موضوع : طرح توجیهی طرح ترانس مهتابی

توضیح : این فایل به صورت ورد و آماده چاپ می باشد

فصل اول :
کـلیات
چكيده
    طراحي ترانسفورماتوربه منظوردستيابي به ابعاد مختلف دستگاه باتوجه به مشخصات داده شده توسط متقاضي،صورت ميگيردواهداف زيررادنبال مي كند:
1. هزينۀ پايين تر.
2. ابعاد كوچكتر.
3. وزن كمتر.
4. تلفات كمتر.
5. عملكرد بهتر در شرايط بي باري و باردار.
6. دامنۀ حرارتي گسترده تر.
   فرايندطراحي بادريا فت ا طلاعات ورودي ازقبيل فركا نس،توان،ولتا ژدوطرف اوليه وثانويه ونحوه اتصال آنها،وپس ازآن دريا فت محدوديتهاي عملكردمثل افزايش مجاز دماي سيم پيچها وروغن ترانسفورماتور،آغاز مي شود.
  در ادامه پارامترهاي اسا سي مثل چگالي شار وچگالي جريا ن وضريب فضاي پنجره ا نتخا ب مي گردد.
   با استفاده از معادلات طراحي،ابتدا ابعاد اصلي قاب مغناطيسي،پس از آن جزييات مربوط به سيم پيچيهاي اوليه وثانويه،در ادامه سيستم تنظيم ولتاژتحت بار،سپس سيستم خنك كاري ودرآخرابعاد بدنه محاسبه مي شود.
 پیشگفتار :
  ترانسفور ماتور،وسيله ايست كه انرژي الكتريكيacرااز يك سطح ولتاژ به انرژي الكتريكي با سطح ولتاژ ديگري با استفاده از تأثير ميدان مغناطيسي،تبديل مي كند.اين وسيله متشكل از دوياتعداد بيشتري سيم پيچي است كه روي هسته فرد مغناطيسي مشترك پيچيده شده اند.
   اين سيم پيچها معمولاً«بطور مستقيم» به يكديگر متصل نيستند.
تنهاارتباط بين اين سيم پيچها، فلوي معناطيسي مشتركي است كه در داخل هسته وجود دارد.
  يكي از سيم پيچهاي ترانسفورماتور به منبع acتوان الكتريكي متصل بوده ودومي(وشايد حتي سومي)توان الكتريكي را به بار تحويل مي دهد. آن سيم پيچي ترانسفور ماتور كه به منبع توان وصل است، بنام سيم پيچي اوليه ياسيم پيچي ورودي مشهور است.
سيم پيچي ديگر كه به بار وصل ميگرددبنام سيم پيچي ثانويه وسيم پيچي خروجي معروف ميباشد.در صورتيكه سومي نيزدر ترانسفورماتور وجودداشته باشد آن را ثالثيه مي خوانند.
تاريخچه
اولين ترانسفورماتوردر سال1855وطبق اختراع به ثبت رسيده پرنوسكي ودري بلاتي در كارخانه گانس وكوساخته شده. اين ترانسفورماتوررا نوع ترانسفورماتورهاي حلقه اي وزرهي بدون درز وكاملاً مسدود بوده واز مفتولهاي نازك آهن عايق شده درآن استفاده شده بود.اسم ترانسفورماتورنيز اولين مرتبه توسط همين مخترعين به آن داده شد.
تقريباً5سال بعد با وجود آمدن جريان سه فاز،ترانسفورماتور سه فاز توسط دوليو ودوبروسكي اختراع شد كه از سه ترانسفور ماتور تكفاز تشكيل شده بودودر حدود يكسال بعد همين مخترعين ترانسفورماتور هسته اي را كه سه هسته در يك سطح قرار دارد وامروزه نيز از آن استفاده مي شود طرح ريزي كردندكه توسط كارخانهAEGساخته شد.ترانسفورماتور روغني همزمان با اختراع ترانسفورماتور توسط براون پيشنهاد وساخته شد.
در مورد ترانسفورماتور اشخاص زيادي بخصوص كاپ،دوليو و
دوبروسكي،گورگس،اشتاين تزوگيزبرت وتحقيقات بسيار ارزنده اي انجام داده اند كه موجب تكميل ترانسفورماتور گرديده است.
ودر نهايت ميتوان گفت اولين ترانسفورماتور عملي مدرن ساخته ويليام استنلي در سال1885 ميباشد كه از ابتكار تورق هسته استفاده كرد.
