معرفی کلی اجزای پست های فشارقوی

معرفی کلی اجزای پست های فشارقوی

معرفی کلی اجزاء پست های فشار قوی

1.     قسمت های اصلی تشکیل دهنده یک پست فشار قوی :

از نظر ساختار کلی ، پست های فشار قوی از قسمت های اصلی زیر تشکیل شده اند :

1 – سویچگیر ( Switchgear )

2 – ترانسفورماتورهای قدرت ( Power Transformer ) ، ترانسفورماتورهای زمین و ترانسفورماتورهای تغذیه داخلی ( Earthing & Auxiliary Transformer )

3 – سیستم جبران کننده بار راکتیو از قبیل راکتور یا خازن

(VAR Compensation Systems )

4 – ساختمان کنترل ( Control Building )

5 – سیستم کنترل و حفاظت ( Control & Protection System )

6 – تاسیسات جنبی الکتریکی مانند سیستم روشنایی محوطه ، سیستم حفاظتی رعد و برق ، سیستم زمین ، سیستم تغذیه داخلی

7 – سیستم های مخابراتی

8 – تاسیسات جنبی ساختمانی مانند اتاق دیزل ژنراتور ، انبار ، کارگاه تعمیرات ، ساختمان نگهبانی ، پارکینگ

 

البته در بعضی از پست های فشار قوی و بسته به نوع پست ، ممکن است بعضی از اجزای فوق وجود نداشته باشد .

2.     تجهیزات سویچگیر :

به مجموعه ای از تجهیزات فشار قوی که ارتباط فیدرهای مختلف را به شین ها و یا

قسمت های مختلف شین ها را به یکدیگر ، در یک سطح ولتاژ معین برقرار می کنند ؛ سویچگیر می گویند .

گاهی به ساختمانی که سویچگیر پست های داخلی در آن قرار دارد ، کلیدخانه گفته می شود .

تعداد سویچگیرهای یک پست فشار قوی به سطح ولتاژ آن وابسته است ؛ به این معنی که در پست های 230/63 kv دو سویچگیر ( 230 , 63 ) وجود دارد و به عنوان مثال در پست های 400/230/63kv سه سویچگیر ( 400 , 230 , 63 ) وجود دارد و . . .

اجزا و تجهیزات یک سویچگیر :

الف-     شینه بندی پست ( Busbar )

ب-     بریکر یا کلید قدرت ( Circuit Breaker )

ج-     سکسیونر یا کلید جداکننده ( Disconnect Switch )

د-     ترانسفورماتورهای اندازه گیری ولتاژ و جریان ( Instrument Transformer )

ه-     تله موج و متعلقات مربوطه ( Line Trap )

ح-     برقگیرها ( Lighting Arrester )

خ-     جبران کننده های بار راکتیو

چ-     فوندانسین ، اسکلت فلزی ، مقره های نگهدارنده و عایق کننده

Bay :

معمولا سویچگیرها از قسمت های مشابه متصل به هم در جهت شینه بندی تشکیل می شوند ، که به هر قسمت یک Bay می گویند .

3.     ترانسفورماتورهای قدرت ، زمین و تغذیه داخلی :

ترانسفورماتور قدرت :

در پست های افزاینده ولتاژ ( پست های نیروگاهی ) و یا در پست های کاهنده ولتاژ ، دستگاه اصلی تبدیل سطح ولتاژ ترانسفورماتورهای قدرت می باشند که ارتباط دهنده بین سویچگیرهای با سطح ولتاژهای مختلف می باشند . بنابراین در طراحی موقعیت فیزیکی تجهیزات سویچگیرها باید محل مناسبی برای نصب ترانسفورماتورهای قدرت در نظر گرفته شود ؛ تا ضمن حفظ حریم های لازم با سویچگیرها ، طول فیدرهای مربوطه به حداقل برسد و همچنین جهت دسترسی به آنها که به علت وزن و حجم زیاد ، به ندرت به صورت داخلی نصب می گردند ، جاده دسترسی مناسب وجود داشته باشد .

البته تبادل حرارت با محیط ، جهت خنک شدن ترانسفورماتور ، به خصوص در مورد ترانسفورماتورهایی که با هوا خنک می شوند ( Air Cooled ) به سهولت انجام گیرد .

 

ترانسفورماتور زمین و تغذیه داخلی :

ترانسفورماتورهای زمین برای ایجاد نقطه صفر مصنوعی در شبکه های با اتصال مثلث

به کار برده می شوند و به دلیل ایجاد تعادل در بار ، اتصال آنها به صورت زیگزاگ است .

از ترانسفورماتور تغذیه داخلی برای تغذیه مصارف داخلی پست استفاده می شود . بار ترانسفورماتور تغذیه داخلی شامل مواردی نظیر تغذیه موتور تپ چنجر ، تغذیه بریکرها ، تغذیه فن و سیستم خنک کننده ، شارژ باتری ها ، مصارف روشنایی و تهویه ها می باشد .

معمولا ترانسفورماتورهای تغذیه داخلی به صورت یک سیم پیچ ثالثیه در ترانسفورماتور زمین ترکیب شده و بدین ترتیب ترانسفورماتور زمین و تغذیه داخلی به صورت واحد ساخته می شوند ؛ که در این صورت تنها یک ترانسفورماتور که به دو منظور زمین و تغذیه داخلی ساخته شده ، در کنار ترانسفورماتور قدرت نصب می شود .

در غیراین صورت ترانسفورماتورهای زمین و تغذیه داخلی ، هر کدام به طور جداگانه در کنار ترانسفورماتور قدرت نصب می شوند .

4.     سیستم های جبران کننده توان راکتیو :

معمولا جهت کنترل ولتاژ ، تصحیح ضریب قدرت و همچنین افزایش ظرفیت انتقال ، در بعضی از نقاط شبکه های قدرت ، لازم است که سیستم های تولید کننده و یا مصرف کننده توان نصب گردند .

این تاسیسات ، در صورتی که از خازن ها و راکتور های ثابت قابل قطع و وصل باشند ، مستقیما به فیدرهای سویچگیر مربوطه متصل شده و بنابراین عموما در جوار ترانسفورماتورهای قدرت نصب می گردند .

 

انواع سیستم های جبران کننده توان راکتیو :

الف-     راکتورهای موازی ثابت ( قابل قطع و وصل ، غیر قابل قطع و وصل )

ب-     خازن های موازی یا سری ثابت ( قابل قطع و وصل ، غیر قابل قطع و وصل )

ج-     جبران سازهای سنکرون

د-     جبران سازهای کنترل شده با ادوات الکترونیک قدرت

( راکتور کنترل شده به وسیله تریستور ، خازن های قابل قطع و وصل به وسیله تریستور ، سیستم های ترکیبی شامل راکتور و خازن )

5.     ساختمان کنترل :

اصولا حفاظت و کنترل تجهیزات پست اعم از سویچگیر ، ترانسفورماتورهای قدرت و یا سیستم های جبران کننده و اندازه گیری پارامترهای مورد نیاز پست ، توسط وسایلی که از طریق کابل های مناسب به سیستم های فرمان تجهیزات و ترمینال های فشار ضعیف ترانسفورماتورهای اندازه گیری ارتباط دارد ؛ انجام می شود .

کلیه وسایل مذکور به همراه سیستم های تغذیه جریان متناوب و مستقیم ، در داخل ساختمانی قرار می گیرند که به آن ساختمان کنترل می گویند .

این ساختمان دارای کلیه تجهیزات جانبی برای کار اپراتورهای پست نیز می باشد .

به طور کلی یک ساختمان کنترل از قسمت های مختلف زیر تشکیل می شود :

الف-     اتاق فرمان

ب-     اتاق رله

ج-     اتاق باتری

د-     اتاق تغذیه AC

ح-     تاسیسات وابسته جانبی

اتاق فرمان :

این اتاق محل استقرار اپراتورها و انجام عملیات کنترل تجهیزات پست می باشد .

معمولا کلیه فرمان ها ، تنظیم ها ، مراقبت ها و اندازه گیری ها در این قسمت انجام می گیرد .

در سیستم های کنترل معمولی ، تابلوها در کنار هم قرار دارند و دیاگرام تک خطی باس بارها روی تابلو پیاده شده است و محل هر کلید در روی تابلو نمایانگر وضعیت آن در پست

می باشد و حاوی تمام دستگاه های نمایش دهنده کمیت های اندازه گیری شده در حالت عادی ، سویچ های کنترل و در صورت لزوم علائم هشدار دهنده یا خبر دهنده می باشد .

همچنین در این اتاق تابلوهای کنترل ولتاژ ، تابلوی سنکروسکوپ ، تابلوی مجتمع علائم هشدار دهنده و تابلوهای مربوط به ثبت وقایع و حوادث ( در صورت وجود ) قرار دارند .

لازم به ذکر است که در پست های فشار قوی پیشرفته کنونی از سیستم های فرمان از نوع میکروپروسسوری استفاده می شود و دیگر نیازی به تابلوهای مذکور نمی باشد .

در اینگونه پست ها کلیه علائم و کمیت های اندازه گیری ، از طریق یک میکروکامپیوتر و به کمک صفحه نمایش در اختیار اپراتور قرار گرفته و متقابلا فرمان های لازم نیز از طریق اپراتور و صفحه کلید کامپیوتر ، به تجهیزات مختلف هدایت می گردد .

بنابراین ، اتاق کنترل این نوع پست ها ، فقط حاوی یک میز و صفحه نمایش و متعلقات آن بوده و سایر تجهیزات کنترل در دید اپراتور نمی باشد .

این اتاق معمولا در قسمتی از ساختمان کنترل قرار می گیرد که اپراتور ، دید کافی نسبت به محوطه پست و به خصوص تجهیزات مهم پست از طریق پنجره های شیشه ای را داشته باشد .

اتاق فرمان ، به اتاق کنترل مرکزی ( CCR ) ( Central Control Room ) نیز مشهور است .

اتاق رله ( Relay Room ) :

این اتاق معمولا تابلوهای رله های مختلف را در خود جای می دهد .

با توجه به اینکه رله ها به صورت اتوماتیک عمل می کنند و فقط به منظور Reset کردن ، نیاز به دسترسی آنها داریم ؛ لذا لزومی به قرار دادن آنها در نزدیکی اپراتور نمی باشد .

به همین جهت ، معمولا اتاق رله در جوار اتاق فرمان ، ولی به صورت مجزا قرار می گیرد .

البته در بعضی از طرح ها ، دیوار جداکننده ای بین اتاق فرمان و اتاق رله قرار نمی گیرد ؛ ولی به هر حال تابلوهای مربوط به رله در فاصله دورتری نسبت به تابلوهای فرمان ، که در نزدیکی اپراتورها می باشند ؛ قرار می گیرند .

همچنین دستگاه هایی مثل تابلوهای توزیع DC ، تابلوهای مربوط به باتری شارژر و تابلوهای توزیع AC نیز در این اتاق نصب می شوند .

اتاق باتری ( Battery Room ) :

در پست های فشار قوی برای تغذیه رله های حفاظتی ، موتورهای شارژ فنر ، مکانیزم های فرمان ، روشنایی اضطراری و دیگر سیستم های کنترلی نیاز به یک اتاق مجزای ضد اسید

به نام باتری خانه می باشد ؛ تا با سری و موازی کردن باتری ها ، ولتاژهای DC در سطوح مختلفی ایجاد شود .

باتری ها معمولا در دو مجموعه 48 و 110 ولتی قرار می گیرند و هر مجموعه با یک دستگاه باتری شارژر کوپل می شود .

ترمینال های باتری ها پس از اتصال به جعبه فیوز ، به باتری شارژر یا باتری شارژرها که در خارج از اتاق باتری و معمولا در اتاق رله قرار دارند ، متصل می گردند .

در مواردی ممکن است باتری های مربوط به هر سیستم ولتاژ DC را در یک اتاق مجزا قرار دهند ؛ که در این صورت ، بیش از یک اتاق باتری وجود خواهد داشت .

نکته قابل توجه دیگر این است که در اتاق باتری ، به علت محافظت در برابر اننفجار ، هواکش به طور مداوم روشن بوده و کلیه لامپ ها در داخل محفظه ای شیشه ای قرار میگیرند و کلید انها نیز در بیرون اتاق نصب می شود و علاوه بر آن ، درب ورودی اتاق باتری به سمت بیرون باز می شود .

اتاق تغذیه AC :

در این اتاق تابلوهای مربوط به سیستم های تغذیه AC قرار می گیرند . کابل های ارتباطی وظیفه دارند تا تابلوهای موجود در این اتاق را از طریق کانال های بتونی به تجهیزات موجود در سویچگیر ارتباط دهند .

تاسیسات وابسته جانبی :

این تاسیسات شامل اتاق استراحت ، اتاق کنفرانس ، نمازخانه ، اتاق بایگانی مدارک ، آشپزخانه ، انبار ، دستشویی و . . . می باشد .  

6.     سیستم کنترل و حفاظت :

سیستم کنترل و حفاظت که می تواند به عنوان دو سیستم مجزا از هم مورد بررسی قرار گیرد در واقع کنترل و حفاظت قسمتی از سیستم قدرت در محدوده پست مورد نظر را در هنگام کار عادی و یا خطا بر عهده دارد و عمدتا متشکل از تجهیزاتی از قبیل رله های اصلی و کمکی ، سویچ ها ، کنتاکتورها و دیگر وسایل می باشد .

این تجهیزات ، اطلاعات مورد نیاز خود را از طریق ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ و سیستم های اینترلاک اخذ نموده و فرمان های لازم را از طریق سیستم های کنترل و حفاظت به مکانیزم عملکرد تجهیزات انتقال می دهند .

اکثر وسایل سیستم های حفاظتی از قبیل رله ها ، کنتاکتورها و . . . به علت حساس بودن به صورت داخلی در ساختمان کنترل قرار می گیرند و از طریق کابل های کنترل به ترانسفورماتورهای ولتاژ و جریان و همچنین مکانیزم های کنترلی تجهیزات ارتباط دارند .

البته طرح هایی وجود دارند که وسایل حفاظتی هر Bay از پست را در داخل اتاقک مخصوص در جوار همان Bay قرار می دهند .

7.     تاسیسات جنبی الکتریکی :

انواع سیستم های مورد بحث :

1 – سیستم روشنایی محوطه ( Outdoor Lighting System ) :

این سیستم به منظور امکان دید اپراتور در شب می باشد و شامل پروژکتورهایی است که در موقعیت مناسب اطراف تجهیزات نصب شده و از منبع تغذیه داخلی پست ، تغذیه می شود .

2 – سیستم حفاظت از رعد و برق ( Shielding System ) :

در پست های فشار قوی معمولی از نوع باز ، برای حفاظت تجهیزات از برخورد مستقیم صاعقه ، باید از سیستم حفاظت از رعد و برق متشکل از سیم های زمین شده محافظ ، که مرتفع ترین نقاط تجهیزات پست را به یکدیگر متصل می کند و به سیستم زمین پست وصل است ؛ استفاده شود .

لازم به ذکر است که به سیم های محافظ اصطلاحا Shield Wire می گویند .

3 – سیستم زمین ( Earthing / Grounding System ) :

در پست های فشار قوی ، به منظور ایجاد ایمنی برای افراد داخل و اطراف محوطه پست و حفاظت تجهیزات در مقابل اضافه ولتاژها در شرایط غیر عادی مثل وقوع اتصال کوتاه ، برخورد امواج صاعقه با پست و خطوط انتقال و . . . از شبکه زمین استفاده می شود .

به این منظور لازم است شبکه ای از هادی های به هم پیوسته به صورت شطرنجی در زیر زمین پست با میله های کوبیده شده در زمین که Rod نام دارند ، به وجود آورد و بدنه فلزی تمام تجهیزات و نقاط نوترال را به نحو موثری به آنها متصل نماییم تا مقادیر ولتاژهای قدم و ولتاژهای تماس ، در محدوده پست و اطراف آن ، در حدود قابل قبولی کنترل گردند .

چنین محافظتی که در برابر خطرات ذکر شده به عمل می آید ، ناشی از کاهش مقاومت زمین است .

4 – سیستم تغذیه داخلی ( Auxiliary Supply System ) :

از دیگر تاسیسات جنبی الکتریکی پست ها ، سیستم تغذیه داخلی می باشد .

به منظور تامین مصارف داخلی جریان متناوب و مستقیم پست ها ، اعم از سیستم های کنترل و حفاظت ، مکانیزم های عمل کننده تجهیزات ، سیستم های تاسیسات روشنایی ، گرمکن های داخل تابلوها ، سیستم های خنک کننده و غیره باید انرژی مورد نیاز با ولتاژ مناسب تامین گردد .

لذا دو سیستم مستقل از هم با نام های سیستم جریان متناوب ( AC Supply System ) و سیستم جریان مستقیم ( DC Supply System ) در هر پست ایجاد می شود .

این سیستم ها شامل ترانسفورماتورهای تغذیه داخلی ، باتری شارژر و باتری ، دیزل ژنراتور اضطراری و تابلوهای توزیع مربوطه می باشد .

5 – سیستم کابل ( Cable System ) :

همانطور که اشاره شد ، در پست های فشار قوی به منظور کنترل ، اندازه گیری و حفاظت تجهیزات مختلف نیاز به ارسال مقادیر اندازه گیری شده و یا فرامین کنترلی و حفاظتی به صورت اتوماتیک یا غیر اتوماتیک می باشد .

لذا برای ارتباط وسایل اندازه گیری ، هشدار دهنده و یا آشکارسازها به دستگاه های حفاظتی و کنترل کننده و همچنین ارتباط دستگاه های فرمان دهنده به مکانیزم ها و محرک ها

از کابل های کنترل و تغذیه استفاده می شود .

این کابل ها به شکل منظمی در کانال های مخصوص سرپوشیده در محوطه پست به ساختمان کنترل هدایت شده و در موارد لزوم نیز در بعضی از قسمت ها از پانل هایی به نام Marshalling Box برای تجمع و تقسیم کابل ها استفاده می گردد .  

8.     سیستم های مخابراتی ( Telecommunication Systems ) :

به کمک این سیستم ها می توان سیگنال های مخابراتی را به منظور کنترل از راه دور

( Telecontrol ) ، مکالمه راه دور و یا حفاظت از راه دور ( Teleprotection ) به نقاط دیگر شبکه ارسال نموده و متقابلا سیگنال های مشابه را دریافت نمود .

انواع سیستم های مخابراتی :  

1 – سیستم ماکروویو ( Microwave Radio Multi Channel Telephone System ) :

به کمک این سیستم میتوان انتقال اطلاعات را برای کنترل از راه دور و همچنین کنترل بار انجام داده و علاوه بر این می توان سیگنال های لازم را برای حفاظت تجهیزات ارسال یا دریافت نمود .

در ضمن با این سیستم می توان مکالمات تلفنی را با دیگر مراکز کنترلی انجام داد .

2 – سیستم PLC ( Power Line Carrier ) :

به کمک این سیستم می توان سیگنال های مخابراتی را جهت انجام مکالمه و یا حفاظت از راه دور انتقال داد .

این سیگنال ها بر روی خطوط فشار قوی و از طریق مدولاسیون دامنه ارسال و یا دریافت

می شوند .

این سیستم همانند سیستم ماکروویو می باشد ولی تعداد کانال های آن کمتر است .

3 – سیستم رادیو تلفنی VHF :

معمولا از این سیستم برای انجام تعمیرات خطوط انتقال و همچنین اخذ اطلاعات محیطی استفاده می شود .

4 – سیستم انتقال با فیبر نوری :

امروزه با افزایش حجم اطلاعات مخابراتی در شبکه ها ، کاربرد های سیستم های انتقال اطلاعات با استفاده از فیبر نوری بسیار زیاد شده است .

امروزه با استفاده از رشته های فیبر نوری در مغزی فولادی سیم گارد خط ، امکان ارسال اطلاعات با ظرفیت و قابلیت اعتماد بالا ایجاد می شود .

لذا این سیستم ها جایگزین مناسبی برای سیستم های PLC می باشند .

5 – سیستم های با سیم :

این سیستم برای ارتباط سیگنالی بین دو پست مجاور که در فاصله نزدیک به هم قرار دارند ، به کار می رود و امروزه کمتر متداول است .

6 – سیستم خبردهی ( Paging System ) :

سیستم خبردهی یا Paging برای ارتباط پرسنل داخلی پست مورد استفاده قرار می گیرد .

9.     سیستم اطفاء حریق :

به طور کلی در پست های فشار قوی تجهیزاتی از قبیل ترانسفورماتورهای قدرت ، راکتورها و . . . وجود دارند که دارای روغن بوده و حرارت زا می باشند و امکان آتش سوزی در آنها وجود دارد .

بنابراین لازم است سیستمی تعبیه گردد تا حریق احتمالی را اطفاء نموده و از گسترش آن جلوگیری نماید .

سیستم های اطفاء حریق می توانند بسته به اهمیت پست از نوع اتوماتیک یا غیر اتوماتیک باشند .

