دانلود پایان نامه

مـيشـوند . جريـان هـايگردابي به جريانهاي هاديها اضافه شده و باعث توزيع غيريكنواخت جريان در مقطع هاديها ميشـوند . ايـنموضوع باعث افزايش تلفات حرارتي در هاديها ميگردد كه تلفات جريانهاي گردابي ناميده ميشود. تلفـاتجريانهاي گردابي ايجاد شده در مس سيمپيچ مهمترين اثر را در ميرائي ولتاژها و جريانهاي گذرا در داخـلترانسفورماتور دارد . بوسيلة مقاومتهاي وابسته به فركانس سري شده بـا انـدوكتانسهـاي خـودي در مـدلمشروح، تلفات جريانهاي گردابي در مدلسازي درنظرگرفته مي شوند.
بنابراين مقاومت سري سيم پيچ بصورت يك مقاومت متغير با فركـانس مـدل مـي شـود.مقاومـت سـري بـااندوكتانسها را مي توان با استفاده از رابطة زير به صورت تابعي از فركانس و اندوكتانس بدست آورد:
R = [L ] (15-5)
σ ضريب هدايت هادي حلقه، d ضخامت عايق دور هادي ، 0μنفوذ پذيري مغناطيسي ، ω فركانس زاويه اي و[L] ماتريس اندوكتانس ميباشد.

فصل 6
نتـ ايج شـ بيهسـ ازي انـ واع عيـ وب
ترانسفورماتور

هدف از انجام اين تحقيق عيبيابي ترانسفورماتور به روش آناليز پاسخ فركانـس ي بـا اسـتفاده از روشهوشمند شبكه عصبي م يباشد. لذا اولين گام در استفاده از اين الگـوريتم هوشـمند اسـتخراج ويژگيهـا و پارامترهاي مناسب و مرتبط با عيوب مختلف به منظور آموزش شبكه عصب ي ميباشد. استخراج الگوهـا ي مناسب به دو طريـ ق امكـان پـذير مـيباشـد . اولـين راه ايجـاد خطاهـا وعيـ وب مختلـف بـر روي يـ ك ترانسفورماتور و اندازهگيري و ثبت نتايج حاصله ميباشد. اين روش بـسيار هز ينـه بـر بـوده و شـركتهاي سازنده و نيز مالكان ترانسفورماتورها به ندرت به اين كار رضايت م يدهند. در روش دوم تلاش و تمركزبر رو ي مدلساز ي ترانسفورماتور براي حالتها ي مختلـف عيـ ب مـيباشـد . لازمـه ايـ ن كـار داشـتن يـ ك مدلسازي مناسب و تا حد امكان دقيق م يباشد. بر اساس آنچه بيان شد در اين تحقيق تلاش شده است كهعيوب مختلف ترانسفورماتور بر روي مدل فركانس بالاي آن شبيه ساز ي گردد . از آنجا كه اكثريت عيوبواقع شده به نوعي منجر به تغيير هندسه سيم پيچ و يا كيفيت عايق ترانسفورماتور ميگردند مدل مـشروحترانسفورماتور كه در حقيقت يك تعبير فيزيكي از سيم پيچ بدست ميدهد، مناسبترين مدل براي اين منظور م يباشد.بنابراين اين امكان وجود دارد كه يك عيب يا نامنظمي در ساختمان سـيمپـيچ را در مـدلتحقق داد . بنابراين مدلسازي از ديدگاه تشخيص عيب ترانسفورماتورها بـه كمـك محاسـبه تـابع تبـديلمي تواند براي شناخت اولية تأثيرات نوع و محل عيب روي توابع تبديل مورد استفاده قرار گيرد.
در ادامه برخي ع يوب را يج كه در عمل به وفور اتفاق مي افتند با تغيير مناسـب پارامترهـا بـر روي مـدلمـشروح ترانـسفورماتور شـبيه سـازي شـده انـد. بشـ يه سـازيها بـر اسـاس اطلاعـات برگـه طراحـي ترانسفورماتور، براي يك ترانسفورماتور30 MVA , 63/20 kV انجام گرفته است. بـه منظـور كاسـتن ازپيچيدگيهاي محاسبات ي تنها سيمپيچ فشار قوي مدل شده است و سيمپيچ فشار ضعيف اتصال كوتاه شـدهاست اين فرض تقريبا در همه مطالعات حالت گذاري س يمپيچ ترانـسفورماتور پذيرفتـه شـده مـيباشـد . پارامترهاي مدل بر اساس اطلاعات فيزيكي و عايقي ترانسفورماتور كه در برگـه مشخـصات پارامترهـاي فني ترانسفورماتور موجود مي باشد و به كمك روابط ارائه شده در قسمتها ي پيشين محاسبه شده اند.
با توجه به مطالب ذكر شده در بخشهاي قبلي و بر اساس كارهاي تحق ي قـاتي ز يـادي كـه در زمينـه تـابعتبديل انجام شده اند، ميتوان بارزترين عيوب قابل تشخيص توسط تابع تبـديل را بـصورت ز يـر عنـوانكرد:
1 – جابجائ ي مكانيكي در راستا ي محوري
2 – تغيير شكل مكانيكي در راستا ي شعاعي
3- اتصال كوتاه بين حلقه ها
6-1 بررسي جابجائي محوري سيم پيچها نسبت به هم
براي ارز يابي اثر جابجائي محوري سيم پيچ ها نسبت به همديگر، يك ترانسفورماتور متـشكل از يـك سيمپيچ فشارقوي ساخته شده از 78 بشقاب هشت حلقه اي و يك سيم پيچ فشارضعيف سـاخته شـده ازچهار لاية 99 حلقهاي مورد استفاده قرار گرفته است.
در اين حالت ميتوان هر كدام از سيم پيچها را نسبت به همـديگر در جهـت محـوري جابجـا كـرد. براي تحقيق آناليز حساسيت تابع تبديل نسبت به جابجائي محوري، شرايط مختلـف پايانـه مورد بررسـي قرار گرفته است. مدار بررسي شده با شرايط پايانه هاي ترانسفورماتور، در شكل (6-1) نـشان داده شـده است. در اين شبيه سازي، سيمپيچ لايه اي داخلي نسبت به سيم پيچ بشقابي خارجي جابجا شده است.

