دانلود گزارش کارآموزی برق

پیشگفتار :
پیدایش ترانسفورماتور در صنعت برق دو تحول عمده در این صنعت بوجود آورده است :
1- ارتباط سراسری میان شبکه های مصرف و تولید در سطح یک یا چند کشور
2- امکان طراحی وسایل الکتریکی با منابع تغذیه دلخواه.

گستردگی منابع انرژی در سطح هر کشور و مقرون به صرف بودن تاسیس نیروگاههای برق در نزدیکی منابع انرژی ، همچنین ضرورت تعیین محلی خاص برای احداث سدها سبب می شود که هنگام انتقال انرژی الکتریکی با ولتاژ پایین ، تلفات زیادی در انرژی تولید شده به وجود آید.

بنابراین ، یا باید نیروگاههای برق ، محلی طراحی شوند یا به دلیل پایین بودن بازده اقتصادی از احداث آنها صرفنظر شود.

بهره گیری از ترانسفورهای قدرت موجب افزایش ولتاژ جریان انتقال و کاهش تلفات انرژی به مقدار زیاد می شود، در نتیجه :
1- مشکل انتخاب محل نیروگاه را بر طرف می کند.

2- ایجاد شبکه سراسری را میسر می سازد.

3- مدیریت بر شبکه مصرف و تولید را به مراتب گسترش می دهد
از سوی دیگر کاهش ولتاژ جریان متناوب شبکه با استفاده از ترانسفورماتور امکان طراحی وسایل الکتریکی ، الکترونیکی ، صوتی ، تصویری و سیستم های کنترل را با هر ولتاژ لازم فراهم می آورد .

همچنین به علت طراحی مدارهای فرمان الکتریکی با ولتاژ کمتر، ایمنی تکنیسینها و کارگران فنی مربوطه در هنگام کار افزایش می یابد.

اصول و طرز کار ترانسفورماتور
ترانسفورماتور دستگاه استاتیکی ( ساکن ) است که قدرت الکتریکی ثابتی را از یک مدار به مدار دیگر با همان فرکانس انتقال می دهد .

ولتاژ در مدار دوم می تواند بیشتر یا کمتر از مدار اول بشود، در صورتیکه جریان مدار دوم کاهش یا افزایش می یابد.

بنابراین اصول فیزیکی ترانسفورماتورها بر مبنای القاء متقابل می باشد که بوسیله فوران مغناطیسی که خطوط قوای آن اولیه و ثانویه را قطع می کند، ایجاد می گردد.

ساده ترین فرم ترانسفورماتورها بصورت دو سیم القائی است که از نظر الکتریکی از یکدیگر جدا شده هستند ولی از نظر مدار مغناطیس دارای یک مسیر با مقاومت مغناطیس کم می باشد .

هر دو سیم پیچ اولیه و ثانویه دارای اثر القایی متقابل زیاد می باشند .

بنابراین اگر یک سیم پیچ به منبع ولتاژ متناوب متصل شود، فلوی مغناطیسی متغیر بوجود خواهد آمد که بوسیله مدار مغناطیسی ( هسته ترانسفورماتور که از یکدیگر عایق شده اند ) مدارش بسته شده و در نیتجه بیشتر فلوی مغناطیسی مدار ثانویه را قطع نموده و تولید نیروی محرکه التریکی می نماید.

( طبق قانون فاراده نیروی محرکه القاء شده ) .

اگر مدار ثانویه ترانسفورماتور بسته باشد یک جریان در آن برقرار می گردد و میتوان گفت که انرژی الکتریکی سیم پیچ اولیه ( بوسیله واسطه مغناطیس) تبدیل به انرژی الکتریکی در مدار ثانویه شده است .

تعریف مدار اولیه و ثانویه در ترانسفورماتور.

بطور کلی سیم پیچ که به منبع ولتاژ متناوب متصل می گردد را سیم پیچ اولیه یا اصطلاحاً «طرف اول » و سیم پیچی که این انرژی را به مصرف کننده منتقل می کند ، سیم پیچ ثانویه « طرف دوم » می نامند .

حال می توان بطور کلی مطالب فوق را بصورت زیر جمع بندی نمود:
بنا به تعریف ترانسفورماتور وسیله ایست که :
1- قدرت الکتریکی را از یک مدار به مدار دیگر انتقال می دهد.

بدون آنکه بین دو مدار ارتباط الکتریکی وجود داشته باشد.

2- در فرکانس مدار هیچگونه تغییری ایجاد نمی نماید.

3- این تبدیل بوسیله القاء الکترومغناطیسی صورت می گیرد.

4- در صورتیکه مدار اولیه و مدار ثانویه بسته باشند ، این عمل بصورت القای متقابل و نفوذ در یکدیگر صورت می گیرد.

