generation of high voltage - khon kaen...
TRANSCRIPT
![Page 1: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/1.jpg)
Generation of High Voltage (การสรางไฟฟาแรงสง)
1
BYBYAmnart SuksriAmnart Suksri(LECTURER)(LECTURER)
Department of Electrical Engineering, Department of Electrical Engineering, FACULTY OF ENGINEERINGFACULTY OF ENGINEERING
KHON KAEN UNIVERSITYKHON KAEN UNIVERSITYTHAILANDTHAILAND
HIGH VOLTAGEHIGH VOLTAGE ENGINEERINGENGINEERING
![Page 2: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/2.jpg)
ไฟฟาแรงสงมความสำาคญตอวศวกรไฟฟา และผสนใจทางดาน Applied physics
- ทางการแพทย
1. ใชในการ x-ray ซงตองการกระแสไฟฟาตรง แรงสงขนาด 100 kV หรอมากกวา
2. ใชในการสลายนว ซงตองการ HV. Impulse ขนาด 10 –20 kV อยางตอเนองหลายครงใน 1 นาท
- ทาง Physics ใช Electrostatic precipitation particle acceleration- ทางดานวศวกรรม ใชในการทดสอบอปกรณไฟฟาซง
ตองการทง AC , DC และ impulse แรง
2
![Page 3: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/3.jpg)
สง เพอใชทดสอบฉนวนในสวนตางๆของอปกรณไฟฟา ดงนนการสรางไฟฟาแรงสง เพอใชทดสอบอปกรณไฟฟา
ในหองปฏบตการนน จะประกอบดวย
เครองกำาเนดไฟฟาแรงสง แบบตางๆ ดงน(1) Electrostatic Generator(2) Generation of High DC. Voltage(3) Generation of High AC. Voltage(4) Generation of Impulse Voltage
(1) Electrostatic generator
3
![Page 4: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/4.jpg)
ใชหลกการการเปลยนพลงงานกล เปนพลงงานไฟฟาโดยใชสนามแมเหลกเปนตวเกบสะสมประจไวทผวโลหะทตดกบฉนวน เมอใสพลงงานกล เขาไปแลวทำาการเคลอนยายไปรวมกนในททกำาหนดไวใหไดมากๆ ทจดจดหนงจะทำาใหจดนนมศกดาไฟฟาสงขน
การสรางไฟฟาสถตยแรงดนสงม 3 แบบ คอ
- การสรางไฟฟาสถตยแบบแผน Capacitor
- การสรางไฟฟาสถตยแบบ Van de Graff
- การสรางไฟฟาสถตยแบบ Trommel
- การสรางไฟฟาสถตยแบบแผน Capacitor
4
![Page 5: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/5.jpg)
การทำางาน- แผนโลหะ A และ B ยดตดกบฐานทเปนฉนวน- แผนโลหะ A ยดตดอยกบท- แผนโลหะ B สามารถปรบเคลอนทได- ทำาการใสแรงดนไฟตรงเขาระหวางแผนโลหะ A และ B ซงวางหางกนเปนระยะ d1- ทำาการเคลอนแผนโลหะ B ใหหางจาก A เปนระยะทาง d2
5
![Page 6: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/6.jpg)
- ถาประจไมเกดการสญหายจะทำาให V2 มากกวา V1
จาก Q = CV-------(1)
เมอประจ Q คงท-ทตำาแหนง B ไดพลงงานเปน
W1 ----------(2)
เมอ d = d1 , C = C1, V= V1
-ทตำาแหนง Bx ไดพลงงานเปน
W2 ----------(3)
เมอ d = d2 , C = C2, V= V2แต Q = C1 V1 = C2 V2----------(4)
6
![Page 7: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/7.jpg)
V2 = (C1/C2)*V1
----------(5)
จะเหนวา V2 มากกวา V1 C2 ลดลงสำาหรบพลงงานกลทปอนเขาไปจะมคาเทากบ
----------(6)การสรางไฟฟาสถตยแบบ Van de Graffเนองจากการสรางไฟฟาสถตยแบบแผน capacitor มขอเสย
1. ใชงานไมคอยสะดวก
7
![Page 8: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/8.jpg)
2. ไดแรงดนคอนขางตำาVan de Graff จงไดสรางเครองกำาเนดไฟฟาสถตยขนมาโดยใชวธการเกบสะสมประจไฟฟาบนผวโลหะ ดงรป
8
