مهندسی برق
مدلسازی و مقایسة رفتاری سیم پیچ‌های استوانه‌ای، دیسكی پیوسته و درهم ترانسفورماتور قدرت با هستة خطی و غیرخطی توسط نرم‌افزار EMTP چكیده از آنجایی كه برای بهبود توزیع ولتاژ و دامنه نوسانات ولتاژ شكل سیم پیچی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است، مقاله حاضر روشی جهت مدلسازی سیم پیچ‌های استوانه‌ای و دیسكی پیوسته در ترانسفورماتورهای قدرت ارایه می‌دهد. بر مبنای روش مذكور برنامه‌ای توسط نرم‌افزار EMTPنوشته شده است كه به كمك آن رفتار این دو سیم پیچی با اعمال موج ضربه با یكدیگر مقایسه شده است. سپس طرح مدلسازی سیم پیچی دیسكی درهم ارایه شده است. همچنین مقاله حاضر اثر القاء متقابل بین حلقه‌های سیم پیچی با هسته خطی را به كمك برنامه كمكی BCTRANو با هسته غیرخطی را به روش جدید، مورد بررسی قرار داده است.نتایج شبیه سازی نشان داده است كه توزیع ولتاژ ضربه در سیم پیچ‌های دیسكی درهم به مراتب بهتر از انواع دیگر می‌باشد. همچنین مشاهده شده است كه رفتار هسته بر فركانس و دامنه نوسان بوجود آمده، مؤثر است به طوری كه در حالت هسته خطی میزان آن بسیار كمتر بوده است. واژه های کلیدی : EMTP ترانسفورمر قدرت سیم پیچ‌های استوانه‌ای دیسكی پیوسته و درهم هسته خطی و غیر خطی مقدمه طیف فركانسی انواع ولتاژهای ضربه‌ای كلیدزنی تا چندین كیلوهرتز و طیف فركانسی ولتاژهای ضربه‌ای صاعقه تا چندین صد كیلوهرتز می‌باشد. در چنین فركانسهایی ظرفیت‌های سیم پیچی ترانسفورماتور را باید در نظر گرفت. اگر چه در كاركرد عادی با فركانس قدرت، نیازی به در نظر گرفتن این ظرفیتها نمی‌باشد.ظرفیت‌های موجود بین سیم پیچ‌های ترانسفورماتور و قسمتهای زمین شده (هسته، تانك و غیره) داخل هر سیم‌پیچی بین دیسكها، دورها و لایه‌ها و تك تك سیم‌پیچ‌ها مطرح می‌باشند. به علت وجود این ظرفیتها، توزیع اضافه ولتاژها در لحظات اولیه برخورد موج به سیم‌پیچی ترانسفورماتور یكنواخت نخواهد بود]6[، به عبارت دیگر، در فركانس قدرت، ولتاژ اعمالی به دو سر سیم‌پیچی، بین حلقه‌های آن به طور تقریباً خطی تقسیم می‌شود و تمام حلقه‌ها تقریباً به یك نسبت تحت تنش ولتاژ قرار می‌گیرند، در حالی كه در هنگام برخورد این امواج، ظرفیت‌های بسیار كوچك خود را نشان داده و سیستم به صورت نوسانی عمل می‌كند، بنابراین در این حالت رفتار متفاوتی نسبت به فركانس قدرت مواجه هستیم. در فركانس نامی و با صرفنظر از مقاومت اهمی، سیم‌پیچی ترانسفورماتور مانند یك اندوكتانس خالص عمل می‌كند و تأثیر ظرفیت‌های خازنی كوچك سیم‌پیچی نیز ناچیز می‌باشد، اما در فركانسهای بالاتر راكتانس سیم‌پیچی خیلی بزرگ می‌شود و در این حالت راكتانس ناشی از ظرفیت‌های خازنی به شدت كاهش می‌یابد. در نتیجه جریانهایی با فركانس بالا، از مسیر خازنها عبور می‌كنند، مثلاً اگر یك موج مربعی به سیم‌پیچ ترانسفورماتور برسد، توزیع ابتدایی ولتاژ را ظرفیت‌های خازنی تعیین می‌كنند چرا كه پیشانی موج مربعی دارای طیف بسیار وسیعی می‌باشد و توزیع نهایی ولتاژ به اندوكتانسها بستگی دارد، زیرا با صرفنظر از پیشانی موج مربعی این موج به صورت یك ولتاژ ثابت با فركانس صفر می‌باشد. فهرست مطالب مدلسازی و مقایسة رفتاری سیم پیچ‌های استوانه‌ای، دیسكی پیوسته و درهم ترانسفورماتور قدرت با هستة خطی و غیرخطی توسط نرم‌افزار EMTP 1 واژه های کلیدی : 2 چكیده 3 مقدمه 3 مدار معادل سیم‌پیچی در حالت گذرا (مدل مشروح) 4 شكل (1). مدار معادل سیم‌پیچی در حالت گذرا 5 شكل (3).شماتیک سیم‌پیچی استوانه‌ای 6 شكل (4).شماتیک سیم‌پیچی دیسكی پیوسته 6 شكل (5-الف). توزیع ولتاژ زمانی در 60% طول سیم‌پیچی استوانه‌ای با انتهای زمین شده 7 شكل (5-ب). توزیع ولتاژ زمانی در 60% طول سیم‌پیچی استوانه‌ای با انتهای زمین نشده 7 شكل (6-الف). توزیع ولتاژ مكانی در طول سیم‌پیچ استوانه‌ای با انتهای زمین شده 8 شكل (6-ب). توزیع ولتاژ مكانی در طول سیم‌پیچ استوانه‌ای با انتهای زمین نشده 8 شكل (7-الف). توزیع ولتاژ زمانی در 60% طول سیم‌پیچی دیسكی پیوسته با انتهای زمین شده 8 شكل (7-ب). توزیع ولتاژ زمانی در 60 % طول سیم‌پیچی دیسكی پیوسته با انتهای زمین نشده 9 شكل (8-الف). توزیع ولتاژ مكانی در طول سیم‌پیچی دیسكی پیوسته با انتهای زمین شده 9 شكل (8-ب). توزیع ولتاژ مكانی در طول سیم‌پیچی دیسكی پیوسته با انتهای زمین نشده 9 مقایسه رفتاری سیم‌پیچ‌های استوانه‌ای و دیسكی پیوسته 9 مدلسازی سیم‌پیچ دیسكی درهم بدون اثر القاء متقابل 10 شكل (9). شماتیك سیم‌پیچی دیسكی درهم 11 شكل (11-الف). توزیع ولتاژ زمانی در 60% و 80% طول سیم‌پیچی دیسكی پیوسته با انتهای زمین شده 11 شكل (11-ب). توزیع ولتاژ زمانی در 60% و 80% طول سیم‌پیچی دیسكی پیوسته با انتهای زمین نشده 12 مدلسازی سیم‌پیچ ترانسفورماتور با در نظر گرفتن هسته خطی و غیرخطی 13 شكل (14-ب). توزیع ولتاژ زمانی در 50% طول سیم‌پیچی استوانه‌ای با هسته خطی 15 شكل (14-ج). توزیع ولتاژ زمانی در 50% طول سیم پیچی استوانه‌ای با هسته غیر خطی 16 نتیجه‌گیری 17 مراجع 18