ساختمان ترانسفورماتور :
اجزای یک ترانسفورماتور ساده عبارتند از :
1- دو سیم پیچ که دارای مقاومت اهمی و سلفی می باشند.

2- یک هسته مغناطیسی .

3- قسمتهای دیگری که اصولاً مورد لزوم می باشند عبارتند از :
الف : یک جعبه برای قرار دادن سیم پیچ ها و هسته در داخل آن
ب : سیستم تهویه – که معمولاً در ترانسفورماتورهای با قدرت زیاد، علاوه بر سیستم تهویه می یابد مخزن روغن نیز برای خنک کردن بهتر کار گرفته شود.

ج : ترمینالهایی که باید سرهای اولیه و ثانویه روی آنها نصب شود.

خصوصیات هسته مغناطیسی :
در تمام انواع ترانسفورماتورها هسته از ورقه های ترانسفورماتور ( ورقه های دینامو ) ساخته می شود که مسیر عبور فوران مغاطیسی را با حداقل فاصله هوایی ایجاد نماید و جنس آن از آلیاژ فولاد می باشد که مقداری سیلیس به آن اضافه گردیده است.

با فعل و انفعالاتی که در متالوژی بر روی این نوع فولاد انجام می شود وعملیات حرارتی که صورت می گیرد سبب می شود که پر می ابلیته ( قابلیت هدایت مغناطیسی ) هسته بالا رفته و به عبارت دیگر تلفات هیستر زیس کاهش می یابد و بطور کلی مقاومت مغناطیسی کوچک می گردد.

از طرف دیگر برای کاهش تلفات ناشی از جریان گردابی فوکو هسته ترانسفورماتورها را به صورت ورقه می سازند و اصولاً یک طرف این ورقه ها را با ماده ای که بتواند فوران مغناطیسی را عبور دهد ولی عایق جریان الکتریکی باشد، می پوشانند و بنابراین این ورقه ها باید به ترتیبی چیده می شوند که از یکدیگر عایق الکتریکی باشند.

معمولاً ضخامت ورقه های هسته ترانسورماتورها در فرکانس 50 تا 25 بین 35/0 تا 50/0 میلیمتر می باشد.

این ورقه ها پهلوی هم قرار می گیرند.

و اصولاً مقدار آن محاسبه می گردد.

همانطوریکه در این شکل مشاهده می شود ، با قرار گرفتن ورقه ها بر روی یکدیگر بین آنها فاصله هوایی بوجود می آید و در نتیجه در سطح مقطع هسته همیشه یک شکاف وجود دارد که اجتناب ناپذیر است.

انواع هسته های ترانسفورماتور ساختمان هسته ترانسفورماتورهای معمولی بدو صورت کلی ساخته می شوند.

الف : هسته نوع معمولی ب : هسته نوع زرهی البته ترانسفورماتور با هسته های حلزونی یا مارپیچ هم ساخته می شود، ولی قسمت عمده را در صنعت تشکیل نمی دهد.

از نظر فیزیکی در ترانسفورماتور با هسته معمولی سیم پیچی اولیه و ثانویه در دو طرف بازوهای هسته و بصورت مجزا پیچیده می شوند.

در حالیکه در نوع زرهی که کاربرد بیشتری هم دارد ، این سیم بندی بر روی قسمت وسط ( اولیه و ثانویه ) روی هم پیچیده می شوند .

و از نظر اقتصادی راندمان کار بیشتر دارد و ارزان تر تمام می شود .

به شکل (4) توجه کنید.

در قسمت ( الف ) و ( ب ) دیاگرام فوران در هر دو نوع هسته مشخص شده است .

در قسمت ( الف ) دیاگرام بسیار ساده ترانسفورماتور با هسته نوع معمولی و وضعیت سیم بندی اولیه و ثانویه و جهت مخالف فوران در دو بازوی هسته کاملاً مشخص شده است.

ولی باید توجه داشت که مقداری فوران بصورت فوران پراکندگی نیز وجود دارد که سبب کاهش فوران از مقدار اصلی شده و به آن نشد مغناطیس می گویند.

اما اگر دقت کنید ، در می یابید که اینبار فوران مغناطیسی در دو مسیر دور می زند و اگر بخواهیم که هر یک از سیم پیچ های اولیه و ثانویه بر روی بازوی اول و دوم نوع معمولی پیچیده شده اند.

( یعنی بر خلاف نوع معمولی که می یابد که می باید اولیه بر روی یک بازو ثانویه بر روی بازوی دیگر باشند ) .

باید توجه داشت که چه نوع هسته معمولی باشد و چه نوع زرهی هر دو نوع هسته از ورقه های ترانسفورماتور ساخته شده است که در نوع معمولی این ورقه ها را بفرم L در می آورند و در نوع زرهی این ورقه ها را بصورت E و I در می آورند پهلوی هم قرار می دهند .