![Page 9: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/9.jpg)
ตวเครองประกอบดวย1) Electrode A จะเปนตวสราง
สนามไฟฟาแบบไมสมำาเสมอ ชนดมความเขมของประจสง (highly non-uniform)ซงจะทำาใหเกด Corona นจะแยกประจออกเปน 2 สวน คอ ประจบวก และ ประจลบ
- ประจลบ ซงมมวลนอยกวาจะวงทะลผานสายพานไปยงแผน electrode E แลวกลบเขาสจด A
- ประจบวก ซงมมวลมากกวา จะตดอยกบสายพานลำาเลยงทำาหนาทลำาเลยงผาน
9
![Page 10: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/10.jpg)
collector ไปเกบสะสมเอาไวบนผวโลหะ C ทำาใหเกดประจสะสมเอาไวทโลหะ C อยางมากมาย จงทำาใหทจด C มศกดาไฟฟาสงขน
เครองกำาเนดไฟฟาแบบ Van de Graff มขอจำากด คอ
1. มความหนาแนนของประจบนสายพาน ประมาณ 1.6 nano culomb/cm2
2. แรงดนบนสายพานมคานอยกวา 10 kV/cm เนองจากความเครยดของสนามไฟฟาตามแนวยาวถาตองการใหสงกวานจะตองบรรจในถงกาซความดน
3. สายพานมความเรวตำา นอยกวา 40 m/s
10
![Page 11: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/11.jpg)
การสรางไฟฟาสถตยแบบ Trommel
สรางโดย Felici เพอลดขอเสยของสายพานทเกดจากการสนเมอใชความเรวสง และการกระจายของ electric field strength ทไมสมำาเสมอตามแนวสายพานของเครองกำาเนด ไฟฟาแบบ Van de Graff
เครองกำาเนดชนดน ประกอบดวยกระบอกฉนวนรวม 2 ชน
กระบอกฉนวนไฟฟา A ยดอยกบทโดยมแกนรวมกบกระบอกฉนวนไฟฟา B
11
![Page 12: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/12.jpg)
กระบอกฉนวนไฟฟา B จะหมนดวยความเรวคงท ดงนนประจทสรางขนจะเคลอนทผานกระบอกฉนวนไฟฟา B ไปเกบสะสมไวทตวเกบประจ แลวนำาออกไปส electrode แรงสง HV.Generation of High DC Voltage
- ใชเครองกำาเนดไฟฟากระแสตรงแรงสง
- ใชหลอดสญญากาศ ปจจบนใช Diode แทน เปนตว rectifier ซงมวงจรพนฐาน 4 แบบ
1.วงจร rectifier แบบ Half wave2.วงจร rectifier แบบ Full wave
12
![Page 13: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/13.jpg)
3.วงจร rectifier แบบ แรงดน 2 เทา (Voltage double rectifier)
4.วงจร rectifier แบบขนบนได (Cascade circuit for dc. High Voltage)
วงจร Rectifier แบบ Half wave
13
![Page 14: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/14.jpg)
วงจรประกอบไปดวย HV transformer T, Diode แรงสง D และ Filter แรงสง แบบ Capacitor CEx. ใหคำานวณหาคา Ripple factor ของการ rectifier แบบ halfwave เมอ ripple factor ;
และกำาหนดใหแรงเคลอนทออกจากหมอแปลง มคา
VT = VmsintSoln หากระแสทไหลในวงจรจากรป
----------(1)
14
![Page 15: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/15.jpg)
เมอ Rt = RD + RL ท 0 t 2
จะไดกระแส Idc เฉลย คอ ----------(2)
----------(3)
แรงดน ครอม load ----------(4)
แต ----------(5)
15
![Page 16: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/16.jpg)
ดงนน ----------(6)
จากสมการท 3 และ 6 จะได
----------(7)
แต
----------(8)
(8) แทนใน (7) ได
16
![Page 17: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/17.jpg)
ดงนน Ripple factor ของ Half-Wave rectifier มคา = 1.21
วงจร Rectifier แบบ Full wave
17
![Page 18: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/18.jpg)
