ترانسفورماتور سه فاز – به زبان ساده

ترانسفورماتورهای سه‌فاز، در سیستم‌های قدرت برای تبدیل مجموعه متعادل ولتاژهای سه‌فاز از سطحی به سطح دیگر به‌کار می‌روند. این تجهیزات، بین ژنراتورها و سیستم انتقال، سیستم انتقال و فوق توزیع و سیستم فوق توزیع و توزیع برای تغییر سطح ولتاژ مورد استفاده قرار می‌گیرند. اکثر بارهای تجاری و صنعتی، برای تبدیل ولتاژ سه‌فاز توزیع به یک سطح قابل استفاده به یک ترانسفورماتور سه‌فاز نیاز دارند.

ترانسفورماتورهای سه‌فاز معمولاً چهار اتصال پایه دارند که ستاره-ستاره (Y-Y)، ستاره-مثلث ($$Y-\Delta$$)، مثلث-ستاره ($$\Delta - Y$$) و مثلث-مثلث ($$\Delta - \Delta$$) هستند. در نمادهای دو حرفی، نماد نخست، اتصال اولیه و نماد دوم، اتصال ثانویه را نشان می‌دهد. در ترانسفورماتورهای سه‌فاز، ترمینال‌های ولتاژ بالا با H و ترمینال‌های سمت ولتاژ پایین با X مشخص می‌شوند.

ترانسفورماتورهای سه‌فاز را به دو صورت می‌سازند. در روش اول، سه ترانس تکفاز به هم وصل شده و یک بانک سه فاز را تشکیل می‌دهند. روش دوم، ساخت ترانسفورماتور به‌گونه‌ای است که هر سه فاز روی یک هسته سوار می‌شوند. در حالت کلی، این دو روش نتیجه مشابهی خواهند داشت.

سیم‌پیچی‌های اولیه و ثانویه ترانسفورماتورهای تکفاز را می‌توان به‌صورت ستاره (Y) یا مثلث ($$\Delta$$) متصل کرد. در نتیجه، ترانسفورماتورهای سه‌فاز متداول، چهار نوع اتصال مختلف دارند:

1. ستاره-ستاره (Y-Y)
2. ستاره-مثلث ($$Y-\Delta$$)
3. مثلث-ستاره ($$\Delta - Y$$)
4. مثلث-مثلث ($$\Delta - \Delta$$)

اتصال ستاره-ستاره

شکل 2: نمودار فازوری اتصال ستاره-ستاره ترانس سه‌فازمزایای اتصال ستاره-ستاره

• دو سطح ولتاژ در دسترس
• عایق قسمت فشار قوی
• تعادل هنگام تغذیه ولتاژهای تکفاز و سه‌فاز

معایب اتصال ستاره-ستاره

• وجود مولفه هارمونیک سوم در اتصال زمین‌ نشده
• گرم شدن بیش از حد

اتصال ستاره-مثلث

مزایای اتصال $$Y-\Delta$$

• در دسترس بودن خنثی در سمت اولیه که می‌توان آن را برای جلوگیری از اعوجاج، زمین کرد.
• قابل استفاده برای ولتاژ تکفاز و سه‌فاز
• حذف جریان‌های هارمونیک سوم

فیلم آموزش مبانی مهندسی برق ۲ در فرادرس

کلیک کنید

معایب اتصال $$Y-\Delta$$

• از آن‌جایی که اولیه و ثانویه همفاز نیستند، نمی‌توانند موازی با ترانسفورماتورهای Y-Y یا $$\Delta-\Delta$$ کار کنند.
• سمت $$\Delta$$‌ به عایق‌بندی نیاز دارد.

لازم به ذکر است که برای تشکیل اتصال ستاره، سرهای بدون نقطه اولیه یا ثانویه به هم وصل می‌شوند و نقطه خنثی را تشکیل می‌دهند. برای تشکیل اتصال مثلث، سه سیم‌پیچی متعلق به اولیه یا ثانویه، به‌صورت سری به هم وصل می‌شوند که مجموع آن‌ها برابر صفر شود.

