ترانس ولتاژ ( Voltage transformer )
ترانس ولتاژ ( Voltage transformer )
ترانس ولتاژ ( Voltage transformer ) ، يك ترانس كاهنده است براي رسيدن به ولتاژ متناظر در اوليه اين ترانس . ولتاژ ثانويه در اين ترانسها متناسب و هم فاز با ولتاژ اوليه است . اين تراسها بصورت موازي بين ولتاژ اوليه و زمين قرار مي گيرد ( در انواع تك فاز ) .
اين ترانس هم داراي انواع مختلف و اندازه ها ، قدرت متفاوت و ساختمانهاي متفاوت است . ترانسهاي ولتاژ در انواع تك فاز ، دو فاز و چند فاز نيز ساخته ميشوند . اين ترانسها در ولتاژ هاي بالا براي صرفه جويي درهزينههاو كمتر شدن حجم ساختماني خود از خازنهايي سود مي برد كه در داخل خود ترانس تعبيه شده است و به ترانسهاي ولتاژ خازني معروف است .
علاوه بر اندازه گيري ولتاژ فشار قوي و نمونه برداري ولتاژ براي رله هاي حفاظتي از ترانس هاي ولتاژ در پستها براي ارتباطات PLC نيز استفاده ميشود كه در بعضي موارد وسايل ارتباطي ( لاين تراپ ) بروي خود اين ترانسها نصب ميشود كه در ادامه به آن ميپردازيم .
انواع ترانس ولتاژ :
vترانس ولتاژ اندوكتيو ( VT يا PT )
vترانس ولتاژ خازني ( Capacitive Voltage Transformer )
- ترانس ولتاژ اندوكتيو :
ترانسهاي ولتاژ ، شامل دو سيم پيچ هستند كه بسته به نوع ترانس و ترانس مورد درخواست در ثانويه ميتواند تعداد بيشتري سيم پيچ ( كور ) وجود داشته باشد . در درون اين ترانسها هم روغن روان قرار دارد و باعث خنك شدن ترانس ميشود .در اوليه ، اين ترانس به ولتاژ نامي پست متصل ميشود و تنها شامل يك ترمينال است ( البته در انواعي از آن ترمينالهاي اوليه ورود و خروج هم وجود دارد ) . قدرت خروجي ترانس ولتاژ برابر با مجموع قدرت كورهاي ثانويه است . قدرتي كه بروي پلاك ترانس درج ميشود ، قدرتي است كه ترانس بطور دائم در مدار ميتواند بدهد .ترانس ولتاژ طرح شده براي فركانس 50 هرتز ميتواند در فركانس 60 هرتز هم بدون افت قدرت نامي بكارش ادامه دهد.
- ترانس ولتاژ خازني :
امروزه بخاطر هزينه هاي كمتر اين نوع ترانسها و نوع كاربرد آنها بيشتر از اين نوع ترانسها استفاده ميشود كه در اين مقوله بيشتر به اين نوع ترانسها مي پردازيم ؛ از آنجا كه خصوصيات عايقي در ولتاژ هاي بالا تر در ترانسهاي ولتاژ اندوكتيو به نسبت سخت تر و حجيم تر ميشود لذا در ابتداي امر توسط خازنهايي ولتاژ اوليه را كاهش داده كه اين خازنها از نوع كاغذي با هادي آلومينيومي هستند كه بصورت متوالي قرار دارند و بسته به ولتاژ ، تعداد خازنها متفاوت است و در ولتاژ بيشتر تعداد خازنهاي سري بيشتر ميشود . پس از كاهش اين ولتاژ با استفاده از يك هسته و سيم پيچ به مقدار نامي ولتاژ در ثانويه كه ذكر شد كاهش مي يابد . ترانسهاي ولتاژ خازني دقت كمتري دارند اما قيمت مناسب تري دارند ، و از آنجا كه در نصب سيستم PLC نيز جهت جلوگيري در نصب خازنهاي كوپلاژ جلوگيري ميشود لذا از اين ترانسها بيشتر استفاده ميشود .
قسمتهاي مختلف يك ترانس ولتاژ خازني
1 - سيستم انبساطي
2 - المانهاي خازني
3 - بوشينگ ولتاژ مياني
4 - ترمينال اوليه
5 - ترمينال ولتاژ پائين
6 - بالشتك گازي
7 - دريچه نشاندهنده روغن
8 - راكتور جبران كننده
9 - مدار ميرا كننده فرو رزونانس
10- سيم پيچ هاي اوليه و ثانويه
11- هسته
12- جعبه ترمينال
1 – واحد الكترو مغناطيسي
2 – سيم پيچ اوليه ترانس ولتاژ مياني
3 – رآكتور جبران كننده
4 – سيم پيچ هاي تنظيم
5 – سيم پيچ هاي ثانويه
6 – مدار ميرا كننده فرورزونانس
فرورزونانس اصولاً نوعي تشديد ( رزونانس) است كه در مدارهاي سلفي و خازني سري ، با عنصر سلفي داراي هسته آهني ، نظير مدار بسته سيم پيچي روي ميدهد . ظرفيت خازني مقسم ولتاژ بطور سري با راكتور جبران كننده و ترانس اصلي يك مدار تشديد را در اين ترانسها بوجود مي آورد ، در زمان بروز اين پديده شرايط اشباع هسته مغناطيسي مدار و اندوكتانس ظاهر گرديده ، پديده رزونانس را به فرورزونانس تبديل ميكند . بدون وجود مقاومت اضافي بار با تلفات در يك مدار LC ، ولتاژ دو سر هر يك از المانهاي آن ميتواند از ولتاژ منبع اعمال شده به آنها بزرگتر شود .