การทำางาน1. เมอม sine ออกจากหมอแปลง diode D1 จะทำาหนาท rectifier แรงดนชวงรปคลน +2. Diode D2 จะทำาหนาท rectifier แรงดนชวงรปคลน -3. ขณะทแรงดนครอม diode D1 เปน + จะมกระแส I1 ไหลผาน diode แตเมอแรงดนครอม D1 เปนลบ D1 จะไมนำากระแส
18
![Page 19: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/19.jpg)
4. แตขณะนนแรงดนครอม D2 เปน + D2
จงนำากระแส5.ทำาใหกระแสทไหลผาน load มคา IL = I1+I2
จาก (3) ----------(9)
จาก(8) ----------(10)
คา ripple factor เมอตอ rectifier แบบ full wave จะมคา
19
![Page 20: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/20.jpg)
วงจร Rectifier แบบ แรงดน 2 เทา
( Voltage doubler rectifier)
20
![Page 21: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/21.jpg)
การทำางาน1. เมอมแรงดนออกจากหมอแปลงเปน
VT ทจด a สมมตวามแรงดนในครง cycle ลบกอน
2. ตว Capacitor จะเกบสะสมประจจนมแรงดนตกครอมเทากบแรงดนสงสดทออกจากหมอแปลง VT = VC
3. เมอแรงดนออกจากหมอแปลง VT ทจด a มแรงดนอยในครง cycle บวก จะทำาใหแรงดนตกครอม diode D1 ทจด b มคาเทากบ VC + VT แลว capacitor C2 สะสมทประจเทากบ VC + VT คอมคาเทากบ 2 VT
4. จะเหนวา diode D2 จะตองทนแรงดนไดเปน 2 เทา ของแรงดนไฟฟาสงสด
5. เมอแรงดนทออกจาก D2 ซงเปนการ rectifier จะมแรงดนไมเรยบ จง
21
![Page 22: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/22.jpg)
ตอง filter โดยใช C2 จงทำาใหแรงดนไฟฟากระแสตรงทจด c มคาเปน 2 เทาของแรงดนสงสดทออกจากหมอแปลง VT
วงจร rectifier แบบขนบนได(Cascade circuit for dc. High
Voltage)ในกรณทตองการศกดาไฟฟากระแส
ตรงสงมากๆ เราจะสรางโดยใชวงจรพนฐานของวงจรแรงดน rectifier แบบสองเทา นำามาตอกนเปนแบบขนบนได ซงนยมใชอย 2 ชนด คอ
1. แบบ Cockroft Walton
22
![Page 23: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/23.jpg)
2. Voltage multiplier with cascade transformer
1. แบบ Cockcroft Waltonใชหลกการของ n – stage single phase cascade
การ ทำางาน ของ Cockcroft Walton ขณะ no load
23
![Page 24: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/24.jpg)
จะใชวงจร rectifier แบบแรงดน 2 เทามาตออนกรมกน nth ชน โดยแตละชนประกอบดวย
- diode 2 ตว- capacitor 2 ตว ตวแรกเปนตวเกบ
พกประจ ตวท 2 ทำาหนาทเปน filtercapacitor ททำาหนาทพกประจไดแก
C1, C2, C3, C4,capacitor C1, C2, C3, C4, ทำา
หนาท filterdiode D1, D2, D3, D4 จะนำา
กระแสในชวงคลนบวกdiode D1, D2, D3, D4 จะนำากระแส
ในชวงคลนลบ
24
![Page 25: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/25.jpg)
วงจรสรางแรงดนแตละครงจะสรางแรงดนเปน 2 เทาของคาแรงดนสงสด คอ 2Vm
เมอเทยบกบ ground แรงดนครอมท จด b = 2Vm
จด c = 4 Vm , จด d = 6 Vm, จด e = 8 Vm
ขอสงเกตCapacitor และ diode แตละตวจะ
ตองทนแรงดนได 2 เทาของคาสงสด ยกเวน capacitor C4 เทานนททนแรงดนสงสดไดเพยง 1Vm
เมอตองการแรงดนสงๆ จะตองนำามาตอเปนขนบนไดหลายๆชน ซงจะมคา = 2.n.Vmax เมอ n = จำานวนชน
25
![Page 26: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/26.jpg)
แรงดนทจดตางๆ ของ Cockcroft Walton ขณะ no load
2. การทำางานของวงจร Cockcroft Walton ขณะตอ load
ขณะ no load วงจรขนบนไดของ Cockcroft Walton จะมแรงดน output เปน 2 เทาของคาแรงดนสงสดทใสเขามา คณดวยจำานวนชน แตเมอ load