اتصال ستاره-مثلث معمولاً برای کاهش ولتاژهای بالا به سطح ولتاژ متوسط یا ولتاژ پایین در سیستم توزیع استفاده می‌شود. در مقابل، ترانسفورماتورهای مثلث-ستاره برای افزایش ولتاژ ژنراتورها به‌کار می‌روند.

اتصال مثلث-ستاره

مزایای اتصال مثلث-ستاره

• اتصال متعادل هنگام تغذیه بارهای تکفاز و سه‌فاز
• وجود نقطه خنثی در سمت ستاره
• حذف هارمونیک سوم

معایب اتصال مثلث-ستاره

• نیاز به عایق‌بندی کامل در سیم‌پیچی مثلث

اتصال مثلث-مثلث

مزایای اتصال مثلث-مثلث

• مناسب برای بارهای موتوری سه‌سیمه
• امکان قطع یک فاز بدون ایجاد وقفه در کارکرد
• حذف هارمونیک سوم (با گردش جریان)

معایب اتصال مثلث-مثلث

• نیاز به عایق کامل برای سیم‌پیچی فشارقوی
• عدم تعادل هنگام تغذیه بارهای سه‌فاز و تکفاز به دلیل عدم وجود نقطه خنثی

به دلیل عدم تعادل ولتاژ و مسائل مربوط به ولتاژهای هارمونیک سوم، اتصال ستاره-ستاره به ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرد. اتصال $$\Delta-\Delta$$ به خاطر این مزیت که یکی از ترانس‌ها را می‌توان برای تعمیر یا نگهداری قطع کرد، از انواع پراستفاده ترانسفورماتورها است. هنگام قطع یکی از ترانس‌ها در این نوع اتصال، دو ترانس دیگر مانند یک ترانس سه فاز کار می‌کنند و فقط توان برحسب kVA به 58 درصد حالت قبل کاهش خواهد یافت. این اتصال به‌عنوان اتصال باز-مثلث یا V-V شناخته می‌شود.

اتصال باز-مثلث، برای وقتی که بار خیلی کوچک باشد، اما در آینده امکان توسعه آن وجود داشته باشد نیز به‌کار می‌رود. بنابراین، به‌جای نصب یک ترانس سه‌فاز یا سه ترانس تکفاز، از دو ترانس تکفاز برای تبدیل سه‌فاز استفاده می‌شود. ترانسفورماتور تکفاز سوم به‌عنوان ذخیره در نظر گرفته می‌شود و هنگامی که بار بزرگ شود، به سیستم اضافه خواهد شد.

در اتصالات Y-Y یا $$\Delta - \Delta$$، ولتاژهای فاز متناظر، همفاز هستند. به طریق مشابه، ولتاژهای خط اولیه و ثانویه همفاز هستند. به عبارت دیگر، $$V_{AN}$$ با $$V_{an}$$ و $$V_{AB}$$ با $$V_{ab}$$ همفاز هستند.

اگر این آموزش برای شما مفید بوده و می‌خواهید درباره مباحث مربوط به آن، بیشتر بدانید، آموزش‌های زیر را به شما پیشنهاد می‌کنیم:

• مجموعه آموزش‌های مهندسی قدرت
• مجموعه آموزش‌های مهندسی برق
• مجموعه آموزش‌های دروس مهندسی برق
• آموزش بررسی سیستم های قدرت ۱
• آموزش حفاظت و رله
• آموزش شبیه سازی عملکرد انواع ماشین های الکتریکی در سیمولینک متلب
• اتوترانسفورماتور — به زبان ساده
• تعیین پارامتر های مدار معادل ترانسفورماتور — از صفر تا صد
• محاسبات بازده و تلفات ترانسفورماتور — به زبان ساده

^^