به طور کلی این سیستم ها به منظور کنترل اثرات ناشی از آتش سوزی ، جلوگیری از گسترش آن به سایر تجهیزات و به حداقل رساندن خسارات مالی و احیانا جلوگیری از آسیب جدی به دستگاه دچار حریق شده نصب می گردد .

متداول ترین این سیستم ها که در پست های فشار قوی کاربرد دارند ، عبارتند از :

1 – سیستم اطفاء حریق دستی متشکل از کپسول های ضد حریق

2 – سیستم اتوماتیک Drain & Stir که به سیستم Sergi معروف است .

3 – سیستم آبی Water Spray

4 – سیستم استفاده از گاز هالوژن برای پست های زیر زمینی و یا بسته و به طور کلی

سیستم هایی که بر اساس هیدروکربن های هالوژنه عمل می نمایند .

البته باید توجه داشت که انتخاب سیستم اطفاء حریق بر مبنای احتمال بروز آتش سوزی و مطالعات اقتصادی صورت می پذیرد .

10.فوندانسیون ها :

 تجهیزات سنگین بیرونی پست ها اعم از تجهیزات فشار قوی ، کیوسک ها ، سیستم های حفاظتی ، پایه های روشنایی و . . . باید روی فوندانسیون هایی که به نحو مناسبی طراحی و ایجاد گردیده اند ، نصب گردند .

تجهیزات پست های معمولی از طریق پایه های نگهدارنده ( جهت رعایت فواصل هوایی ) روی فوندانسیون ها نصب می گردند . ولی تجهیزات گازی معمولا مستقیما روی

فوندانسیون ها قابل نصب می باشند .

به هر حال ، قبل از نصب تجهیزات باید فوندانسیون های آنها آماده شود و پایه های مورد نظر در مورد تجهیزات معمولی روی آنها نصب گردد ، تا بتوان تجهیزات اصلی را نصب کرد .

در اکثر موارد فوندانسیون ها از نوع مسلح با آرماتور بوده و معمولا به نحوی استقرار

می یابند که از سطح تمام شده پست در هر قسمت در حدود 10 تا 15 سانتیمتر بالاتر باشند .

11. جاده دسترسی : این جاده ها در پست های باز و یا قسمت باز پست های بسته ، به منظور دسترسی وسایل موتوری و غیرموتوری به تجهیزات فشار قوی و به خصوص تجهیزات سنگین مانند ترانسفورماتورهای قدرت ، به نحو مناسبی طراحی و در نظر گرفته می شوند ؛ تا جابجایی و یا تعمیر در محل تجهیزات ذکر شده امکان پذیر باشد .

معمولا جاده های دسترسی به تجهیزات هر Bay مانند کلید ها و . . . با پهنای کمتری نسبت به جاده های اصلی در نظر گرفته می شوند .

12. تاسیسات جنبی ساختمانی :

 تاسیسات جنبی ساختمانی از قبیل اتاق دیزل ژنراتور ، اتاق نگهبانی ، ساختمان های اداری و مسکونی ، انبار و اتاق ضد حریق و . . . می باشد ؛ که بسته به مورد و موقعیت هر پست در نظر گرفته می شود .

 ساختمان دیزل ژنراتور ( Room Diesel ) :

معمولا در پست های بزرگ ، تامین مصارف داخلی پست در هنگام قطع برق به عهده یک دیزل ژنراتور اضطراری بوده ؛ که به لحاظ سر و صدای زیاد معمولا در اتاقی در بسته و به فاصله مناسبی از اتاق کنترل نصب می گردد .

14توصیه برای پیشگیری از برق گرفتگی

14توصیه برای پیشگیری از برق گرفتگی

اجرای نكات ایمنی و توصیه های لازم در این زمینه، در توانمندسازی افراد و جلوگیری از خطر برق گرفتگی بسیار موثر است.مراقبت از كودكان وآموزش صحیح به آنان نیز عامل مهمی دركاهش حوادث ناشی از برق گرفتگی است.

 

 

1-هیچ وقت با دست خیس و پای برهنه به لوازم برقی دست نزنید زیرا با خیس شدن بدن، از مقاومت الكتریكی آن كاسته خواهد شد و در نتیجه عبور جریان الكتریكی از بدن شدیدتر و موثرتر می شود، به دلیل آنكه جریان برق همیشه از نزدیك ترین و     راحت ترین راه به زمین انتقال می یابد.

 

2-هنگام تعویض لامپ، كلید، پریز یا تعمیر هر وسیله ودستگاه برقی دیگر، برق را از فیوز قطع كنید. باید دقت كرد كه در هنگام سیم كشی، سیم فاز در مدار كلید برق قرار گرفته باشد تا با قطع جریان برق از طریق كلید جریان فاز نیز قطع شود. در غیر این صورت هرچند كه با بستن كلید برق و قطع شدن جریان نور، امكان روشن شدن لامپ وجود ندارد اما تماس سیم فاز با بدن انسان و تكمیل مدار از طریق زمینی كه فرد روی آن ایستاده و یا قرارگرفتن دست برروی دستگاه یا دیوار، به عبور جریان از بدن و برق گرفتگی منجر می شود.

 

3-به طور كلی استفاده از لوازم برقی معمولی در محیط هایی با درجه رطوبت بالا مانند حمام، توصیه نمی شود. سعی كنید در هنگام ساختمان سازی هیچ گونه انشعابی از برق در این نوع محیط ها به صورت روكار وجود نداشته باشد و روشنایی آن از خارج تامین شود. در صورت نیاز، اتصال سیم ها به لامپ باید طوری طراحی شود كه رطوبت در آن موثر نباشد. به خاطر داشته باشید كه تحت هیچ شرایطی از بخاری ها یا اجاق های برقی معمولی در محیط های یاد شده استفاده نكنید.

 

۴-در هنگام روشن بودن لامپ یا هر دستگاه برقی دیگر، از تعویض و تعمیر آنها خودداری كنید. 

5-هیچ وقت سیم برق را از زیر فرش یا موكت عبور ندهید زیرا ممكن است در اثر عبور و مرور مداوم افراد از روی آن، سیم صدمه ببیند و حالت عایق خود را از دست بدهد. همچنین در صورتی كه اندازه مقطع سیم با نوع مصرف كننده هایی كه به آن وصل است متناسب نباشد، سیم گرم شده و در نتیجه به مرور زمان با كاسته شدن از خاصیت هدایتی، شدت گرم شدن آن بیشتر می شود تا جایی كه سیم شروع به ذوب شدن و ایجاد جرقه می كند و از آنجایی كه در اغلب موارد كف پوش ها، فرش ها، موكت ها و این قبیل زیرانداز ها از مواد قابل اشتعالی مانند نخ، پلاستیك، پشم و الیاف مصنوعی تهیه شد ه اند در نهایت آتش سوزی و حریق به وجود  می آید.

 

6-هنگام تمیز كردن دیوار ها و لوازم برقی مواظب باشید كلید ها و پریز ها خیس نشوند زیرا آب هادی بسیار خوبی بوده و در صورتی كه وارد كلید ها و پریز ها شود، خطر جانی و مالی به همراه خواهد داشت. در این گونه مواقع قبل از شروع كار، كلید اصلی را از كنتور قطع و پس از اتمام كار و خشك شدن پریز ها و كلید ها، فیوز را وصل كنید.

 

7-هنگام سوراخ كردن دیوارها به منظور نصب ساعت های دیواری، تابلوها یا هر مورد دیگر دقت شود به مسیر سیم كشی برق صدمه ای وارد نشود.

 

8-اگر پریز های برق در ارتفاع پایینی از دیوار قرار دارند (كمتر از ۱۱۰ تا ۱۲۰ سانتی متر) لازم است كه آن ها به وسیله درپوش های ایمنی مسدود شوند.

 

9-در صورتی كه در اطراف ساختمان شبكه برق عبور كرده است، هنگام تعویض یا تنظیم آنتن تلویزیون در پشت بام یا بالكن مواظب خطوط برق باشید زیرا همان گونه كه پیش از این بیان شد، حوزه القایی حاصل از این نوع شبكه ها قبل از آنكه با آن برخورد شود، با ایجاد قوس الكتریكی به برق گرفتگی و سوختگی های شدید منجر خواهد شد.

 

10-سیم های وسایل برقی به ویژه انواع قابل حمل و نقل از قبیل اتو، پلوپز، رادیو و نظایر آن را هر چند وقت یك بار بازرسی كرده و در صورت مشاهده هرگونه خرابی یا فرسودگی تعویض كنید.

 

11-هیچ نوع از اسباب بازی های كودكان نباید به وسیله برق منزل به كارانداخته شوند. بار ها مشاهده شده است كه والدین به منظور راه اندازی اسباب بازی ها از آدابتور استفاده می كنند كه با این كار، كودك خود را در معرض خطر برق گرفتگی قرارمی دهند.

 

12-سعی شود هنگام كار با وسایل برقی قطعه های تخته خشك یا صفحه لاستیكی ضخیم در زیر پا قرار بگیرد.

 

13-پریز های برق و تلفن را طوری انتخاب كنید كه از یكدیگر مشخص باشند تا دو شاخه وسایل برقی و تلفن به اشتباه درون پریز های متفاوت قرار نگیرند و موجب صدمه به وسایل منزل نشوند.

 

14-برای قطع مدار در هنگام اتصال سیم های برق در منزل و خرابی دستگاه های برقی باید از فیوز اتوماتیك با آمپراژ مناسب استفاده كرد. همچنین بهتر است برای وسایلی كه به جریان برق زیادی نیاز دارند، از فیوز های مجزا استفاده شود تا در موقع بروز اتصالات در این گونه وسایل، جریان برق تمام منزل قطع و از وارد شدن آسیب به وسایل دیگر جلوگیری به عمل آید.

پارامترهای خط انتقال و اثر باندل کردن خط

پارامترهای خط انتقال و اثر باندل کردن خط

امپدانس سری خط انتقال

در یک خط انتقال چهار کمیت مقاومت اندوکتانس ظرفیت خازنی وکنداکتانس روی کارکرد
کامل آن به عنوان بخشی از سیستم قدرت اثر می گذارند.کندکتانس بین هادیها وزمین باعث
جریان نشتی در مقره های خطوط هوائی وعایق کابلها میشود.چون میتوان از جریان نشتی
در مقره های خطوط هوائی چشم پوشید کنداکتانس بین هادیها در یک خط هوائی صفر فرض
نمود.

دلیل دیگر چشم پوشی از کنداکتانس متغیر بودن آن ونبودن روش مناسب برای محاسبه آن
می باشد.جریان نشتی مقره ها عامل اصلی کنداکتانس به طور محسوسی با شرهیط هوائی
ورطوبتی که بر مقره ها می نشیند تغییر میکند.

بعضی از خاصیت های یک مدار الکتریکی را می توان به وسیله میدانهای الکتریکی و
مغناطیسی که در اثر عبور جریان از آن به وجود می آید بررسی نمود.
مقاومت و اندوکتانس توزیع شده به طور یکنوهخت در طول خط امپدانس سری خط را
تشکیل می دهند.کنداکتانس وظرفیت خازنی بین هادیهای خط تکفاز یا بین هادی وخنثی در
خط سه فاز ادمیتانس موازی خط را تشکیل می دهند.اگرچه مقاومت اندوکتانس وظرفیت
خازنی در طول خط توزیع شده اند اما درمدار معادل خط از کمیتهای فشرده و متمرکز
استفاده می شود.

انواع هادیها

در انتقال قدرت الکتریکی در آغاز از هادیهای مسی استفاده می شد اما امروزه هادیهای
آلومینیومی به علت ارزانتر وسبکتر بودن نسبت به هادیهای مسی با همان مقاومت د خطوط
هوائی به طور کامل جای آنها را گرفته اند. یکی دیگر از مزیتهای هادی آلومینیومی این
است که در یک مقاومت مشخص قطر آن از هادی مسی بیشتر است.در حالت با قطر
بزرگتر به ازای ولتاژیکسان خطوط فوران الکتریکی گرادیان ولتاژدر سطح هادی پائین آمده
امکان یونیزه شدن هوای اطراف هادی کاهش یابد.

نمادهای زیرانواع مختلف هادیهای آلومینیومی را نشان می دهند:
AACهادی تمام آلومینیومی
AAAC هادی تمام آلیاژ آلومینیوم
ACSR هادی آلومنیومی تقویت شده با فولاد
ACAR هادی آلومنیومی تقویت شده با آلیاژ
هادیهای آلیاژآلومنیومی دارای قدرت کششی بیشتری نسبت به هادیهای الکتریکی آلومنیومی
معمولی هستند.

اندوکتانس ناشی از فوران داخلی یک هادی

اندوکتانس یک خط انتقال برابر فوران در بر گیرنده آن به ازای عبور جریان یک آمپر
است.در خطوط انتقال ما با هادیهای گروهی سروکار داریم از جمله خط سه فاز با فاصله
گذاری یکسان وغیر یکسان که به بررسی آنها می پردازیم.

هنگامی که فاصله گذاری یکسان نباشد،به دست آوردن اندوکتانس نسبت به خط سه فاز متقارن

سخت تر می شود. در این حالت فوران در برگیرنده و اندوکتانس هر فاز یکسان نخواهد بود.

اندوکتانس گوناگون هر فاز منجر به نامتعادل شدن مدارمی شود.با جابجا کردن هادیهادرفاصله معین و

با یک ترتیب مشخص ، به گونه ای که هر هادی جای ابتدائی دو هادی دیگر را در فاصله

یکسان اشغال نماید،می توان سه فاز را متعادل نمود.جابجائی هادیها ، جایگشت نامیده می
شود .معمولا خطوط قدرت امروزی در فاصله های منظم جابجا نمی شوندوجایگشت هادیها
برای متعادل کردن اندوکتانس فازها ،ممکن است در پست کلید زنی صورت گیرد.
خوشبختانه،نامتقارنی بین فازهای یک خط جایگشت نشده کم بوده در بیشتر محاسبات
اندوکتانی از آن چشم پوشی می شود.اگراز عدم تقارن چشم پوشی گردد،اندوکتانس از آن
چشم پوشی گردد، اندوکتانس هر فاز خط جایگشت نشده برابر میانگین اندوکتانس یک فاز
ازهمان خط است که به طور صحیح جایگشت شده باشد.

اثرباندل کردن درمحاسبه اندوکتانس

درولتاژهای بسیار بالا(EHV)،یعنی ولتاژهایبالاتر ازkv 230،اگرهر فاز دارای یک هادی
باشد،کرونا وافت قدرت ناشی ازآنو بویژهتداخل با خطوط مخابراتی پدید می آید.چنانچه هر
فاز دارای دو یا چند هادی باشد که در مقایسه با فاصله گذاری فازها به یکدیگر نزدیک
باشند،گرادیان ولتاژبالا در هادی در محدوده EHV کاهش می یابد.چنین خطی را خط با
هادیهای گروهی می نامند.گروه دارای دو،سه یا چهار هادی است.مزیت مهم گروهی بودن
هادیها،کاهش راکتانس است.افزایش تعداد هادیهای گروه،راکتانس واثر کرونا را کاهش می
دهد.

خاصیت خازنی خط انتقال

ظرفیت خازنی خط انتقال ناشی از اختلاف پتانسیل بین هادیهاست که باعث می شود هادیها
مانند صفحه های خازن باردارشوند.ظرفیت خازنی بین هادیها،میزان بار به ازای واحد
اختلاف پتانسیل استودر مورد هادیهای موازی مقداری است ثابت که به اندازه و فاصله بین
هادیها بستگی دارد.در خطوط قدرت کمترازkm 80 اثر ظرفیت خازنی کم بوده قابل چشم
پوشی می باشد اما در خطوط بلند تربا وولتاژبیشتر به صورت افزاینده ای اهمیت می یابد.

ولتاژمتناوبی که به خط انتقال اعمال می گردد، باعث می شود که میزان بارالکتریکی در هر
نقطه، هماهنگ با مقدار لحظه ای ولتاژ بین دو هادی درآن نقطه،کو یا زیادشود.تغییربارهمان
جریان الکتریکی است واین جریان که حا صل باردار وبی باردار شدن متناوب خط در اثر
ولتا ژمتناوب است ، جریان باردار کننده خط نامیده می شود.از آنجا که ظرفیت خازنی بین
هادیها به صورت موازی می باشد، جریان باردارکننده حتی درحالت مدار باز شدنخط وجود
دارد.این جریان علاوه بر افت ولتاژدرطول خط بر بازده،ضریب توان خط وپایداری سیستمی
که خط جزئی ازآن است نیز اثر می گذارد.

پایه بررسی ظرفیت خازنی،قانون گوس در میدانهای الکتریکی می باشد. براساس این قانون
بار الکتریکی کل داخل یک سطح حلقه بسته برابر فوران الکتریکی است که از سطح بیرون
می آید.به عبارت دیگر،بارکل داخل یک سطح حلقه بسته برابرفوران الکتریکی است که از
سطح بیرون می آید.به عبا رت دیگر،بار کل سطح حلقه بسته برابر انتگرال مولفه چگالی
فوران الکتریکی روی سطح می باشد.

ظرفیت خازنی خط سه فاز با فاصله گذاری نامتقارن

هنگامی که فاصله گذاری هادیهای یک خط سه فاز یکسان نباشد،محاسبه ظرفیت خازنی
مشکلتر می شود.در یک خط معمولی جایگشت نشده، ظرفیت خازنی به خنثای میانگین هر
یک از فازها نسبت به خنثی برابر نیستند.در یک خط جایگشت شده،ظرفیت خازنی به خنثی
میانگین فازهای دیگر برابر است،چون هادی هر فاز در دوره کامل جایگشت،مکان فازهای
دیگر را در فاصله های یکسان اشغال می کند.عدم تقارن خط جایگشت نشده در بیشتر حالتها
کم بوده محاسبات ظرفیت خازنی ماند خط جایگشت شده انجام می شود.

به دست آوردن ظرفیت خازنی خط سه فاز به طور دقیق کاری مشکل است مگر این که
فاصله گذاری تخت بوده فاصله بین هادیهای مجاور یکسان باشد.درفاصله گذاری معمولی با
هادیهای متداول با فرض اینکه بار واحد طول هادی در همه بخشهای دوره جایگشت یکسان
باشد،ظرفیت خازنی با دقت کافی به دست خواهد آمد.با چنین فرضی در مورد بارها، ولتاژ
بین یک زوج هادی درهر یک از بخشهای دوره جایگشت یکسان نمی باشد، پس باید اندازه
میانگین بر ای ولتاز بین هادیها به دست آورد و ظرفیت خازنی را با این اندازه میانگین
بررسی نمود.

اثر زمین بر ظرفیت خازنی خط انتقال سه فاز

زمین بر ظرفیت خازنی خط انتقال به علت تغییر دادن میدان الکتریکی خط ، اثر می گذارد،
اگر زمین را یک هادی کامل به صورت یک صفحه افقی بی نهایت فرض کنیم، در می یابیم
که میدان الکتریکی ناشی از هادی باردار نزدیک سطح زمین با حالتی که سطح هم پتانسیل
زمین وجود ندارد، یکسان نمی باشد.میدان الکتریکی هادی باردار شده برای سازگار شدن با
سطح زمین نیرویی را متحمل می شود.البته،فرض مسطح بودن و پستی و بلندیهای آن کاملا
معتبر نیست.اما این فر ض ما را توانا می سازد تا اثر هدایت زمین را در محاسبه ظرفیت
خازنی بفهمیم.

اگر مداری شامل یک هادی هوایی با مسیر برگشت از زمین در نظر بگیریم، هنگام باردار
شدن هادی، بارها از زمین روی هادی قرار می گیرند واختلاف پتانسیل بین هادی و زمین
بوجود می آید. زمین دارای بار مساوی ولی از نظر علامت مخالف با هادی است. خطوط
فوران الکتریکی از بارهای روی هادی ب ه بارهای روی زمین به سطح هم پتانسیل زمین
عمود است چون سطح را،هادی کامل فرض کرده ایم.تصور کنید درزیرزمین درفاصله ای
برابر با فاصله هادی هوایی اصلی تا زمین، یک هادی فرضی با همان اندازه و شکل هادی
اصلی وجود داشته باشد. اگر زمین را حذف کرده وباری مساوی ولی مخالف بار هادی
فرضی قرار دهیم،صفحه میانی هادی اصلی وهادی فرض ی یک سطح همان مکان را به
عنوان سطح هم پتانسیل زمین اشغال میکند. فوران الکتریکی بین هادی هوایی واین سطح
هم پتانسیل، همان فوران الکتریکی است که بین هادی وزمین وجود داشت . بنا براین برای
محاسبه ظرفیت خازنی باید به جای زمین، یک هادی باردار شده فرضی در زیر زمین با
فاصله ای برابر با فاصله زمین تا هادی اصلی قرار دهیم. این هادی دارای باری مساوی
ولی مختلف العلامه با بارهادی اصلی است وهادی تصویری یا هادی قرینه نامیده می شود.
روش کاربرد هادی قرینه به جای زمین برای محاسبه ظرفیت خازنی یک هادی هوایی را
می توان برای بیش از یک هادی نیز به کار برد. در این صورت اگر به جای هرهادی
هوایی، یک هادی قرینه درنظر گرفته شود، فوران الکتریکی بین هادیهای اصلی و قرینه
های انها بر صفحه ای که به جای زمین قرارمی گیرد عمود بوده واین سطح، یک سطح هم
پتانسیل می باشد.فورانهای الکتریکی بالای این صفحه به حالتی که زمین به جای هادیهای
قرینه قرار داشت، برابر است.

