کوچکتر برای تب چنجر و قسمت بزرگتر جهت تانک اصلی در نظر گرفته می شود.

از بالای هر بخش منبع ذخیره، لوله ای به فضای آزاد آورده می شود، که به آن مجرای تنفسی گفته میشود (Breather) در ورودی این مجرا ظرف شیشه ای قرار دارد، که داخل آن از ماده ای رطوبت گیربه نام سیلیکاژل پر میگردد. به این صورت هوای ورودی به ترانس رطوبت خود را از دست داده و کاملاً خشک خواهد بود. در هر قسمت منبع ذخیره، یک نشان دهنده سطح روغن نصب می گردد تا سطح روغن را در حین کار ترانسفورماتور قابل نظارت باشد و همچنین دو سطح منبع دیگر که مجهز به کنتاکت آلارم هستند نیز بر روی آن ها نصب می شود سطح خارجی منبع ذخیره نیز با رنگ مناسب پوشیده شده است تا از خوردگی و زنگ زدن محافظت شود.

تپ چنجر ترانسفورماتور روغنی چیست؟

در بارهای متفاوت، افت ولتاژ در ترانسفورماتور ها و خطوط نیز تغییر می کند و باعث تغییر ولتاژ شبکه می گردد. کنترل ولتاژ شبکه های توزیع و انتقال عموما توسط تب چنجر ایجاد میگردد. اساس کار تب چنجر بر تغییر نسبت تبدیل ترانسفورماتور استوار میباشد. بدین ترتیب که با انشعاباتی که در سیم پیچ فشار قوی تعبیه می شود تعداد دور سیم پیچ را تغییر داده و باعث تغییر ولتاژ خروجی ترانسفورماتور می شود. تپ چنجر ها بصورت گسترده ای برای کنترل ولتاژ شبکه در سطوح مختلف ولتاژی بکار برده می شوند. معمولاً کنترل ولتاژ در محدوده % ١٥ +_ امکان پذیر است. ولتاژ هر پله تب چنجر اغلب بین ١ تا ٥ / ٢ درصد تغییر می کند انتخاب مقدار کم برای پله ها سبب افزایش تعداد تپ ها می گردد و انتخاب مقدار بالا برای هر پله باعث عدم امکان تنظیم دقیق ولتاژ مورد نظر می شود.

محل قرار گیری تپ چنجر ترانسفورماتور روغنی

درون تانک اصلی، قسمتی را برای بخش اصلی تب چنجر (دایورترسوئیچ) در نظر گرفته اند این قسمت به طور کامل آب بندی شده است و داخل آن نیز با روغن ترانسفورماتور پر شده است. این روغن کاملاً از روغن تانک اصلی جدا میباشد و باهم مخلوط نمی گردند. تپ چنجر را در سمت فشار قوی نصب کرده اند که دارای مزیت های زیر است:
– در طرف فشار قوی جریان کمتر است لذا برای تپ چنجرهایی که زیر بار عمل می کنند حذف جرقه ساده تر میباشد.
– چون تعداد دور سیم پیچهای فشارقوی زیادتر است، لذا امکان تغییرات یکنواخت تر و پله های کوچکتر به راحتی میسر میگردد. در اتصال ستاره انشعابات تب چنجر را در سمت نقطه صفر قرار می دهند تا عایق کاری آن نسبت به زمین ساده تر انجام پذیرد.

بهره برداری از ترانسفورماتور روغنی با تنظیم کننده ولتاژ زیر بار

اکثر ترانسفورماتور ها روغنی دارای دستگاهی با عنوان تب چنجر هستند که کار آن ها عملاً در مدار گذاشتن و خارج کردن تعدادی از حلقه های سیم پیچی ترانسفورماتور به منظور تغییر دادن در نسبت تبدیل ترانسفورماتور است. عمدتا این دستگاه در قسمت فشار قوی قرار می گیرد.

انواع تب چنجر ترانسفورماتور روغنی

on load : ترانسفورماتورهایی که تب آن ها زمانی که تپ ترانسفورماتور زیربار است، قابل تغییر است.
off load:  ترانسفورماتورهایی که تب آن ها فقط زمانی که در مدار نباشند، قابل تغییر است.
این تغییر تپ در محل روی بدنه ترانسفورماتور صورت می پذیرد. به این ترتیب با در نظر گرفتن تعداد تپ و اینکه هر تپ چه مقدار تغییر ولتاژ بوجود می آورد و نیاز به چه مقدار تغییر در ولتاژ می باشد، تب آن ها را بر اساس نیاز سیستم تغییر می دهیم. مکانیزم عمل تپ به صورت کلی به این گونه است که اهرمی وجود دارد که در جهت گردش عقربه های ساعت تعداد حلقه های سیم پیچ را کم و در خلاف آن زیاد مینماید.

«امید است که این مقاله از گروه صنعتی الکتروپژواک آرین برای شما همراهان گرامی مفید واقع شده باشد.»