کمینه کردن نیروهای الکترومغناطیسی محوری وارد بر سیم پیچ های ترانسفورماتورهای قدرت

ترانسفورماتور یکی از المانهای حیاتی و گران قیمت در سیستمهای قدرت میباشد، لذا نگهداری و حفظ آن بخصوص در شرایط بحرانی بسیار حائز اهمیت است. یکی از این شرایط بحرانی، شرایط اتصال کوتاه در ترانسفورماتور می باشد که این شرایط تنشهای مکانیکی زیادی را بر اجزای سازنده ترانسفورماتور بخصوص سیم پیچها وارد می آورد. لذا محاسبه نیروهای اتصال کوتاه ترانسفورماتور (آکسیال و رادیال) و تنشهای مکانیکی و در نظر گرفتن مقادیر محاسبه شده در هنگام ساخت ترانسفورماتور بسیار پر اهمیت می باشد. در این مقاله، ابتدا توسط روابط تحلیلی ناشی از مدلسازی میدانهای مغناطیسی که مبنای آن، حل معادلات ماکسول در مختصات استوانهای به روش آینه ای است، بردار چگالی شار مغناطیسی نشتی برای جریانهای مشخص سیم پیچی ها به دست می آید. سپس به محاسبه نیروهای الکترومغناطیسی شعاعی و محوری وارد بر سیم پیچیهای ترانسفورماتور نمونه در تپهای مختلف و در حالت بیشترین دامنه جریان ایجاد شده در حالت اتصال کوتاه پرداخته میشود. ترانسفورماتور نمونه، یک ترانسفورماتور قدرت سه فاز با هسته نوع ستونی و با توان 250MVA و با نسبت تبدیل 15,75/245 kV با گروه برداری YNd11 میباشد. سیم پیچ فشارضعیف این ترانسفورماتور از نوع سیمپیچ هلیکال و سیم پیچ فشارقوی آن از نوع بشقابی درهم شده میباشد. ایده اصلی این مقاله کمینه سازی نیروهای محوری وارد بر سیمپیچ با جابجایی بهینه مراکز مغناطیسی سیم پیچها نسبت به هم میباشد که به شدت از لحاظ قیمت مواد مصرفی برای مهار سیمپ یچها و افزایش چگالی جریان سیم پیچها و نهایتا0 کاهش وزن آنها حائز اهمیت میباشد. نتایج ارائه شده در این مقاله در نرم افزار اجزاء محدود اعتبارسنجی شده اند.

Keywords:

جریان های اتصال کوتاه , نیروهای اتصال کوتاه , کمینه سازی نیروها , روش المان محدود