المحولات الكهربائية Transformers

المحولات الكهربائية Transformers

 الاجزاء الرئيسية لمحولات التوزيع Main Parts of Distribution Transformers

1.القلب الحديدى  The Iron Core  

يمثل القلب الحديدى الدائرة المغناطيسية للمحول ويتكون من شرائح من الصلب السيليكونى بسمك 0.3mm وتغطى تلك الشرائح بمادة عازلة من الجهتين تناسب الوسط المحيط .

2. الملفات النحاسية The Windings

الملفات الإبتدائية والثانوية تمثل الدائرة الكهريبة للمحول  وتصنع من النحاس النقى .

ملفات الجهد المنخفض للمحولات حتى 200KVA  تكون الموصلات مربعة الشكل وتعزل بورق عازل بينما المحولات ذات القدرات أكبر من 200 KVA  تكون الموصلات شرائح (Copper Foils )

ملفات الجهد المتوسط للمحول تكون اسلاك نحاسية اسطوانية الشكل وتعزل بمادة الورنيش .

3.الخزان الرئيسى Tank

يصنع من الصلب ويكون له زعانف اشعاعية Radiators Tank   لزيادة مساحة التبريد ويختبر باشعة الفوق البنفسجية تحت ضغط حوالى 0.3  ضغط جوى  للتأكد من صلاحية اللحام .

جسم المحول

الملفات الثانوية

4. الخزان الاحتياطى Oil Expansion Conservator

يلحق بالخزان الرئيسى لسماح تمدد الزيت أثناء تحميل المحول بالحمل الكامل الذى يؤدى لزيادة حجم الزيت بنسبة 8% ويوضع عليه أنبوبة لبيان مستوى الزيت .

5.عوازل الأختراق Bushing Insulator

تصنع هذه العوازل من مادة البورسلين ويمر من خلالها أطراف الملفات الإبتدائية والثانوية وتوجد على نهاية أطراف عوازل الجهد المتوسط  ( Arcing Horn )  وذلك للحماية من (External Surge Voltage & Flash Over )

6.مغير الجهد Tap Changer

يتم من خلاله تغيير قيمة الجهد بنسبة  ±2.5% & ± 5%

7.مادة السيلكا جيل Silica Gel  

تعمل هذه الماده على امتصاص الرطوبة من الهواء الجوى الداخل للخزان الإحتياطى واللون الطبيعى لهذه الماده اللون الأزرق الذى يتتغير إلى البنفسجى الفاتح  عندما يتشبع بالرطوبة ولإعادتها للون الطبيعى تجفف فى فرن درجة حرارته من 150 – 500 ˚c

أجزاء المحول الخارجية

وسائل  التبريد بالمحولات Cooling Methods

Transformer Tests

Type Tests	Routine Tests
Impulse Voltage Test	Ratio & Polarity
Noise Level Test	Resistance of Windings
Temperature Rise Test	Insulation Resistance
	No Load Test
	Short Circuit Test

إختبار قطبية الملفات Polarity

إختبار نسبة التحويل Turns Ratio

إختبار مقاومة العزل Insulation Resistance
 

تقاس مقاومة العزل بجهار الميجر Megger لتحديد صلاحية عزل الملفات والزيت وعوازل الإختراق ويستخدم جهاز الميجر بجهد خرج 500 VDC  لقياس عوازل  الجهد المنخفض حتى  1KV بينما عوازل الجهد المتوسط يجب ان يكون خرج الميجر لقياس تلك العوازل  2500 VDCأو 5000VDC . وعند تسليط جهد الميجر علي العازل يمر خلاله عده مركبات رئيسية لتيار DC تحسب من المعادلة الأتية I dc = I c + I a + I lc + I ls

I dc ......... قيمة تيار التسريب الكلى المقروء خلال الميجر .

I c  ............ تيار شحن المكثف arging Current of Capacitance  يمرخلال ثوانى أو دقائق اعتمادا على سعة وحجم العازل ويقل تدريجى مع مرور الزمن حتى يصل للصفر وغالبا هذا الزمن 60S   .

I a ...........تيار امتصاص العزل Dielectric Absorption Current  وهو مثل التيار السابق .

I lc......... تيار التسرب التوصيلى خلال العزل Conduction Leakage Current   مستمر مع استمرارية جهد الميجر ويعتبر قيمة من  المقياس  الحقيقى لمقاومة العزل .

I ls .......... تيار التسريب السطحى Surface Leakage Current وهو مثل التيار السابق .

إختبارمقاومة عزل ملفات الجهد المتوسط

إختبار العزل بين ملفات الجهد المتوسط والجهد المنخفض

إختبار ملفات الجهد المنخفض

نقاط هامة

nقيمة مقاومة العزل تختاف تبعا لحجم المحول وجهده ودرجة الحرارة المحيطة به وبقاعدة عامة يجب ان تكون قيمة مقاومة العزل لكل 1KV مقاومة مقدرها من 5 – 10MΩ

لتحديد صلاحية العزل يجب معرفة قيمة معامل الامتصاص Absorption Coefficient   الذى يجب ان يكون اكبرمن 1.3

K ab =R 60 / R 15

Reference Values of Insulation Resistance of Power Trans.M Ω

50 ˚c			30˚c			Measurement
Kab	R60	R15	Kab	R60	R15	Between
1.2	300	250	1.34	1000	750	HV      E
1.5	750	500	2.5	2500	1000	LV      E
1.67	1000	600	2.5	2500	1000	LV     HV

إختبارات الجهد العالى (Dielectric Test )

