مطلبی راجع به کلاس دقت انداره گیری ترانسهای اندازه گیری

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: در عمل با استفاده از یك مقاومت سری میتوان محدوده اندازهگیرییك ولت متر راافزایش داد این روش معمولا در سیستمهایی كه ولتاژبالایی ندارند استفاده میشود ولی اگرسیستمی ولتاژ بالا داشته باشداین روش مشكلات فراوانی خواهد داشت. در سیستمهایولتاژ بالا،ایزولاسیون مقاومتهای سری موجود در ولت مترها (برای اندازهگیریولتاژسیستم) مقرون به صرفه نبوده و علی رغم ایزولاسیون مقاومتهایسری، با توجه به ولتاژبالای سیستم، وصل سیستم فشار قوی بهدستگاه اندازهگیری بدون استفاده ازترانسفورماتور ولتاژ، كار خطرناكیاست. با توجه به موارد فوق در سیستمهای قدرت برای اندازهگیریولتاژ، از ترانسفورماتورهای اندازهگیری استفاده میكنند.

ضریب افزایش ولتاژ ترانسفورماتور
دریك سیستم قدرت، ترانسفورماتوراندازهگیری� �� ولتاژ سلفی یا خازنی،معمولا بین فاز و زمین قرار میگیرد. در سیستم سه فاز در لحظهنوسانات سیستم، ممكناست ولتاژ دوسر ترانسفورماتور اندازهگیری ولتاژبه ولتاژهای بالایی افزایش یابد. باتوجه به استاندارد IECضریبافزایش ولتاژترانسفورماتور معمولا 2/1 انتخابمیشود. یك ترانسفورماتوراندازهگیری� ��ولتاژ باید به صورت مداوم در ولتاژیمساوی ولتاژ نامی،ضرب در ضریبافزایش ولتاژ ترانسفورماتور، به كار خودبدون هیچ مشكلیادامه داده و در این ولتاژ،ترانسفورماتور تحت هر شرایطی بهحالتاشباع وارد نشود.
كلاس دقت ترانسفورماتورهایاندازه گیری ولتاژ:
مانندترانسفورماتورهای اندازهگیریجریان، در ترانسفورماتورهایاندازه گیریولتاژ نیز كلاس دقت ترانسفورماتور با توجهبه مورداستفاده آن در سیستمهای حفاظتییا اندازهگیری تغییر میكند.درترانسفورماتورهای اندازهگیری جریان، هر یك از سیم پیچهای ثانویهترانسفورماتور در اطراف هستههای جداگانهای پیچیدهمیشوند. برعكساگر ترانسفورماتورهایاندازه گیری ولتاژ دارای سیم پیچهایثانویهمتعددی باشد تمام این سیم پیچها در اطرافیك هسته مشتركقرار میگیرند. درترانسفورماتورهای اندازهگیری ولتاژ، افتولتاژ درسیم پیچ اولیه با مجموع جریانبارهای سیم پیچهای ثانویه آنرابطه مستقیم دارد.

ساختمان ترانسفورماتورهایاندازه گیری ولتاژ:
ترانسفورماتورهایاندازه گیری ولتاژمانند ترانسفورماتورهای اندازهگیری جریان،انواعمختلفی ندارند. در سیستمهای ولتاژخیلی زیاد، معمولا اتصالكاسكادترانسفورماتو� �های اندازهگیری ولتاژ مورداستفاده قرار میگیرد.البته تحت شرایط ولتاژبالا استفاده از ترانسفورماتورهای ولتاژ خازنی،مقرون به صرفه است.