ترانسفورماتورهاي خاص
ترانسهاي خاص كاربرد بسيار زيادي در صنعت دارند از جمله ترانسهاي خاص كه در اين پروژه در مورد آن ها تحقيق شده است ميتوان به ترانس اندازه گيري جريان=ترانس جوشكاري و اتو ترانس اشاره كرد.البته يكي ديگر از ترانسهاي خاص كه در بخش اندازه گيري كاربرد زيادي دارد،ترانس ولتاژ مي باشدكه در واقع يك ترانس كاهنده ولتاژ ميباشد وولتاژرا در سطح پاييني به دستگاه ولت متر انتقال مي دهد ترانس جريان و ترانس ولتاژ در تاسيسات تابلويي براي كاهش مقادير جريان و ولتاژ براي اتصال به آمپرمتر و ولتمتر استفاده مي شود. يكي ديگر از ترانس هاي خاص كه در اين تحقيق به آن اشاره شده است ترانس جوشكاري مي باشد كه نقش بسيار مهمي در صنعت ايفا مي كندو عمل اتصال فلزات به يكديگر براي ساخت ماشين آلات و برپايي اسكلت ساختمان ها بر عهده دارد. 
يكي ديگر از ترانسهاي خاص مورد بررسي در اين تحقيق اتو ترانس ميباشدكه اين ترانس هم كاربرد زيادي دارد،مانند راه اندازي موتورهاي آسنكرون و همچنين براي ساخت ترانسهايي كه مقاومت ولتاژ اوليه و ثانويه آنها كم است از اين نوع ترانس استفاده مي كنند.
بدليل مصرف سيم كمتر در اين نوع ترانس ها به آنها ترانسفورماتور صرفه اي گفته مي شود.
درفصل هاي بعدي به طراحي اين نوع ترانسها پرداخته ميشود.
انواع ترانسفورماتور
تقسيم بندي ترانسفورماتور ها
الف) براساس نحوه قرارگيري سيم پيچها روي هسته(ستوني وزرهي)
ب) براساس ضريب تبديل(افزاينده وكاهنده)
ج) براساس نوع بهره برداري(قدرت-توزيع-خاص)
   كه در قسمتهاي بعدي در مورد هر هسته توضيحات لازم داده خواهد شد.
الف)ترانسفورماتورهاي ستوني وزرهي
   الف)ترانسفورماتور ساده ترين ماشين الكتريكي است كه از سيم پيچهاي پيچيده شده روي يك هسته مغناطيسي ورق شده تشكيل ميگردد دوراه براي قرار دادن سيم پيچها روي هسته وجود دارد. اول اينكه سيم پيچها هسته را احاطه كنند(نوع ستوني) ودوم اينكه هسته سيم پيچها را احاطه كند(نوع زرهي)
   مقايسه بين دو ترانس زرهي وستوني براساس موارد زير صورت مي گيرد.
-    ترانسهاي ستوني نسبت به ترانسهاي زرهي،راحتر سرهم وپياده مي شوند.
-در ترانسهاي ستوني روشهاي بهتري نسبت به ترانس زرهي براي تعمير وجود دارد.
-در ترانسهاي ستوني،خنك كاري سيم پيچها بهتر صورت ميگيرد زيرا سيم پيچها هسته را احاطه كرده اند.در ترانسهاي زرهي،خنك كاري هسته بهتر صورت ميگيرد.
-ترانسهاي زرهي،راكتاكس پراكندگي كمتري دارند.زيرا در آنها عمل تزويج مغناطيسي بهتر صورت ميگيرد. بعلاوه اسكان كاهش راكتاكس پراكندگي به هر مقدار دلخواه وجود دارد.
-ترانسهاي زرهي در مقايسه با ترانسهاي هسته اي مقاومت مكانيكي بيشتري دارند زيرا سيم پيچها در برابر نيروهاي الكترو مغناطيسي تكيه گاه بهتري دارند.
-ترانسهاي زرهي براي ولتاژ پايين وخروجي بزرگ وترانسهاي ستوني براي ولتاژ هاي بالا وخروجيهاي نسبتاً كم استفاده ميشود.
ب)ترانسفورماتورهاي افزاينده و كاهنده
   ترانسفورماتورهاي افزاينده،يك سيستمAC،ولتاژ كم وجريان زياد را به يك سيستمAC با ولتاژ زياد وجريان كم تبديل ميكنند. بنابراين سيم پيچ ثانويه آنها كه سيم پيچ فشار قوي را تشكيل ميدهد از تعداد زيادي سيم پيچ نازك عايق شده تشكيل ميشود. سيم پيچ اوليه كه همان سيم پيچ فشار ضعيف است از سيم هاي ضخيم عايق شده تشكيل ميشود.