نحوه سوار کردن هسته و بستن سیم پیچ یک ترانسفورماتور با هسته نوع معمولی بصورت می باشد.

همچنانکه در شکل مشاهده می گردد.

اگر قسمت نمایش یک طبقه هسته باشد، قسمت نمایش طبقه دوم هسته است و به همین ترتیب این عمل تکرار می شود تا سطح مقطع خواسته شده بدست آید.

و این عمل برای جلوگیری از افزایش ( مقاومت مغناطیسی ) در نقاط اتصال هسته و کاهش فوران پراکندگی صورت می گیرد.

نتیجه می گیریم که در ترانسفورماتور با هسته نوع معمولی همیشه باید هر طبقه ورقه ترانسفورماتور نسبت به طبقه بعدی در خلاف جهت هم چیده شوند.

نحوه سوار کردن هسته و بستن سیم پیچ ترانسفورماتور باهسته نوع زرهی هم مانند نوع معمولی است و مطابق صورت می گیرد.

تئوری مقدماتی ترانسفورماتور آیده آل : ترانسفورماتور ایده آل ، ترانسفورماتوری است که افت ندارد.

برای مثال سیم پیچ های آن مقاومت اهمی ندارد و پراکندگی فوران معناطیسی در آن وجود ندارد .

تلفات مسی و تلفات مسی آهنی ( p Fe ) در آن موجود نمی باشد.

پس بطور کلی یک ترانسفورماتور ایده آل شامل دو سیم پیچ با ندوکیتویته خالص ( مقاومت سلفی ) که روی هسته بدون افت فوران مغناطیسی پیچیده شده می باشد .

باید خاطر نشان شود که چنین ترانسورماتوری عملاً غیر ممکن است و وجود خارجی ندارد و به همین دلیل به آن ایده ال می گوییم .

ولی برای کار بحث در مورد ترانسفورماتورها را از حالت ایده آل شروعت کرده و مرحله جلو می بریم تا به حالت واقعی آن نزدیک شویم.

تراسنفورماتور ایده آلی که مدار ثانویه آن باز است و مدار اولیه آن به مدار اولیه آن به منبع ولتاژ متناوب سینوس V1 متصل است را در نظر می گیریم .

این ولتاژ باعث یک جریان متناوب در مدار اولیه می شود.

از آنجائیکه سیم پیچی اولیه سلف خالص است و مدار خروجی هم باز است ، پس جریانی که از مدار اولیه عبور می کند فقط جریان مغناطیس کننده است .

اثر این جریان فقط مغناطیس کردن هسته می باشد و از لحاظ دامنه مقدار آن خیلی کوچک است و نسبت به V1 مقدار 90 درجه اختلاف فاز دارد، که چون مدار سلفی است این اختلاف فاز بصورت « پس فاز » می باشد .

جریان متناوب یک فوران مغناطیسی متغیر که در تمام مدت متناسب با جریان است را تولید می کند ( فرض می کنیم قابلیت هدایت مغناطیسی هسته ثابت است ) و بنابراین با آن هم فاز است .

این فوران متغیر هم سیم بندی اولیه و هم ثانویه را قطع می کند .

و طبق قانون لنز نیروی الکتروموتوری E1 را در اولیه تولید می کند و این نیروی الکتروموتوری که در این حالت به آن خود القاء هم می توان گفت از نظر مقدار در هر لحظه معادل V1 ولی در جهت مخالف آن می باشد.

به همین ترتیب در ثانویه نیز نیروی الکتروموتوری E2 تولید می شود که به آن می توان نیروی القای متقابل نیز گفت ، که جهت آن در خلاف جهت فاز V1 و دامنه آن متناسب با مقدار تغییر فوران مغناطیسی و تعداد دور سیم بندی ثانویه می باشد.

مقادیر لحظه ای ولتاژ بکار رفته و نیروی الکتروموتوری القاء شده و جریان مغناطیسی کننده بوسیله منحنی های سینوسی مشخص گردیده اند .

معادله نیروی الکتروموتوری در یک ترانسفورماتور فرض می کنیم که تعداد دور سیم پیچهای اولیه برابر N1 و تعداد دور سیم پیچهای ثانویه برابر N2 باشد ، و از طرفی فوران مغناطیسی ماکزیمم در هسته نیز برابر است با : = فوران مغناطیس ماکزیمم هسته = چگالی فوران مغناطیسی ماکزیمم هسته .

S = سطح مقطع هسته .