ظرفیت خازنی و باندل کردن

هدف ما در خطوط انتقال کاهش اثر سلفی خط و افزایش اثر خازنی آن است.برای این کار دو راه وجود دارد:
1-زیاد کردن سطح مقطع سیمها
2- استفاده از هادی های گروهی یه به اصطلاح باندل کردن

روش اول با توجه به اینکه هادیهای به کار رفته در خطوط انتقال 30% تا40%هزینه کل
خط را شامل میشود به هیچ وجه به صرفه نیست، بنابر این از هادیهای گروهی استفاده
میکنیم که هوم بهعث کاهش اثر کرونا وخاصیت سلفی خط می شود وهم باعث افزایش اثر
خازنی خطوط انتقال می شود .با مقایسه روابط بدست آمده برای سلف وخازن خط انتقال
مشاهده می شود که این دو رابطه دوگان یکدیگرندودر کل تعداد معادلات حاکم بر محیط کم
بوده و روابط بدست امده در تمام زمینه ها کاملا مشابه بوده ودوگان یکدیگرند.

پارامترهای خط انتقال و اثر باندل کردن خط

پارامترهای خط انتقال و اثر باندل کردن خط

امپدانس سری خط انتقال

در یک خط انتقال چهار کمیت مقاومت اندوکتانس ظرفیت خازنی وکنداکتانس روی کارکرد
کامل آن به عنوان بخشی از سیستم قدرت اثر می گذارند.کندکتانس بین هادیها وزمین باعث
جریان نشتی در مقره های خطوط هوائی وعایق کابلها میشود.چون میتوان از جریان نشتی
در مقره های خطوط هوائی چشم پوشید کنداکتانس بین هادیها در یک خط هوائی صفر فرض
نمود.

دلیل دیگر چشم پوشی از کنداکتانس متغیر بودن آن ونبودن روش مناسب برای محاسبه آن
می باشد.جریان نشتی مقره ها عامل اصلی کنداکتانس به طور محسوسی با شرهیط هوائی
ورطوبتی که بر مقره ها می نشیند تغییر میکند.

بعضی از خاصیت های یک مدار الکتریکی را می توان به وسیله میدانهای الکتریکی و
مغناطیسی که در اثر عبور جریان از آن به وجود می آید بررسی نمود.
مقاومت و اندوکتانس توزیع شده به طور یکنوهخت در طول خط امپدانس سری خط را
تشکیل می دهند.کنداکتانس وظرفیت خازنی بین هادیهای خط تکفاز یا بین هادی وخنثی در
خط سه فاز ادمیتانس موازی خط را تشکیل می دهند.اگرچه مقاومت اندوکتانس وظرفیت
خازنی در طول خط توزیع شده اند اما درمدار معادل خط از کمیتهای فشرده و متمرکز
استفاده می شود.

انواع هادیها

در انتقال قدرت الکتریکی در آغاز از هادیهای مسی استفاده می شد اما امروزه هادیهای
آلومینیومی به علت ارزانتر وسبکتر بودن نسبت به هادیهای مسی با همان مقاومت د خطوط
هوائی به طور کامل جای آنها را گرفته اند. یکی دیگر از مزیتهای هادی آلومینیومی این
است که در یک مقاومت مشخص قطر آن از هادی مسی بیشتر است.در حالت با قطر
بزرگتر به ازای ولتاژیکسان خطوط فوران الکتریکی گرادیان ولتاژدر سطح هادی پائین آمده
امکان یونیزه شدن هوای اطراف هادی کاهش یابد.

نمادهای زیرانواع مختلف هادیهای آلومینیومی را نشان می دهند:
AACهادی تمام آلومینیومی
AAAC هادی تمام آلیاژ آلومینیوم
ACSR هادی آلومنیومی تقویت شده با فولاد
ACAR هادی آلومنیومی تقویت شده با آلیاژ
هادیهای آلیاژآلومنیومی دارای قدرت کششی بیشتری نسبت به هادیهای الکتریکی آلومنیومی
معمولی هستند.

اندوکتانس ناشی از فوران داخلی یک هادی

اندوکتانس یک خط انتقال برابر فوران در بر گیرنده آن به ازای عبور جریان یک آمپر
است.در خطوط انتقال ما با هادیهای گروهی سروکار داریم از جمله خط سه فاز با فاصله
گذاری یکسان وغیر یکسان که به بررسی آنها می پردازیم.

هنگامی که فاصله گذاری یکسان نباشد،به دست آوردن اندوکتانس نسبت به خط سه فاز متقارن

سخت تر می شود. در این حالت فوران در برگیرنده و اندوکتانس هر فاز یکسان نخواهد بود.

اندوکتانس گوناگون هر فاز منجر به نامتعادل شدن مدارمی شود.با جابجا کردن هادیهادرفاصله معین و

با یک ترتیب مشخص ، به گونه ای که هر هادی جای ابتدائی دو هادی دیگر را در فاصله

یکسان اشغال نماید،می توان سه فاز را متعادل نمود.جابجائی هادیها ، جایگشت نامیده می
شود .معمولا خطوط قدرت امروزی در فاصله های منظم جابجا نمی شوندوجایگشت هادیها
برای متعادل کردن اندوکتانس فازها ،ممکن است در پست کلید زنی صورت گیرد.
خوشبختانه،نامتقارنی بین فازهای یک خط جایگشت نشده کم بوده در بیشتر محاسبات
اندوکتانی از آن چشم پوشی می شود.اگراز عدم تقارن چشم پوشی گردد،اندوکتانس از آن
چشم پوشی گردد، اندوکتانس هر فاز خط جایگشت نشده برابر میانگین اندوکتانس یک فاز
ازهمان خط است که به طور صحیح جایگشت شده باشد.

اثرباندل کردن درمحاسبه اندوکتانس

درولتاژهای بسیار بالا(EHV)،یعنی ولتاژهایبالاتر ازkv 230،اگرهر فاز دارای یک هادی
باشد،کرونا وافت قدرت ناشی ازآنو بویژهتداخل با خطوط مخابراتی پدید می آید.چنانچه هر
فاز دارای دو یا چند هادی باشد که در مقایسه با فاصله گذاری فازها به یکدیگر نزدیک
باشند،گرادیان ولتاژبالا در هادی در محدوده EHV کاهش می یابد.چنین خطی را خط با
هادیهای گروهی می نامند.گروه دارای دو،سه یا چهار هادی است.مزیت مهم گروهی بودن
هادیها،کاهش راکتانس است.افزایش تعداد هادیهای گروه،راکتانس واثر کرونا را کاهش می
دهد.

خاصیت خازنی خط انتقال

ظرفیت خازنی خط انتقال ناشی از اختلاف پتانسیل بین هادیهاست که باعث می شود هادیها
مانند صفحه های خازن باردارشوند.ظرفیت خازنی بین هادیها،میزان بار به ازای واحد
اختلاف پتانسیل استودر مورد هادیهای موازی مقداری است ثابت که به اندازه و فاصله بین
هادیها بستگی دارد.در خطوط قدرت کمترازkm 80 اثر ظرفیت خازنی کم بوده قابل چشم
پوشی می باشد اما در خطوط بلند تربا وولتاژبیشتر به صورت افزاینده ای اهمیت می یابد.

ولتاژمتناوبی که به خط انتقال اعمال می گردد، باعث می شود که میزان بارالکتریکی در هر
نقطه، هماهنگ با مقدار لحظه ای ولتاژ بین دو هادی درآن نقطه،کو یا زیادشود.تغییربارهمان
جریان الکتریکی است واین جریان که حا صل باردار وبی باردار شدن متناوب خط در اثر
ولتا ژمتناوب است ، جریان باردار کننده خط نامیده می شود.از آنجا که ظرفیت خازنی بین
هادیها به صورت موازی می باشد، جریان باردارکننده حتی درحالت مدار باز شدنخط وجود
دارد.این جریان علاوه بر افت ولتاژدرطول خط بر بازده،ضریب توان خط وپایداری سیستمی
که خط جزئی ازآن است نیز اثر می گذارد.

پایه بررسی ظرفیت خازنی،قانون گوس در میدانهای الکتریکی می باشد. براساس این قانون
بار الکتریکی کل داخل یک سطح حلقه بسته برابر فوران الکتریکی است که از سطح بیرون
می آید.به عبارت دیگر،بارکل داخل یک سطح حلقه بسته برابرفوران الکتریکی است که از
سطح بیرون می آید.به عبا رت دیگر،بار کل سطح حلقه بسته برابر انتگرال مولفه چگالی
فوران الکتریکی روی سطح می باشد.

ظرفیت خازنی خط سه فاز با فاصله گذاری نامتقارن

هنگامی که فاصله گذاری هادیهای یک خط سه فاز یکسان نباشد،محاسبه ظرفیت خازنی
مشکلتر می شود.در یک خط معمولی جایگشت نشده، ظرفیت خازنی به خنثای میانگین هر
یک از فازها نسبت به خنثی برابر نیستند.در یک خط جایگشت شده،ظرفیت خازنی به خنثی
میانگین فازهای دیگر برابر است،چون هادی هر فاز در دوره کامل جایگشت،مکان فازهای
دیگر را در فاصله های یکسان اشغال می کند.عدم تقارن خط جایگشت نشده در بیشتر حالتها
کم بوده محاسبات ظرفیت خازنی ماند خط جایگشت شده انجام می شود.

به دست آوردن ظرفیت خازنی خط سه فاز به طور دقیق کاری مشکل است مگر این که
فاصله گذاری تخت بوده فاصله بین هادیهای مجاور یکسان باشد.درفاصله گذاری معمولی با
هادیهای متداول با فرض اینکه بار واحد طول هادی در همه بخشهای دوره جایگشت یکسان
باشد،ظرفیت خازنی با دقت کافی به دست خواهد آمد.با چنین فرضی در مورد بارها، ولتاژ
بین یک زوج هادی درهر یک از بخشهای دوره جایگشت یکسان نمی باشد، پس باید اندازه
میانگین بر ای ولتاز بین هادیها به دست آورد و ظرفیت خازنی را با این اندازه میانگین
بررسی نمود.

اثر زمین بر ظرفیت خازنی خط انتقال سه فاز

زمین بر ظرفیت خازنی خط انتقال به علت تغییر دادن میدان الکتریکی خط ، اثر می گذارد،
اگر زمین را یک هادی کامل به صورت یک صفحه افقی بی نهایت فرض کنیم، در می یابیم
که میدان الکتریکی ناشی از هادی باردار نزدیک سطح زمین با حالتی که سطح هم پتانسیل
زمین وجود ندارد، یکسان نمی باشد.میدان الکتریکی هادی باردار شده برای سازگار شدن با
سطح زمین نیرویی را متحمل می شود.البته،فرض مسطح بودن و پستی و بلندیهای آن کاملا
معتبر نیست.اما این فر ض ما را توانا می سازد تا اثر هدایت زمین را در محاسبه ظرفیت
خازنی بفهمیم.

اگر مداری شامل یک هادی هوایی با مسیر برگشت از زمین در نظر بگیریم، هنگام باردار
شدن هادی، بارها از زمین روی هادی قرار می گیرند واختلاف پتانسیل بین هادی و زمین
بوجود می آید. زمین دارای بار مساوی ولی از نظر علامت مخالف با هادی است. خطوط
فوران الکتریکی از بارهای روی هادی ب ه بارهای روی زمین به سطح هم پتانسیل زمین
عمود است چون سطح را،هادی کامل فرض کرده ایم.تصور کنید درزیرزمین درفاصله ای
برابر با فاصله هادی هوایی اصلی تا زمین، یک هادی فرضی با همان اندازه و شکل هادی
اصلی وجود داشته باشد. اگر زمین را حذف کرده وباری مساوی ولی مخالف بار هادی
فرضی قرار دهیم،صفحه میانی هادی اصلی وهادی فرض ی یک سطح همان مکان را به
عنوان سطح هم پتانسیل زمین اشغال میکند. فوران الکتریکی بین هادی هوایی واین سطح
هم پتانسیل، همان فوران الکتریکی است که بین هادی وزمین وجود داشت . بنا براین برای
محاسبه ظرفیت خازنی باید به جای زمین، یک هادی باردار شده فرضی در زیر زمین با
فاصله ای برابر با فاصله زمین تا هادی اصلی قرار دهیم. این هادی دارای باری مساوی
ولی مختلف العلامه با بارهادی اصلی است وهادی تصویری یا هادی قرینه نامیده می شود.
روش کاربرد هادی قرینه به جای زمین برای محاسبه ظرفیت خازنی یک هادی هوایی را
می توان برای بیش از یک هادی نیز به کار برد. در این صورت اگر به جای هرهادی
هوایی، یک هادی قرینه درنظر گرفته شود، فوران الکتریکی بین هادیهای اصلی و قرینه
های انها بر صفحه ای که به جای زمین قرارمی گیرد عمود بوده واین سطح، یک سطح هم
پتانسیل می باشد.فورانهای الکتریکی بالای این صفحه به حالتی که زمین به جای هادیهای
قرینه قرار داشت، برابر است.

ظرفیت خازنی و باندل کردن

هدف ما در خطوط انتقال کاهش اثر سلفی خط و افزایش اثر خازنی آن است.برای این کار دو راه وجود دارد:
1-زیاد کردن سطح مقطع سیمها
2- استفاده از هادی های گروهی یه به اصطلاح باندل کردن

روش اول با توجه به اینکه هادیهای به کار رفته در خطوط انتقال 30% تا40%هزینه کل
خط را شامل میشود به هیچ وجه به صرفه نیست، بنابر این از هادیهای گروهی استفاده
میکنیم که هوم بهعث کاهش اثر کرونا وخاصیت سلفی خط می شود وهم باعث افزایش اثر
خازنی خطوط انتقال می شود .با مقایسه روابط بدست آمده برای سلف وخازن خط انتقال
مشاهده می شود که این دو رابطه دوگان یکدیگرندودر کل تعداد معادلات حاکم بر محیط کم
بوده و روابط بدست امده در تمام زمینه ها کاملا مشابه بوده ودوگان یکدیگرند.

منابع تغذیه سوئیچینگ

منابع تغذیه سوئیچینگ

مقايسه منابع تغذيه سوئيچينگ با منابع تغذيه خطی:

بنا بركاربرد منابع تغذيه انتخاب بين منابع تغذيه خطی يا سوئيچينگ صورت می گيرد كه هر يک دارای مزايا و معايب نسبت به يكديگر می باشند كه در ذيل به آنها اشاره می شود.

مزايای منابع تغذيه خطی:

1- طراحی مدارات بسيار ساده صورت می گيرد.

2- قابليت تحمل بار زياد

3- توليد نويز ناچيز و نويزپذيری بسيار اندک

4- در كاربردهای توان پايين ارزانتر می باشند.

5- زمان پاسخدهی بالایی را دارند.

مزايای منابع تغذيه سوئيچينگ:

1- وزن و حجم كمتری را نسبت به منابع تغذیه خطی دارند.

2- بالا بودن راندمان از68% تا 90%

3- داشتن مقدار بيشتری سطح ولتاژ در خروجی

4- بدليل افزايش فركانس كاری اجزای ذخيره كننده انرژی می توانند كوچكتر و درعين حال با كارایی بيشتری عمل كنند.

5- در توانهای بالا استفاده می شوند.

6- كنترل آسان خروجی با استفاده از قابليتهای مدارات مجتمع

معايب منابع تغذيه خطی:

تمام مزايايی كه درمنابع تغذيه سوئيچينگ گفته شد عيبهای بود كه درمنابع تغذيه خطی وجود

 داشت و علاوه بر آن:

1- بدليل كم بودن بهره توان تلفاتی در ترانزيستورهای خروجی زياد می باشد كه درنتيجه نياز به خنک كننده سيستم سرمايش تحت فشار می باشد.

2- تنها بصورت يک رگولاتور كاهنده قابل استفاده می باشد و همواره ورودی بايد 2 تا 3 ولت بيشترازورودی باشد.

معايب منابع تغذيه سوئيچينگ:

تمام مواردی كه به عنوان مزيت در درمنابع تغذيه خطی ذكر شد به عنوان عيوب منابع تغذيه سوئيچينگ به شمارمی رود علاوه بر آن به موارد زيراشاره می شود:

1- نياز به فيلتر كردن خروجی و حذف نويزهای توليدی

2- ناپايداری ولتاژ

3- حساسيت زياد به امواج محيط بگونه ايكه بعضا در برابر ديشهای مخابراتی اصلا عمل نمی كنند.

 

-          رگولاتورهای سوئیچینگ با ترانسفورماتور ایزوله کننده

توپولوژی های مختلف مدارات SMPS:

Flyback # Ringing choke converter (RCC) # Half-forward # Forward # Resonant forward # Push-pull # Half-bridge # Full-bridge # Resonant, zero voltage switched # Isolated Ćuk

هر یک از این توپولوژی ها برای کاربرد و توان مصرفی خاصی مناسب تر خواهند بود. مثلا:

در جریان های خروجی کمتر از 4 آمپر، توپولوژی فلای بک ترجیح داده می شود. اگر جریان خروجی بیش از 6 آمپر باشد، معمولا از توپولوژی فوروارد استفاده می شود. و برای جریان های بین 4 تا 6 آمپر، از هر یک از توپولوژی های فلای بک یا فوروارد می توان استفاده نمود.

-          برخی از مزایای توپولوژی فلای بک:

مدار فقط دارای یک المان مغناطیسی است که هم کار ایزولاسیون را انجام می دهد و هم محل ذخیره انرژی است. برای جریان های کمتر از حدود 4 آمپر، فلای بک ارزان ترین توپولوژی ممکن است. ولی برای جریان های بیشتر، برای مقابله با ریپل های جریانی، مجبور به استفاده از خازنی با ابعاد بزرگتر در خروجی هستیم.

-          برخی از مزایای توپولوژی فوروارد:

سیم پیچ خروجی چه در زمان روشن بودن و چه در زمان خاموشی سیم پیچ اولیه، جریان خروجی را تامین می کند. این یعنی ریپل کمتر در جریان، جریان های RMS کمتر، و ابعاد کوچکتر خازن خروجی.

-          رگولاتور سوئیچینگ با ترانسقورمر ایزوله کننده:

با بهره گیری از ترانسقورمر ایزوله کننده ایزولاسیون به کمک سیمهای عایق و نوارهای عایق انجام می شود که در این حالت تا صدها ولت و بیشتر ولتاژ قابل تحمل وجود دارد.

حسن دیگر ترانسقورمر ایزوله کننده افزودن خروجیهای متعدد بدون نیاز به رگولاتور جداگانه است. در اینجا هم توپولوژی های فلای بک و فوروارد وجود دارد بعلاوه ترانس  می تواند به عنوان افزاینده یا کاهنده ولتاژ عمل کند.

-          رگولاتور فلای بک ( Fly Back ):

ساده ترین و کم قطعه ترین عضو خانواده منابع تغذیه سوئیچینگ طرح فلای بک است که در محدوده بسیار وسیعی به کار می رود و در شکل ( 1-4 ) نشان داده شده است. این  رگولاتور کاملأ شبیه رگولاتور بوست است بجز یک سیم پیچ اضافی روی القاگر آن که این سیم پیچ علاوه بر ایزولاسیون قابلیتهای فراوانی را هم به  مدار می افزاید که عبارتند از:

1- بیش از یک خروجی در یک تغذیه قابل  تحصیل است.

2- خروجی می تواند مثبت یا منفی مستقل از سطح ورودی باشد

انتخاب اجزا و معيارهاي طراحي

 يكسو كننده هاي وروديطراحان چه از يكسو كننده هاي پل آماده استفاده كنند و چه از يكسو كننده هاي مجزا بايد به نكات زير توجه كنند:

1. توانايي يكسو كردن حداكثر جريان مستقيم. اين مقدار در درجه ي اول به سطح توان طرحاي منبع تغذيه ي سوئيچينگ بستگي دارد و ديود انتخاب شده حداقل بايد بتواند جرياني دو برابر جريان محاسبه شده در حالت پايدار را تحمل كند.

2. توانايي بلوكه كردن پيك ولتاژ معكوس. مادامي كه اين يكسوسازها در محدوده ي ولتاژ بالا مورد استفاده قرار مي گيرند، بايد نرخ بالايي داشته باشند، معمولا 600 ولت يا بيشتر.