مشخصههای انتخاب ترانسفورماتور ولتاژ:
اگركلاس دقت ترانسفورماتور و تواننامی آن خیلی زیاد انتخاب شود،ابعادترانسفورماتور بسیار بزرگ بوده و ساخت آنمقرون به صرفه نخواهدبود. در نتیجهباتوجه به مورد استفاده مناسبترانسفورماتور باید كلاسدقت و توان آن درنظر گرفته شود.
سیم پیچهای ثانویه یكترانسفورماتوراندازهگ یری ولتاژ از همدیگر جدا نبوده و دراطراف یكهسته مشترك، پیچیده میشونددر نتیجه اگر یكی از سیم پیچهایثانویهترانسفورما تور به دستگاه اندازهگیری و سیمپیچ دیگر بهدستگاه حفاظتی (مانند رله)وصل شود در این حالت برای انتخابتواننامی و همچنین كلاس دقت ترانسفورماتورمثالی را در نظرمیگیریم:
-دستگاه اندازهگیری با توان: 30ولت آمپر-كلاس دقت دستگاه اندازهگیری: 5/0
-دستگاه حفاظتی (رله) باتوان: 120ولتآمپر
-كلاس دقت دستگاه حفاظتی (رله): 3P
باتوجه به مقادیر داده شده، كلاس دقتترانسفورماتور اندازهگیری ولتاژ5/0 و توانآن 150 ولت آمپر انتخاب میشود. در ترانسفورماتورهایاندازه گیری ولتاژ، اگربیش از یك سیم پیچ ثانویه مورد نیاز باشدباتوجه به چگونگی استفاده از بارها(كه درادامه شرح داده میشود) وهمچنین با در نظر گرفتن كلاس دقت آنها ترانسفورماتور انتخاب میشود:
(a): یكی از سیم پیچهای ثانویه باردار بوده وسیم پیچهای دیگر بدون بار باشد.
(b): تمام سیم پیچهای ثانویه باردار باشد.
بارحرارتی یك ترانسفورماتوراندازهگیری� �� ولتاژ، با در نظر گرفتنضریبولتاژ آن، به بیشترین مقدار باری گفتهمیشود كه ترانسفورماتوربتواند بدونافزایش درجه حرارت از مقدار مشخصشده، آن بار را تغذیهكند. با توجه بهاستاندارد IEC-186 كلاسهای دقتدستگاههای اندازهگیریبین 80 تا 120درصد ولتاژ نامی و بین 25 تا 100 درصد بارنامی وكلاسهای دقت دستگاههای حفاظتیبین 5 درصد ولتاژ نامی تا Vش برابر آنوهمچنین بین 25 تا 100 درصد بار نامیصادق هستند. دستگاههایاندازهگیری و حفاظتیمدرن، تلفات كمتری دارند در نتیجه ممكناستبار كل ترانسفورماتور اندازهگیری ولتاژاز 25 درصد مقدار بار نامی آنكوچكتر باشددر نتیجه میتوانگفت كه در این حالت خطای نسبت دورهاافزایش خواهد یافت. در ترانسفورماتورهایاندازه گیری ولتاژ، خطاینسبت دورها دربارهای نزدیك به بار نامی ترانسفورماتور بهمقدارمینیمم خود میرسد.
در حالت كلی با توجه به موارد فوقمیتوانگفت كه بار نامی ترانسفورماتور ولتاژ بهتر است با مجموع بارهای وصلشدهبه آن برابر باشد.

خطاهای اندازهگیریترانسفورماتو ر ولتاژ:
درحالت ایده آل، افت ولتاژ در رویامپدانس سیم پیچهای اولیه وثانویه ترانسفورماتور برابر صفر ولت بوده و درنتیجه رابطه بین ولتاژاولیه و ثانویه آنعبارت خواهد بود از:
در ترانسفورماتورهایاندازه گیری ولتاژموجودر در عمل، به علت افت ولتاژ در روی مقاومتسیم پیچهای اولیه و ثانویه وهمچنین به علت افت ولتاژ درراكتانسهایسیم پیچهای اولیه و ثانویه (ناشی از شارپراكندگی موجوددر سیم پیچها)، رابطه اولیه و ثانویه یك ترانسفورماتور حقیقی خواهدبود.
با توجه به مواردی كه مطرح شد،خطای موجود درترانسفورماتورهای ولتاژحقیقی را مانند ترانسفورماتورهای جریان باخطاینسبت دورها و خطای زاویهای میتوان نشان داد.
اگر ولتاژثانویه خیلی بزرگ باشد،خطای نسبت دورها مثبت خواهد بود. ازطرفی اگرولتاژ ثانویه نسبت به ولتاژ اولیهپیش فاز باشد خطای زاویهایمثبتمیشود.
برای محاسبه خطای نسبت دورها وخطای زاویه در یكترانسفورماتور اندازهگیری ولتاژ، مدار معادل الكتریكییكترانسفورماتو ر حقیقی كه به طرف ثانویهانتقال یافته است را درنظر میگیریم.
همان طور كهمیدانیم امپدانس معادل سیمپیچهاازمجموع مقاومت اهمی سیمپیچ و راكتانسناشی از سیل پراكندگی شاراطراف سیم پیچبه دست میآید. افت ولتاژ در امپدانسهایاولیه وثانویه ترانسفورماتور را در دو حالتبارداری و بی باری مورد بررسیقرار میدهیم.
از آن جا كه، در حالت بی باری به علتجریانكم موجود در مدار، افت ولتاژ درامپدانس سیم پیچ اولیه ترانسفورماتورمقدارناچیزی� � � است لذا در این قسمت فقط افتولتاژ، در حالت بارداریترانسفورماتور رامورد بررسی قرار میدهیم. در حالتبارداری، شدتجریان عبوری از امپدانس معادل هسته، بسیار كوچكتر از شدت جریانبارترانسفورماتور بوده و در نتیجه از امپدانس معادل هستهصرفنظر شدهاست.