چون جریان متناوب است ، بنابراین شکل موج فوران مغناطیس هم که همفاز با آن می باشد نیز متناوب است بنابراین اگر مطابق شکل (10) زمانی معادل 4/1 زمان تناوب یعنی را در نظر بگیریم در این مدت زمان فوران مغناطیسی از مقدار صفر به مقدار ماکزییم خود افزایش می یابد.

بنابراین اگر بخواهیم مقدار فوران مغناطیسی متوسط هسته را بدست آوریم باید مقدار از صفر تا ماکزییم را بر زمانی که این مقدار در طی آن افزایش می یابد تقسیم کنیم تا مقدار متوسط فوران بدست آید.

یعنی : مقدار متوسط تغییرات فلوی مغناطیسی که واحد آن بصورت وبر (wb) بر ثانیه (sec) می باشد.

(wb/sec) چون می دانیم که مقدار نیروی محرکه القایی می باشد .

از مقادیر متوسط را بررسی کنیم فرمول را بصورت زیر برای مقادیر متوسط می توان نوشت: یعنی : مقدار متوسط نیروی محرکه القایی برابر است با مقدار متوسط فوران مغناطیس کننده که در فرمول فوق N , e را می توان هم برای اولیه در نتیجه صورت N1 , E1 و هم برای ثانویه در نتیجه بصورت N2 , E2 در نظر گرفت .

با توجه به بحث فوق در حالت کلی می توان فرمول بالا را بصورت زیر تعریف نمود.

چون مقدار متوسط نیروی محرکه القاء شده برابر است با مساحت سطح زیر منحنی سینوسی تقسیم بر یک ضلع آن یعنی بنابراین می توان مقدار متوسط نیروی محرکه را بصورت زیر محاسبه نمود.

و از طرفی می دانید که مقدار موثر نیروی محرکه القا شده برابر است با : بنابراین نسبت نیروی محرکه موثر به نیروی محرکه متوسط برابر است با : پس می توان نوشت : و از رابطه (1) نیز مقدار عددی Em را در رابطه اخیر قرار می دهیم و در نتیجه بنابراین می توان نیروی الکتروموتوری القا شده در طرف اولیه را بصورت زیر محاسبه نمود: که در این فرمول N1 تعداد حلقه های اولیه می باشد.

و بهمین ترتیب مقدار مؤثر نیروی محرکه القایی در طرف ثانویه برابر است با : که در فرمول الخیر N2 تعداد حلقه های طرف ثانویه می باشد.

در یک ترانسفورماتور ایده آل و بی بار می توان نوشت : E2=V2 و E1 =V1 که مقدار V2 ولتاژ بی باری طرف ثانویه می باشد.

محاسبه ضریب تبدیل ترانسفورماتور اگر معادله نیروی محرکه القاء شده در اطراف اول (E1) را بر معادله نیروی محرکه القاء شده در طرف دوم (E2) تقسیم کنیم خواهیم داشت.

این نسبت به عنوان ضریب تبدیل ولتاژ یا بطور کلی ضریب تبدیل ترانسفورماتور شناخته می شود.

از رابطه فوق می توان نتیجه گرفت : الف : اگر باشد یعنی در نتیجه به ترانسفورماتور فوق افزاینده می گویند.

ب : اگر باشد یعنی در نتیجه به ترانسفورماتور فوق کاهنده می گویند .

اما چون بحث در مورد ترانسفورماتورهای ایده آل است بنابراین افت قدرت در آنها موجود نمی باشد ، و می توان نوشت که : قدرت خروجی = قدرت ورودی بنابراین رابطه جریانها نسبت به ضریب تبدیل ولتاژها بصورت عکس می باشد.

بررسی ترانسفورماتور همراه با افت ولی بدون پراکندگی مغناطیسی در این حالت بدو صورت ترانسفورماتور را مورد برسی قرار می دهیم: الف : در حالیکه ترانسفورماتور بدون بار باشد.

ب : در صورتیکه ترانسفورماتور باردار باشد .

الف : بررسی ترانسفورماتور در حالتبی باری .

در بحث قبل در مورد ترانسفورماتور ایده آل فرض کردیم که هیچگونه افت آهن و مسی در آن موجود نیست.

اما شرایط واقعی ترانسفورماتور ایجاب می کند که اصلاحات و تغییرات اساسی در تئوری قبل ایجاد شود.

موقعیکه یک ترانسفورماتور واقعی بدون بار است تلفات آهنی در هسته و تلفات مس در سیم پیچ ها هست و این تلفات کلاً قابل صرف نظر کردن نمی باشند ، حتی موقعیکه یک ترانسفورماتور بدون بار است ، جریان ورودی اولیه تماشا راکتیو نیست.

بلکه این جریان مجبور است : افت ناشی از تلفات آهنی در هسته را جبران کند یعنی تلفات هیسترزیس و فوکو.