   ترانسفورماتورهاي كاهنده، يك ولتاژ زياد درطرف اوليه را به يك ولتاژ كم در طرف ثانويه تبديل ميكند.در اينجا تعداد سيم پيچهاي اوليه بسيار بيشتر وقطر آنها كمتر از سيم پيچ ثانويه است. تبديل ولتاژ وجريان به روش بالا تقريباً تأثيري در توان دو طرف ندارد وتوان خروجي تقريباً برابر با توان ورودي ميباشد.
ج)ترنسفورماتورهاي توزيع و قدرت و خاص
ترانسهاي توزيع،ترانسهاي كاهنده اي هستند با تواني در حدود حداكثر  500kVA كه براي كاهش سطح ولتاژ تا سطح توزيع يا تبديل ولتاژهاي توزيع (مثلاً 11kv )به ولتاژهاي بهره برداري (مثلاً440v )بكار ميروند.حداقل قدرت دراين نوع ترانسفورماتور5kvA ميباشد.
-ترانسهاي قدرت،در ترانسهاي بالاي500kvaساخته ميشوندو درنيروگاه ها وپستهاي توزيع و همچنين در دو طرف خط انتقال براي بالاو پايين آوردن ولتاژ بكار ميروند.
-ترانسهاي خاص در بين انواع گوناگون ترانسفورماتورها،دو نوع ديگربا اهداف ويژه همراه ماشينهاي الكتريكي و سيستم هاي نيرو استفاده ميشوند.اولين ترانسفورماتور،دستگاه مخصوصي است كه براي اندازه گيري يك ولتاژ قوي و توليد يك ولتاژ ضعيف ثانويه كه با آن متناسب ميباشدطرح ريزي شده است.چنين ترانسفورماتوري را«ترانسفورماتور پتانسيلي» مي نامند.
ضمناًترانسفورماتوربرق ميتواند يك ولتاژ ثانويه را متناسب با ولتاژ اوليه اش توليد كند،فرق بين يك ترانسفورماتور پتانسيلي با ترانسفورماتور شبكه در اين است كه ترانسفورماتورهاي پتانسيلي براي عبور جريان هاي بسياركم طراحي
 شده اند.ترانسفورماتوردوم،دستگاهي است كه براي ايجاد يك  جريان ثانويه به مراتب كمتر،اما مستقيماًمتناسب با جريان اوليه، طراحي شده است.به اين دستگاه «ترانسفورماتور جرياني»
مي گويند.همچنين مواقعي است كه احتياج به تغيير كوچكي در سطح ولتاژ وجود دارد.مثلاًلازم است كه ولتاژ110به 120.
ترانسفورماتورهاي اندازه گيرى
   در شبكه هاي نيرو،دو نوع ترانسفورماتور ديگربجز ترانسهاي افزاينده و كاهنده براي اندازه گيري بكار مي روند يكي از آن ها ترانسفورماتور پتانسيلي و ديگري ترانسفورماتور جرياني است.
ترانسفورماتور پتانسيلي داراي سيم پيچ مخصوصي با اوليه فشار قوي وثانويه فشار ضعيف است.اين دستگاه توان اسمي بسيار پاييني دارد و تنها هدفش جمع آوري نمونه اي از ولتاژ شبكه نيرو براي دستگاههاي كنترل كننده است.از آنجائيكه كار اصلي اين ترانسفورماتور نمونه گرفتن از ولتاژ است.لذا بايد آنقدر دقيق باشد تا در مقادير واقعي ولتاژ اثر سوئي نگذارد.با توجه به لزوم وقت در اندازه گيري هاي مورد نظر مي توان ترانسفورماتور هاي پتانسيلي با درجات حساسيت متعددي را تهيه كرد. كار ترانسفورماتورهاي جرياني،آزمايش جريان خط وكاستن آن به ميزان بي خطي وقابل اندازه گيري ميباشد.شكل(1-3)و يا گرام نمونه ترانسفورماتور جرياني را نشان مي دهد.اين دستگاه از سيم پيچ ثانويه اي كه به دور يك حلقه فر ومغناطيسي پيچيده شده ويك خط اوليه كه از مركز حلقه مي گذرد تشكيل شده است.حلقه فرو مغناطيسي نمونه كوچكي از شار خط اوليه را گرفته ومتمركز مي سازد.آنگاه شار مزبور،موجب القاء ولتاژ وجريان در سيم پيچ ثانويه مي شود.