شكل 6-1- مدار بررسي شده با شرايط پايانه هاي سيم پيچ فشارقوي (HV) و سيم پيچ فشارضعيف (LV)

شكل 6-2- تأثيرات تغييرات جابجائي محوري سيم پيچ ها روي پارامترهاي مدل مشروح
همانطور كه ملاحظه م يشودبا انجام دادن يك جابجائي محوري به ميزانΔh ،ميدانهاي الكتريكـيو مغناطيسي در كل فضاي مجموعه تغيير ميكنند. در اثر تغييـر ميـدانها، مقاومتهـاي سـريRsi هـر دوسيمپيچ در مدل مشروح تغيير ميكنند. همچنانكه در شكل فوق به طور شماتيك نشان داده شـده اسـت،تغييرات ميدانهاي الكتريكي و مغناطيسي ظرفيت بين دو سيمپيچCSL و همچنين المانهاي ماتريسMSL را نيز تغيير ميدهند. المانهاي ماتريسMSL عبارتند از اندوكتانسهاي متقابل بين يك واحـد سـيمپـيچ ازسيمپيچ بشقابي و يك واحد سيمپيچ از سيمپيچ لايهاي
. با ملاح ظات كمي اثـراتCSL (شـكل (6-2) را ببينيد) روي توابع تبديل نتيجه ميشود كه اثرات تغييراتCSL را ميتوان در شبيهسازيهاي مربـوط بـهجابجائي محوري چشمپوشي كرد . در شكلهاي (6-3) و (6-4) نتايج محاسبات مربوط به آناليز حساسيتتوابع تبديل به يك جابجائي محوري نشان داده شدهاند. محاسبات مربوط به اين بررسيها با جابجا كردنفواصل ديسكهاي سيم پيچ بشقابي به صورت مرحله به مرحله انجام شدهاست.
توابع تبديل بررسي شده به صورت زير تعريف م ي شوند:
Voltage,k = UUo,ik(t()t) (1-6)
TF (t) Voltage,k = UUo,ik((ff)) (2-6) TF ( f )

