ترانس ولتاژ و انواع آن

ترانس ولتاژ Voltage transformer ، يك ترانس كاهنده جهت رسيدن به ولتاژ متناظر در اوليه اين ترانس می باشد. ولتاژ ثانويه در اين ترانس ها متناسب و هم فاز با ولتاژ اوليه است . اين ترانس ها بصورت موازي بين ولتاژ اوليه و زمين قرار مي گيرد.

اين ترانس هم داراي انواع مختلف و اندازه ها ، قدرت متفاوت و ساختمان هاي متفاوت است. ترانس هاي ولتاژ در انواع تك فاز ، دو فاز و چند فاز نيز ساخته مي شوند. اين ترانس ها در ولتاژ هاي بالا براي صرفه جويي در هزينه ها و كمتر شدن حجم ساختماني خود از خازن هايي سود مي برد كه در داخل خود ترانس تعبيه شده است و به ترانس هاي ولتاژ خازني معروف است.
علاوه بر اندازه گيري ولتاژ فشار قوي و نمونه برداري ولتاژ براي رله هاي حفاظتي از ترانس هاي ولتاژ در پست ها براي ارتباطات PLC نيز استفاده مي شود كه در بعضي موارد وسايل ارتباطي ( لاين تراپ ) بروي خود اين ترانس ها نصب مي شود كه در ادامه به آن مي پردازيم .

انواع ترانس ولتاژ

ترانس ولتاژ اندوكتيو ( VT يا PT )
ترانس ولتاژ خازني ( Capacitive Voltage Transformer )

– ترانس ولتاژ اندوكتيو

ترانس هاي ولتاژ ، شامل دو سيم پيچ هستند كه بسته به نوع ترانس و ترانس مورد درخواست در ثانويه مي تواند تعداد بيشتري سيم پيچ ( كور ) وجود داشته باشد. در درون اين ترانس ها هم روغن روان قرار دارد و باعث خنك شدن ترانس مي شود. در اوليه ، اين ترانس به ولتاژ نامي پست متصل مي شود و تنها شامل يك ترمينال است ( البته در انواعي از آن ترمينال هاي اوليه ورود و خروج هم وجود دارد ) .
قدرت خروجي ترانس ولتاژ برابر با مجموع قدرت كورهاي ثانويه است. قدرتي كه بروي پلاك ترانس درج مي شود ، قدرتي است كه ترانس بطور دائم در مدار مي تواند بدهد .ترانس ولتاژ طرح شده براي فركانس 50 هرتز مي تواند در فركانس 60 هرتز هم بدون افت قدرت نامي بكارش ادامه دهد.

– ترانس ولتاژ خازني

امروزه بخاطر هزينه هاي كمتر اين نوع ترانس ها و نوع كاربرد آنها بيشتر از اين نوع ترانس ها استفاده مي شود كه در اين مقوله بيشتر به اين نوع ترانس ها مي پردازيم ؛ از آنجا كه خصوصيات عايقي در ولتاژ هاي بالا تر در ترانس هاي ولتاژ اندوكتيو به نسبت سخت تر و حجيم تر مي شود لذا در ابتداي امر توسط خازن هايي ولتاژ اوليه را كاهش داده كه اين خازن ها از نوع كاغذي با هادي آلومينيومي هستند كه بصورت متوالي قرار دارند و بسته به ولتاژ ، تعداد خازن ها متفاوت است و در ولتاژ بيشتر تعداد خازنهاي سري بيشتر مي شود. پس از كاهش اين ولتاژ با استفاده از يك هسته و سيم پيچ به مقدار نامي ولتاژ در ثانويه كه ذكر شد كاهش مي يابد. ترانس هاي ولتاژ خازني دقت كمتري دارند اما قيمت مناسب تري دارند ، و از آنجا كه در نصب سيستم PLC نيز جهت جلوگيري در نصب خازن هاي كوپلاژ جلوگيري مي شود لذا از اين ترانس ها بيشتر استفاده مي شود .

قسمت هاي مختلف يك ترانس ولتاژ خازني

1 – سيستم انبساطي
2 – المانهاي خازني
3 – بوشينگ ولتاژ مياني
4 – ترمينال اوليه
5 – ترمينال ولتاژ پائين
6 – بالشتك گازي
7 – دريچه نشاندهنده روغن
8 – راكتور جبران كننده
9 – مدار ميرا كننده فرو رزونانس
10- سيم پيچ هاي اوليه و ثانويه
11- هسته
12- جعبه ترمينال