مقدار خیلی کمی هم تلفات مسی در اولیه را جبران نماید.

( البته توجه دارید که ترانسفورماتور بی بار است و در طرف ثانویه افت مسی وجود ندارد) .

بنابراین نتیجه می شود که بعلت تلفات فوق بین جریان بی باری اولیه I0 و ولتاژ اولیه V1 زاویه 90 درجه بصورت پس فاز موجود نمی باشد .

بلکه این زاویه برداری از مقدار 90 کمتر است .قدرت ورودی بی باری برابر است با : بنابراین شرایط بی باری یک تراسنفورماتور واقعی را می توان بصورت برداری نمایش داد.

جریان اولیه I0 به دو مؤلفه برداری تجزیه می شود که یکی همفاز با V1 است و به آن جریان Iw می گویند.

که این مولفه بنام جریان اکتیو نامیده می شود و معرف افت آهنی ترانسفورماتور است.

و بطور کلی این جریان Iw معادل تلفات آهنی و مقدار کمی هم تلفات مسی اولیه است .

مولفه برداری دیگر که عمود بر V1 است .

به مولفه مغناطیسی معروف است ، زیرا که اثر آن نگاهداری فلوی متغیر در هسته ترانسفورماتور است.

بنابراین I0 مجموع برداری می باشد که مقدار آن برابر است با : در مورد بحث فوق لازم است نکات زیر را مورد توجه قرار دهید: مقدار جریان بی باری اولیه I0 در مقایسه با جریان بارداری اولیه خیلی کم است.

بعلت این حقیقت که پرس ابیلیته هسته متناسب با مقادیر لحظه ای جریان تحریک تغییر می کند.

موج تحریک یا جریان مغناطیسی حقیقاً سینوسی نمی باشد .

و در نتیجه نباید با یک بردار آن را نشان داد.

زیرا فقط مقادیر متغیر سینوسی بوسیله بردارهای چرخشی نمایش داده می شوند .

اما در عمل اختلاف محسوسی بوجود نمی آید.

3- همانطوریکه قبلاً بیان شد چون مقدار Io خیلی کم است ، بنابراین افت مسی اولیه بی باری کم و قابل صرف نظر می باشد یعنی عملاً جریان ورودی اولیه معادل افت آهنی ترانسفورماتور است.

4-همانطوریکه گفته شد اصولاً افت هسته سبب شده است که بردار جریان دوران کند بنابراین بعنوان زاویه هیسترزیس یا زاویه پیش برنده (Advance ) نامیده می شود.

بررسی ترانسفورماتور با مقاومت سیم پیچی ولی بدون پراکندگی مغناطیسی در ترانسفورماتور ایده آل از مقاومت اهمی سیم پیچها صرف نظر شد.

اما در یک ترانسفورماتور واقعی همیشه مقداری مقاومت اهمی در سیم پیچهای اولیه و ثانویه وجود دارد و مقداری افت ولتاژ دردو سیم پیچ موجود است که بصورت زیر می توان آنها را بیان نموده .

1- ولتاژ دو سر خروجی در طرف ثانویه V2 بصورت برداری به اندازه I2 R2 که R2 مقاومت سیم پچ ثانویه است کمتر از نیروی الکتروموتوری القاء شده در ثانویه (E2) می باشد.

بنابراین معادله تفاضل برداری E2 و افت ولتاژ اهمی I2 R2 بصورت زیر تعریف می شود: 2- بهمین ترتیب نیروی محرکه القاء شده در اولیه E1 معادله تفاضل برداری است که در آن R1 مقاومت اهمی سیم پیچ اولیه است.

دیاگرام برداری برای بارهای سلفی – خازنی مطابق شکل (13 ) ( b ),( a ) و برای بارهای معمولی ( ترکیبی ) مانند قسمت (c ) می باشد .

مقاومت معادل در ترانسفورماتورها مقاومتهای سیم پیچ اولیه و ثانویه R1 و R2 را از مدار داخلی ترانسفورماتور خارج نموده و جداگانه ترسیم شده است .حال باید نشان داد که چگونه این دو مقاومت را با هم جمع کرده و بصورت یک مقاومت معادل در طرف اولیه و یا ثانویه نشان می دهیم .

البته متمرکز کردن مقاومتها در یک طرف محاسبات ترانسفورماتور را بسیار ساده می کند .

ثابت می شود که مقاومت R2 در ثانویه معادل در مدار اولیه است .

مقدار را بصورت مقاومت معادل مدار ثانویه است وقتی که از اولیه به آن نگاه می کنیم.

و تلفات مسی در مدار ثانویه برابر است .

