ترانسفورماتور ولتاژ خازنی کوپلینگ CCVT

(سیارک) ترانسفورماتورهای ولتاژ و ترانسفورماتورهای ولتاژ خازنی کوپلینگ (CCVT) از دهه ی 1960 به بعد به طور موفقیت آمیزی برای فراهم آوردن ولتاژ برای ورودی های کنتورها و رله ها مورد استفاده قرار گرفته اند. در سطوح ولتاژ بالای 138 کیلو ولت، صرفه جویی حکم می کند که CCVT برای فراهم نمودن ولتاژهای ثانوی برای رله ها استفاده شود. همان طور که در ادامه خواهیم دید، CCVT از یک تقسیم کننده ی ولتاژ خازنی همراه با یک ترانسفورماتور کاهنده و سایر تجهیزات وابسته تشکیل می شود. سری کردن خازن ها و شنت با القاگری طبیعی سیستم قدرت منجر به مدارات تشدید و ثابت های زمانی RC می شود که بر بازتولید دقیق ولتاژ اصلی در ترمینال های خروجی CCVT اثر می گذارند. این گذارها برای رله های الکترومکانیکی مشکلی به وجود نمی آوردند اما با پیدایش رله های سریع تر حالت جامد و رله های ریزپردازنده ی مدرن بود که گذارهای CCVT به یکی از مسائلی تبدیل شدند که نیازمند توجه بودند. این مقاله در مورد طراحی ترانسفورماتور ولتاژ خازنی کوپلینگ بحث خواهد کرد: عوامل حاضر در طراحی که بر رفتار گذار CCVT اثر می گذارند، عوامل حاضر در سیستم قدرت که در رفتار گذار CCVT نقش دارند، چگونگی اثرگذاری رفتار گذار CCVT بر عملکرد رله. سرانجام، به این موضوع می پردازیم که سازندگان رله چگونه این رفتار گذار را در طراحی رله های خود مد نظر قرار می دهند. یک ترانسفورماتور ولتاژ خازنی (CVT) یک CCVT بدون متعلقات حامل است. این مقاله از این واژه ها به جای یکدیگر استفاده خواهد کرد. حتی با وجود آنکه تفاوت اندکی بین این دو وجود دارد، بخشی از دستگاه که به واکنش گذار مربوط می شود یکسان است.

طراحی CVT

شکل 1 نمای برش جانبی یک ترانسفورماتور ولتاژ خازنی را نشان می دهد. CVT دو جزء اصلی دارد: یک تقسیم کننده ی ولتاژ خازنی و یک واحد الکترومغناطیسی. تقسیم کننده ی ولتاژ خازن برای بردن خط به ولتاژ زمین به کار گرفته شده در خازن و کاهش آن به یک ولتاژ میانی (معمولاً 22/√3 کیلو وات) استفاده می شود. ولتاژ میانی برای واحد الکترومغناطیسی که از یک ترانسفورماتور کاهنده و یک راکتور جبران گر تشکیل شده به کار گرفته می شود. این راکتور برای جبران راکتانس خازنی تقسیم کننده ی ولتاژ خازن به کار می رود. تمام ترانسفورماتورهای ولتاژ خازنی (CVT) بایستی از نوعی تقسیم کننده ی ولتاژ خازن بهره ببرند زیرا ظرفیت موجود در تقسیم کننده ی ولتاژ در کنار القاگری ترانسفورماتور و راکتور سری شده می تواند با راکتانس و ظرفیت مدار بیرونی تشدید شود.
این مدار را می توان وارد حالت تشدید کرد که در این صورت ممکن است هسته ی آهنی ترانسفورماتور را توسط اختلالات مختلف در شبکه اشباع کند. این پدیده همچنین می تواند باعث داغ شدن بیش از حد واحد الکترومغناطیسی شده یا منجر به شکست عایق شود.
یک مدار تضعیف نیز به صورت موازی به یکی از سیم پیچ های ثانوی متصل می شود. این مدار تضعیف از یک راکتور با یک هسته ی آهنی و یک مقاومت سری تشکیل می شود. تحت شرایط بهره برداری نرمال، هسته ی آهنی راکتور تضعیف اشباع نشده و منجر به تولید امپدانس بالایی می شود و بدین ترتیب از دید عملی هیچ جریانی در این مدار به وجود نمی آید. از انواع دیگری از سیستم های آهنی سرکوب تشدید نیز استفاده می شود که یا فعال هستند و از ترکیبی از مدارات RLC استفاده می کنند یا انفعالی هستند و تنها از مدارات RC بهره می برند.
یک ترانسفورماتور ولتاژ خازنی کوپلینگ نیز تقریباً به همین صورت است به استثنای آنکه یک واحد کوپلینگ حامل نیز به آن افزوده می شود. شکل 2 نمای الکتریکی ترانسفورماتور ولتاژ خازنی است.

شکل 1/ ترانسفورماتور ولتاژ خازنی

تقسیم کننده ی ولتاژ خازن

1. سیستم گسترش
2. عناصر خازن
3. بوش ولتاژ میانی
8. ترمینال اصلی، صفحه ی مسطح 4 سوراخه
10. ترمینال فشار ضعیف (برای استفاده ی فرکانس حامل)

واحد الکترومغناطیسی

4. شیشه ی سطح روغن
5. راکتور جبران کننده
6. مدار آهنی تضعیف تشدید
7. سیم پیچ های اصلی و ثانوی
9. بالشتک گاز
11. جعبه ی ترمینال
12. هسته

نمای ترانسفورماتور ولتاژ خازنی

1. واحد الکترومغناطیسی (EMU): ترانسفورماتور ولتاژ میانی با راکتور جبران کننده

2. سیم پیچ اصلی ترانسفورماتور ولتاژ میانی
3. راکتور جبران کننده
4. سیم پیچ تنظیم
5. سیم پیچ ثانوی
6. مدار آهنی تضعیف تشدید  ترجمه  itrans.ir