ترانسفورماتورهای سه فاز: اصول طراحی، پیکربندی های اتصال، مواد نوین، فناوری های خنک سازی و پایش وضعیت هوشمند

ترانسفورماتور سه فاز به عنوان یکی از ارکان اساسی سیستم های قدرت مدرن، وظیفه ی تغییر سطح ولتاژ در شبکه های تولید، انتقال و توزیع برق را با بازده بالای ۹۹ درصد بر عهده دارد و از اولین نمونه ی عملی دولیوو-دبروولسکی (۱۸۹۱) تا ترانسفورماتورهای امروزی با هسته ی فولاد آمورف و روغن گیاهی تحولی عمیق را تجربه کرده است. این مقاله با مرور پیشینه ی پژوهشی از نظریه ی اشتینمتز (۱۹۰۰) تا ترانسفورماتورهای ابررسانا زیمنس (۲۰۱۰) و همچنین تحلیل داده های تجربی گزارش شده توسط کوری و پترسون (۱۹۶۰)، دیک و همکاران (۱۹۹۰)، دووال (۲۰۰۵)، دیکونو و همکاران (۲۰۱۵)، ABB (۱۹۹۵) و هیتاچی (۱۹۸۲)، نشان می دهد که اتصال ستاره-مثلث با تغییر فاز ۳۰ درجه و حذف هارمونیک سوم، رایج ترین پیکربندی در شبکه های توزیع است. فولاد آمورف تلفات بی باری را تا ۷۵ درصد نسبت به فولاد سیلیسیم جهت دار کاهش می دهد به طوری که در یک ترانسفورماتور ۵۰۰ کیلوولت آمپر، تلفات بی باری از ۸۵۰ وات به ۲۲۰ وات رسیده و بازده از ۹۸.۹ به ۹۹.۵ درصد افزایش یافته است. روغن گیاهی زیست تجزیه پذیر با نقطه اشتعال ۳۳۰ درجه سانتی گراد و قابلیت تجزیه ۹۸ درصد، جایگزینی ایمن و سازگار با محیط زیست برای روغن معدنی است. جریان هجومی در لحظه ی وصل می تواند تا ۱۵ برابر جریان نامی با هارمونیک دوم ۶۵ درصد باشد. تحلیل پاسخ فرکانسی قادر به تشخیص جابجایی ۲ میلی متری سیم پیچ با دقت ۹۵ درصد و مثلث دووال خطاهای داخلی را با دقت ۹۲ درصد شناسایی می کند. نتیجه گیری اصلی بر ضرورت گذار به ترانسفورماتورهای با هسته ی آمورف و نانوکریستالین، روغن های گیاهی، سیم پیچ های ابررسانا و پایش هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا تاکید دارد. در ادامه، شانزده پیشنهاد در چهار دسته ی پژوهشی، فنی-طراحی، هنجاری-استانداردسازی و آموزشی-ترویجی ارائه شده است که شامل آلیاژهای نانوکریستالین، ترانسفورماتورهای ابررسانا، سنسورهای فیبر نوری و بازنگری استاندارد IEC ۶۰۰۷۶ می باشد.

کلیدواژه ها:

ترانسفورماتور سه فاز ، هسته آمورف ، اتصال ستاره-مثلث ، فولاد سیلیسیم جهت دار ، روغن گیاهی ، جریان هجومی ، تحلیل گاز حل شده ، بازده