شكل 6-3- مقايسة شبيه ساز ي حالت سالم و معيوب توابع تبديل ولتاژ خروجـي در حـوزه زمـان ، بـه منظـور بررسـيحساسيت توابع تبديل نسبت به جابجائي محوري

شكل 6-4- مقايسة نتايج شبيه ساز ي حالت سالم و معيوب توابع تبديل ولتاژخروجي نسبت بـه ولتـاژ ورودي در حـوزهفركانس ، به منظور بررسي حساسيت توابع تبديل نسبت به جابجائي محوري

مقايسة نتايج شب يه ساز ي بين دو حالت سالم ومعيوب نشان ميدهد كه اثر جابجائي محـوري روي توابـعتبديل در محدودة فركانسي كمتر از kHz 100 ناچيز است.
همانطور كه در شكل فوق مشاهده ميگرددجهت تغ ييرات فركان سهاي تشد يد در اثر جابجائي محوري به سمت چپ بوده و علت آن ناشي ازافزا يش مقدار اندوكتانس متقابل بين دو سيمپيچ م يباشد. با توجه بهشكل فوق ،مي توان ديد كه در فركانسهاي بالاتر ميزان تغ ييرات دامنه و فركانس تشديد بيشتر مـيگـردد .
بيشترين دامنه در تابع تبدي ل ولتاژ خروجي در فركانس تشديد تقريباً kHz86 مي باشد.

با توجه به جدول فوق مي توان ديدكه:
بعضي از فركانسهاي تشديد در يك تابع تبديل نسبت به جابجائي محـوري حـساسيت بيـشتريدارند.به كمك بررسي فركانسهاي تشد يد و دامنه هاي مربوطه، به راحتـي مـي تـوان ميـ زان جابجـائي محوري يك س يم پ يچ را تعيين نمود،بالاخص اگر محدوده فركانـسي انـدازهگ يـري بـالا باشـد. در اثـرجابجائي محوري سيمپيچ ، فركانسهاي رزونانس بصورت منظم به سـمت چـپ شـيفت يافتـه انـد.بـاافزايش محدده فركانسي ميزان جابجايي نيز بصورت قابـل تـوجهي افـزايش مـييابـد .در توجيـه ايـنجابجايي ها مي توان گفت كه هر كدام از فركانسهاي رزونانس سيم پيچ بصورتf = 2π1LC قابل ارائه مي باشند. با توجه به اينكه مقدار تغييراتC ناچيز اسـت، بـه ازاي يـك تغييـر انـدوكتانسΔL ، نسبت فركانس رزونانس جديد f2 به فركانس رزونانس قبلي f1 بصورت = 1f 2 / f مي باشد.بنابراين ميزان جابجايي فركانسي درفركانسهاي رزونانس بالاتر بيشتر ميباشد.

6-2 نتايج آناليز حساسيت توابع تبديل نسبت بـه تغييـرشكل شعاعي
براي مطالعه و بررسي حساسيت تابع تبديل نسبت به تغيير شكل شعاعي سيمپيچ، مـدار نـشان دادهشده در شكل (6-1) مورد بررسي قرار گرفتهاست. براي اين كار سـيمپـيچ بـشقابي در چنـد مرحلـه درجهت شعاعي تغيير شكل داده شده است. در اين حالت بر اثـر ن يـروي مكـانيكي شـعاعي وارد شـده درجهات مختلف، شكل تغييرات نيز متفاوت م ي باشد.

شكل 6-5- نما از بالاي سيم پيچ فشارقوي (HV) تغيير شكل يافته و سيم پيچ فشارضعيف (LV) در اثر نيروي مكـان يكي شعاعي در چهار جهت [40]
در اين حالت اثرات تغييرات ماتريس اندوكتانس روي توابع تبديل قابل چشمپوشي ميباشند. بـه عنـوانمثال، تابع تبديل جريان زمين نسبت به ولتاژ ورودي محاسبه شده در شكل (6-7) ديده مي شود.