3. ظرفيت تحمل جريان هجومي بالا براي تحمل پيك جريان هنگام روشن شدن مدار.

- خازن

محاسبه و انتخاب صحيح خازن هاي  يكسوساز ورودي بسيار مهم است و بر روي پارامترهاي اجرايي زير تاثير       مي گذارد: ريپل ac فركانس پايين در خروجي منبع تغذيه و زمان باقي ماندن . معمولا از خازن هاي الكتروليت، مرغوب با توانايي جريان ريپل بالا با حداقل ولتاژ كار 200 Vdc، استفاده مي شود.

جريان مصرفي نامي	ظرفيت خازن ذخيره
125 ميلي آمپر	470 ميكرو فاراد
250 ميلي آمپر	1000 ميكرو فاراد
500 ميلي آمپر	2200 ميكرو فاراد
1 آمپر	4700 ميكرو فاراد
2 آمپر	6800 ميكرو فاراد

 جريان قابل تحمل خازن مورد استفاده ئر فيلتر ورودي بايد دست كم 20 برابر حداكثر جريان عبوري مداوم باشد . ظرفيت خازن ذخيره به جريان مصرفي مورد نياز ، و حداكثر دامنه ريپل قابل تحمل بستگي دارد . براي حفظ فاصله ايمني بهتر است ولتاژ قابل تحمل آن دست كم 4/1 برابر ولتاژ خروجي باشد يعني دو برابر r.m.s ولتاژ خروجي .

جريان هجومي يك منبع تغذيه سوئيچينگ، ممكن است باعث ايجاد يك پيك جريان هجومي بسيار شديد در هنگام روشن شدن شود، مگر اينكه طراح، برخي محدود كننده هاي جريان را در قسمت ورودي جاي دهد. اين جريان ها بر اثر شارژ خازن به وجود مي آيند كه در لحظه ي روشن شدن، مقاومت بسيار اندكي، معمولا فقط به اندازه ESR خازن ها.
ترانزيستور قدرت در طراحي مبدل انواع مختلف المان هاي سوئيچينگ، نظير ترانزيستور، SCR و GTO توسط طراحان منبع تغذيه در طول سال ها استفاده شده است. متداول ترين الماني كه اغلب از آن استفاده مي شود ترانزيستور دو قطبي و در سال هاي اخير نوع ماسفت آن است.

انتخاب ترانزيستور

پارامترهاي طراحي اوليه ي يك ترانزيستور براي استفاده در يك مبدل غير خطي، اول توانايي بلوكه كردن ولتاژ آن در هنگام خاموش بودن و دوم ظرفيت تحمل جريان آن كه در هنگام روشن بودن است. هر دوي اين پارامترها توسط نوع مبدل مشخص مي شوند.

تصميم مهم ديگري كه طراح با آن روبروست استفاده از ترانزيستور دو قطبي يا ماسفت در طراحي است. هر كدوم از اين ترانزيستورها مزاياي متمايزي را نسبت به ديگري ارائه مي دهند، ترانزيستور دو قطبي در حال حاضر ارزان است در حالي كه ماسفت به خاطر مدارهاي تحريك ساده تر،‌ مدار ساده اي دارد.

كاربرد نيمه هادي ها نقش بسيار بزرگي در قابليت تحمل مدارات تغذيه سوئیچینگ برعهده دارد. در حالت سوئیچینگ ترانزيستوها در خالت اشباع يا نزديك آن كار مي كنند. در اين حالت مقدار  حداقل مقدار خود را خواهد داشت و در نتيجه تلفات به حداقل خواهد رسد.لذا طراح بايد بدترين حالت يعني  در سلف حداقل و حداكثر جريان كلكتور را در نظر بگيرد. عوامل موثر در اين جريان: امپدانس موثر ديده شده از سوي كلكتور، ولتاژ ورودي حداكثر دوره هدايت و بار مي باشد. در صورتي كه از كوپلاژ ترانسفورماتوري استفاده شود تلفات مذكور كاهش قابل ملاحضه اي پيدا مي كند. اشكال اينكار افزايش زياد زمان خاموش سازي ترانزيستور در رابطه با فرو رفتن در حالت هدايت فوق العاده است.

اشكالات عمده ترانزيستور هاي دو قطبي:

1-             شكست بهمني، همگامي كه ترانزيستور خاموش است و يك موج ولتاژ فوق العاده به پيوند كلكتور بيس مي رسد، رخ مي دهد.

2-             پديده شايع تر و پيچيده تر، پديده شكست ثانويه و ازدحام جريان است. اين در طي پروسه روشن و خاموش سازي رخ كي دهند. و اينها پديده هاي وابسته به ولتاژ هستند هنگامي كه جرين جاري است و ولتاژ نسبتا زيادي بين كلكتور و اميتر وجود دارد رخ ميدهد. و اين به تلفات لحظه اي نسبتا زيادي كه به صورت يكنواخت هم توزيع نشده منجر مي شود.

يكي از عواملي كه ترانزيستور را به نواحي غير مجاز كاري وارد مي كند Snubbing است كه در ادامه مورد بحث قرار مي گيرد. سرعت سوئيچ اثر مستقيمي در تلفات سوئيچ دارد و اين تلفات رابطه مستقيمي با فركانس كاري مدار دارد. تلفات سوئیچینگ  از جريان كلكتور به اميتر هنگامي كه Vcc از اشباع به قطع مي رود (يا برعكس) نشات مي گيرد، در اين زمان جريان بار كلكتور به جهت خاصيت القايي بار كماكان جاري است. كه به تلفات قابل توجهي متناسب با فركانس كاري منتهي مي شود. در اين حالت بهتر است به بيس به عنوان خازن كوچكي بين پايه بيس و اميتر نگاه شود، سرعت شارژ و ئشارژ شدن اين خازن تعيين كننده فركانس كاري بين قطع و اشباع است. وجود اين خازن طرح را كمي پيچيده مي كند.

يك خازن  به مقدار 200pF تا 50nF به موازات مقاومت بيس نصب مي شود. اين خازن سرعت دهنده ، كه انباره ناميده مي شود شارژ و دشارژ خازن بيس را سرعت مي دهد. اين خازن عملا يك ولتاژ منفي در بيس هنگام خاموش كردن ترانزيستور ايجاد مي كند. و اثرات ازدحام جريان را مي كاهد. به علاوه ولتاژ بيس اميتر را در طي خاموش كردن منفي مي كند.

نكته ديگر كه بايد در انتخاب ترانزيستور دقت شود، سرعت كليدزني و يا فركانس كار آن مي باشد و زمان کلیدزنی ترانزیستورها باید بسیار کوچک (کمتر از ) باشد. این زمان شامل تاخیر در روشن شدن، صعود و زمان نزول جریان می باشد. در غير اين صورت ترانزيستور زمان كافي براي پاسخ گويي به پالس هاي اعمالي از مدار كنترل نخواهد داشت در نتيجه علاوه بر كاهش كيفيت خروجي باعث افزايش بسيار شديد تلفات در ترانزيستور مي شود.

 

توجه به اين نكته ضروري است كه ترانزيستور دو قطبي داراي فركانس قطع كار محدودي است، حدود 50KHz، در حاليكه ماسفت براي فركانس سوئيچينگ بالاتر از 200KHz نيز مي تواند استفاده شود. البته فركانس هاي بالاتر به معني اندازه كوچكتر اجزا و بنابراين منابع تغذيه ي فشرده تر است، واقعيتي كه به نظر مي رسد طراحي منبع تغذيه، امروزه به سمت آن گرايش دارد. استفاده قدرت از ترانزيستور دو قطبي به عنوان يك سوئيچ ترانزيستور دو قطبي وسيله اين است كه اساسا با جريان كار مي كند، در واقع با تزريق جريان به پايه ي بيس آن جريان در كلكتور ساخته مي شود. اندازه ي جريان گذرنده از كلكتور به مقدار گين ترانزيستور بستگي دارد. اساسا دو مد كاري در يك ترانزيستور دو قطبي وجود دارد: مد خطي و مد اشباع براي روشن يا خاموش كردن ترانزيستور به كار مي رود.
در كاربرد هاي سوئيچينگ واقعي يك جريان محركه ي بيس آن براي روشن كردن ترانزيستور، و يك جريان بيس با پلاريته ي معكوس براي خاموش كردن ترانزيستور مورد نياز است. به علت ذخيره مشخصي با كاربرد آن همراه است.
يكسو كننده ها، سلف ها و خازن ها عموما قسمت خروجي هر منبع تغذيه  سوئيچينگ از يك يا چند ولتاژ مستقيم تشكيل شده است كه با يكسو كردن مستقيم ولتاژهاي ثانويه ترانس . اين خروجي ها معمولا ولتاژ پايين و جريان مستقيم هستند و مي توانند سطح توان مشخصي را براي فرمان وسايل و مدارهاي الكترونيكي تحويل دهند. ولتاژ معمول خروجي، 5،12،15،24 و 18 ولت جريان مستقيم هستند و توان آن ها مي تواند از چند وات تا چند كيلو وات، متغير باشد.
متداول ترين نوع ولتاژهاي ثانويه كه در منبع تغذيه سوئيچينگ يكسو مي شوند، موج هاي مربعي فركانس بالا هستند كه به اجزا مخصوصي مانند يكسو كننده هاي سريع يا شاتكي، خازن هاي ESR كوچك و سلف هاي ذخيره كننده ي انرژي نياز دارند تا بتوانند خروجي هايي با نويز كم ايجاد كنند، كه در اغلب ابزارهاي الكترونيكي قابل استفاده باشد.

رگولاتورهاي سوئيچينگ

اكثر منابع تغذيه سوئيچينگ امروزي از نوع پهناي باند مدوله شده هستند. اين تكنيك، زمان هدايت ترانزيستور سوئيچينگ را در طول دوره ي روشن بودن، تغيير مي دهد تا ولتاژ خروجي را به ميزان مشخصي، كنترل و تنظيم كند. اگر چه روش هاي ديگري نيز براي كنترل و رگولاسيون بكار مي روند، اما نوع پهناي باند مدوله شده كارايي بهتري دارد، از جمله رگولاسيون دقيق خط و بار و پايداري در هنگام تغييرات دما.

نحوه محاسبه جريان مورد نياز  ورودي در منبع تغذيه سوئيچينگ :

مقدار جریان ورودی در منبع تغذیه سوئیچینگ که دارای ورودی خازنی است را میتوان از فرمول زیر محاسبه نمود:

Iin = Pout /(E*PF*Vin)

Iin                    جریان ورودی مورد نیاز

Pout               توان خروجی                   حاصل ضرب ولتاژ خروجی منبع تغذیه در جریان مورد استفاده شده جهت بار منبع تغذیه

E                     راندمان – بازده               نسبت توان خروجی به توان ورودی

PF                  پاور فکتور                      مقدار آن برای منابع تغذیه سوئیچینگ 0.7 و برای نوع خطی آن  0.8 می باشد.

                                                                مقدارحقیقی آن بستگی به نوع امپدانس منبع می باشد.

Vin                   ولتاژ ورودی

و براي حداكثر جريان مورد نياز از فرمول زير استفاده مي شود :

Iin, max = Pout, max /(Emin * PFmin * Vin, min)

 

مهمترين قطعاتي كه در يك منبع تغذيه سوئیچینگ بكار مي رونند،ترانزيستورهاي سرعت بالا و يا كليدزني، MOSFETهاي قدرت سوئیچینگ، سلف و سيم پيچ و خازنهاي فركانسي باكيفيت مي باشند.

مراحل ساخت کابل فشار قوی

 

مراحل ساخت کابل فشار قوی

کابلها نقشی مهم در فرایند انتقال انرژی الکتریکی دارند و با توجه به ویژگیهای عملکردی خاص از دیرباز به عنوان یک گزینه منحصر به فرد، در شبکه های داخلی کارخانجات، وظیفه تامین برق مورد ماشین آلات و دستگاههای موجود را بر عهده دارند. امروزه با توجه به گسترش افقی و عمودی شهرها، تأمین برق مطمئن و با کیفیت برای مشترکین، مستلزم ایجاد پستهای انتقال، فوق توزیع و توزیع متعدد در داخل محدوده شهرها و نزدیک به مراکز ثقل بار و احداث خطوط انتقال، فوق توزیع، فشار متوسط و فشار ضعیف به عنوان خطوط تغذیه و تامین برق می­باشد. احداث خطوط هوایی، مستلزم آزاد نگهداشتن قسمتی از دو سمت مسیر اطراف خط تحت عنوان حریم خط می باشد که در این مجدوده با محدودیتهایی مانند ممنوعیت ساخت و ساز مواجه هستیم. عرض این مسیر آزاد با افزایش سطح ولتاژ افزایش می­یابد. با توجه به کمبود و ارزش بالای زمینهای داخل شهرها (به ویزه در شهرهای بزرگ و پر جمعیت) و نیاز به سرمایه­گذاری کلان جهت تملک زمینهای مورد نیاز، امکان انتقال انرژی الکتریکی مورد نیاز مشترکین بصورت هوایی، روز به روز کاهش می یابد، به علاوه، به سبب اینکه خطوط هوایی، اغلب با هادیهای بدون روکش (هادی لخت) طراحی و احداث شده و در معرض عوامل متغیر محیطی قرار دارند، لذا از قابلیت اطمینان خیلی بالایی برخوردار نمی­باشند. در چنین شرایطی استفاده از کابلهای قدرت به عنوان یک آلترناتیو جدی مطرح می­باشد. عمده مزیت کابلها نسبت  به خطوط هوایی قابلیت اطمینان بالاتر می­باشد بطوریکه به دلیل دفن مستقیم کابل در خاک یا  نصب در تونلهای زیر زمینی، با عوامل متغیر محیطی در ارتباط نبوده و خطرات ناشی از بروز حوادث به میزان قابل توجهی کاهش می­یابد. نقاط ضعف عمده سیستمهای کابلی در مقایسه با خطوط هوایی عبارتند از:

 هزینه اجرایی بالاتر (هرچه سطح ولتاژ افزایش یابد اختلاف هزینه قابل ملاحظه تر می شود)

مشکل و زمانبر بودن امکان عیب یابی و نیاز به تجهیزات عیب یاب ویژه در صورت بروز عیب

مشکل و زمانبر بودن و نیاز به تجهیزات و تخصصهای خاص جهت انشعاب گیری

نیاز به تجهیزات و تخصصهای خاص جهت ترمیم نقاط آسیب دیده و ...

البته با اتخاذ تمهیداتی از قبیل ایجاد تونلهای مشترک خدمات شهری، هزینه­های نصب سرشکن شده و هزینه اجرایی به ازاء هر خط کابلی کاهش می­یابد. مشاهده می گردد علیرغم برتریهای متعدد خط هوایی در مقایسه با کابل به سبب مسایل مربوط به حریم خطوط، استفاده از کابلها توجیه اقتصادی پیدا می کند. در ادامه ضمن طبقه بندی کابلهای قدرت، فرایند تولید کابلهای فشار قوی که به عنوان جدی ترین گزینه انتقال انرزی الکتریکی در سطوح ولتاژ انتقال و فوق توزیع در سالهای پیش رو می­باشد، آورده می­شود:

 

انواع کابلهای قدرت:

1-     کابلهای فشار ضعیف

2-     کابلهای فشار متوسط

3-    کابلهای فشار قوی

 

مراحل ساخت کابل فشار قوی:

الف: تک رشته بدون زره:

1-     نازک کردن مفتول به قطر دلخواه با استفاده از دستگاه کشش و قالبهای الماسه

2-      آنیل کردن سیم نازک شده با استفاده از دستگاه آنیلر

3-     تابیدن رشته­های نازک شده با استفاده از دستگاه استرندر و تابیدن نوار نیمه­هادی با استفاده از  Taper

4-     اکسترود کردن همزمان لایه­های نیمه­هادی داخلی (هادی) عایق پلی ­اتیلن کراسلینک و لایه ­نیمه­هادی داخلی با استفاده از دستگاه CV (CCV , VCV) و انجام عملیات کراسلینک کردن پلی اتیلن با استفاده از روش پر اکسید و بخار آب (داخل لوله ولکانیزاسیون)

5-     تابیدن نوار نیمه­هادی بیرونی و تابیدن رشته­های شیلد الکترو استاتیکی و نوار پلی استر با استفاده از دستگاه استرندر

6-      اکسترود کردن روکش PVC با استفاده از دستگاه اکسترودر و حک کردن مارک (استاندارد ساخت، ولتاژ، تعداد رشته­ها، سطح مقطع و متراژ) بر روی کابل

7-     ریوایند، اندود کردن سطح روکش به­وسیله کربن و پیچیدن کابل روی قرقره­ با متراژ مناسب

8-     تستهای الکتریکی نهایی (تست ولتاژ و تست تخلیه جزئی (Partial Discharge) بر اساس استاندارد IEC 60840)

9-     سرکابل زنی و بسته­بندی

10-  حمل به انبار

11-  بارگیری

ب: تک رشته زره­دار:

ب-1: زره مفتولی:

1-     نازک کردن مفتول به قطر دلخواه با استفاده از دستگاه کشش و قالبهای الماسه

2-     آنیل کردن سیم نازک شده با استفاده از دستگاه آنیلر

3-     تابیدن رشته­های نازک شده با استفاده از دستگاه استرندر و تابیدن نوار نیمه­هادی با استفاده از  Taper

4-     اکسترود کردن همزمان لایه­های نیمه­هادی داخلی (هادی) عایق پلی ­اتیلن کراسلینک و لایه ­نیمه­هادی داخلی با استفاده از دستگاه CV (CCV , VCV) و انجام عملیات کراسلینک کردن پلی اتیلن با استفاده از روش پر اکسید و بخار آب (داخل لوله ولکانیزاسیون)

5-     تابیدن نوار نیمه­هادی بیرونی و تابیدن رشته­های شیلد الکترو استاتیکی و نوار پلی استر با استفاده از دستگاه استرندر

6-      اکسترود کردن لایه بدینگ (BEDING) با استفاده از دستگاه اکسترودر

7-     تابیدن مفتولهای آلومینیوم بر روی کابل توسط دستگاه استرندر و نوار پیچی

8-     اکسترود کردن روکش PVC با استفاده از دستگاه اکسترودر و حک کردن مارک (استاندارد ساخت، ولتاژ، تعداد رشته­ها، سطح مقطع و متراژ) بر روی کابل

9-     ریوایند، اندود کردن سطح روکش به­وسیله کربن و پیچیدن کابل روی قرقره­ با متراژ مناسب

10-  تستهای الکتریکی نهایی (تست ولتاژ و تست تخلیه جزئی (Partial Discharge)  بر اساس استاندارد IEC 60840)

11-  سرکابل زنی و بسته­بندی

12- حمل به انبار

13- بارگیری

ب: تک رشته زره­دار:

ب-2: زره نواری:

1-     نازک کردن مفتول به قطر دلخواه با استفاده از دستگاه کشش و قالبهای الماسه

2-     آنیل کردن سیم نازک شده با استفاده از دستگاه آنیلر

3-     تابیدن رشته­های نازک شده با استفاده از دستگاه استرندر و تابیدن نوار نیمه­هادی با استفاده از Taper

4-     اکسترود کردن همزمان لایه­های نیمه­هادی داخلی (هادی) عایق پلی ­اتیلن کراسلینک و لایه ­نیمه­هادی داخلی با استفاده از دستگاه CV (CCV , VCV) و انجام عملیات کراسلینک کردن پلی اتیلن با استفاده از روش پر اکسید و بخار آب (داخل لوله ولکانیزاسیون)

5-     تابیدن نوار نیمه­هادی بیرونی و تابیدن رشته­های شیلد الکترو استاتیکی و نوار پلی استر با استفاده از دستگاه استرندر

6-      اکسترود کردن لایه بدینگ (BEDING) با استفاده از دستگاه اکسترودر

7-     پیچیدن نوار آلومینیوم بر روی کابل توسط دستگاه TAPER

8-     اکسترود کردن روکش PVC با استفاده از دستگاه اکسترودر و حک کردن مارک (استاندارد ساخت، ولتاژ، تعداد رشته­ها، سطح مقطع و متراژ) بر روی کابل

9-     ریوایند، اندود کردن سطح روکش به­وسیله کربن و پیچیدن کابل روی قرقره­ با متراژ مناسب

10-  تستهای الکتریکی نهایی(تست ولتاژ و تست تخلیه جزئی (Partial Discharge)  بر اساس استاندارد IEC 60840)

11-  سرکابل زنی و بسته­بندی

12- حمل به انبار

13- بارگیری

۱- هادی

۲- لایه نیمه هادی داخلی (هادی)اکسترود شده

۳- لایه عایق اکسترود شده

۴-لایه نیمه هادی بیرونی (عایق) اکسترود شده

۵- نوار نیمه هادی بیرونی

۶-  شیلد الکترو استاتیکی متحد المرکز

۷- لایه بدینگ

۸- زره نواری

۹- غلاف (روکش) اکسترود شده و آغشته به گرافیت

کاربرد کابل خودنگهدار هوایی در شبکه توزیع

کاربرد کابل خودنگهدار هوایی در شبکه توزیع

 

مقدمه : شبکه های توزیع در اکثر کشورهای در حال توسعه و جهان سوم با استفاده از هادی های لخت اجرا می شوند. این در حالی است که مصرف کنندگان انرژی الکتریکی در کشورهای پیشرفته بویژه در طی چند دهه اخیر شاهد روند رو به رشد استفاده از انواع خطوط هوائی عایق شده در شبکه های توزیع هوایی می باشند. از این سیستم کابل می توان بطور موقت یا دائم استفاده نمود . از نظر اجرایی و نگهداری، هزینه این سیستم بین سیستم هوایی با خطوط بدون عایق و سیستم کابل کشی زمینی می باشد . این سیستم در محلهایی که فضای لازم برای کابل کشی کم و یا گران می باشد مناسب است و عوامل دیگری که باعث برتری این سیستم بر سیستمهای هوایی می شود نصب و اجرای سریع و ساده ، ایمنی و صورت ظاهری و کنترل زیست محیطی آن می باشد. می توان از این کابلها بطور موقت نیز استفاده نمود تا اینکه شبکه دائمی (زمینی یا هوایی ) منطقه مورد نظر آماده شود .

