تلفات بار در یک ترانسفورماتور قدرت به واسطه مقاومت الکتریکی سیم‌پیچ و تلفات سرگردان می‌باشد. مؤلفه مقاومتی سیم‌پیچ با جاری شدن جریان باعث ایجاد حرارت در داخل ترانسفورماتور می‌گردد که این حرارت در داخل ترانسفورماتور پراکنده خواهد شد. مقدار این تلفات با مربع جریان RI² افزایش پیدا می‌کند. تلفات سرگردان به واسطه میدان نشتی سیم‌پیچ و توسط جریان‌های بالای دیده شده در قسمت‌های ساختمان داخلی مانند شینه‌ها اتفاق می‌افتد]۱۵[.

• • • • 1. 1. اثرات انتقال حرارت

یک ترانسفورماتور در حال بارگذاری نه تنها فرایند الکتریکی بلکه فرایند حرارتی را نیز تحمل می‌کند. حرارت تولید شده توسط تلفات بار، منبع اصلی افزایش دما می‌باشد. انرژی گرمایی تولید شده توسط سیم‌پیچ به عایق کاغذی و در نهایت به روغن و دیواره های ترانسفورماتور منتقل می‌شود. فرایند گرم شدن ترانسفورماتور تا ایجاد تعادل بین گرمای تولید شده توسط سیم‌پیچ و گرمای خارج شده توسط سیستم خنک‌کنندگی ادامه پیدا می‌کند]۱۵[. این مکانیزم انتقال حرارت نباید اجازه دهد که هسته، سیم‌پیچ و یا هر قسمت دیگر ترانسفورماتور به دمای بحرانی برسد تا قابلیت عایق سیم‌پیچ حفظ گردد. اگر این دما از محدوده مجاز خود بالاتر رود خاصیت دی الکتریکی عایق ضعیف می‌گردد و به بیان دیگر عمر عادی‌اش به طور سریع با فرسایش عایق کاهش پیدا می‌کند. بر طبق استاندارد IEEE C57.91-1995 عمر عایق نشان دهنده عمر کلی یک ترانسفورماتور می‌باشد]۲۸[. به دلیل شرایط دمایی عایق ترانسفورماتورها، از سیستم‌های خنک‌کنندگی برای کنترل افزایش دما استفاده می‌شود. بهترین روش برای فرونشاندن حرارت از سیم‌پیچ هسته و اجزا داخلی ترانسفورماتورهای قدرت بزرگ استفاده از روغن می‌باشد]۱۵[.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

برای ترانسفورماتورهای کوچک‌تر، از رویه مخزن استفاده می‌شود تا حرارت را در فضای اطراف پراکنده کند. در ترانسفورماتورهای بزرگ‌تر برای تبادل حرارت از رادیاتورها که معمولاً در نزدیکی مخزن نصب می‌شوند، استفاده می‌شود تا روغن را خنک کنند. در جدول (۳-۱) انواع سیستم های خنک‌کنندگی بر طبق استاندارد IEEE C57.12.00-2000 بیان شده است. و در شکل (۳-۱۶) برخی انواع سیستم های خنک‌کنندگی نشان داده شده‌اند.
جدول ۳-۱ : انواع سیستم های خنک‌کنندگی ترانسفورماتور

شرح
کلاس خنک‌کنندگی
روغن طبیعی- هوا طبیعی

ONAN

روغن طبیعی- هوا اجباری

ONAF

روغن اجباری- هوا اجباری

OFAF

روغن اجباری و جهت‌دار

ODOF

(الف) (ب) (پ)
شکل ۳-۱۶ : انواع سیستم های خنک‌کنندگی (الف)روغن طبیعی- هوا طبیعی (ب) روغن اجباری- هوا اجباری (پ) روغن اجباری و جهت‌دار – هوا اجباری

• • خنک‌کنندگی روغن طبیعی- هوا طبیعی

این نوع خنک‌کنندگی که در شکل (۳-۱۶- الف) نشان داده شده است، به پراکنده کردن حرارت از روغن به فضای اطراف اشاره دارد. این مهم به صورت چرخه طبیعی روغن و هوا انجام می‌پذیرد.

• • خنک‌کنندگی روغن طبیعی- هوا اجباری

در این سیستم خنک‌کنندگی چرخه طبیعی روغن برای انتقال حرارت حفظ شده است با این تفاوت که هوا به صورت اجباری به سطح رادیاتورها دمیده می‌شود. با افزایش بار فرایند خنک‌کنندگی طبیعی قبل، برای متعادل نگه‌داشتن دمای ترانسفورماتور در یک نرخ قابل‌قبول کافی نمی‌باشد. اگر فن‌ها برای خنک کردن رادیاتورها استفاده شوند فرایند انتقال حرارت افزایش پیدا خواهد نمود و در نتیجه ظرفیت مفید ترانسفورماتور اضافه می‌گردد]۲۷[. به طور مثال بارگذاری یک ترانسفورماتور به میزان ۱۳۳% توان نامی باید یک مرحله از فن‌ها روشن گردند و برای بارگذاری ۱۶۷% بار نامی باید دو مرحله از فن‌ها روشن شوند.

• • خنک‌کنندگی روغن اجباری- هوا اجباری

در این سیستم که در شکل (۳-۱۶- ب) نشان داده شده است، نرخ انتقال حرارت توسط چرخه روغن اجباری با بهره گرفتن از پمپ افزایش می‌یابد. برای رسیدن به بیش‌ترین مقدار پراکنده کردن حرارت از ترانسفورماتور در این حالت باید فن‌ها به طور مداوم هوا را به سطح رادیاتورها بدمند. یک راه بهتر برای بهبود پراکندگی حرارت این است که روغن با فشار، مستقیماً به طرف سیم‌پیچ فرستاده شود مانند شکل (۳-۱۶- پ). این حالت یعنی پمپاژ شدن روغن مستقیماً به سمت سیم‌پیچ، سیستم روغن اجباری و هدایت‌شده خوانده می‌شود.