Δ MS
Δ MSL
شكل 6-6- تأثيرات تغييرات مكانيكي سيم پيچ ها روي پارامترهاي مدل مشروح دررابطه با تغيير شكل مكانيكي شعاعي
در يك حالت تغييرات ماتريس اندوكتانس در محاسـبات وارد شـدهانـد و در حالـت ديگـر از ايـنتغييرات در محاسبات چشمپوشي شده است. بدين ترتيب تغييرات ظرفيتها در اثـر تغييـر شـكل شـعاعيبيشترين تأثير را روي توابع تبديل دارند.

شكل 6-7- اثر ماتريس اندوكتانس روي توابع تبديل جريان زمين نسبت به ولتاژ ورودي در اثر تغيير شكل شعاعي
در شكلهاي (6-8) و (6-9) نتايج محاسبات شبيه ساز ي براي آناليز حساسيت توابع تبديل نسبت بهتغيير شكل مكانيكي شعاعي ديده م يشود. همانطور كه ملاحظه م يگردد تغيير شـكل مكـانيكي شـعاعي،توابع تبديل را در كل حوزة فركانسي مطالعه شده تغيير مي دهد.
شكل 6-8- مقايسة نتايج محاسبات توابع تبديل ولتاژ خروجي به ولتاژ ورودي در حوزه زمان، به منظور بررسي حساسيت توابع تبديل نسبت به تغيير شكل مكانيكي شعاعي سيم پيچ

شكل 6-9- مقايسة نتايج محاسبات توابع تبديل ولتاژ انتقالي در حوزه فركانس ، به منظور بررسي حساسيت توابع تبـديلنسبت به تغيير شكل مكانيكي شعاعي سيم پيچ

همانطور كه ملاحظه م يگردد مقدار تغييرات فركانس تشديد در كل حـوزه فركانـسي كاهـشي بـوده كـهناشي از افزايش مقدار ظرفيت خازني بين دو سيمپيچ ميباشد.
جدول 6-2- تغييرات فركانسهاي تشديد در اثر تغيير شكل شعاعي سيم پيچ
مرحله دفورمه شدن
[%]

فركانسهاي تشديد [kHz]

0 %
88
188
292
392
485
572
652
728
802
875
946
مرحله يك (%2)
78
170
270
372
462
550
632
710
788
859
932
مرحله دو (%5)
65
150
245
340
430
519
604
682
760
837
910

با توجه به جدول فوق مي توان ديد كـه در اثـر تغييـ ر شـكل شـعاعي سـيم پـيچ ، تغييـ رات منظمـي درفركانسهاي تشد يد و دامنه هاي آنها حاصل مي شود و لذا ميتو
ان با بررسي تغ ييرات به وجود ايـ ن نـوععيب پيبرد.
در واقع در اثر يك جابجائ ي محور ي و يا تغ يير شكل شعاعي ،مقاد ير ظرف يتهـا و اندوكتانـسهاي سـيم پـيچ تغيير م يكنند.در اثر اين تغ ييرات ، شكل تابع تبديل س يمپيچ كه به اين عناصر وابـسته اسـت نيـ ز عـوضخواهد شد. در اثر تغيير شكل شعاعي ، فركانسهاي رزونانس بصورت منظم به سمت چپ شـيفت يافتـهاند.با افزايش محدوده فركانسي ميزان جابجايي نيز بصورت قابل توجهي افزايش مييابـد .در توجيـه ايـنجابجاييها مي توان گفت، هر كدام از فركانسهاي رزونانس سيم پيچ بصورتf = 2π1LC قابل ارائـهميباشند. با توجه به اينكه مقدار تغييراتL ناچيز است، به ازاي يك تغيير ظرفيت خـازنيΔC ، نـسبتفركانس رزونانس جديد f2 به فركـانس رزونـانس قبلـي f1 بـصورت = 1f 2 / f مـيباشد.بنابراين ميزان جابجايي فركانسي درفركانسهاي رزونانس بالاتر بيشتر ميباشد.
6-3 تأثيراتصالكوتاه


دیدگاهتان را بنویسید