علاوه بر موارد بالا،این سیستم، برای شرایط ذیل نیز مناسب است :
- در مناطقی که لازم است شرایط زیست محیطی آن دست نخورده باقی بماند و یا اینکه تغییرات بوجود آمده در آن حداقل باشد .
- برای دادن تغییرات در شبکه و یا توسعه آن
- برای خط ورودی و یا خروجی به پست ترانسفورماتور یا ایستگاهها، زیرا که با استفاده از این کابل نیازی به مقره های عایقی نمی باشد .
- از این کابلها که وزن آن ها کم بوده و دارای عایق پلی اتیلن کراس لینک (XLPE )می باشند، در شبکه های هوایی برای ولتاژهای ماکزیمم 12، 24، 36 کیلوولت استفاده می شود .

در مواردی که استفاده از خطوط با هادیهای لخت منجر به بروز حوادث گذرا می شود و یا اینکه رعایت حریم و سایر نکات فنی و ایمنی شبکه برق مقدور نیست استفاده از کابلهای خود نگهدار هوایی راه حل منطقی است . از عمده ترین این موارد می توان به مسیرهایی اشاره نمود که دارای عرض کم بوده و یا در آنها موانعی از قبیل ردیف درختان وجود دارد .
همانطور که می دانیم کابلهای خود نگهدار دارای هادی آلومینیومی و عایق پلی اتیلن کراس لینک می باشند و برای نصب این کابلها برروی پایه ها نیاز به یک سیم نگهدارنده (massenger ) می باشد که جنس این    سیم برای کابلهای kv 20  از فولاد و برای کابلهای فشار ضعیف از آلیاژ آلومینیوم می باشد . در کابل خود نگهدار فشار ضعیف از سیم نگهدارنده  بعنوان  سیم  نول نیز استفاده خواهد شد .
در طراحی خطوط با کابلهای خودنگهدار در دو سطح ولتاژ فشار متوسط و فشار ضعیف به ترتیب سطح مقطعهای زیر مورد نظر قرار گرفته است که این طراحی قابل تعمیم برای سطح مقطعهای دیگر نیز می باشد .
سطح مقطع  65+120×3میلیمتر مربع برای فشار متوسط و 70+25+95×3 برای فشار ضعیف که سیم نگهدارنده آنها به ترتیب 65 و 70 می باشد و سطح مقطع 25 در فشار ضعیف برای سیستم روشنایی معابر می باشد.
1- استاندارد کابلهای هوایی خود نگهدار
1-1- استاندارد کابل خود نگهدار فشار ضعیف(Standard For Selfsupporting Over head Cables for 0.4 kv)
1-1-1- ولتاژ نامی : ولتاژ نامی 0.6/1kv است
1-1-2- هادیها : هادیها از آلومینیوم رشته ای بهم تابیده، دایره ای شکل بهم فشرده ( مثلاً هادی به اندازه mm 216  که از آلومینیوم یکپارچه است ) می باشند .
1-1-3- عایق

 1-1-3-1 ) مواد : عایق بایستی پلی اتیلن مخصوص با تراکم زیاد و سیاه رنگ مقاوم در مقابل جو باشد .
1-1-3-2 ) شناسایی فاز : در امتداد طول هر فاز(هادی) عایق شده برآمدگیهای مشخص به تعداد 2 و 3 و یا 4 عدد وجود دارند تا بتوان به کمک آنها فازها را از یکدیگر شناسایی نمود .
1-1-4- نگهدارنده یا سیم حامل ( هادی خنثی – massenger ) : نگهدارنده یا سیم حامل یک هادی باید از آلیاژ آلومینیوم
متشکل از هفت سیم کشیده ازمیله که با فرآیند ریختگی مداوم و پیچیدن تولید شده است باشد.
هیچگونه مفصل و یا اتصالی در نگهدارنده ( مسنجر) مجاز نمی باشد مگر اینکه این اتصال در میله و یا سیم اصلی قبل از کشیدن نهایی انجام شده باشد . نگهدارنده باید دایره ای شکل – رشته ای تابیده شده و بهم فشرده باشد .از نگهدارنده بعنوان هادی خنثی نیز استفاده می شود . پس از عایقکاری برای شناسایی نگهدارنده (مسنجر) آنرا با یک برآمدگی مقاوم طولی که بوضوح قابل دیدن است مشخص می نمایند.

1-1-5- طرح : کابل متشکل از یک یا چهار هادی آلومینیوم با عایق پلاستیکی تابیده شده بر روی یک نگهدارنده از آلیاژ آلومینیوم که عایق شده و یا لخت می باشد . منسجر همچنین هادی خنثی نیز می باشد .
1-1-6- علامت های مشخص شده بر روی کابل : در طول کابل ، آنرا با نام تولید کننده و سال تولید مشخص می نمایند و فاصله این علائم کمتر از 20cm است . این علائم بر روی عایق حک می شود.
1-1-7- آزمونهای نوعی Type test : آزمونهای نوعی ( تایپ تست ) حداقل برروی یک نمونه از هر نوع کابل مورد نظر انجام می شود . چنانچه یک نمونه از همان نوع کابل ولیکن با اندازه متفاوتی آزمون نمونه ای شده باشد و نتایج رضایت بخش باشند کابل مورد نظر را می توان از لحاظ این آزمون مورد تأئید دانست . چنانچه مواد ساختمان و یا روش تولید عوض شوند بایستی آزمون نوعی را در هر مورد تکرار نمود .
1-1-7-1 ) آزمون ولتاژ

1-1-7-2 ) اندازه گیری مقاومت هادیها و نگهدارنده ( massenger )
1-1-8- آزمونهای مکانیکی و فیزیکی : این آزمونها برای هر هادی از کابل بطور جداگانه انجام می شوند .
1-1-8-1 ) مشخصه های فیزیکی و مکانیکی عایق

1-1-8-3 ) آزمون خمش
1-1-8-3 ) استقامت کششی نگهدارنده

1-1-8-4)massenger )   ) آزمون تشعشع خورشیدی ( مشابه سازی درآزمایشگاه )

هادی روکش دار Covered Conductors

1-1-9-2) آزمونهای نمونه : آزمونهای حداکثر برروی ده درصد طول کابلهای تولید شده انجام شده اگرچه حداقل برروی یک طول کابل انجام میشود.

1-1-9-2-1) کنترل ساختمانی : ساختمان و ابعاد کابل باید تست شود.

1-1-9-2-2 ) اندازه گیری مقاومت هادیها و نگهدارنده  : اندازه گیری مقاومت برروی نمونه ای از کابل بطول حداقل ده متر انجام می شود .

1-2-استاندارد کابلهای خود نگهدار فشار متوسط ( ولتاژهای نامی 10 تا 30 کیلوولت )

Standard For Selfsupporting Over head Cables for 10-30 kv

1-2-1-طرح کابل : این سیستم شامل سه کابل تک رشته ای می باشد که برروی نگهدارنده ( massenger ) فولادی تابیده شده اند و نگهدارنده سیمی است که کابلها را نگهداشته ولی جریان از آن عبور نمی کند

 

ویژگی های الکتریکی خطوط هوایی روکش دار:
وجود پوشش عایقی در هادی های روکش دار موجب ایجاد ویژگی های الکتریکی خاص برای این نوع از هادی ها می گردد. مهمترین این موارد عبارتند از :
1-حفاظت در مقابل صاعقه
2-تخلیه های جزئی
3-تغییر مقادیر اندوکتانس و کاپاسیتانس خط
4-جریان شارژ

 

یادآوری:

1- جنس هادی از آلومینیوم و جنس عایق کابل از نوع پلی اتیلن یا پلی اتیلن کراس لینک (XLPE  ) است .

·     درجه حرارت محیط در شرایط متعارف 20˚^c + می باشد .

·     حداکثر درجه حرارت هادی 90˚^c .

2- طراحی خطوط فشار متوسط و فشار ضعیف با کابل خود نگهدار

در پروژه ای به همین نام بررسی کاملی بر روی طراحی خطوط با کابل خود نگهدار انجام پذیرفته و در این مقاله نمی گنجد.

3- ایمنی سیستم کابل خودنگهدار

-  شناسایی هادی خنثی در زمان اجرا و نگهداری آسان است .

-  هیچگونه خطری افراد و یا حیواناتی که بطور تصادفی کابل را لمس می کنند تهدید نمی کند و مخصوصاً کابلهایی که بر روی دیوارها نصب می شوند.

-   آتش سوزیهای ناشی از اتصال کوتاه خیلی نادر می باشند .

-   احتمال افزایش اضافه ولتاژ ناشی از رعد وبرق کم است.

4- قابلیت اطمینان سیستم کابل خود نگهدار

-   جرقه های ناشی از اضافه ولتاژهای ضربه ای به ندرت اتفاق می افتد .

-  عایق در مقابل جو خیلی مقاوم است .

-  ساختمان کابل بنحوی است که خود میراکننده است .

-  ارتعاشات ناشی از باد و غیره از بین رفته (میراشونده) و لذا استفاده از اسپنهای بزرگتر ممکن است .

-  اضافه ولتاژهای ناشی از رعدو برق باعث بروز نواقص کنتورهای اندازه گیری مشترکین نمی شود.

-  هیچگونه قطعی برق بعلت تماس اشجار یا حیوانات با کابل که موجب اتصال کوتاه بشود بوجود نمی آید .

-  همچنین تجربه نشان داده است که معایب به وجود آمده در هادیهای لخت سه تا پنج برابر بیشتر از این سیستم کابل می باشد .

5- مسائل اقتصادی

- از تیرهای ( پایه های ) سبکتر و کوتاهتری می توان استفاده نمود .

-  برای هر هادی عایق کننده جداگانه ای نیاز نمی باشد .

-  هزینه های اولیه این سیستم کمتربوده زیرا که می توان با بالابردن مقاومت سیستم، کابلهای زیاد دیگری بر پایه های موجود نصب نمود .

-   در این سیستم می توان این سیستم کابلها را برروی ولتاژ فشار متوسط و کابلهای مخابراتی نصب نمود .

-  حریم این کابلها کوچکتر است .

-  مفصل زدن خیلی ساده است زیرا فقط یک هادی ( هادی خنثی – نگهدارنده ) نیاز به مفصل کششی دارد .

-  هزینه های کشیدن کابل کمتر است زیرا که همه هادیها بطور همزمان باهم کشیده می شوند.

-   تجربه نشان داده است که هزینه اجرای این سیستم 10 الی 60درصد کمتر از سیستم سیم های هوایی لخت میباشد .

6- فواید دیگر این سیستم

-  راکتانس این سیستم کابلهای خود نگهدار 4/1  خطوط سیم لخت مشابه

 می باشد و در این صورت افت ولتاژ این سیستم کوچکتر است .

-   جریانهای اتصال کوتاه بزرگتر بوده و بنابراین در این سیستم حفاظت، سریعتر و مطمئن تر عمل می کند.

-  از این سیستم نمی توان ( یا به سختی می توان )، از الکتریسته بطور غیر مجاز استفاده نمود .( کاهش استفاده غیر مجاز از برق )

-  می توان یک یا چند هادی برای روشنایی خیابانها را برکابل اصلی تاباند

مزایای پستهای گازی GIS

مزایای پستهای گازی GIS

 

فضاي لازم براي نصب پست فشار قوي کپسولي در حدود 10 تا 15% فضاي پست فشار قوي آزاد مشابه مي باشد

در يک پست فشار قوي KV110 براي هر يک از حوزه ها (خط خروجي و يا ورودي و غيره) محوطه اي به عرض 2/2 متر و طول 3 تا 4 متر کافي است و فاصله سقف سالن از زمين نيز لازم نيست از 4 متر بزرگ تر باشد

 

نظر به اينکه تمام قطعات زير فشار در داخل کپسولهاي کاملاً زرهي قرار دارند، امکان هيچ گونه تماس سهوي با قطعات زير ولتاژ ممکن نيست و بدين جهت خالي از خطرات برق زدگي و برق گرفتگي است و احتياج به هيچگونه حصار و محدوديتي ندارد

عوامل خارجي و جوي مثل گرد و خاک و باد و طوفان و غيره در آن بي اثر است و قطعات زير ولتاژ آلوده نمي شوند، لذا احتياج به سرويس ندارند.

غير قابل احتراق و آتش سوزي است و چون فاقد روغن و مواد آتش زاست باعث آلودگي محيط زيست هم نمي شود

بي صدا کار مي کند و فاقد تشعشعات فرکانس زياد و امواج مزاحم راديوئي است.

کپسولها طوري ساخته شده اند که تقريباً احتياج به سرويس ندارند و نظارت و مراقبت آن نيز خيلي ساده و بسهولت انجام مي گيرد

چون هر يک از عناصرو المانهاي مختلف پست از قبيل شين، سکسيونر، ديژنکتور و غيره در کپسولهاي جداگانه و آماده براي نصب قرار دارد، نصب تاسيسات و بهره برداري آن در زمان بسيار کوتاهي انجام مي گيرد

ديژنکتورها قابل نصب بطور عمودي  و يا افقي هستند لذا مي توان نقشه تاسيسات پست فشار قوي را متناسب با فضاي موجود از نظرارتفاع و سطح زير بنا طرح کرد

چون پست فشار قوي کپسولي از اتصال قطعات پيش ساخته شده بهم تشکيل مي شود توسعه پست بسيار ساده و بدون قطع دراز مدت برق انجام پذير است.

کپسولها از آلومينيوم ساخته مي شوند و بهمين جهت نسبتاً سبک هستند و حمل و نقل آنها ساده است و در موقع نصب نيز احتياج به وسايل بالا بر سنگين و بزرگ ندارد

مزایای گازSF6 در پستهای GIS :

گاز SF6  بعنوان عنصر خاموش کننده جرقه در ديژنکتور و هم به عنوان عنصر عايق کننده در کپسول بکار برده مي شود

در خاموش کردن جرقه بسيار موثر و داراي استقامت الکتريکي زياد است، بدين جهت ديژنکتور هاي کپسولي با قدرت قطع بسيار زياد که متناسب با قدرت اتصال کوتاه پستها و شبکه هاي بزرگ است ساخته مي شود

گاز SF6  کهنه و فاسد نمي شود و احتياج به تعويض ندارد

دارای استقامت الکتریکی سه برابر هوا

اين گاز نمي سوزد

سمي نيست

رنگ و بو هم ندارد

خواص خاموش کنندگي آن در فشار برابر بمراتب بيشتر از هواست.

فشار گاز SF6  در داخل کپسولها و به عنوان عايق کننده در حدود atu 5/1 و در ديژنکتور و محفظه احتراق بعضي از ديژنکتورها در حدود atu 5/9 مي باشد

چون فشار گاز داخل کپسول ها کم است بدين جهت اگر درجه حرارت محيط يا سالني که اين دستگاهها در آن نصب مي شوند از  c5- تا c35+ تجاوز نکند، احتياج به وسايل حرارتي و گرمکن ندارد.

عناصر مختلف پست فشار قوي کپسولي :

کپسول (زره)

هر يک از عناصر و المانهاي پست، مانند سکسيونر، ديژنکتور، سر کابل، ترانسفورماتورهاي اندازه گيري و غيره در کپسولهاي کاملاً بسته بصورت قطعات پيش ساخته و آمادۀ نصب قرار دارند.

اين کپسولها بايد غير مغناطيسي و سبک باشند، لذا از آلومينيوم ساخته ميشوند. کپسول آلومينيومي باعث مي شودکه تلفات فوکو بعلت مقاومت کم و قابليت هدايت خوب آن به مقدار قابل ملاحظه اي کوچک گردد. بطوري که اين تلفات در کپسولهاي فولادي و چدني در حدود 7 تا 10 برابر کپسولهاي آلومينيومي است

کپسول آلومينيومي اکسيده نمي شود و احتياج به رنگ کردن و هيچ حفاظت ديگري ندارد.اين کپسولها طوري ساخته مي شوند که بتوان طبق هر نقشه اي که براي پست تهيه مي شود آنها رابهم سوار کرد و انواع و اقسام پستهاي فشار قوي با شين ساده ، دوبل و يا حتي باشين کمکي را بدست آورد

 

 

عناصر مختلف پست فشار قوي کپسولي

شين :

کپسول شين ها دو نوع است، کپسول سه فاز و کپسول يک فاز.

کپسول سه فاز به قطعاتي مناسب براي نصب در يک حوزه ساخته مي شود به طوري که تعداد کپسولهاي شين سه فازي که بدنبال هم وصل مي شوند برابر تعداد انشعابهاي پست فشار قوي مي باشد و امکان توسعه پست از هر طرف موجود است. شين ها از لوله هاي آلومينيومي و يا مسي ساخته مي شوند و توسط مقره هائي از صمغ مصنوعي (آرالديت) در وسط کپسول نگهداري مي شوند. ارتباط شين ها قابلمه اي (فيشي) است.

کپسول يک فاز شامل يک شين است و براي سه فاز از سه کپسول يک فاز استفاده مي شود.

اين کپسولها بايد بطريقي در کنار هم نصب شوند که بتوان براحتي از شين انشعاب سه فاز گرفت در صورتيکه طول شين ها يا کپسولها زياد باشد .

علاه بر کپسولهاي لوله اي براي شين هاي مستقيم، کپسولهاي زانوئي (L) و کپسولهاي سه راه (T) نيز براي تغيير مسير دادن به شين ها ساخته شه است

 

سکسيونر :

کپسول سکسيونر در محلهاي مخصوص که در روي کپسولهاي شين و يا کپسولهاي عناصر يا المانهاي ديگر شين پيش بيني شده است نصب مي گردد.

کپسول سکسيونر هميشه بصورت يک فاز است و مي توان آنرا بطور افقي يا عمودي نصب نمود.

ساختمان سکسيونر طوريست که مدار را در دو نقطه متوالي قطع مي کند. تيغه سکسيونر داراي حرکت خطي و يا افقي است و فرمان قطع و وصل توسط الکترو موتور و يا دستي و سه قطبه مي باشند.

ايزولاتورهائي که در دو طرف سکسيونر قرار دارند ارتباط گاز داخل سکسيونر را با قسمتهاي ديگر بکلي قطع مي کند و مانع از آن مي شود که گاز قسمتهاي ديگر در موقع تعمير سکسيونر از کپسولهاي ديگر خارج شود.

در موقعي که سکسيونر زمين شده است، سکسيونر قفل ميشود و مانع وصل کردن آن مي گردد.

ديژنکتور :

کپسولهاي ديژنکتور نيز يک قطبه هستند و مي توان آنها را بطور افقي و عمودي نصب کرد. فرمان قطع و وصل ديژنکتور هيدروليکي است که مستقيماً با کپسول ديژنکتور مربوط است و احتياج به لوله کشي مجزا ندارد هر يک از کپسولهاي ديژنکتور در دو طرف داراي کنتاکت ثابت براي ارتباط به سکسيونرو يا سر کابل است.

سکسيونر قابل قطع زير بار:

همانطور که مي دانيم اولاً در مدارهاي ساده مي توان به جاي ديژنکتور و سکسيونر از کليد سکسيونر قابل قطع زير بار استفاده کرد. ثانياً در مواقعي که خواسته باشيم در مدارهاي مهم از چفت و بست بين سکسيونرو ديژنکتور صرفه جوئي کنيم، بجاي سکسيونر از سکسيونر قابل قطع زير بار استفاده مي کنيم.