بنابراین اگر از دید مدار اولیه به آن نگاه کنیم باید همان مقدار افت مسی در آن دیده شود بنابراین رابطه زیر را می توان نوشت: اگر چنانچه از مقدار جریان بی باری ترانسفورماتور (I0) صرف نظر کنیم می توان نوشت: در نتیجه : مدار ترانسفورماتوری را مشاهده می کنید که مقاومت ثانویه به طرف اولیه منتقل گردیده است و در نتیجه مقاومت معادل در این مدار برابر است با : و بهمین ترتیب مقاومت معادل تبدیل شده به طرف ثانویه را می توان در شکل (16) ملاحظه کرد و رابطه زیر را در مورد آن نوشت .

مطالب فوق الذکر را می توان بصورت زیر جمع بندی کرد: 1- مقاومت R1 در مدار اولیه معادل در مدار ثانویه است .

بنابراین مقاومت معادل اولیه گفته می شود که از دید ثانویه به مدار نگاه کنیم و با نمایش می دهیم.

2-مقاومت R2 در مدار ثانویه معادل در مدار اولیه است .

بنابراین مقاومت معادل ثانویه وقتی گفته می شود که از دید اولیه به مدار نگاه کنیم و با نمایش می دهیم.

3- مقاومت معادل مدار در طرف ثانویه ترانسفورماتور Ro1 وقتی بکار می رود که از دید اولیه به مدار نگاه کرده و مقدار معادل ثانویه را با مقدار مقاومت اولیه R1 جمع کنیم یعنی : 4- و به همین ترتیب مقاومت معادل مدار ترانسفورماتور در صرف ثانویه را با مقدار مقاومت ثانویه R2 جمع کنیم یعنی : پراکندگی مغناطیسی : در بحث قبلی فرض بر این بود که تمام فوران مغناطیسی سیم پیچهای ثانویه را قطع می کردند.

اما در عمل غیر ممکن است که این شرط قابل تشخیص باشد.

بهر حال معلوم شده است که تمام فوران ناشی از سیم پیچی اولیه سیم پیچهای ثانویه را قطع نمی کند بلکه قسمتی از آن یعنی مدار مغناطیسی را در هوا کامل کرده و از هسته نمی گذرد.

این فوران پراکندگی موقعی که نیروی محرکه القائی بعلت تحریک آمپر دور اولیه بین نقاط b , a حادث می شود ، تولید می گردد و در امتداد راههای باریکه پراکندگی عمل می کند .

بنابراین این فوران بعنوان پراکندگی اولیه معروف است و متناسب با آمپر دور اولیه است.

زیرا که دورهای ثانویه در اتصال مدار مغناطیسی تاثیر ندارد.

فلوی با I1 هم فاز است و نیروی محرکه القایی را در اولیه ( نه در ثانویه ) ایجاد می کند .

بهمین ترتیب عمل آمپر دور ثانویه( نیروی محرکه القایی ) در امتداد نقاط d, c فوران پراکندگی را ایجاد کرده و دور سیم پیچی های ثانویه ( نه دوره های اولیه ) با آن رابطه ای مستقیم دارد این فلوی با I2 همفاز بوده و نیروی محرکه القایی را در ثانویه تولید می کند ( نه در اولیه ) .

در بارهای کم و بی باری آمپر دورهای اولیه و ثانویه کم هستند .

و بنابراین فلوی های پراکندگی قابل صرفنظر هستند .

اما موقعیکه بار افزایش می یابد از سیم پیچهای اولیه و ثانویه جریانهای زیادی می گذرد و بنابراین نیروی محرکه های آنها در حین عمل روی راههای باریکه بوجود آمده و فوران پراکندگی را افزایش می دهند.

همانطوریکه قبلاً گفته شد فوران پراکندگی متصل به هر سیم پیچ یک نیروی محرکه خود القاء در آن سیم پیچ تولید می کند بنابراین ، این اثر معادل یک مسدودکننده یا کوپل القایی که با هر سیم پیچ سری بوده ولتاژ در هر کدام از کوپل ها سری افت کرده و این مقدار افت ولتاژ معادل تولید شده بوسیله فوران پراکندگی است.

بعبارت دیگر یک ترانسفورماتور با پراکندگی مغناطیسی معادل یک ترانسفورماتور ایده آل و یک کوپل القایی که با مدارهای اولیه و ثانویه در ارتباط است می باشد ، آنچنانکه نیروی محرکه القائی داخلی در هر کدام از کوپل های القایی معادل فوران پراکندگی است .

بعبارت دیگر یک ترانسفورماتور با پراکندگی مغناطیسی معادل یک ترانسفورماتور ایده آل و یک کوپل القایی که با مدارهای اولیه و ثانویه در ارتباط است می باشد، آنچنانکه نیروی محرکه القایی داخلی در هر کدام از کوپل های القایی معادل فوران پراکندگی نظیر در ترانسفورماتور واقعی است.

