ترانسفورماتور یک به یک سه فاز: ایزولاسیون گالوانیکی، کاهش نویز و هارمونیک ها، مواد نوین هسته، عایق های پیشرفته و کاربردهای حیاتی

ترانسفورماتور یک به یک سه فاز با نسبت تبدیل ۱:۱ به عنوان یکی از تجهیزات حیاتی در سیستم های قدرت حساس، وظیفه ی ایزولاسیون گالوانیکی کامل بین شبکه و بار را بر عهده دارد و بدون حضور این ماشین ساکن، تامین ایمنی تجهیزات گرانقیمت، حذف نویزهای الکترومغناطیسی و جلوگیری از انتشار هارمونیک ها در کاربردهایی نظیر بیمارستان ها، مراکز داده و تجهیزات پزشکی غیرممکن خواهد بود. این مقاله با مرور پیشینه ی پژوهشی از اولین ترانسفورماتورهای ایزولاسیون وستینگهاوس (۱۹۰۵) تا ترانسفورماتورهای پیشرفته ABB (۲۰۱۵) و همچنین تحلیل داده های تجربی گزارش شده توسط جانسون و براون (۱۹۲۰)، تاناکا و سوزوکی (۱۹۸۰)، ABB (۱۹۷۰)، ABB (۲۰۱۵)، گوستاوسن (۲۰۱۰)، زیمنس (۱۹۹۰)، مک لایمن (۲۰۰۰) و GE (۱۹۵۵)، نشان می دهد که با افزودن صفحه ی محافظ الکترواستاتیک بین سیم پیچ ها، ظرفیت خازنی بین اولیه و ثانویه از ۲.۸ نانوفاراد به ۰.۳ نانوفاراد کاهش می یابد و تضعیف نویز در فرکانس ۱۰ کیلوهرتز از ۲۲ دسی بل به ۴۲ دسی بل افزایش می یابد. هسته های فولاد آمورف تلفات بی باری را تا ۶۳ درصد نسبت به فولاد سیلیسیم جهت دار کاهش می دهند و در ترانسفورماتور ۲۵۰ کیلوولت آمپر، تلفات بی باری از ۶۵۰ وات به ۲۴۰ وات رسیده و بازده از ۹۶.۸ به ۹۷.۹ درصد افزایش یافته است. هسته های حلقوی آمورف جریان هجومی را از ۱۰.۲ برابر جریان نامی به ۴.۸ برابر کاهش می دهند. ترانسفورماتورهای خشک با عایق کلاس H دمای سیم پیچ ۱۳۰ درجه سانتی گراد و مقاومت عایقی ۲۵۰ مگااهم ارائه می دهند. در حضور بارهای یکسوساز، اتصال مثلث-مثلث هارمونیک سوم جریان را از ۱۸.۵ درصد به ۴.۲ درصد کاهش می دهد. تضعیف نویز مد مشترک در فرکانس ۱۰۰ کیلوهرتز به ۶۲ دسی بل می رسد. نتیجه گیری اصلی بر ضرورت گذار به هسته های فولاد آمورف حلقوی، صفحات محافظ چندلایه، عایق های نانوکامپوزیتی کلاس H و اتصالات مثلث-مثلث برای کاهش هارمونیک ها تاکید دارد. در ادامه، شانزده پیشنهاد در چهار دسته ی پژوهشی، فنی-طراحی، هنجاری-استانداردسازی و آموزشی-ترویجی ارائه شده است که شامل صفحات محافظ چندلایه، ترانسفورماتورهای ۵۰۰ کیلوولت آمپر با هسته ی حلقوی، عایق های نانوکامپوزیتی و بازنگری استاندارد IEC ۶۰۰۷۶-۱ می باشد.

کلیدواژه ها:

ترانسفورماتور یک به یک سه فاز ، ایزولاسیون گالوانیکی ، صفحه محافظ الکترواستاتیک ، هسته آمورف ، تضعیف نویز ، جریان هجومی ، هارمونیک ، اتصال مثلث-مثلث