اين سکسيونرها جريان نامي شبکه و جريان کاپاسيتيو خط و يا جريان اندوکتيو ترانسفورماتورهاي قدرت را براحتي قطع مي کنند و مي توان آن را روي مدار اتصال کوتاه شده نيز بست. سکسيونر قابل قطع زير بار در داخل کپسول بصورت L و يا بصورت T براي انشعاب از دو طرف ساخته مي شود. وصل و قطع سکسيونر قابل قطع زير بار توسط موتور و نيروي ذخيره شده در فنر انجام مي گيرد.

کليد زمين يا سکسيونر زمين :

علاوه بر تيغه يا اهرم زمين که در کنار سکسيونر قرار دارد و در موقع کار و يا تعميرات کپسول زمين مي شود (معمولاً دستي)، هر پستي داراي يک سکسيونر زمين با وصل سريع است که معمولاً در انتهاي پست، قبل از کابل يا خط خروجي نصب مي شود. در اين کليد براي زمين کردن پست از نيروي ذخيرۀ فنر جمع شده استفاده مي شود

 

ترانسفورماتور ولتاژ :

ترانسفورماتورهاي ولتاژ تا KV300 عموماً اندوکتيو و از KV300 به بالا تماماً کاپاسيتيو مي باشند.

عايق اصلي ترانسفورماتور ولتاژ صمغ مصنوعي (آرالديت) است و طوري در کپسول آلومينيومي قرار گرفته که مي توان آنرا در روي کپسول سر کابل، يا در کنار کپسول ديژنکتور و در هر قسمت ديگري از تاسيسات نصب کرد.

 

 

ترانسفورماتور جريان :

ترانسفورماتور جريان کپسولي داراي يک يا چند هسته آهن از ورق دينام به شکل رينگ ميباشد که از مرکز آن شين لوله اي عبور مي کند و در حقيقت تفاوت چنداني با ترانسفورماتور جريان معمولي ندارد

 

 

سر کابل :

  سرکابل محل ارتباط کابل با پست فشار قوي کپسولي است و طوري ساخته شده است که مي توان از کابلهاي روغني، کابل گاز داخلي و گاز خارجي نيز استفاده کرد.

مقرۀ عبور :

  مقرۀ عبور وسيله ارتباط پست کپسولي SF6 با سيم هوائي، ترانسفورماتور قدرت و يا شين هاي فشار قوي هر پست آزاد ديگر است.

نصب و پر کردن گاز SF6 :

 

همانطور که گفته شد حوزه هاي مختلف پست فشار قوي کپسولي پس از تکميل در کارخانه آماده حمل مي گردد و در محل اين پستها بهم مرتبط مي گردند و ارتباط آنها با اطاق فرمان برقرار مي شود.

در موقع حمل، کپسولها با گاز ازت پر مي شوند و بدينوسيله از نفوذ رطوبت در آنها جلوگيري مي شود و پس از نصب در محل گاز ازت را توسط پمپهاي تخليه خارچ کرده و با گاز SF6  پر مي کنند و بدين ترتيب پست آمادۀ بهره برداري مي شود، کپسولها داراي فشار سنج و مانومتر مخصوص براي کنترل فشار گاز SF6  مي باشند.

معمولاً هر سه ماه يکبار فشار سنج هاي کپسولها از نظر افت فشار در اثر نشت کردن احتمالي گاز کپسولها کنترل و بازديد مي شوند.

فرسوه شدن و احتياج به تعمير داشتن کليدها تا حدودي بستگي به تعداد قطع و وصل ها بخصوص قطع و وصل زير جريان اتصال کوتاه دارد و بدين جهت پس از 10 قطع جريان اتصال کوتاه و يا 1000 قطع جريان نامي يک بازديد و سرويس کلي از ديژنکتورها و ديگر کليدها لازم است.

تغذيه داخلي : 

 تغديه داخلي پست توسط 2 عدد ترانس کمکيKVA 200 انجام مي شود. بدين ترتيب که از طرف ثانويه اين ترانسها جهت تأمين تغذيه  ACايستگاه فشار قوي، توسط 2 رشته کابل 240 * 3 که از طريق تابلوي   F.Bمستقر در سايت بيروني پست به تابلوي AC موجود در اتاق کنترل کشيده شده، استفاده مي شود

موارد استفاده از برق ترانسهای کمکی

روشنايي داخل ساختمان

 روشنايي محوطه و پروژکتورها

 روشنايي داخل تابلو ها

 تأمين تغذيه ورودي شارژر ها

 وسايل سرمايشي و گرمايشي

 جرثقيل

تغذيه تجهيزات گوناگون توسط تابلوي MO2 +NMکه شامل کليد هاي قطع و وصل مي باشد

F.B ( جعبه هاي فيوز ها ) 

    براي آنست که ما قادر باشيم توسط فيوزهاي کاردي موجود در اين تابلو ها، کل تغذيه AC منتهي به تابلوي NM + MO1 را قطع يا وصل نماييم.

    اين تابلو همچنين داراي يک کليد دو حالته (خودکار دستي) مي باشد که در صورتيکه در حالت خودکار باشد در صورت بروز هر گونه مشکلي در incoming1 به صورت خودکار incoming2 وارد مدار مي شود و در صورت مشکل دار بودن يا قطع هر دو ترانس ورودي emergency وارد مدار شده و وظيفه تغذيه AC پست را بر عهده مي گيرد

 

اجزای تابلوي MO2 + NM

 

کليد Q400 تا  Q411 :کليد هاي Q400 تا Q411 که توسط يک label راهنماي کلي موجود در درب تابلو معرفي شده اند جهت قطع و وصل روشنايي تابلوها، فن هاي ترانسهاي قدرت تغذيه شارژها و ... مي باشند.

 فيوز سوئيچ FS100 : اين کليد فيوز 160 آمپري جهت حفاظت و همچنين قطع کردن تغذيه MO2+ NMاز تابلوي MO1 +NMمي باشد.

 

تزريق و مکش گاز

دستگاه مورد استفاده جهت تزريق و مکش گاز داخل تجهيزات گازي بخش GIS دستگاه  DILOاز نوع     Z073R02مي باشد که شامل موتور تزريق و مکش، شير قطع و وصل چراغ آلارم گردش صحيح موتور و بخش تصفيه گاز مصرفي مي باشد.

نحوه تزريق گاز

ابتدا بايستي بر اساس منحني دما – فشار گاز SF6 ميزان فشار گاز را بدست آوريم سپس در حاليکه يک واحد کپسول پر به دستگاه DILO متصل است و با استفاده از حالت  Fillingيا تزريق  مي توانيم کپسولهاي زرهي تجهيزات را پر کنیم .

براي پر کردن کپسولهاي تجهيزات نبايد يکباره اقدام به پر کردن گاز نماييم چرا که

 - اولا ما زمانيکه کپسول مجاور يکي از تجهيزات خالي است مجاز نيستيم که کپسول مذکور را با ماکزيمم فشار پر کنيم چرا که باعث اعمال فشار به ديافراگم بين دو کپسول شده و باعث آسيب ديدن آن مي شود

 - ثانيا اگر يک کپسول را يک سره پر از گاز بکنيم بعد از رسيدن به حالت پايداري فشار سنج مقدار کمتري نسبت به آنچه در حال تزريق مي ديديم نشان خواهد داد.

 

 

مراحل تزريق گاز

ابتدا همه کپسولها را مکش نموده و تا -1Bar تخليه مي نماييم زيرا براي اينکه اين کپسولها در هنگام حمل و نقل آسيب نبينند داراي يک فشار گاز جزئي هستند تا کپسول در برابر فشارهاي وارد از بيرون کپسول  دچار آسيب نشود.

سپس هر يک از کپسولهاي زرهي را با  فشار گاز مطلوب پر مي نماييم بعد از رسيدن به حالت پايداري  فشار گاز را به آن اعمال مي نماييم

 در مرحله آخر کپسولها را تا فشار مطلوب بر اساس دماي محيط پر مي کنيم اين باعث مي شود که اولا ما فشار واقعي را رويت کنيم و هم اينکه در هر مرحله تزريق گاز، کپسول مجاور دراراي فشار کافي براي آسيب نديدن مرز دو کپسول مي باشد

 

 

منبع تغذيه DC شارژرها

منابع تغذيه  DCيا شارژرها داراي تغذيه 380 ولت سه فاز با تلرانس 10+ تا 15- درصد ولت (323 تا 418) 50 هرتز با تلرانس 4 درصد که با سيستم کنترل يکسو کننده تريستوري کار مي کند و ولتاژ خروجي بين 110 تا 127 ولت DC را براي ما تأمين مي کند

 

 

تجهیزات منبع تغذيه DC شارژرها :

کليد اصلي: جهت روشن و خاموش نمودن دستگاه

کليد آمپر متر: چهت قرائت جريان در حالت بار و يا مجموع جريان بار و باطري

کليد ولت متر: چهت قرائت ولتاژ ترمينال بار يا باطري

کليد آمپر متر DC خروجي: جهت نشان دادن جريان DC خروجي

کليد ولت متر DC خروجي: جهت نشان دادن ولت DC خروجي

کليد آمپر متر AC ورودي:جهت نشان دادن جريان AC ورودي

کليد ولت متر AC ورودي: جهت نشان دادن ولت AC ورودي

کليد سلکتوري آمپر متر: جهت قرائت جريان هر يک از سه فاز ورودي

کليد سلکتوري ولت متر: جهت قرائت هر يک از ولتاژهاي AC ورودي

چراغ عيب (اشکال): جهت نمايش اشکال عمومي دستگاه

لامپ سيگنال: جهت نمايش روشن بودن دستگاه

 

 

 

دستگاه  AVRيا تنظيم ولتاژ خودکار (Automatic Voltage Regulator)

 

داراي 2 دستگاه رله  KT30مي باشد که جهت تنظيم محدودة ولتاژ بکار مي رود و داراي 27 مرحله تنظيم مي باشد که بر روي دستگاه از  P1تا P27 نوشته شده است.

P1: رمز عبور است که جهت تغيير در تنظيمات دستگاه مي بايست کد رمز به دستگاه داده شود

P2: (سطح ولتاژ) که جهت تنظيم ولتاژ مورد نظر با توجه به  PTطرف ثانويه استفاده مي شود و مقدار قابل تنظيم آن 85 تا 127 ولت با پله تغيير 5/0 ولت مي باشد

(Ur) P3: جهت تنظيم مشخصه اهمي خط بين 0 تا 25 ولت با پله 1 ولت مي باشد

(Ux) P4: جهت تنظيم مشخه سلفي خط بين 0 تا 25 ولت با پله 1 ولت مي باشد

P5 (پايداري توازي ترانسها): اين تنظيم جهت به حداقل رساندن جريان حلقوي بين دو ترانس در حالت پارالل (موازي) است و بين 0 تا 25 ولت با پله 1 ولت قابل تنظيم مي باشد

مراحل تنظیم دستگاه AVR

P6 (زمان تأخير ابتدايي 1): تنظيم Delay timerجهت تأخير در ارسال فرمان بر Tap Changerبعد از تشخيص نياز به تغير Tap مي باشد و جهت جلوگيري از فرمانهاي غير لازم در زمان گذراي تغيير ولتاژ استفاده مي شود زمان آن بين 0 ثانيه تا 180 ثانيه قابل تغيير است

P7 (زمان تأخير 2):در صورتيکه بعد از فرمان  Raiseيا  Lowerهنوز ولتاژ به حالت عادي برنگشته باشد اين زمان تأخير عمل مي کند.

P8 (تنظيم زماني عملکرد ناقص تپ چنجر): اين تنظيم يک تايمر را براي تشخيص عملکرد ناقص تپ چنجر اختصاص مي دهد به قسمي که اگر زمان چرخش موتور مربوط به Tap Changer از اين زمان تنظيمي بيشتر باشد عملکرد دستگاه متوقف شده و آنرا بصورت يک  Fault(عيب) چشمک زن روي نمايشگر نشان مي دهد

P9 (زمان کار همزمان): در صورتيکه دو ترانس با هم موازي شده باشند مي بايست تغيير تپ ها همزمان با هم يا حداکثر به فاصله چند ثانيه از يکديگر که توسط زمان P9 مشخص مي شود، صورت پذيرد در غير اينصورت سيستم متوقف مي شود و عيب فوق بر روي نمايشگر ظاهر مي شود

P10 (پهناي باند): جهت تنظيم حساسيت نسبت به تغييرات ولتاژ استفاده مي گردد

P11: اين تنظيم که آنرا تنظيم  Sمي ناميم با توجه به مقدار جريان ولتاژ خط را تثبيت مي کند 

P12: اين تنظيم حد بالايي درصد قابل افزايش را در رابطه P11 انتخاب مي کند

P15, P14, P13 : جهت تنظيم مقدار درصد افت ولتاژ در صورت بسته شدن کنتاکت موبوط روي ترمينهاي ورودي مي باشد

 P16 : اين تنظيم براي مشخص کردن مقدار  Under Voltageاست.

  P17: اين تنظيم براي مشخص کردن  Over Voltage است

P18: اين تنظيم براي مشخص نمودن مقدار Over Currentاست.

P19 (تعداد تپ ها): در اين قسمت تعداد Tap هاي ترانس به سيستم معرفي مي شوند تا جهت نمايش موقعيت صحيح Tap روي نمايش دهنده استفاده گردد ( 19 =  Defult)

P20 ( نسبت تبديل PT): در اين قسمت نسبت تبديل PT طرف ثانويه به سيستم معرفي می شود تا ولتاژ صحيح نمايش داده شود.

P21 ( نسبت تبديل CT): در اين قسمت نسبت تبديل CT طرف ثانويه به سيستم معرفي مي شود تا جريان صحيح نمايش داده شود.

 

P22 ( ضريب K): اين تنظيم جهت معرفي جريان نامي خط طرف ثانويه با توجه به ضريب تبديل CT استفاده شده در سيستم مي باشد

P23 : بسته به نوع نصب و استفاده از CT و PT هاي روي خط مي بايست روي يکي از دو حالت  a, b  و يا  cقرار گيرد.

P24(خطي يا معکوس): جهت انتخاب عملکرد تأخير زماني بصورت عادي يا معکوس استفاده مي شود.

P25: براي انتخاب نوع رگولاسيون استفاده مي شود در حالت عادي  LDCيا Line Drop Comprnsation مي باشد.

P26 (محلي / کنترلي): براي نمايش عملکرد تنظيم به صورت  Localيا  Remoteمي باشد. در حالت Remote بسته به جريان ورودي بين mA20 - 4mA از ترمينالهاي ورودي سطح ولتاژ ( بند p2) از رابطة  محاسبه مي شود

P27: جهت انتخاب حالتهايي که به ازاء آنها سيستم مي بايست بلوکه گردد. بدين معني است که تا رفع نشدن حالتهاي فوق سيستم هيچ فرماني جهت عملکرد Tap Changer صادر نخواهد کرد.

ساختمان ترانسفورماتور

ساختمان ترانسفورماتور

ترانسفورماتورها را با توجه به كاربرد و خصوصيات آنها به سه دسته كوچك متوسط و بزرگ دسته بندي كرد. ساختن ترانسفورماتورهاي بزرگ و متوسط به دليل مسايل حفاظتي و عايق بندي و امكانات موجود ، كار ساده اي نيست ولي ترانسفورماتورهاي كوچك را مي توان بررسي و يا ساخت. براي ساختن ترانسفورماتورهاي كوچك ، اجزاي آن مانند ورقه آهن ، سيم و قرقره را به سادگي مي توان تهيه نمود.

اجزاي تشكيل دهنده يك ترانسفورماتور به شرح زير است؛

هسته ترانسفورماتور:

هسته ترانسفورماتور متشكل از ورقه هاي نازك است كه سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه مي شود. براي كم كردن تلفات آهني هسته ترانسفورماتور را نمي توان به طور يكپارچه ساخت. بلكه معمولا آنها را از ورقه هاي نازك فلزي كه نسبت به يكديگر عايق‌اند، مي سازند. اين ورقه ها از آهن بدون پسماند با آلياژي از سيليسيم (حداكثر 4.5 درصد) كه داراي قابليت هدايت الكتريكي و قابليت هدايت مغناطيسي زياد است ساخته مي شوند.

در اثر زياد شدن مقدار سيليسيم ، ورقه‌هاي دينام شكننده مي شود. براي عايق كردن ورقهاي ترانسفورماتور ، قبلا از يك كاغذ نازك مخصوص كه در يك سمت اين ورقه چسبانده مي شود، استفاده مي كردند اما امروزه بدين منظور در هنگام ساختن و نورد اين ورقه ها يك لايه نازك اكسيد فسفات يا سيليكات به ضخامت 2 تا 20 ميكرون به عنوان عايق در روي آنها مي مالند و با آنها روي ورقه ها را مي پوشانند. علاوه بر اين ، از لاك مخصوص نيز براي عايق كردن يك طرف ورقه ها استفاده مي شود. ورقه هاي ترانسفورماتور داراي يك لايه عايق هستند.

بنابراين ، در مواقع محاسبه سطح مقطع هسته بايد سطح آهن خالص را منظور كرد. ورقه‌هاي ترانسفورماتورها را به ضخامت هاي 0.35 و 0.5 ميلي متر و در اندازه هاي استاندارد مي سازند. بايد دقت كرد كه سطح عايق شده ى ورقه هاي ترانسفورماتور همگي در يك جهت باشند (مثلا همه به طرف بالا) علاوه بر اين تا حد امكان نبايد در داخل قرقره فضاي خالي باقي بماند. لازم به ذكر است ورقه ها با فشار داخل قرقره جاي بگيرند تا از ارتعاش و صدا كردن آنها نيز جلوگيري شود.

سيم پيچ ترانسفورماتور :

معمولا براي سيم پيچ اوليه و ثانويه ترانسفورماتور از هادي هاي مسي با عايق (روپوش) لاكي استفاده مي‌كنند. اينها با سطح مقطع گرد و اندازه‌هاي استاندارد وجود دارند و با قطر مشخص مي‌شوند. در ترانسفورماتورهاي پرقدرت از هاديهاي مسي كه به صورت تسمه هستند استفاده مي‌شوند و ابعاد اين گونه هادي‌ها نيز استاندارد است.

توضيح سيم پيچي ترانسفورماتور به اين ترتيب است كه سر سيم پيچ‌ها را به وسيله روكش عايقها از سوراخهاي قرقره خارج كرد، تا بدين ترتيب سيم ها قطع (خصوصا در سيمهاي نازك و لايه‌هاي اول) يا زخمي نشوند. علاوه بر اين بهتر است رنگ روكش‌ها نيز متفاوت باشد تا در ترانسفورماتورهاي داراي چندين سيم پيچ ، را به راحتي بتوان سر هر سيم پيچ را مشخص كرد. بعد از اتمام سيم پيچي يا تعمير سيم پيچهاي ترانسفورماتور بايد آنها را با ولتاژهاي نامي خودشان براي كنترل و كسب اطمينان از سالم بودن عايق بدنه و سيم پيچ اوليه ، بدنه و سيم پيچ ثانويه و سيم پيچ اوليه آزمايش كرد.

قرقره ترانسفورماتور:

براي حفاظ و نگهداري از سيم پيچ‌هاي ترانسفورماتور خصوصا در ترانسفورماتورهاي كوچك بايد از قرقره استفاده نمود. جنس قرقره بايد از مواد عايق باشد قرقره معمولا از كاغذ عايق سخت ، فيبرهاي استخواني يا مواد ترموپلاستيك مي سازند. قرقره هايي كه از جنس ترموپلاستيك هستند معمولا يك تكه ساخته مي شوند ولي براي ساختن قرقره هاي ديگر آنها را در چند قطعه ساخت و سپس بر روي همدگر سوار كرد. بر روي ديواره هاي قرقره بايد سوراخ يا شكافي ايجاد كرد تا سر سيم پيچ از آنها خارج شوند.

اندازه قرقره بايد با اندازه ى ورقه‌هاي ترانسفورماتور متناسب باشد و سيم پيچ نيز طوري بر روي آن پيچيده شود. كه از لبه هاي قرقره مقداري پايين تر قرار گيرد تا هنگام جا زدن ورقه‌هاي ترانسفورماتور ، لايه ى رويي سيم پيچ صدمه نبيند. اندازه قرقره هاي ترانسفورماتورها نيز استاندارد شده است اما در تمام موارد ، با توجه به نياز ، قرقره مناسب را مي توان طراحي كرد.

تصاویری از تجهیزات سیم کشی خطوط هوایی انتقال نیروی برق

تصاویری از تجهیزات سیم کشی خطوط هوایی انتقال نیروی برق 

وینچ (دستگاه کشنده)

این دستگاه برای جلوگیری از ضربه زدن و آسیب دیدن سیم بکار میرود و سیم را با نیروی یکنواختی می کشد.

دینامومتر (کنترل نیروی کشش اعمالی)

 

برای کنترل میزان نیروی کشش اعمالی به سیم در دمحل کشیدن و تنظیم فلش (شکم) سیم بکار میرود. 