X1 و X2 راکتانس های پراکندگی اولیه و ثانویه معروف هستند.

نکات زیر را باید همیشه در خاطر سپرد : (1) فلوی پراکندگی روی یکی از سیم پیچها یا دیگری بوجود می آید نه هر دو بنابراین به هیچ روش انتقال انرژی از سیم پیچ اولیه به ثانویه صورت نمی گیرد.

(2) ولتاژ اولیه V1 مجبور خواهد بود افت راکتیو I1X1 را ذخیره کند و بهمین ترتیب نیروی محرکه القاء شده در طرف ثانویه (E2) نیز باید افتهای طرف دوم را جبران کند.

(3) در ترانسفورماتور واقعی سیم ییچهای اولیه و ثانویه روی ساقهای جداگانه ای طبق شکل (18) قرار ندارند زیرا بعلت پهنای جداگانه آنها فوران پراکندگی اولیه و ثانویه زیادی نتیجه می شود .

این فوران پراکندگی بوسیله قسمت بندی کردن سیم پیچهای اولیه و ثانویه به حداقل می رسد.

ترانسفورماتور باردار : موقعیکه ثانویه باردار است جریان ثانویه I2 وارد عمل می شود .

دامنه و فاز I2 نسبت به V2 بوسیله مشخصات بار محاسبه می شود.

جریان I2 هم فاز با V2 است اگر بار اهمی باشد ، پس فاز است اگر بار سلفی باشد ، پیش فاز است اگر بار خازنی باشد جریان ثانویه خود یک نیروی محرکه مغناطیسی N2 I2 تولید می کند و بنابراین فوران که در جهت مخالف اولیه اصلی که بر اثر Io ایجاد شده بود است ایجاد می کند آمپر دور ثانویه I2 N2 بعنوان آمپر دور غیر مغناطیسی معروف است .

فوران ثانویه فوران اصلی را لحظه به لحظه ضعیف می کند .

بنابراین نیروی محرکه القایی برگشتی E1 مایل است که کم شود.

برای یک لحظه V1 بیشتر از E1 شده و بنابراین جریان بیشتری در اولیه جاری می شود.

فرض کنید که جریان اضافی اولیه باشد .

این جریان به مولفه بارداری جریان اولیه معروف است .

این جریان در فاز مخالف I2 است نیروی محرکه مغناطیسی اولیه اضافی بنوبه خود فوران که در جهت مخالف است ( اما هم جهت با است ) ایجاد کرده و از لحاظ دامنه با آن مساوی است .

همینطور ما در می یابیم که اثرات مغناطیسی جریان ثانویه I2 فوراً بوسیله جریان اضافی خنثی می شود.

بنابراین در شرایط بارداری نورانیکه از هسته می گذرد تقریباً همانی است که در حالت بی باری می گذرد.

یک نتیجه مهم که از ثابت بودن فوران هسته در تمام بارها بدست می آید آنستکه افت هسته عملاً همان افتی است که در شرایط بی باری داریم .

بنابراین موقعیکه ترانسفورماتور باردار است سیم پیچی اولیه دو جریان دارد یکی Io و دیگری که با I2 در فاز مخالف و دامنه آن برابر دامنه I2 است .

جریان کلی اولیه مجموع برداری است .

دیاگرام برداری برای ترانسفوماتور را موقعیکه بار اهمی و موقعیکه سلفی (دیاگرامی شبیه این می توان برای بار خازنی کشید ) است نشان داده شده است .

در نسبت تبدیل واحد فرض بر این است که بردارهای اولیه مساوی بردارهای ثانویه هستند I2 جریان ثانویه هم فاز با E2 است .

این باعث می شود که جریان اولیه در فاز مخالف و هم دامنه با آن باشد .

جریان اولیه کلی I1 مجموع برداری و زاویه از V1 پس فاز است .

در شکل (24) بردارها برای یک بار سلفی کشیده شده اند.

در اینجا I2 باندازه از E2 ( در واقع V2 ) پس فاز است .

جریان با I2 در فاز مخالف است و دامنه اش مساوی با دامنه آن است .همانطور که قبلاً دیده شده I1 مجموع برداری و I0 است و باندازه از V1 پس فاز است .

بعداً دیده خواهد شد که کمی بزرگتر از است اما اگر ما از Io صرفنظر کنیم (24) می شود .

و بر طبق این فرض : که نشان می دهد تحت شرایط بار کامل نسبت جریانهای اولیه و ثانویه ثابت است .

این رابطه مهم اصل جریان ترانسفورماتور نامیده می شود.

در نتیجه به کمک رابطه فوق می توان بوسیله قرار دادن یک آمپرمتر کوچک در ثانویه ترانسفورماتور مقادیر جریانهای زیاد را با در نظر گرفتن نسبت تبدیل اندازه گیری نمود.

