تعیین تلفات ترانسفورماتور تحت جریان بار و ولتاژهای هارمونیکی به روش اجزاء محدود

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.