ترمز

پولی

پولی روی دکل بسته شده و سیم از داخل شیار آن عبور نموده و با اصطکاک کم کشیده می شود و در نتیجه کشش بیش از حد و آسیب دیدن سیم اتفاق نمی افتد.

سیم بکسل فولادی (سیم سیاه)

رولر(قرقره ای که روی زمین و در محل تماس سیم با زمین نصب می شود تا از تماس سیم با زمین و آسیب دیدگی آن جلوگیری نماید) 

 موتور پرس هیدرولیکی (پرس کردن سیم به کلمپ انتهایی و پرس میانی)

 

محفظه قالبهای پرس کلمپ انتهایی و پرس میانی

 

کاتر (برش سیم هادی و محافظ)

  

comealong

 

نردبان سیم کشی 

 

 

جورابی و دو پا 

تصاویری از تجهیزات سیم کشی خطوط هوایی انتقال نیروی برق

تصاویری از تجهیزات سیم کشی خطوط هوایی انتقال نیروی برق 

وینچ (دستگاه کشنده)

این دستگاه برای جلوگیری از ضربه زدن و آسیب دیدن سیم بکار میرود و سیم را با نیروی یکنواختی می کشد.

دینامومتر (کنترل نیروی کشش اعمالی)

 

برای کنترل میزان نیروی کشش اعمالی به سیم در دمحل کشیدن و تنظیم فلش (شکم) سیم بکار میرود. 

ترمز

پولی

پولی روی دکل بسته شده و سیم از داخل شیار آن عبور نموده و با اصطکاک کم کشیده می شود و در نتیجه کشش بیش از حد و آسیب دیدن سیم اتفاق نمی افتد.

سیم بکسل فولادی (سیم سیاه)

رولر(قرقره ای که روی زمین و در محل تماس سیم با زمین نصب می شود تا از تماس سیم با زمین و آسیب دیدگی آن جلوگیری نماید) 

 موتور پرس هیدرولیکی (پرس کردن سیم به کلمپ انتهایی و پرس میانی)

 

محفظه قالبهای پرس کلمپ انتهایی و پرس میانی

 

کاتر (برش سیم هادی و محافظ)

  

comealong

 

نردبان سیم کشی 

 

 

جورابی و دو پا 

بهينه سازي ابعاد وزن دكلها

بهينه سازي ابعاد وزن دكلها

وقتي‌ هدف‌، بهينه‌سازي‌ ابعاد و وزن‌ دكلهاي‌ خطوط انتقال‌ نيرو باشد، طبيعي‌ است‌عوامل‌ مختلفي‌ از جمله‌ مشخصه‌ هاديها، آرايش‌ فازها و فاصله‌ آنها تا دكلها در اين‌ امردخالت‌ دارد. گرچه‌ نقش‌ هر يك‌ از عوامل‌ جوي‌ و محيطي‌، بسيار مهم‌ است‌، اما فاصله‌هاديها تا بدنه‌ يا بازوي‌ برجها، نقش‌ مؤثرتري‌ را در طراحي‌ ابعاد و وزن‌ دكلها يا برجهاي‌خطوط انتقال‌ نيرو دارد.
در اين‌ نوشتار ضمن‌ بررسي‌ عوامل‌ مختلف‌ در محاسبه‌ فواصل‌ فازي‌، تأثير آنها درطراحي‌ دكلهاي‌ موجود نيز مورد بحث‌ و بررسي‌ قرار گرفته‌ است‌. همچنين‌ ابعاد دكلهاي‌طراحي‌ شده‌ در كشور ايران‌ با چند نمونه‌ از دكلهاي‌ مربوط به‌ خطوط انتقال‌ نصب‌ شده‌ درچند كشور خارجي‌ مقايسه‌ شده‌ است‌. نتايج‌ اين‌ بررسيها نشان‌ مي‌دهد در طراحي‌ دكلهاي‌ خطوط انتقال‌ نيرو، فواصل‌ فازها از بدنه‌ دكلها و از يكديگر، بيشتر از حد مورد نيازاست‌ كه‌ اين‌ امر نشانگر در نظر گرفتن‌ ضريب‌ اطمينان‌ بالا بوده‌ كه‌ موجب‌ افزايش‌ وزن‌آنها و در نتيجه‌ قيمت‌ خطوط انتقال‌ نيرو مي‌شود.
گرچه‌ ابعاد و وزن‌ دكلها به‌ عوامل‌ بسيارمتعددي‌ از جمله‌ فاصله‌ اسپن‌، سرعت‌ و زاويه‌وزش‌ باد، ضخامت‌ يخ‌، وزن‌ و قطر هادي‌ وعوامل‌ ديگر وابسته‌ است‌ اما در يك‌ شرايطمعين‌، فواصل‌ فازها يكي‌ از عوامل‌ مهم‌ ومؤثر در طراحي‌ دكلهاي‌ خطوط انتقال‌ نيرواست‌. با افزايش‌ فاصله‌ هاديها از بدنه‌ يا بازوي‌ دكلها، نيروي‌ تحميلي‌ بر آنها تغيير مي‌كند كه‌ اين‌ امر سبب‌ افزايش‌ ابعاد، وزن‌ وقيمت‌ آنها مي‌شود. توجه‌ به‌ اين‌ بخش‌ از طراحي‌، مي‌تواند عامل‌ مؤثري‌ در كاهش‌هزينه‌هاي‌ مربوط به‌ ساخت‌ دكلها و در نتيجه‌سرمايه‌گذاري‌ خطوط انتقال‌ نيرو باشد.

بررسي‌ فواصل‌ فازي‌ در مراجع‌ مختلف‌نشان‌ مي‌دهد با وجود مدلها و روابط متعددي‌ كه‌ براي‌ محاسبه‌ فواصل‌ فازي‌ ارايه‌ شده‌ است‌، در عمل‌ فواصل‌ فازها حتي‌ در شرايط محيطي‌ يكسان‌، برابر نيست‌ كه‌ وجود دكلهاي‌ متنوع‌ با ابعاد و وزن‌ مختلف‌ درشبكه‌هاي‌ برق‌رساني‌ ايران‌ مؤيد اين‌ مطلب‌ است‌. لذا با توجه‌ به‌ اهميت‌ فواصل‌ فازها وجاي‌گذاري‌ هاديها در طراحي‌ دكلها، پهناي ‌باند عبور و در نتيجه‌ سرمايه‌گذاري‌ خطوط انتقال‌ نيرو، در اين‌ نوشتار مورد بحث‌ و بررسي‌قرار مي‌گيرد.

معيار انتخاب‌ فواصل‌ فازي‌
در خطوط انتقال‌ نيرو فاصله‌ فازها تا بدنه‌برجها يا فاصله‌ فاز تا فاز به‌ عوامل‌ متعددي‌ ازجمله‌ اضافه‌ ولتاژها، شرايط جوي‌ و محيطي‌ وساير مشخصات‌ فني‌ خطوط، وابسته‌ است‌ امابه‌ هر حال‌ دامنه‌ تغييرات‌ آن‌ قابل‌ محاسبه‌است‌. از طرفي‌ با توجه‌ به‌ اين‌ كه‌ ممكن‌ است‌ اضافه‌ ولتاژها يا پديده‌هاي‌ جوي‌ رخ‌ دهد، لذافاصله‌ فازها مي‌تواند با پذيرش‌ احتمال‌ كم‌ يازياد براي‌ وقوع‌ جرقه‌ در فواصل‌ هوايي‌،افزايش‌ يا كاهش‌ يابد. براي‌ روشن‌ شدن‌مطلب‌، به‌ تأثيرگذاري‌ عوامل‌ مؤثر و مختلف‌در اين‌ زمينه‌ به‌ طور اختصار اشاره‌ مي‌شود.

الف‌) عوامل‌ موثر در فواصل‌ فازي‌
در محاسبه‌ حداقل‌ فاصله‌ فازها تا بدنه‌دكلها عوامل‌ متعددي‌ دخالت‌ دارد كه‌ از جمله‌مي‌توان‌ به‌ اين‌ موارد اشاره‌ كرد:
- ولتاژ خط انتقال‌
- وزن‌ و قطر هاديها
- قطر يخ‌ روي‌ هاديها
- درجه‌ حرارت‌ هاديها
- سرعت‌ و زاويه‌ وزش‌ باد
- شرايط جوي‌ و محيطي‌ مسير
- فلش‌ هاديها
- فاصله‌ پايه‌ها
- قابليت‌ اطمينان‌ يا درصد ريسك‌پذيري‌.
اين‌ عوامل‌ عمدتا در نزديك‌سازي‌فاصله‌ فازها به‌ بدنه‌ دكلها در شرايط وزش‌ باددخالت‌ دارند. اما در هر شرايطي‌، حداقل‌فاصله‌ فازها تا بدنه‌ دكلها در هر جهت‌ نبايد ازرقمي‌ كه‌ از طريق‌ اضافه‌ ولتاژهاي‌ ناشي‌ از كليدزني‌ يا صاعقه‌ به‌ وجود مي‌آيند كمترباشد. شايان‌ ذكر است‌ كه‌ در برخي‌ از مراجع‌،سرعت‌ باد ماكزيمم‌ در زمان‌ وقوع‌ حداكثراضافه‌ ولتاژ، منظور نمي‌شود.

ب‌) حداقل‌ فاصله‌ افقي‌ هادي‌ تا دكل‌
در جاي‌گذاري‌ هاديها در روي‌ دكلها بايددقت‌ شود كه‌ فاصله‌ هاديها با بدنه‌ يا بازوي‌دكلها در هيچ‌ قسمت‌، از مقدار مشخصي‌،كمتر نباشد اين‌ فاصله‌ تابعي‌ از مقدار اضافه ‌ولتاژهاي‌ ناشي‌ از صاعقه‌ و كليدزني‌ و درصد ريسك‌پذيري‌ است‌. براي‌ محاسبه‌ حداقل‌فاصله‌ هوايي‌ يا فاصله‌ هادي‌ تا بدنه‌،مي‌توان‌ از اين‌ روابط استفاده‌ كرد:
رابطه‌ (2) نيز حداقل‌ فاصله‌ هوايي‌ از ديدگاه ‌اضافه‌ ولتاژ ناشي‌ از صاعقه‌ را نشان‌ مي‌دهد:
در اين‌ رابطه‌ داريم‌:
LS - حداقل‌ فاصله‌ هوايي‌ بر مبناي‌ اضافه‌ولتاژ كليدزني‌ به‌ متر
VS - اضافه‌ ولتاژ ناشي‌ از كليدزني‌ به‌كيلوولت‌
LL - حداقل‌ فاصله‌ هوايي‌ بر مبناي‌ اضافه‌ولتاژ صاعقه‌ به‌ متر
VL - اضافه‌ ولتاژ ناشي‌ از صاعقه‌ به‌ كيلوولت‌
براي‌ محاسبه‌ حداقل‌ فاصله‌ هوايي‌ درهر سطح‌ از ولتاژ لازم‌ است‌، با توجه‌ به‌ مقاديراضافه‌ ولتاژهاي‌ ناشي‌ از كليدزني‌ و صاعقه‌،حداقل‌ فاصله‌ هوايي‌ محاسبه‌ شود.
ضمنا براي‌ سهولت‌ مقايسه‌ و محاسبه‌،حداقل‌ فاصله‌ هوايي‌ مجاز فازها تا بدنه‌دكلها با توجه‌ به‌ روابط (1 و 2) و برحسب‌مقادير مختلفي‌ از اضافه‌ ولتاژهاي‌ صاعقه‌ وكليدزني‌ نيز محاسبه‌ شده‌ است‌. حداقل‌ فاصله ‌هوايي‌، تنها به‌ مقدار ولتاژ بستگي‌ ندارد، بلكه‌تابعي‌ از نوع‌ اضافه‌ ولتاژ نيز است‌. به‌ عبارت‌ديگر اين‌ مطلب‌ نشان‌ مي‌دهد كه‌ ولتاژشكست‌ هوا ضمن‌ اين‌ كه‌ به‌ قدر مطلق‌ ولتاژبستگي‌ دارد، به‌ شكل‌ موج‌ آن‌ نيزوابسته‌ است‌به‌ عبارت‌ ديگر براي‌ مقادير يكساني‌ از اضافه ‌ولتاژهاي‌ صاعقه‌ و كليدزني‌، حداقل‌ فاصله‌هوايي‌ مجاز يا فواصل‌ فازها از يكديگر (يا بابدنه‌ دكلها) براي‌ اضافه‌ ولتاژ كليدزني‌ بيشتراز اضافه‌ ولتاژ ناشي‌ از صاعقه‌ است‌.

فاصله‌ فاز تا بدنه‌ دكل‌
در صورتي‌ كه‌ زنجيره‌ مقره‌ها در اثر وزش‌باد دچار نوسان‌ نشود، حداقل‌ فاصله‌ فاز تا بدنه‌ دكلها را مي‌توان‌ معادل‌ L در نظر گرفت‌كه‌ مقدار آن‌ برابر LL ياLS (هر كدام‌ بزرگترباشد) است‌. اما در عمل‌ وزش‌ باد سبب‌ انحراف‌ زنجيره‌ مقره‌ها به‌ سمت‌ دكلهامي‌شود كه‌ اين‌ اقدام‌ موجب‌ نزديك‌ شدن‌فازها به‌ بدنه‌ يا بازوي‌ دكلها مي‌شود. لذا اگر هدف‌، تعيين‌ محل‌ مناسب‌ براي‌ نصب‌زنجيره‌ مقره‌ها باشد بايد اين‌ مطلب‌ مدنظرقرار گيرد.
شماي‌ كلي‌ بخشي‌ از دكل‌ راهمراه‌ با زنجيره‌ مقره‌ها نشان‌ مي‌دهد. در اين‌شكل‌ fزاويه‌ انحراف‌ زنجيره‌ مقره‌ها، dhميزان‌ پيشروي‌ افقي‌ هاديها به‌ سمت‌ دكل‌ و dvفاصله‌ هادي‌ تا بازوي‌ دكل‌ در حالت‌انحراف‌ زنجيره‌ مقره‌ها و Lin طول‌ زنجيره‌مقره‌هاست‌. با توجه‌ به‌ شكل‌ فوق‌ ميزان ‌پيشروي‌ زنجيره‌ مقره‌ها به‌ سمت‌ بدنه‌ دكل‌ رامي‌توان‌ از رابطه‌ 3به‌ دست‌ آورد.
با توجه‌ مقدار dh حداقل‌ فاصله‌ فاز تا بدنه‌(D) به‌ دست‌ مي‌آيد.
وزش‌ باد علاوه‌ بر اين‌ كه‌ فاصله‌ افقي‌ هاديهاتا دكل‌ را كاهش‌ مي‌دهد، سبب‌ كاهش‌فاصله‌ عمودي‌ هاديها تا بازوي‌ دكل‌ (dv) نيزمي‌شود. لذا در انتخاب‌ طول‌ زنجيره‌ مقره‌هابايد دقت‌ شود كه‌ هيچ‌ وقت‌ مقدار dv از Lكمتر انتخاب‌ نشود. اما اگر مقدار dv از حدمجاز كاهش‌ يابد طول‌ زنجيره‌ مقره‌ها بايد باتوجه‌ به‌ رابطه‌ (6) اصلاح‌ شود:
با جاي‌گذاري‌ مقدار معادل‌ Lin در رابطه‌ (5)مقدار D به‌ صورت‌ روابط (7) و (8) محاسبه‌ مي‌شود.
زاويه‌ انحراف‌ زنجيره‌ مقره‌ها را مي‌توان‌ ازرابطه‌ (9) به‌ دست‌ آورد. در اين‌ رابطه‌ Vسرعت‌ وزش‌ باد برحسب‌ متر بر ثانيه‌، dقطرهادي‌ بر حسب‌ متر، w وزن‌ يك‌ متر از طول‌هادي‌ برحسب‌ كيلوگرم‌ و Sh و Svاسپنهاي‌ بادو وزن‌ است‌.
همان‌ طور كه‌ ملاحظه‌ مي‌شود فاصله‌ هاديهاتا بدنه‌ دكلها به‌ سرعت‌ باد، شرايط آب‌ وهوايي‌ منطقه‌، نوع‌ هادي‌ و فاصله‌ دكلهاوابسته‌ است‌. به‌ عبارت‌ ديگر هر چه‌ زاويه‌انحراف‌ زنجيره‌ مقره‌ها بيشتر باشد فاصله ‌فازها بايد زيادتر انتخاب‌ شود. در شرايطمتعارف‌، مقدار tanf در محدوده‌ 4/0 تا 6/0 تغيير مي‌كند، لذا در اين‌ حالتها مقدار Kدرمحدوده‌ 4/1 تا 6/1تغيير مي‌كند (اگر زنجيره‌مقره‌ها به‌ صورت‌ V شكل‌ نصب‌ شود K حدود
1/1 تا 2/1 خواهد بود) لذا با توجه‌ به‌ مقاديراضافه‌ ولتاژهاي‌ مندرج‌ در جدول‌ (1) و در نظرگرفتن‌ K مساوي‌ 1/1 و 1/4 براي‌ آرايش‌ Vو I مقره‌ها، حداقل‌ فاصله‌ هاديها تا بدنه‌دكلها (D) محاسبه‌ و نتيجه‌ در جدول‌ (3) درج‌شده‌ است‌. در اين‌ محاسبات‌ براي‌ ولتاژ 400كيلوولت‌ از مقدار ماكزيمم‌ Ls و براي‌ سايرسطوح‌ ولتاژ از ارقام‌ ماكزيمم‌ LL استفاده‌ شده‌است‌.
لازم‌ به‌ توضيح‌ است‌ كه‌ تنظيم‌ فاصله‌هاديها در سر دكلها به‌ معني‌ مناسب‌ بودن‌فواصل‌ فازي‌ در خط انتقال‌ نيست‌، بلكه‌ بايدفاصله‌ فازها در وسط پايه‌ها نيز كنترل‌ شود.چون‌ ممكن‌ است‌ در اثر وزش‌ باد، فواصل ‌هاديها از حد مجاز كمتر شود. در چنين‌شرايطي‌، بايد فاصله‌ هاديها در سر دكلهابيشتر از ارقام‌ محاسبه‌ شده‌ منظور شود تا در وسط پايه‌ها مشكلي‌ ايجاد نشود.

فواصل‌ فازي‌
براي‌ بررسي‌ فواصل‌ فازي‌ متداول‌ درخطوط انتقال‌ نيروي‌ كشور، مقادير فواصل‌هوايي‌ و فازي‌ كه‌ از روش‌ محاسباتي‌ فوق‌ به‌دست‌ آمده‌ است‌ با مقادير مشابه‌ آنها كه‌ درمراجع‌ مختلف‌ درج‌ شده‌ مورد مقايسه‌ قرار مي‌گيرد. در ادامه‌ نوشتار مقادير مربوط به‌ اين‌عوامل‌ ارزيابي‌ مي‌شود.
الف‌) فواصل‌ فازها در دكلهاي‌ شبكه‌برق‌رساني‌ كشور
بررسي‌ دكلهاي‌ نصب‌ شده‌ در سطح‌شبكه‌هاي‌ برق‌رساني‌ كشور، نشان‌ مي‌دهدكه‌ ابعاد آنها داراي‌ تفاوتهاي‌ محسوسي‌ است‌.گرچه‌ بخشي‌ از اين‌ اختلافات‌ مربوط به‌شرايط آب‌ و هوايي‌ منطقه‌ است‌، اما قسمت‌ديگر به‌ ناهماهنگ‌بودن‌ معيارهاي‌ طراحي‌ ازجمله‌ انتخاب‌ ضرايب‌ اطمينان‌ طراحي‌مرتبط مي‌شود. جدول‌ (4) دامنه‌ تغييرات‌فواصل‌ فازها در چند نمونه‌ از دكلهاي‌ خطوطانتقال‌ نيروي‌ كشور را نشان‌ مي‌دهد.
ب‌) مقادير واقعي‌ در چند خط انتقال‌خارج‌ از كشور
براي‌ نتيجه‌گيري‌ بهتر، وضعيت‌ فاصله‌فازي‌ در چند نمونه‌ از خطوط انتقال‌ نيرو نصب‌شده‌ در كشورهاي‌ اروپايي‌ و آمريكايي‌ كه‌ ازمراجع‌ مختلف‌ استخراج‌ شده‌ مورد مطالعه‌ قرارگرفت‌. با توجه‌ به‌ بررسيهاي‌ انجام‌ شده‌، فاصله‌ هاديها تا بدنه‌ دكلها محاسبه‌ و نتيجه‌در جدول‌ (5) درج‌ شد. همان‌ طور كه‌ از اين‌جدول‌ پيداست‌ اختلاف‌ محسوسي‌ بين‌ ارقام ‌اين‌ جدول‌ با ديگر مراجع‌، وجود دارد. گرچه‌بخشي‌ از اين‌ اختلافات‌ مربوط به‌ شرايط آب‌ وهوايي‌ مسير است‌ اما عامل‌ ديگر، تفاوت‌ در بكارگيري‌ معيارهاي‌ طراحي‌ است‌.
ج‌) حداقل‌ مجاز در NESC
از آن‌ جا كه‌ هدف‌، مقايسه‌ فواصل‌ هوايي‌محاسبه‌ شده‌ در مراجع‌ مختلف‌ است‌، لذامقادير توصيه‌ شده‌ توسط NESCنيز موردبررسي‌ و مقايسه‌ قرار مي‌گيرد. البته‌ چون‌ دراين‌ مرجع‌ ولتاژهاي‌ معادل‌ سطوح‌ ولتاژ استاندارد كشور وجود ندارد، لذا فواصل‌ هوايي‌ولتاژهاي‌ نزديك‌ (سطوح‌ ولتاژ 69 ، 138 و 230)، انتخاب‌ و فواصل‌، با توجه‌ به‌سطوح‌ ولتاژ كشور، اصلاح‌ شده‌ است‌. جدول‌(6) حداقل‌ فاصله‌ هوايي‌ مجاز و فاصله‌ هادي‌تا دكل‌ را در چهار سطح‌ ولتاژ استاندارد كشورايران‌ نشان‌ مي‌دهد.