در نتيجه اين پديده ، ممكن است ولتاژهاي بزرگي در فاصله ايزولاسيون قسمتهاي مختلف يك شبكه رخ دهد و يا موجب اشباع شديد هسته آهني در اثر جريانهاي زياد شود و يا موجب گرم شدن بيش از حد واحد الكترو مغناطيسي و يا شكست عايقي در آن شود . مدار ميرا كننده از اتصال سري يك راكتور داراي هسته آهني و يك مقاومت خنك شونده با روغن تشكيل شده است . در شرايط معمولي هسته راكتور ميرا كننده اشباع نمي شود و بنابر اين امپدانس بالايي از خود نشان ميدهد. با شروع فرورزونانس ، فلو در هر دو هسته ترانسفورماتور اصلي و راكتور ميرا كننده افزايش مي يابد . اشباع هسته راكتور ميرا كننده باعث كاهش امپدانس در مدار مي شود كه خود باعث عبور يك جريان از داخل آن مي شود و موجب خنثي شدن اين پديده مي شود .
همچنين اگرسه ترانس ولتاژ تك فاز استفاده شود ، جهت جلوگيري از اين پديده ، در خروجي سيم پيچ مثلث باز از مقاومتي 30 تا 35 اهمي و با توان 300 وات يا بيشتر استفاده ميشود .
همانطور كه در شكل شماتيك مشخص بوده ، ترانسفورماتور اصلي واحد الكترو مغناطيس داراي چند سيم پيچ تنظيم بوده است كه براي ثابت نگه داشتن و يا بهتر كردن دقت براي يك بار كه با بار نامي تفاوت داشته است و يا حد اقل كردن خطاي دامنه و يا ايجاد امكان تعويض مقسم ولتاژ و تنظيم مجدد ترانسفورماتور براي تركيب جديد مقسم ولتاژ و واحد مغناطيسي بكار ميرود كه با تغيير شكل تعداد دور سيم پيچ ها ميتوان تعداد دور را تا 05/6 + درصد با فاصله 05/0 در صد تنظيم نمود ؛ كه البته اين اتصالات بنا به در خواست تنظيم شده هستند و ضرورتي به تنظيم مجدد آنها در محل پست نيست .
مشخصات مهم يك ترانس ولتاژ به قرار زير است كه در هنگام سفارش و يا طراحي لحاظ قرار مي گيرد :
vبالاترين ولتاژ سيستم
vفركانس نامي
vنسبت تبديل
vتيپ و كلاس
vظرفيت خازني بين اوليه و زمين
vفاصله خزشي ( Creepage Distance )
vحد اكثر بار حرارتي
ترانسهاي ولتاژ در ولتاژ هاي پائين تر تنها از سيم پيچهاي اوليه و ثانويه تشكيل شده اند كه عايق استفاده شده در آنها اپوكسي رزين بوده كه در قالب هايي شكل داده ميشوند . در ورودي اوليه اين ترانسها فيوز محافظ قرار ميگيرد و اوليه آنها از طرف ديگر به زمين ( در تك فاز ) وصل ميشود و در ثانويه هم به همين صورت است يعني انتهاي سيم پيچ ثانويه زمين ميشود . كلاس دقت در اغلب ترانسهاي مورد استفاده در پستها 3P است كه نشاندهنده اينست كه به ميزان 3 درصد خطا در نسبت تبديل ترانس وجود دارد .
در ترانسهاي 63 كيو ولت و بالاتر در خروجي اين ترانسها فيوزهايي نصب ميشود . اين فيوزها هم ميتواند در داخل باكس خود ترانس باشد و يا در تابلويي ديگر ، كه اگر در تابلو ها باشد همراه با يك كنتاكت كمكي براي ارسال آلارم در صورت عملكرد فيوز همراه است .
در ترانسهاي ولتاژ بيروني در هنگام نصب بايد دقت داشت كه سيم اتصال بدنه آن به دقت نصب گردد و مقاومت پائيني داشته باشد . در طول زمان بهره برداري جز بازديد اتصالات و چك كردن ظاهري ترانس نياز به تست و آزمون خاصي ندارد . اما بعد از يك اتصالي و يا زمان تعريف شده براي ترانس توسط كارخانه سازنده بايد روغن داخل آن تست شود . همچنين در صورت نشتي احتمالي حتما بايد با روغن هم تراز با كلاس روغن آن اصلاح گردد.
نياز است كه در مدتهاي مشخص بسته به موقعيت محيطي نصب ترانس ، مقره هاي خازني آن تميز گردد و ترمينالهاي ثانويه نيز آچاركشي شود .
