کنسورسیوم آنالیزسیستم های انرژی (ESAC[1]) متشکل ازدانشگاه های پوردو، میسوری، ویسکانسین،  ناوی و شرکت ABB باریاست دانشگاه پوردو ودانشگاه میسوری تصمیم دارند یک گام اساسی درجهت جانشین نمودن فناوری که درطی یکصدسال گذشته برترانسفورماتورهای غوطه وردر روغن حاکم بوده است بردارند.

این ترانسفورماتورهای جدید بر اساس فناوری نیمه هادیها طراحی می شوند . بدین معنا که عناصر نیمه هادی نظیر ترانزیستورهاو مدارات مجتمع ( آی سی ها ) جانشین سیم پیچ های مسی وهسته های آهن سنگین وزن در ترانسفورماتورهای معمولی می شوند. پروژه فوق تحت نظر اداره مرکزی شرکت ABB  واقع در شهر زوریخ  درسوئیس انجام میگیرد. اخیرا"پروفسور اسکات سادهاف (Scott Sudhoff ) از دانشگاه پوردو مقاله ای در زمینه احتمال جانشین شدن ترانسفورماتورهای نیمه هادی بجای ترانسفورماتورهای معمولی طی دهه آینده، انتشار داده است .

ترانسفورماتورهای توزیع عنصر اساسی شبکه های قدرت هستند ، آنها ولتاژ خطوط فشار قوی را به ولتاژ  2 2 0V مصرف کننده تبدیل میکنند، که خروجی یک ترانسفورماتور چندین منزل مسکونی را تغذیه میکند .

مزیت اصلی ترانسفورماتورهای نیمه هادی ، افزایش کیفیت انرژی الکتریکی خروجی آنهاست . این مزیت خصوصا" در نواحی که کیفیت انرژی الکتریکی بشدت مورد نظر مصرف کنندگان است اهمیت می یابد .

بارهای مجاور میتوانند مستقیما" روی کیفیت انرژی الکتریکی همدیگر تأ ثیر بگذارند. یک بار سنگین در آپارتمان همسایه (نظیر سوئیچ کردن آسانسور) سبب افت ولتاژخط تغذیه کننده آسانسورمیشود لذا کلیه مصرف کنندگانی که به این خط متصل میشوند دچار افت ولتاژ میشوند و بنابراین نور لامپ ها ، سرعت و گشتاور موتورها (نظیر موتورهای یخچال و….) کاهش میابد و سبب سوختن برخی از این وسائل گردد .

ترانسفورماتورهای نیمه هادی می تواند تمامی مسائل مربوط به کاهش کیفیت انرژی الکتریکی را براحتی حل نمایند . آنها همچنین جریان موثر مورد نیاز برای تغذیه وسائلی نظیر ماشینهای الکتریکی را کاهش داده در نتیجه تلفات خطوط شبکه کاهش می یابد. همچنین ، در این نوع ترانسفورماتورها تلفات ثابت هسته ترانسفورماتورهای معمولی که بصورت شبانه روزی مصرف می شوند بطور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد که این امر سبب افزایش راندمان آنها می گردد. ضمن اینکه آلودگی زیست محیطی ناشی از نشت روغن ترانسفورماتورهای معمولی را نیز ندارند .

نکته دیگربرای مقایسه دوترانسفورماتوراینست که هزینه موادمصرفی نظیرمس وآهن هسته درترانسفورماتور معمولی تقریبا"ثابت است لیکن قیمت قطعات نیمه هادی بسرعت درحال کاهش است .

منبع : دانشگاه Purdue                          

آدرس : http://www.news.uns.purdue.edu

برای اینکار طرح استفاده از کنتاکت های با پوشش نقره بالا و ایجاد کنتاکت هایی با مقاومت خیلی پائین ELR ارائه شد. برای ایجاد این روکش ابتدا با استفاده از سلف فرکانس بالا این آلیاژ نقره ای بر روی کنتاکت جوش خورده است و سپس مقادیر اضافی آن ماشینکاری شده است . این سطح نقره ای باعث ایجاد مقاومت کم و تماس استاتیکی بهتری برای کنتاکت های کلید می شود .