جهد التحمل للتيار المتردد Power Frequency Withstand Voltage يجرى هذا الإختبار بالمصنع على كل محول قبل اخراجه للمستهلك وقيمة هذا الجهد يساوى 2.5 ضعف الجهد المقنن للمحول لفترة زمنية مقدرها 1Min

جهد التحمل الدفعى Impulse Withstand Voltage يجرى هذا الإختبار على عينة من المحولات التى تم تصنعها وهذا الإختبارعبارة عن نبضات زمنها 1.2/50 µSec

Power Frequency Withstand & Impulse Voltage Withstand Tests For Voltage Up to 36KV

1 Min Power Frequency Withstand Voltage			Rated Insulation Level
	P.F .V (KV )rms	I.W.V ( KV ) pk		H.S.V ( KV ) pk
	16	45		3.6
	22	60		7.2
	28	75		12
	38	95		17.5
	50	125		24
	70	170		36

إختبار مقاومة الملفات Resistance of Windings

يجب ان تكون قيمة المقاومة لجميع ملفات الجهد المنخفض متساوية وتكون تقريبا حوالى 2.5mΩ وكذلك ملفات الجهد المتوسط التى تكون مقاومتها حوالى Ω 3

إختبار اللاحمل No Load Test

يجرى هذا الإختبار على كل محول قبل خروجه من المصنع لتحديد صلاحية القلب الحديدى حيث في عدم وجود حمل لا يوجد تيار بالملف الثانوى ولكن يتم قياس تيار بالملف الإبتدائى يٌقدر بقيمة اقل من 4% من تيار الحمل الكامل ويفقد هذا التيار نتيجة التيارات الإعصارية بالقلب الحديدى Eddy Current وأيضا التخلف المغناطيسى Hysteresis Losses . يتم تغذية المحول من ناحية الجهد المنخفض بجهده المقنن تدريجيا وقيمة اجهزة الواطميتر تعطى المفاقيد الحديدية أما الأميتر يعطى تيار اللاحمل ويتم مقارنة تلك القيمبالقيم المسموح بها من قبل المٌصنع فإذا زادت عن القيم المسموح بها تقل كفاءة المحول وتزداد حرارته ويؤدى ذلك إلى تقليل العمر الأفتراضى للمحول .

Electrical Characteristics of Distribution Transformers

Copper Loss ( W )	Iron Loss ( W )	Power ( KVA )
1250	210	50
2150	340	100
3100	480	160
3600	570	200
5450	720	300
7800	1000	500
11000	1450	800
13500	1750	1000

إختبار القصر Short Circuit Test

من إختبار القصر يمكن معرفة كل من المفاقيد النحاسية التى تمثل I R ومعرفة معاوقة الجهد UZ ويتم ذلك بتسليط جهد يمثل حوالى من 5-10 % من الجهد المقنن لملف الجهد المتوسط الذى يؤدى لمرور تيار بالملف الثانوى مساوي لتيار الحمل الكامل .

Temperature limits

maximum ambient temperature 45˚C 

maximum temperature rise of oil 55˚C

maximum temperature rise of copper 60˚C

Ventilation area

Outlet 2m2 per 1000 KVA

Inlet 1m2 per 1000 KVA

تصنيف المواد العازلة Classes of insulation	درجة الحرارة temperature	أنواع المادة المستخدمة Type of materials
Y	90	قطن-حرير-ورق-خشب-
A	105	نفس المواد فى (Y)و لكن مشربة فى راتنج طبيعى أو زيت عزل
E	120	مينا راتنج صناعى
B	130	ميكا ألياف صناعية- أسبستوس
F	155	نفس المواد فى (B)  باضافة مواد تتحمل المقاومة الحرارية العالية
H	180	ألياف صناعية- أسبستوس-ميكا مع اضافة راتنج سيليكونى
C	>180	زجاج كوارتز-ميكا-اسبستوس مع راتنج سيليكونى ذى استقرار حرارى عالى

نقاط هامة خاصة بزيت المحول

الزيت السليم يكون لونه اصفر رائق وفي حالة تغيير لونه دل ذلك علي وجود شوائب . وفساد الزيت يغير من خصائصه الكهربية والكيميائية لذلك يجب اختبار عزله الكهربى عن طريق أخذ عينة من أسفل خزان المحول فى بوتقة حجمها(60*80*100) مم وتوضع فى جهاز اختبار عزل الزيت .

جهد انهيار الزيت السليم يكون KV40 /2.5mm

مستوى الضوضاء فى المحولات Noise of transformers

يصدر عن جميع المحولات صوت أثناء التشغيل يرجع الى الأهتزازات المتولدة من القلب الحديدى.

يقاس مستوى الضوضاء بوحدة الديسبل والديسبل وحدة مناسبة للترددات الصوتية حيث استجابة أذن الأنسان للصوت لوغاريتمية .

عند تركيب المحول يجب ان يكون مستوى الضوضاء له أقل من مستوى الضوضاء المحيط به .

يوضح الجدول التالى مستوى الضوضاء لبعض المحولات ذات القدرات المختلفة .

مستوى الضوضاء لمحولات التوزيع طبقا للمواصفات القياسية (ANSI)

مستوى الضوضاء بالديسيبل	قدرة المحول (KVA)
40	5
40	6-9
45	10-25
45	26-50
50	51-150
55	151-225
55	226-300
60	301-500

مستوى الضوضاء لمحولات القدرة طبقا للمواصفات( DIN)

مستوى الضوضاء بالديسيبل	قدرة المحول (MVA)
52	2
53	2.5
55	3.15
56	4
57	5
59	6.3
60	8
62	10
63	12.5