آزمایشهای ترانسفورماتور : کار مهمی که در مدار معادل میتوان انجام داد محاسبه 4 پارامتر اصلی یعنی مقاومت معادل از دیدگاه اولیه ( یا Ro2 ثانویه ) و راکتانس پراکندگی معادل Xo1 از دیدگاه اولیه ( یا Xo2 ثانویه ) ضریب هدایت افت هسته Go ( یا مقاومت Ro ) قابلیت نفوذ مغناطیسی Bo ( یا راکتانس Xo ) است .

این ثابت ها یا پارامترها به آسانی بوسیله دو آزمایش ، زیر بدست می آیند.

آزمایش بی باری آزمایش اتصال کوتاه .

این آزمایشات خیلی اقتصادی و مناسب هستند چون اطلاعات لازم را بدون بارداری کردن ترانسفورماتور به دست می دهند.

در حقیقت آزمایش هر ماشین A.C بزرگ شامل دو آزمایش پی در پی اتصال کوتاه و بی بار است .

آزمایش بی باری : منظور از این آزمایش محسابه افت بی باری یا افت هسته است و این جریان بی باری Io برای محاسبه Ro , Xo لازم می باشد.

در آزمایش بی باری یکی از سیم پیچ های ترانسفورماتو را که مناسب باشد .

معمولاً سیم پیچ ولتاژ بالا را باز می کنند و دیگری به یک منبع ولتاژ با فرکانس وصل می شود و یک ولتمتر w و یک ولتمتر V و آمپرمتر A در سیم پیچ ولتاژ کم یعنی در حال حاضر سیم پیچ اولیه وصل می کنند به کمک ولتاژ بکار برده شده در اولیه یک فلو در هسته بوجود آمده و بنابراین افت آهن بوسیله ولتمتر قرائت می شود.

چون جریان بی باری اولیه Io ( بوسیله آمپرمتر اندازه گیری شده ) کم است ( معمولاً 2 تا 10 درصد جریان بار ) افت مسی در اولیه قابل صرفنظر و در ثانویه صفر است ( چون مدار ثانویه باز است ) .

بنابراین واتمتر عملاً افت هسته را تحت شرایطی بی باری نشان می دهد ( که برای تمام بارها یکسان است ) باید توجه شود از آنجا که مقدار Io خیلی کم است بوبین ها ولتاژ واتمتر و ولتمتر بهم مربوط بوده آنچانکه جریان آنها از بوبین جریان واتمتر نمی گذارد.

بعضی وقتها یک ولتمتر با مقاومت زیاد در ثانویه می بندند، قرائت ولتمتر نیروی محرکه القایی را در سیم پیچ ثانویه نشان می دهد این عمل برای پیدا کردن ضریب تبدیل K بما کمک می کند.

دیاگرام برداری بی باری در نشان داده شده است اگر W قرائت یک واتمتر باشد پس و و و و یا از آنجائیکه عملاً تمام جریان صرف تحریک مدار می شود ( وقعیکه ترانسفورماتور بی بار است یعنی ) و ولتاژیکه در امپدانس پراکندگی اولیه افت می کند کم است پس بنابر این آدمیتانس تحریک Yo ترانسفورماتور بوسیله ی این رابطه محاسبه می شود.

و ضریب هدایت تحریک Go بوسیله ی یا و قابلیت نفوذ مغناطیسی از رابطه ی بدست می آید.

جدا کردن تلفات هسته : افت هسته یک ترانسفورماتور به فرکانس و چگالی فوران ماکزیمم موقعیکه حجم و ضخامت لایه های هسته معلوم باشد بستگی دارد.

افت هسته از دو قسمت افت هیسترزین که بوسیله ی رابطه تجربی اشتن متس داده شده و افت جریان گردابی که Q مقداری ثابت است و افت کلی بوسیله ی W1 داده می شود.

اگر از دو رابطه تجربی فوق یکسان استفاده کنیم باید قادر باشیم که ثابت های Q , P را پیدا کنیم تا افت های هیسترزیس و جریان گردابی بطور جداگانه قابل محاسبه باشند.

آزمایش اتصال کوتاه محاسبه امپدانس ترانسفورماتور : این روش اقتصادی برای محاسبه پارامترهای زیر است : امپدانس معادل ( (Zo1 , Zo2 راکتانس پراکندگی (Xo1 , Xo2) و مقاومت (Ro1 ,Ro2) ترانسفورماتور از دیدگاه سیم پیچی که وسایل اندازه گیری روی آن جاگذاری شده است .

افت مس دربار کامل ( و در هر بار دلخواه و مطلوب ) این افت برای محاسبه یازده (راندمان ) ترانسفورماتور است.