منبع : High Voltage Supply

آدرس : http://www.highvoltagesupply.com

با روند رو به رشد مصرف انرژی الکتریکی در قرن بیست و یکم ، شرکت برق توکیو (TEPCO) تصمیم به توسعه شبکه انتقال 1000 کیلوولت داشته و لذا در حال حاضر مشغول آزمایش های میدانی تجهیزات 1000 کیلوولت در پست (شین هارونا) می باشد. در این راستا برای تامین تجهیزات مورد نیاز سیستم قدرت 1000 کیلوولت با همکاری شرکت میتسوبیشی الکتریک ( کارخانه آکو ) یک اتو ترانسفورماتور تکفاز نوع shell یا زرهی با تنظیم کننده ولتاژ تحت بار (LVR) طراحی و ساخته شده که در متن حاضر به معرفی مشخصات ، ساختمان، آزمایش ها و چگونگی حمل و نقل آن پرداخته می شود. در حالت سه فاز ظرفیت سیم پیچ های اولیه و ثانویه 3000 مگاولت آمپر و ظرفیت سیم پیچ ثانویه آن دارای ظرفیت 1200 مگاولت آمپر می باشد که برای تامین بار راکتیو مورد نیاز خطوط 1000 کیلوولت در نظر گرفته شده است . برای اینکه در حین اتصال کوتاه با جریان های شدیدی درگیر نباشیم و تجهیزات منصوبه غیر عادی نباشند به جای اینکه همانند ترانسفورماتور 500 کیلوولت سمت ثالثیه را 63 کیلوولت انتخاب کنیم ، از سطح ولتاژ 147 کیلوولت استفاده می کنیم. برای این ترانس امپدانس درصد، 18 درصد انتخاب شده است، که از یک طرف ماکزیمم پایداری را برای شبکه ایجاد نماید و از طرف دیگر جریان اتصال کوتاه محدود میشود و در نهایت یک طرح اقتصادی برای ترانسفورماتور انتخاب شده است . این ترانسفورماتور دارای 27 تپ در بازه های ولتاژ خط 6/1136 کیلوولت تا 6/986 کیلوولت بوده و برای بررسی قدرت عایقی آن در برابر اضافه ولتاژهای گذرا، آزمایش های ولتاژ ایستادگی در فرکانس قدرت با شرایط و آزمایش ولتاژ ایستادگی(در اولیه 1950 کیلوولت و در ثانویه 1300 کیلوولت) انجام شده است. در آزمایشهای بالا E ولتاژ فازی معادل     می باشد. برای رعایت شرایط زیست محیطی سطح صدای قابل قبول 65 دسی بل برای آن در نظر گرفته شده که برای کنترل این سطح از صفحات چند صدای فلزی در ترانسفورماتور استفاده شده است خنک سازی این ترانسفورماتور با روغن و هوای تحت فشار انجام می گیرد. از آنجا که هر ترانسفورماتور 1000 کیلوولت هم از نظر ولتاژ و هم از نظر ظرفیت معادل دو برابر ترانسفورماتور 500 کیلوولت میباشد و از طرفی بیشتر سیستم های حمل و نقل ریلی و دریائی و یا فضایی در حد یک ترانس 500 کیلوولت میباشند ، لذا این ترانس به دو واحد که هر واحد ظرفیت و حجم یک ترانس 500 کیلوولت را دارد تقسیم می شود. در ترانس تهیه شده هر واحد در حالت تکفاز ظرفیت 3/1500 مگاولت آمپر و هر کدام تنظیم کننده ولتاژ جداگانه داشته و در محل نصب این دو واحد از طریق یک داکت T شکل با بوشینگ روغن – گاز با هم موازی می شوند. برای کاهش عایق ها و در نتیجه کاهش حجم ترانسفورماتور طراحی سیم پیچی و عایق ها باید به گونه ای باشد که شدت میدان الکتریکی تا حد ممکن کاهش یافته و درجه خلوص روغن ترانس نیز تا حد ممکن بالا باشد. برای بارگیری در کشتی، متعلقات هر ترانسفورمرز نظیر واحدهای خنک کنندگی و سایر بخش های آن جدا شده و در فضایی با طول 8 متر ، عرض 3 متر و ارتفاع 4 متر قرار داده می شوند. عموما بارگیری به گونه ای است که برای مسافت های طولانی در حد 1000 کیلومتر هیچگونه آسیبی به واحد نرسد.

در محل نصب ترانسفورماتور در پست، هر دو واحد جداگانه برروی یک قاب فلزی برروی زمین بسته شده و سپس از طریق داکت T شکل به همدیگر وصل می شوند تا یک ترانس تکفاز 1000 کیلوولت را تشکیل دهند. سپس این ترانس تکفاز تحت آزمایش کارآگاهی نسبت تبدیل ، مقاومت ، امپدانس سیم پیچها و مقاومت عایقی قرار می گیرد. اولیه و ثانویه و ثالثیه ترانس تکفاز 1000 کیلوولت از طریق اتصال گازی ( SF₆ ) متصل می گردند. سپس با استفاده از سه ترانس تکفاز ، بانک ترانس های سه فازی ایجاد می کنند. در نهایت این ترانس سه فاز تحت آزمایش های تضمین سیستم خنک کنندگی ، آزمایش جریان هجومی، تعیین جریان نشتی قرار می گیرند. این آزمایشات برای یک دوره دو ساله انجام می شود.

منبع : Mitsubishi

آدرس : http://www.mitsubishielectric.com

یکی از حوزه های استفاده از الکترونیک قدرت در صنعت برق، تپ چنجر ترانسفورماتورها می باشد . تپ الکترونیکی برخلاف نوع مکانیکی ، کنترل دائم و تنظیم جریان ولتاژ ترانسفورماتور را ممکن میسازد . بدین منظور ، بایستی امکان تغییر تپ در شرایط بار کامل ترانس فراهم گردد . مهمترین مسئله در طراحی مبدل قدرت برای این منظور، اندوکتانس سرگردان تپ های سوئیچ شده می باشد . اگر عمل تغییر تپ بین دو تپ مختلف در فرکانس بالا صورت بگیرد ، امکان تنظیم دائمی ولتاژ ثانویه در بار کامل ترانس وجود دارد . کل سیستم در شکل زیر نشان داده شده است :

1. تحقیق در مورد توپولوژی و مفاهیم کنترلی (مدولاسیون) مبدل .

2. مدل شبیه سازی شده از ترانس قدرت با مبدلهای قدرت برای توپولوژیهای مختلف .

3. توپولوژیهای مختلف ممکن از مبدل قدرت و تکنیکهای مرتبط کنترل از طریق شبیه سازی .

4. انتخاب توپولوژی بهینه از مبدل قدرت با توجه به قابلیت اطمینان سیستم ، پیچیدگی و هارمونیکها و دقت شکل موج ترانس .

5. اثبات توپولوژی در نظر گرفته شده از لحاظ تجربی .

6. انجام آزمون در یک آزمایشگاه ولتاژ بالا و ارزیابی نتایج با توجه هارمونیکهای شکل موج مبدل .

منبع : Its

آدرس : http://ee.its.tudelft.nl/EPP/ReInd_001.htm