چکیده یکی از تجهیزات بسیارمهم و استرات‍‍ژیک سیستم های قدرت، ترانسفورماتورها می باشند بطوریکه بهره برداری مناسب و تعمیرات پیشگیرانه از آن می تواند، ضمن جلوگیری از خروج آن از شبکه، باعث افزایش قابلیت اطمینان و تأمین بی وقفه انتقال انرژی الکتریکی به مصرف کنندگان گردد. از طرفی مطالعه و ارزیابی مسائل مرتبط با پیرشدگی و آشکارسازی خطاهای احتمالی در ترانسفورماتورها می تواند سبب افزایش عمر و مدت بهره برداری از آنها و درنهایت افزایش قابلیت اطمینان شبکه قدرت گردد چرا که اگر خطایی در ترانسفورماتورها رخ دهد می تواند باعث خرابی های جبران ناپذیری شده و یا تعمیرات آن با هزینه های هنگفتی همراه باشد. از این رو شناسایی و مکان یابی خطاهای داخلی روی سیم پیچ ترانسفورماتورها، می تواند در زمان بهبود شرایط برنامه ریزی تعمیرات، بازده و عملکرد بهتر آن، موثر باشد. دو مسئله مهم و اساسی در شناسایی موقعیت و نوع خطا در ترانسفورماتورها وجود دارند. مسئله اول مدلسازی ترانسفورماتورها تحت شرایط خطا بوده و دیگری الگوریتمی است که به کمک آن بتوان، درصد و موقعیت خطا را محاسبه نمود. بدین منظور حسب پیچیدگی و هزینه بالای روش های آزمایشگاهی تحت شرایط مذکور، شبیه سازی ترانسفورماتور به روش اجزای محدود قابل انجام است. در این پایان نامه به جهت تشخیص دقیق و سریع انواع اتصال کوتاه ها و تعیین موقعیت آن در طول سیم پیچ ترانسفورماتورهای قدرت، از دو روش استفاده شده است. ابتدا از روش اجزاء محدود و تحلیل در حوزه فرکانسی و سپس به منظور کاهش زمان تحلیل و اجرای برنامه روش ترکیبی آنالیز اجزاء محدود و مدل مداری مشروح استفاده گردیده است. بدین منظور و به جهت نیل به اهداف مورد نظر، یک ترانسفورماتور قدرت با مشخصات فنی و طراحی کامل در نظر گرفته شده است. سپس با شبیه سازی این ترانسفورماتور با روش اجزاء محدود به کمک روش نوینی توسط نرم افزار maxwell 12 ، پارامترهای لازم محاسبه و تعیین گردیده و سپس به کمک مدل مداری مشروح، امپدانس ورودی در بازه فرکانسی معینی تحلیل شده است. همچنین انواع مختلف و مهم اتصال کوتاه ها با آنالیز پاسخ فرکانسی مربوطه تحلیل و نتایج حاصله با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج حاصله نشان داده است که با کمک روش اجزاء محدود و یا ترکیب آن با مدل مداری می توان موقعیت اتصال کوتاه سیم پیچ را تشخیص داد.

یکی از تجهیزات بسیار مهم و کلیدی شبکههای الکتریکی، ترانسفورماتور می باشد بطوریکه مراقبت پیشگیرانه و بهره برداری مناسب از آن می تواند نقش اساسی را در انتقال انرژی الکتریکی و افزایش قابلیت اطمینان شبکه ایفاء نماید. همچنین در سالیان اخیر با توجه به هزینه های بالای تولید انرژی در جهان، صرفهجویی و نیز کاهش تلفات تجهیزات بمنظور افزایش بازده، بسیار مورد توجه می باشد. لذا، توجهات به سمت خرید ترانسفورماتورهایی با اتلاف کمتر جلب شده است. ترانسفورماتورها معمولا برای کار در ولتاژ و فرکانس نامی و نیز جریان بار سینوسی کامل طراحی و ساخته می شوند. اما در دهه اخیر، با کاربرد روزافزون بارهای الکترونیک قدرت، به تدریج جریان بار ترانسفورماتورها از حالت سینوسی خارج و بارشان از بار خطی به غیرخطی تغییر یافته است که بدین ترتیب ولتاژ تغذیه نیز می تواند به هارمونیک آلوده گردد. از جمله منابع تولید هارمونیک می توان به یکسوسازها، کوره های قوس الکتریکی، کامپیوترها، لامپ های کم مصرف اشاره نمود. در این پایان نامه، حسب پیچیدگی و هزینه های قابل ملاحظه روش های آزمایشگاهی، شبیه سازی ترانسفورماتور تحت جریان و ولتاز غیرسینوسی به روش اجزاء محدود و با استفاده از نرم افزار ansoft-maxwell، انجام شده است. امروزه، این روش بطور گسترده ای در رشته های مختلف مهندسی بکار رفته و در آن مسئله، منطبق بر شرایط واقعی و با دقت بالایی لحاظ می گردد. بدین ترتیب با در نظر گرفتن شرایط مرزی اجزای مختلف ترانسفورماتور، با خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و الکتریکی واقعی و تقسیم هر یک از اجزاء آن (هسته، سیم پیچ، عایق ها و غیره) به اجزاء بسیار کوچکتری به نام المان یا مش، تغییرات پارامترهای مختلف نظیر شار، چگالی شار، نیروها، تلفات و غیره ناشی از تحریک های مختلف ترانسفورماتور، با دقت بالایی قابل شبیه سازی و محاسبه خواهد بود. برای اعتبارسنجی نتایج، پاسخ های روش اجزاء محدود با نتایج حاصل از روش های منتشر شده مقایسه شده است. همچنین، از یک ترانسفورماتور نمونه آزمایشگاهی برای بررسی تاثیر ولتاژهای غیرسینوسی بر تلفات بی باری آن استفاده شده است.