26
![Page 27: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/27.jpg)
จะมแรงดนตกครอม C และ D ทำาใหแรงดน output ทจด C นอยกวา 8Vmax
การคำานวณแรงดนตก U
พจารณาท Stage n ; คาปาซเตอร Cn จะถก Charge จนกระทงแรงดนมคาเทากบ Vmax ถาไมมการสญหายของประจ Cn จะมคาแรงดนท
27
![Page 28: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/28.jpg)
ถา คาปาซเตอรทกตวในชดของวงจร มคา
ดงนน Voltage Drop ในแตละ Stage คอ
By Summation และ
28
![Page 29: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/29.jpg)
การคำานวณหาแรงดนระลอก (Ripple)แรงดนระลอกของวงจรขนบนไดกอาจ
หาไดเชนเดยวกบวงจรทมไดโอดและตวเกบประจกรองกระแสอยางละตวซงมความสมพนธคอ
จะได
เมอ Idc คอ กระแสตรงทจายใหโหลด29
![Page 30: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/30.jpg)
f คอ ความถของแรงดนกระแสสลบทจะแปลงเปน กระแสตรง
C คอ ความจไฟฟาของตวเกบประจกรองกระแส
แรงดนระลอกทงหมด
ถา C1 = C2 = C3 = C แลว
ถาวงจรม n ชน จะได Total Ripple
30
![Page 31: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/31.jpg)
จำานวนขนบนไดทพอเหมาะ n - Optimum
การสรางแรงดนกระแสตรงดวยวงจรขนบนได เราอาจสรางแรงดนใหสงขนไดโดยการเพจำานวนขน ในทางปฏบตถาหากกำาหนดคากระแสโหลด Id ให จากคาความจไฟฟาทมความถของตวจายทกำาหนด จะพบ
31
![Page 32: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/32.jpg)
วาถายงเพมจำานวนขนสงมากเกนไป จะทำาใหแรงดนตกมาก แรงดนทไดออกมาทโหลดกลบตำาลง แสดงวาจำานวนขนของวงจรมขดจำากด หรอ มคาพอเหมาะทสามารถสรางแรงดนไดสงสดคอ
n ทจะทำาให Vd สงสด
เมอ Vd เปนแรงดนกระแสตรงทโหลดจำานวนชนทพอเหมาะ n – Optimum คอ
และ
แรงดนกระแสตรงทสรางไดจะมคาเพยง 67% ของคาทางทฤษฎเทานน
32
![Page 33: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/33.jpg)
การสรางแรงดนกระแสตรงแรงสงโดยใชหมอแปลงตอเปนขนบนได (Voltage multiplier with cascade transformation)
เนองจาดวงจรของ Cockcroft Walton มขอเสย คอ เมอนำามาตอกนหลายชน ทำาใหแรงดน output ตก ซงจะไดแรงดน output สงสดเพยง 67% เมอตอจำานวนขนมากๆ แรงดนยงตกลงอก เนองจากเกดแรงดนตกครอม diode และ capacitor และยงมขอจำากดเกยวกบ supply หมอแปลงตวเดยว Allibone จงไดแกไขใหมโดยใชวงจรดงรป
33
![Page 34: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/34.jpg)
วงจร Allibone ประกอบไปดวย- หมอแปลง T, T1 , T2
- Diode D1 , D2 , D3 , D4
- Capacitor C1 , C2 , C3 , C4
ในแตละ stage ประกอบดวยหมอแปลงแรงสงตอผานไปยง diode D1
และ D2 ซง rectifier เปนแบบ half wave แลวตอไปยง storage capacitor C1 และ C2 ทำาใหแรงดนครอม C1 และ C2 มขนาด = Vm แตเนองจาก C1
34
![Page 35: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/35.jpg)
และ C2 ตออนกรมกนจงทำาใหแรงดนทจด ก มขนาดเปน 2Vm
สำาหรบ stage ท 2 นนประกอบดวยหมอแปลง T ซงตอ supply ใหกบ T2 และ diode D3 , D4 , capacitor C3 , C4 จงทำาใหแรงดนทจด ข เมอตออนกรมกบ stage แรกแลว ไดแรงดนเปน 4 Vm
ขอเสยของ Allibone คอ จะตองม supply จากหมอแปลง T ไปเขาหมอแปลง T2 จงทำาใหเปลองหมอแปลงเพมขนอกตวในแตละ stage เพอแกปญหาดงกลาวจงใหหมอแปลงทเปน supply ใหกบขนบนไดเปนหมอแปลงแบบ tertiary