تغییرات خطاهای اندازهگیری نسبتبه تغییرات ولتاژ:
درترانسفورماتور اندازهگیری ولتاژ،خطاهای اندازهگیری در ولتاژهایمختلفسیستم، مقادیر مختلفی خواهد داشت. اینتغییرات با توجه به غیرخطی بودن منحنیمشخصه مغناطیس شوندگی هسته ترانسفورماتور، حاصلمیشود. تغییرات خطاهای اندازهگیری نسبت بهتغییرات ولتاژ سیستم رادر حالت بارداری وبی باری نشان میدهد. با توجه به اینشكلمیتوان گفت كه تغییرات خطاهایاندازهگیری در محدوده وسیعی ازتغییراتولتاژ سیستم، تغییر چندانی نمیكند.

ابعاد سیم پیچهای ترانسفورماتور:
درطراحی یك ترانسفورماتور، سطحمقطع مس سیم پیچها را با در نظرگرفتنكلاس دقت و خطای مشخص شده به دستمیآوریم. هنگام محاسبهسطح مقطع مسسیم پیچها، مواردی را در نظر میگیریم كهعبارتند از:ولتاژ نامی سیم پیچ اولیه وثانویه ، تعداد دور هر یك از سیم پیچها،بارنامی، كلاس دقت، فركانس نامی و ضریبولتاژ نامی ترانسفورماتور.

اساس روش فوق به این شرح است:
1-محاسبه تعداد دور سیم پیچهایترانسفورماتور: برای محاسبه تعداددورسیمپیچهای ترانسفورماتور رابطه (10) را درنظر میگیریم:
در این رابطه داریم:
تعداد دور سیمپیچاولیه یا ثانویه=N
ولتاژنامی سیمپیچ اولیه یا ثانویه=Vn
فركانس نامی ترانسفورماتور=¾
سطح مقطع موثر هسته=Aj
چگالی شار مغناطیسی در ولتاژ نامی= Bnسیمپیچ اولیه و یا ثانویه
در حالت كلی میتوان گفت كه مقدارBn به ضریب ولتاژ نامی ترانسفورماتوربستگی دارد.
2- محاسبه مقاومت اهمی اتصال كوتاه RK:برای محاسبه مقاومت اهمی اتصال كوتاه.
با توجه به كلاس دقت ترانسفورماتور،مقدار درصد افت ولتاژ مقاومتی به دستمیآید.
3- سطح مقطع مس سیم پیچهای اولیه وثانویه ترانسفورماتور را با توجه به مقدارRK، انتخاب میكنیم.
4- بعد از محاسبه ابعاد سیم پیچهایترانسفورماتور، راكتاس معادل سیم پیچها را(XK) به دست میآوریم.
5-خطای نسبت دورها و خطای زاویهایرا محاسبه میكنیم. اگر مقادیر بهدست آمدهبزرگ باشد با توجه به كلاس دقتترانسفورماتور، برای بهدست آوردن خطایمشخص شده، سطح مقطع مس سیم پیچها را افزایشمیدهیم.

كلاس دقت و ظرفیت بارترانسفورماتور
در حالتكلی، ظرفیت بارترانسفورماتور به امپدانس كوتاه آن بستگیدارد. یعنیمیتوان گفت كه اگر امپدانساتصال كوتاه ترانسفورماتور، مقداركوچكیباشد، ظرفیت بار آن مقدار بزرگی خواهد بودو برعكس. از طرفیظرفیت بارترانسفورماتور به كلاس دقت آن نیز بستگیدارد. به عنوانمثال اگر ظرفیت بار، 200ولت آمپر با كلاس دقت 1 در نظر گرفته شوددركلاس دقت 0/5 ظرفیت بار به 100 ولتآمپر كاهش خواهد یافت. دریكترانسفورماتور، نسبت كلاس دقت بهظرفیت بار، همیشه مقدار ثابتیاست

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 405]