فرق ترانسفوماتور جرياني با ترانسفورماتورهاي ديگر اين است كه حلقه هاي (دورهاي)سيم پيچش،كاملاًدركنار هم جفت نيستند. بر خلاف ترانسفورماتورهاي ديگر در اين ترانسفورماتور شار متقابلQmكمتر از شار نشتيQkاست. به علت اتصال آزاد در سيم پيچها،نسبتاً ولتاژ جريان او روابط(1-3)تا(5-3)در مورد آنها صدق نمي كند. با اين حال جريان ثانويه با جريان اوليه كه مقدارش هم بسيار بيشتر است ،نسبت مستقيم دارد واين دستگاه قادر است تا نمونه هاي دقيقي رابراي مقاصد اندازه گيري تهيه كند.
    مراحل طراحي ترانس جريان
   دراين بخش به تشريح پارامترهاي موثر درطرح يك مدار
مغناطيسي خواهيم پرداخت ومفاهيم مربوطه و دامنه تغييرات آنها را مورد بررسي قرار خواهيم داد.
انتخاب پارامترهاي طراحي
در زير پارامترهاي موثر در طراحي مدار مغناطيسي به همراه نحوه انتخاب آن ها مورد بررسي قرار خواهد گرفت.
انتخاب ضريب فضاي پنجره
فضاي موجود در پنجره هاي قاب مغناطيسي يك ترانسفورماتور
تماماًتوسط مواد زير اشغال مي گردد.
1-ماده هادي(مسي)موجود در سيم پيچ ها
2-ماده عايق روي هاديهاي سيم پيچ ها
3-عايقهاي جامد بكار رفته در:
بين هسته و سيم پيچ فشار ضعيف.
بين سيم پيچ هاي فشارضعيف و قوي.
:بين دو سيم پيچ فشار قوي روي دو ساق مجاور.
ضريب فضاي پنجره بصورت نسبت كل سطح اشغال شده توسط مس سيم پيچ ها به كل سطح پنجره تعريف مي شود.
چگالي جريان
سطح مقطع هاديهاي سيم پيچ اوليه وثانويه پس از انتخاب مقدار مناسب براي چگالي جريان تعيين مي شود. چگالي جريان مجاز در سيمها توسط حرارت موضعي وبازه محدود ميشود.اگر چگالي جريان ، بزرگ انتخاب شود. افزايش درجه حرارت موضعي سيم پيچها زياد مي شود كه ممكن است به عايقها صدمه بزند.انتخاب چگالي جريان ، تلفات مسي را تغيير مي دهد وبنابراين باري كه در آن بازده حداكثر رخ مي دهد. به چگالي جريان بستگي پيدا ميكند.
ابعاد اصلي مدار مغناطيسي
   براساس مشخصات داده شده وبا توجه به معادلات وانتخاب مقادير مناسب براي پارامتر هاي طراحي، ابعاد اصلي مدار مغناطيسي قابل محاسبه هستند.
   براساس بدست آوردن ابعاد اصلي قاب مغناطيسي شامل طول وعرض وارتفاع، به ابعاد ستونها و رديفها و پنجره ها نياز داريم.
ابعاد اصلي هسته
   ابعاد اصلي هسته در ترانسفورماتورهاي ستوني عبارتند از:
1-قطر دايره محيطي دور ستون.
فهرست مطالب
چكيده
پیشگفتار
تاريخچه
ترانسفورماتورهاي خاص
انواع ترانسفورماتور
ترانسفورماتورهاي اندازه گيرى
مراحل طراحي ترانس جريان
انتخاب پارامترهاي طراحي
انتخاب ضريب فضاي پنجره
چگالي جريان
ابعاد اصلي مدار مغناطيسي
ابعاد اصلي هسته
كارايي مدار مغناطيسي
جريان بي باري
طراحي سيم پيچ ها
طراحي سيم پيچ هاي فشار ضعيف
انتخاب ابعاد هاديها
راه اندازی
کارخانه ترانس مهتابی
سرمایه لازم برای احداث کارخانه تولید ترانس
نیروی انسانی مورد نیاز برای کارخانه
فرایند تولید
قسمت دستگاه های خریداری شده برای کارخانه تولید ترانس
دستگاه رنگ پاش (کاردان):
سیم (مس
هسته ترانس
ترمنیال
تعریف عایق
دستمزد :
هزینه سربار
قیمت ترانس در بازار