35
![Page 36: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/36.jpg)
DC Cascade circuit with cascade transformer(tertiary windings)
The “Engelton” or Deltatron principle
36
![Page 37: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/37.jpg)
Generation of High AC Voltage
หมอแปลงไฟฟาแรงสงทใชในปจจบนม 2 ชนด คอ1. หมอแปลงไฟฟาแรงสงกระแสสลบในระบบสงจายไฟฟา2. หมอแปลงไฟฟาแรงสงกระแสสลบทใชในหองปฏบตการ
1.หมอแปลงไฟฟาแรงสงกระแสสลบในระบบสงจายไฟฟา
หมอแปลงชนดนใชเปลยนระดบแรงดนใหสงขนเพอใชในการสงจายกำาลงไฟฟา หมอแปลงมกมขนาดใหญและเปนชนด 3 phase
37
![Page 38: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/38.jpg)
2. หมอแปลงไฟฟาแรงสงกระแสสลบทใชในหองปฏบตการ
หมอแปลงชนดนใชเปนหมอแปลงทดสอบ ซงจะใชทดสอบฉนวน อปกรณไฟฟาแรงสงตางๆ และยงใชทดสอบปรากฏการณ Discharge ตางๆในลกถวยฉนวน, cable, switch gear และอปกรณอนๆ
หมอแปลงทดสอบจะมลกษณะเฉพาะเปนชนด 1 phase ซงผลตแรงสงเทยบกบ ground ขนาดของแรงดนทดสอบ กำาหนดตามมาตรฐาน IEC 60-2/1973 กำาหนดใหเปนคาแรงดนจดยอด (peak) ดวย 2 ไมตองวดเปนคา RMS โดยตรง
หมอแปลงทใชทดสอบในหองปฏบตการ จะตองสามารถปรบแรงดนตงแตคาตำาๆ
38
![Page 39: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/39.jpg)
ไปจนถงคาสงๆ ตามทเราตองการ การปรบจะใช variac หรอ regulator เปนตวปรบ
- หมอแปลงจะตองมการฉนวนทด ทนตอแรงดนสงๆได ไมเกดการ breakdown
- จะตองสามารถจายกระแสไดสงพอ เพอใหสามารถสงเกตเหนความบกพรองของอปกรณทใชทดสอบไดชดเจน
หมอแปลงแรงดนไฟฟาแรงสงกระแสสลบใชในหองปฏบตการ
39
![Page 40: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/40.jpg)
ขนาดของหมอแปลงคำานวณจาก
= ความถของแรงดนทใชเปน HzC = ความจ หนวยเปน pFVt = แรงดนทตองการใชทดสอบ KVrms
การตอ Inductive reactor ขนานดาน primary
เขากบหมอแปลงทดสอบหมอแปลงแรงสงขณะ no load จะม
กระแส exciting current ซ งจะท ำา ให output ม Harmonics ป น อ ย ท ำา ใ ห waveform ผ ด เ พ ย น ไ ป จ า ก sine
40
![Page 41: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/41.jpg)
wave จงตอง filter harmonics เหลานออกไป
ทแรงดนไฟฟาสง หมอแปลงจะแสดงคา output เปน capacitor load ทำาใหกระแสนำาหนาแรงดน (leading Power factor) จงทำาใหแรงดนไฟฟา output ม คาตำากวาแรงดนทค ำานวณไวจาก ratio ของหมอแปลงนนๆ
41
![Page 42: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/42.jpg)
(a) ขณะ no load หมอแปลงแรงสงทำาตวเปน capacitive load(b) Vector diagram ของแรงดนไฟฟาสงๆขณะ no load
เพอแกปญหาทเกดขน จงท ำาการตอ Inductive reactor ขนานกบหมอแปลงทดสอบทด าน primary เพ อทำาการแก Power factor
แสดงการตอขนาน reactor เพอแก P.f ของหมอแปลงแรงดนสง
42
![Page 43: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/43.jpg)
การสรางหมอแปลงในหองปฏบตการ เมอแยกตามความถจะมอย 2 ชนด คอ
ก. หมอแปลงความถตำาข. หมอแปลงความถสง
1. การสรางหมอแปลงไฟฟาแรงสงความถตำาหมอแปลงไฟฟาความถตำาจะหมายถง
ความถของระบบไฟฟาทใช คอ 50 –60 Hz หมอแปลงชนดนใชไดเฉพาะไฟฟากระแสสลบเทานน ใชไฟกระแสตรงไมได หมอแปลงชนดนแบงตามลกษณะการตอสายได 3 แบบ คอ
