پروژه الگوریتم طراحی بهینه ترانسفورماتورهای قدرت تک فاز با متلب

پروژه مقطع کارشناسی برق قدرت عنوان: بررسی پارامترهای طراحی ترانسفورماتورهای قدرت تکه فاز و ارائه الگوریتم مناسب برای طراحی بهینه آن با استفاده از نرم افزار متلب(MATLAB)

در این پروژه، بعد از بررسی مقدماتی و تعریف بعضی از پارامترهای مهم در مبحث ترانس، از جمله میل مدور (CM) ، ضریب شکل موج (Form Factor) و نیز ضریب انباشتگی سطح مقطع (Stacking factor) به معرفی دو فرمول اساسی مورد استفاده در روند طراحی پیشنهادی در این پروژه می پردازیم و در فصول بعدی به معرفی ضرایب مورد استفاده در طراحی هسته و سیم پیچی و نیز معرفی و ارایه کاتالوگها و نمودارهای موردنیاز برای طراحی انواع هسته و سیم پیجی، که از مباحث اساسی در ترانسفورماتورها می باشد، پرداخته میشود.

در ادامه مبحث اصلی و در واقع نتیجه ای که از مباحث قبلی گرفته شده است، در جهت ارائه یک نتیجه کلی، روندی برای طراحی ترانسفورماتورهای قدرت بصورت یک الگوریتم و روش برای طراحی آورده شده است.

در انتها نیز یک برنامه کامپیوتری در جهت بهبود روند طراحی و سرعت بخشیدن به انجام فرایند حجیم محاسباتی مبحث طراحی و بهبود بعضی از پارامترهای مهم از جمله راندمان، ارائه شده است. در پایان این بخش نیز نتایج چند طراحی آورده شده است.

طراحی ترانسفورماتور

اصولا تفاوت بین روشهای طراحی برای ترانسهای توان بالا یا پایین یا ولتاژ و جریان زیاد و کم، چندان زیاد نیست. بنابراین یک روش کلی در این فصل بصورت یک الگوریتم، در یک مثال کلی و بدون در نظر گرفتن شرایط، خاص پیشنهاد شده است.

در طراحی های اولیه انجام شده از جریان مغناطیس کنندگی صرف نظر شده است، که یک عمل معمولی در طراحی های غیرحساس می باشد. ولی در ادامه تأثیر این جریان نیز در روند طراحی ها منظور شده است.

طرح یک مسأله:

یک ترانسفورماتور مورد نیاز است که در ولتاژ 110 ولت و فرکانس 60 هرتز کار کند، و ولتاژ 5 ولت را در جریان 4 آمپر تحویل دهد. دمای محیط از 40 درجه سانتیگراد بیشتر نمی شود.

سیم پیچی در ترانسفورماتورها

ترانسفروماتورهای با هسته آهنی معمولا با سیم مسی توپر که با یک لعاب عایق شده پیچیده می شوند. معمولا سیم روی یک بو بین که عایق کاری شده است و سیم را نیز از هسته آهنی جدا می کند، پیچیده شده و باعث می شود که سیم پیچها صورت جداگانه از هسته قرار گیرند. دورها اغلب به صورت ردیفها و لایه های پهلو به پهلو قرار می گیرند و بعد از لایه اول هر لایه ای به همراه کاغذ و سایر مواد عایقی روی لایه قبل از خود خوابانده می شود.

نوع دیگری از سیم پیچی که بعضی اوقات مورد استفاده قرار می گیرد، نوع تصادفی است که در آن سیمها به صورت اتفاقی پیچیده می شوند. در این نوع لازم است پوسته ای سیم پیچ را در بر بگیرد. این روش آسانتر و سریعتر از سیم پیچی لایه لایه است، ولی برای سیم پیچی های ولتاژ پایین، و نیز برای سیم پیچی ولتاژ بالا که در آن از عایق بندی دوبل استفاده شود، مناسب می باشد.

در طراحی سیم پیچ ترانسفورماتور ابتدا باید تعداد دور سیم مورد نیاز پیدا شود، سپس کار انتخاب قطر سیم و جاسازی مناسب آنها در فضای در دسترس هسته آغاز می شود، در طی این فرآیند باید به مواردی از قبیل بدست آوردن بیشترین راندمان، محافظت در برابر شکست ولتاژ و افزایش دمای سیم پیچ که محدوده ایمنی را تعیین می کند، توجه کرد.

مورد آخر بسیار مهم است، زیرا موادی که برای عایق کاری استفاده شده اند در اثر گرمای زیاد شکسته می شوند، توان نامی ترانسفورماتور اساساً به میزان دمای قابل تحمل وسیله تعیین می شود.

در بسیاری از موارد و کاربردها کاهش اندازه و وزن فاکتور اولیه در طراحی است، که البته کوچک شدن ترانس بطور کلی باعث ارزانتر شدن وسیله می گردد، که عامل تعیین کننده ای می باشد.

فهرست مطالب پروژه

مقدمه

فصل اول: مفاهیم اساسی در طراحی

فصل دوم: هسته ترانسفورماتور

فصل سوم: سیم پیچی ترانسفورماتور

فصل چهارم: طراحی ترانسفورماتور

منابع و مراجع

فاقد شکل