فرورزونانس اصولاً نوعي تشديد ( رزونانس) است كه در مدارهاي سلفي و خازني سري ، با عنصر سلفي داراي هسته آهني ، نظير مدار بسته سيم پيچي روي ميدهد . ظرفيت خازني مقسم ولتاژ بطور سري با راكتور جبران كننده و ترانس اصلي يك مدار تشديد را در اين ترانس ها بوجود مي آورد، در زمان بروز اين پديده شرايط اشباع هسته مغناطيسي مدار و اندوكتانس ظاهر گرديده ، پديده رزونانس را به فرورزونانس تبديل مي كند. بدون وجود مقاومت اضافي بار با تلفات در يك مدار LC ، ولتاژ دو سر هر يك از المان هاي آن ميتواند از ولتاژ منبع اعمال شده به آنها بزرگتر شود .
در نتيجه اين پديده ، ممكن است ولتاژهاي بزرگي در فاصله ايزولاسيون قسمت هاي مختلف يك شبكه رخ دهد و يا موجب اشباع شديد هسته آهني در اثر جريان هاي زياد شود و يا موجب گرم شدن بيش از حد واحد الكترو مغناطيسي و يا شكست عايقي در آن شود . مدار ميرا كننده از اتصال سري يك راكتور داراي هسته آهني و يك مقاومت خنك شونده با روغن تشكيل شده است. در شرايط معمولي هسته راكتور ميرا كننده اشباع نمي شود و بنابر اين امپدانس بالايي از خود نشان ميدهد. با شروع فرورزونانس ، فلو در هر دو هسته ترانسفورماتور اصلي و راكتور ميرا كننده افزايش مي يابد . اشباع هسته راكتور ميرا كننده باعث كاهش امپدانس در مدار مي شود كه خود باعث عبور يك جريان از داخل آن مي شود و موجب خنثي شدن اين پديده مي شود.
همچنين اگرسه ترانس ولتاژ تك فاز استفاده شود ، جهت جلوگيري از اين پديده ، در خروجي سيم پيچ مثلث باز از مقاومتي 30 تا 35 اهمي و با توان 300 وات يا بيشتر استفاده مي شود.

ترانسفورماتور اصلي واحد الكترو مغناطيس داراي چند سيم پيچ تنظيم می باشد كه براي ثابت نگه داشتن و يا بهتر كردن دقت براي يك بار كه با بار نامي تفاوت داشته است و يا حداقل كردن خطاي دامنه و يا ايجاد امكان تعويض مقسم ولتاژ و تنظيم مجدد ترانسفورماتور براي تركيب جديد مقسم ولتاژ و واحد مغناطيسي بكار ميرود كه با تغيير شكل تعداد دور سيم پيچ ها ميتوان تعداد دور را تا 05/6 + درصد با فاصله 05/0 در صد تنظيم نمود ؛ كه البته اين اتصالات بنا به در خواست تنظيم شده هستند و ضرورتي به تنظيم مجدد آنها در محل پست نيست .

موارد مهم در انتخاب یک ترانس ولتاژ

مشخصات مهم يك ترانس ولتاژ به قرار زير است كه در هنگام سفارش و يا طراحي لحاظ قرار مي گيرد :
•   بالاترين ولتاژ سيستم
•   فركانس نامي
•   نسبت تبديل
•   تيپ و كلاس
•   ظرفيت خازني بين اوليه و زمين
•   فاصله خزشي ( Creepage Distance )
•   حد اكثر بار حرارتي

ترانس هاي ولتاژ در ولتاژ هاي پائين تر تنها از سيم پيچ هاي اوليه و ثانويه تشكيل شده اند كه عايق استفاده شده در آنها اپوكسي رزين بوده كه در قالب هايي شكل داده مي شوند. در ورودي اوليه اين ترانس ها فيوز محافظ قرار مي گيرد و اوليه آنها از طرف ديگر به زمين ( در تك فاز ) وصل مي شود و در ثانويه هم به همين صورت است يعني انتهاي سيم پيچ ثانويه زمين مي شود. كلاس دقت در اغلب ترانس هاي مورد استفاده در پست ها 3P است كه نشاندهنده اين است كه به ميزان 3 درصد خطا در نسبت تبديل ترانس وجود دارد .
در ترانس هاي 63 كيو ولت و بالاتر در خروجي اين ترانسها فيوزهايي نصب مي شود. اين فيوزها هم مي تواند در داخل باكس خود ترانس باشد و يا در تابلويي ديگر ، كه اگر در تابلو ها باشد همراه با يك كنتاكت كمكي براي ارسال آلارم درصورت عملكرد فيوز همراه است .
در ترانس هاي ولتاژ بيروني در هنگام نصب بايد دقت داشت كه سيم اتصال بدنه آن به دقت نصب گردد و مقاومت پائيني داشته باشد . در طول زمان بهره برداري جز بازديد اتصالات و چك كردن ظاهري ترانس نياز به تست و آزمون خاصي ندارد. اما بعد از يك اتصالي و يا زمان تعريف شده براي ترانس توسط كارخانه سازنده بايد روغن داخل آن تست شود. همچنين در صورت نشتي احتمالي حتما بايد با روغن هم تراز با كلاس روغن آن اصلاح گردد.
نياز است كه در مدت هاي مشخص بسته به موقعيت محيطي نصب ترانس ، مقره هاي خازني آن تميز گردد و ترمينال هاي ثانويه نيز آچاركشي شود.