1. หมอแปลงชนดฉนวนแขง (Resin insulated transformer)
43
![Page 44: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/44.jpg)
2. หมอแปลงชนดจมในนำามน (Oil immersed transformer)
3. หมอแปลงชนดฉนวนขนบนได (Cascade transformer)
1.หมอแปลงชนดฉนวนแขง (Resin insulated transformer)
หมอแปลงชนดนแกนเหลกจะตองตอลง ground ขดลวดแรงตำาจะพนตดกบแกนเหลกและตอ supply แรงดนเขาประมาณ 100-120 V สวนขดแรงสงจะพนทบแรงตำาอกครงหนง เพอเปนการ
44
![Page 45: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/45.jpg)
ฉนวนขดแรงสงอกขนหนง ดานแรงสงไดแรงดน ประมาณ 1kV – 10 kV
2. หมอแปลงชนดจมในนำามน (Oil immersed transformer)
หลกการคอ แกนเหลกและขดลวดรวมทงสวนประกอบอนๆทงหมดจะนำามาจมในถงนำามนทเปนโลหะหรอฉนวนกได
กรณทเปนถงโลหะ จะตองม bushing เพอนำาเอาสายไฟแรงสงออกจากถงมาใช
45
![Page 46: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/46.jpg)
กรณทถงเปนฉนวน ไมจำาเปนตองม bushingหมอแปลงชนด oil immersed มอย 2 ชนด คอ
ก. แบบแกนเหลกตอลงดนข. แบบแกนเหลก core type
1. แกนเหลก2. ขดลวดแรงตำา3. ขดลวดแรงสง4. นำามนเปนฉนวนหม5. ปลายขวแรงสง6. Bushing(ปลอกฉนวนนำาสายแบบ
condensor)7. ถงโลหะ8. ถงฉนวน
46
![Page 47: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/47.jpg)
ก. แบบแกนเหลกตอลงดน
ก. แบบถงโลหะ ข. แบบถง
ฉนวน
แกนเหลกทใชเปนแบบ UI โดยพนขดลวดแรงตำาบนขาตว U แลวจงพนแรงสง
47
![Page 48: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/48.jpg)
ทบอกครงหนง แกนเหลกถกตอลงดนแลวนำาไปบรรจในถงนำามนประกอบขวแรงสงออกจากถง หมอแปลงชนดนสามารถสรางแรงดนไดสงถง 500 kV
ก. แบบแกนเหลก core typeใชแกนเหลกทแบบ UI มขดลวด 2 ชด
พนจำานวนรอบชดละเทาๆกน คอ ขดลวดแรงสง ขดลวดแรงตำา ขด compensate และขด excite
วธพนจะพนขด compensate กอน แลวพนขดแรงสงตามดวยขดแรงตำาและขด excite เพอใหเสนแรงแมเหลกรวมคาตำา
48
![Page 49: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/49.jpg)
1. แกนเหลก 2. ขดแรงตำา 3. ขดแรงสง 4. ขด tertiary 5. ขด excite
หมอแปลงชนดขนบนได (cascade transformer)กรณทตองการใชไฟแรงสงกวา 600
kV ขนไปนยมใชหมอแปลงชนด 3 ขด (tertiary winding) ตอเสรมกนหลายตวตอเสรมกนแบบขนบนได
49
![Page 50: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/50.jpg)
1. ขดแรงตำา2. ขดแรงสง3. ขดแรงตำาตอใหกบหมอแปลงตว
ตอไป
ขอสงเกต จะตองออกแบบใหหมอแปลงตวแรกมกำาลงไฟมากพอทจะตอกำาลงไฟใหกบหมอแปลงทนำามาตอเปนขนบนไดและจะตองมการฉนวนดพอ
Ex. สมมตใหหมอแปลงแตละตวม ratio ของแรงดนดงน และถาตองการแรงดน
50
![Page 51: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/51.jpg)
output 400 kV/160 KVA ใหคำานวณหา 1. ratio ของหมอแปลงแตละตว2. กำาลงไฟของหมอแปลงแตละตวทจะตองจายได (แตละขด)
Solution Turn Ratio each :
Total Turn Ratio :
Total VA each :
I ในแตละตว
51
![Page 52: Generation of High Voltage - Khon Kaen Universityeestaff.kku.ac.th/~amnart/HVLectureNote/HVGen.doc · Web viewกรณ ท ต องการใช ไฟแรงส งกว](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020417/5e3e11bc00da632e9c0e7bb1/html5/thumbnails/52.jpg)
เขยนวงจรการตอหมอแปลงแบบขนบนไดดงน
52