مقايسه‌ فواصل‌ فازي‌
بررسيهاي‌ انجام‌ شده‌ در اين‌ نوشتارنشان‌ مي‌دهد روشهاي‌ بكار گرفته‌ شده‌ درمراجع‌ مختلف‌ براي‌ محاسبه‌ فواصل‌ فازي‌،متفاوت‌ بوده‌ كه‌ اين‌ امر باعث‌ بروز اختلافات‌محسوسي‌ در مقادير فاصله‌ فازها تا بدنه ‌دكلها شده‌ است‌.
با توجه‌ به‌ آن‌ چه‌ گفته‌ شد و براي‌ سهولت‌مقايسه‌، نتايج‌ مطالعات‌ انجام‌ شده‌ دربخشهاي‌ قبلي‌ در جدول‌ (7) درج‌ شده‌ است‌.در اين‌ جدول‌ حالتهاي‌ اول‌، دوم‌، سوم‌ و چهارم‌مربوط به‌ اين‌ شرايط است‌:
- حالت‌ اول‌: نتايج‌ محاسبات‌
- حالت‌ دوم‌: استاندارد NESC
- حالت‌ سوم‌: خطوط نصب‌ شده‌ در چند كشورخارجي‌
- حالت‌ چهارم‌: خطوط نصب‌ شده‌ در شبكه‌برق‌رساني‌ ايران‌ .
گرچه‌ بخشي‌ از اختلاف‌ ارقام‌ موجود دراين‌ جدول‌ مربوط به‌ شرايط محيطي‌ است‌، امابه‌ هر حال‌ فواصل‌ هاديها تا دكلهاي‌ خطوطنصب‌ شده‌ در كشور ايران‌ از حد متعارف‌ بيشتراست‌ كه‌ بايد مورد بازنگري‌ و ارزيابي‌ قرارگيرند.
با توجه‌ به‌ اين‌ كه‌ بهينه‌سازي‌ ابعاد و وزن‌دكلها يا برجهاي‌ خطوط انتقال‌ نيرو بدون‌بكارگيري‌ معيارهاي‌ مناسب‌ در محاسبه‌فواصل‌ فازي‌ ميسر نيست‌ لذا بايد اين‌ اقدام‌مهم‌ در طراحي‌ خطوط انتقال‌ نيرو بخصوص‌ طراحي‌ دكلها به‌ طور جدي‌ مورد توجه‌ قرارگيرد. بديهي‌ است‌ استانداردهاي‌ دكلهاي‌خطوط انتقال‌ نيرو بدون‌ توجه‌ به‌ اين‌ مهم‌، نمي‌تواند از مطلوبيت‌ كافي‌ برخوردار باشد.

نتيجه‌:
بررسيهاي‌ مقدماتي‌ انجام‌ شده‌ در اين‌نوشتار نشان‌ مي‌دهد كه‌ معيارهاي‌ موجودبراي‌ محاسبه‌ فواصل‌ فازي‌ در كشور داراي‌ضريب‌ اطمينان‌ بالايي‌ است‌ كه‌ اين‌ امر سبب‌افزايش‌ بي‌مورد ابعاد و وزن‌ دكلهاي‌ خطوطانتقال‌ نيرو مي‌شود.
بررسي‌ و مقايسه‌ فواصل‌ فازي‌ ابعاددكلهاي‌ خطوط انتقال‌ نيروي‌ موجود در كشورايران‌ با تعدادي‌ از مراجع‌ نشان‌ مي‌دهد كه‌ دربسياري‌ موارد امكان‌ كاهش‌ ابعاد آن‌، ميسراست‌. از آن‌ جا كه‌ مشخصات‌ فني‌ دكلها مستقيما به‌ فواصل‌ فازها تا بدنه‌ دكل‌ ودرنتيجه‌ به‌ نيروهاي‌ تحميلي‌ بر آنها وابسته‌است‌، به‌ طور طبيعي‌ بهينه‌سازي‌ ابعاد و وزن‌دكلها بدون‌ انتخاب‌ معيار مناسب‌ براي‌ تعيين‌فواصل‌ فازي‌ ميسر نيست‌، بنابراين‌ توصيه‌ مي‌شود در بازنگري‌ استاندارد دكلهاي‌ مربوطبه‌ خطوط انتقال‌ نيروي‌ كشور به‌ اين‌ نكته‌مهم‌ توجه‌ شود.

دكتر قدرت‌ا...حيدري‌

منابع‌:
1- قدرت‌ا...حيدري‌، كتاب‌ طراحي‌ الكتريكي‌خطوط انتقال‌ نيرو، انتشارات‌ تابش‌ برق‌،شركت‌ برق‌ منطقه‌اي‌ تهران‌، بهمن‌ 1379.
2- قدرت‌ا...حيدري‌، >نقش‌ قيمت‌ زمين‌ درآرايش‌ هاديها، شكل‌ برجها و ولتاژ خطوطانتقال‌ نيرو3- P.P.Rawliey,"Transmission anddistribution",Katson Publishing Ho-use, Second edition, June 1982,India.
4- Transmission Line referencebook, 345KV and above, ElectricPower Research Institute (EPRI)second edition , 1982, Palo Alto,California, USA.
5- Turan Gonen, "Modern PowerSystem Analysis", A.Willey- Inte-rnational Publication , John Wileyand Sons, 1987.
6- A.J.Pansini, "Basics of ElectricalPowr Transmission",by Prentice Hall,Inc., Englewood Cliffs, New Jersy,1990.
7- Proceeding of Compact trans-mission Line, CIGRE symposium,Lenningrad-Russia, 1991.
8- Gh.Heidari, M.Heidari, "Effect ofLand price on transmission linedesign", CIGRE, Paris, Sept.2002.

ماهنامه صنعت برق

طراحي شبكه زمين در پستهاي فشار قوي

طراحي شبكه زمين در پستهاي فشار قوي

 طراحي شبكه زمين در پستهاي فشار قوي

 

بروز اتصال كوتاه در سيستمهاي قدرت به علت وجود اضافه ولتاژهاي موقت و گذرا و همچنين آسيب‌ ديدن برخي تجهيزات پيشامدي عادي است. بهنگام وقوع خطاي فاز به زمين، ولتاژ فازهاي سالم نسبت به زمين و بدنه تجهيزات به مقدار قابل توجهي افزايش مي‌يابد. زمين كردن موثر نقاط نوترال در سيستم قدرت باعث كاهش اين اضافه ولتاژها مي‌شود.
در اثر بروز خطاي اتصال كوتاه فاز و يا فازها به زمين، جريان زيادي به زمين داخل مي‌شود و باعث به وجود آمدن گراديان پتانسيل سطحي بزرگي در محوطه پست مي‌شودو ممكن است كاركنان را در معرض شوك ناشي از ولتاژ گام يا تماس قرار دهد.
وجود شبكه زمين با فاصله مناسب بين هاديهاي آن باعث كاهش گراديان پتانسيل سطحي خواهد شد. از مهمترين پارامترهايي كه در طراحي شبكه‌هاي زمين‌ مدنظر است مي توان به ولتاژ حلقه (مش)، ولتاژ گام، ولتاژ تماس و مقاومت شبكه زمين اشاره كرد كه با طراحي شبكه زمين مناسب اين پارامترها تا حد مجاز پايين مي‌آيند.
از سالها پيش تعيين دقيق ولتاژهاي تماس و گام تحت بررسيهاي محققان قرار داشته‌ است و روشهاي مختلفي جهت محاسبه ارايه شده است. در حال حاضر در صنعت‌برق كشور طراحي شبكه‌هاي زمين عمدتاً بر اساس استانداردهاي IEEE 80 انجام مي‌پذيرد.
با توجه به مقالات و استانداردهاي ارايه شده، بحث طراحي شبكه زمين از دو ديدگاه حالت ماندگار و رفتار شبكه زمين در حالت گذرا داراي اهميت است كه در ادامه به لزوم ارزيابي و مطالعات دقيق رفتار شبكه زمين در دو حالت ماندگار وگذرا پرداخته مي‌شود.

طراحي شبكه زمين در حالت ماندگار
در ادامه به برخي از مشكلاتي كه طراحان شبكه قدرت در بخش طراحي شبكه زمين مناسب در حالت ماندگار، با آن مواجه بوده و استانداردهاي موجود قادر به پاسخگويي آن نيستند اشاره مي‌شود:

1- مشخصات شبكه زمين
استانداردهاي موجود، محدوديتها و فرضيات متعددي در طراحي شبكه زمين استفاده مي‌كنند كه اين مساله، باعث مي‌شود كه از طرفي دقت محاسبات به اندازه كافي نباشد و از طرف ديگر دامنه كاربرد اين فرمولها در طراحي شبكه‌هاي زمين بسيار محدود شود. استاندارد IEEE 80 براي طراحي شبكه زمين پست از روابط و فرمولهايي استفاده مي‌كند كه استفاده از آنها در صورت رعايت محدوديتهاي زير داراي دقت مناسبي است.
مطابق بخش (8-14) استاندارد
IEEE 80-60، محدوديتهاي اين استاندارد براي طراحي شبكه زمين مناسب و ايمن به قرار زير است:
الف- 1- عمق دفن شبكه زمين (h):
الف- 2- فاصله بين هادي‌هاي موازي در شبكه زمين (D):
الف- 3- تعداد هاديهاي موازي در طول و عرض (n):
چنانچه به ناچار يكي ازشرايط فوق نقض شود از دقت محاسبات كاسته مي‌شود.
مطابق بخش (2-5-16) از استاندارد IEEE80-2000 عمق دفن شبكه زمين در محدوده ذكر شده در استاندارد IEEE80-86 كماكان جزء محدوديتها است.
به طور كلي به دليل وجود محدوديتها و همچنين پارامترهاي غيرقابل محاسبه، استانداردها و از جمله استاندارد IEEE80، با در نظر گرفتن حداكثر ملاحظات و بالاتر از حد طراحي (overdesign) روابط وضوابط خود را ارايه مي‌كند.

2- ميله‌هاي زمين
تعداد و محل نصب ميله‌هاي زمين (Rod) برايكاهش ولتاژهاي گام و تماس در محاسبه و طراحي شبكه‌هاي زمين از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. ولي استانداردهاي IEEE در اين مورد داراي محدوديت بوده و نه تنها تاثير ميله‌هاي زمين با يك ضريب تقريبي (تصحيح) در محاسبات مربوط دخالت داده مي‌شود بلكه تاثير محل نصب ميله‌هاي زمين در اين استانداردها به هيچ صورت در نظر گرفته نمي‌شود.
3- لزوم طراحي شبكه زمين با اشكال مختلف
با توجه به اشكال متفاوت و نامتقارن سطح پست، براي رسيدن به يك شبكه زمين ايمن لازم است كه محاسبات شبكه زمين با ابعاد و شكلهاي متفاوت و نامتقارن انجام پذيرد در حالي كه استانداردهاي موجود اشكال خاصي از شبكه زمين (مربع، مستطيل و L شكل (استاندارد
IEEE 80-2000)) را محاسبه وطراحي مي‌كند.

4- لزوم تحليل شبكه زمين در خاك دولايه
بطور كلي در عمل نمي‌توان خاك را يكنواخت (تك لايه) در نظر گرفت، بلكه حداقل بايد آنرا دولايه فرض كرده و تجزيه و تحليل رفتار شبكه زمين را در آن انجام داد. با بكارگيري ضرايب (ضرايب تصحيح) استاندارد و روش استاندارد IEEE 80 مي‌توان طراحي شبكه زمين در خاك دو لايه (بخش (3-12) استاندارد IEEE 80-86 و بخش (3-14) استاندارد IEEE 80-2000) را بطور تقريبي انجام داد، ولي براي ارايه روش دقيق، بايد از معادلات الكترومغناطيسي و بحث تئوري تصوير استفاده كرد.

5- پروفيل ولتاژ در سطح پست
براي دسترسي آسانتر به طرح مطلوب و ايمن سيستم زمين، محاسبه و رسم پروفيل ولتاژ (شكل) در سطح پست ضروري است كه اين ويژگي تنها مي‌تواند با استفاده از روشهاي دقيق الكترومغناطيسي بدست آيد.

6- در نظر گرفتن چاه زمين بهمراه شبكه زمين
گاهي ممكن است بدليل محدوديتهاي فضاي سطح پست، امكان دستيابي به طرح شبكه زمين ايمن، با افزايش ميله‌هاي زمين (Rod) و هاديهاي شبكه زمين وجود نداشته باشد. در اين حالت مي‌توان از وجود چاه زمين در كنار شبكه زمين براي دسترسي به سيستم زمين استفاده كرد. لازم بذكر است كه استانداردهاي IEEE قادر به بررسي شبكه زمين به همراه چاه زمين نيستند، در حاليكه اين نوع طرح سيستم زمين مي‌تواند توسط روش مبتني بر معادلات الكترومغناطيسي (روش دقيق) پياده‌سازي شود.

7- طراحي پستهاي كوچك
با توجه به محدوديت سطوح برخي از پستها (GIS) در مناطق متراكم شهري، ابعاد شبكه زمين نمي‌تواند از يك ميزان خاصي تجاوز كند لذا با توجه به بالا بودن جريان اتصال كوتاه و همچنين با توجه به اينكه افزايش تعداد ميله‌هاي زمين (Rod) از يك تعداد بخصوصي نمي‌تواند كاهش قابل ملاحظه‌اي در ولتاژهاي تماس و گام ايجاد كند، با روشهاي معمول طراح پست ممكن است نتواند به شبكه زمين ايمني دسترسي پيدا كند. استانداردهاي موجود در اين موارد هيچ راه و روش تحليلي در اختيار طراحان قرار نمي‌دهند. يكي از روشهاي مناسب در اين حالت طراحي شبكه زمين در دو عمق متفاوت است كه محاسبات در اين نوع طراحي (نصب دو شبكه زمين در عمقهاي متفاوت) نياز به يك روش تحليلي مبتني بر معادلات الكترومغناطيسي داشته كه استانداردهاي ارايه شده نمي‌تواند جوابگو باشند.

8- طراحي شبكه زمين در نيروگاههاي آبي
با توجه به لايه‌بندي عمودي و افقي محيط در برگيرنده شبكه زمين در نيروگاههاي آبي (بتن در سد و آب در درياچه پشت سد)، مساله طراحي شبكه زمين متفاوت با روشهايي است كه توسط استانداردها ارايه شده است. در اين حالت براي دسترسي به شبكه زمين بايد از روشهاي تحليلي مبتني بر معادلات الكترومغناطيسي استفاده شود در حالي كه در اين باره، استانداردهاي موجود راه حلي را پيشنهاد نكرده‌اند.

ب- تحليل شبكه زمين در حالت گذرا
علاوه بر مشكلات مربوط به حالت ماندگار در طراحي شبكه زمين ايمن، تجزيه و تحليل رفتار گذراي شبكه زمين در برابر امواج گذراي جريان ناشي از برخورد صاعقه و ايجاد اتصال كوتاه به زمين از اهميت بالايي برخوردار بوده و از مسائلي است كه هيچ استانداردي در اين باره ارايه نشده است.
برخورد صاعقه به يك خط انتقال سيستم قدرت و يا پستهاي الكتريكي و همچنين ايجاد اتصال كوتاه تكفاز و يا دو فاز بهم و به زمين، باعث جاري شدن جريانهاي بزرگي در پست و تجهيزات آن مي‌شود. قبل از آنكه اين جريان وارد شبكه زمين شده ودر خاك توزيع شود ميدانهاي الكترومغناطيسي كه در اثر عبور اين جريانها توليد مي‌شود منجر به القاء ولتاژ و جريان بزرگي مي‌شود كه ممكن است به تجهيزات الكترونيكي و ميكروپروسسوري حساس آسيب‌ جدي وارد كند و همچنين ممكن است باعث ايجاد خطراتي براي كاركناني كه در مجاورت تجهيزات پست كار مي‌كنند، شود.
يكي از مشكلات ديگر ميدانهاي ناخواسته، ايجاد خطاي اندازه‌گيري در تجهيزات اندازه‌گيري (پستها) است. همچنين با توجه به وجودطيف فركانسي بالا در شكل موجهاي جريان ناشي از صاعقه و اتصال كوتاه در شبكه قدرت اثرات امواج ضربه فركانس بالا را مي‌توان در دسته‌هاي زير بيان كرد:

- ايمني افراد
بدن انسان مي‌تواند جريانهاي الكتريكي بالاتري را در فركانسهاي بالا تحمل كند. بنابراين ولتاژهاي گام و تماس مجاز وابسته به فركانسهاي بالاي شكل موج جريان ضربه‌اي مربوطه بوده و مي‌تواند مقادير بالاتري داشته باشد. از طرفي حداكثر ولتاژهاي گذرا (TV) و افزايش پتانسيل زمين‌ گذرا (TGPR) نيز در محوطه پست بالا بوده و در نتيجه چنانچه از سيستم زمين مناسبي استفاده نشود ايمني افراد را به مخاطره مي‌اندازد. شكل زيرنمونه‌اي از ولتاژ گذراي ايجاد شده با تزريق جريان صاعقه را نشان مي‌دهد:

- سطح عايقي
جاري شدن جريان فركانس بالاي ناشي از برخورد صاعقه يا ايجاد اتصال كوتاه از طريق نقطه خنثاي شبكه باعث ايجاد افزايش ولتاژ گذراي بالايي مي‌شود. اين مساله مي‌تواند در تعيين سطح عايقي مناسب كابلها و تجهيزات الكتريكي موثر باشد و با طراحي شبكه زمين مناسب و محاسبه حداكثر افزايش ولتاژ مي‌توان سطح عايقي مناسب را محاسبه كرد.

- اعوجاج در امواج ولتاژ و جريان
ايجاد حالت گذرا در شبكه قدرت باعث ظاهر شدن هارمونيكهاي بالا در شكل موج ولتاژ و جريان فازهاي شبكه شده و در نتيجه بر عملكرد رله‌هاي حفاظتي ديجيتال تاثير منفي مي‌گذارد. لذا با نصب مناسب شبكه زمين مناسب و تحليل رفتار گذراي آن مي‌توان راهكارهاي مناسبي در جهت بهبود عملكرد رله‌هاي حفاظتي اتخاذ كرد.

- تغيير در ميدانهاي الكترومغناطيسي
ميدانهاي الكترومغناطيسي در فضاي پست وابسته به فركانس بالاي جريان عبوري از شبكه زمين است. ميدانهاي الكترومغناطيسي نامطلوب القاء شده بوسيله جريانهاي ناشي از صاعقه و اتصال كوتاه باعث ايجاد خطاهاي اندازه‌گيري و يا خسارت تجهيزات الكتريكي حساس مي‌شود. بنابراين سيستم زمين به ترتيبي بايد طراحي شود كه مقادير ميدانهاي الكترومغناطيسي از حدود قابل قبول تجاوز نكند.
با توجه به مطالب ارايه شده، براي محاسبه ميدانهاي الكترومغناطيسي در محيط و فضاي پست، بايد رفتار سيستم زمين در برابر جريانهاي فركانس بالا (گذرا) تعيين شود. شكل (3) نمونه‌اي از توزيع ميدان مغناطيسي و ميدان الكتريكي را در فركانس يك مگاهرتز را نشان مي‌دهد.

نتيجه‌گيري
با توجه به مطالب ارايه شده لزوم بررسي دقيق طراحي شبكه زمين در دو حوزه ماندگار و گذرا را مي‌توان در موارد زير بيان كرد:
- لزوم به كارگيري روشهاي دقيق مبتني بر مطالعات الكترومغناطيسي در حالت ماندگار كه فارغ از محدوديتهاي موجود و همچنين تقريبهاي اضافي در استانداردهاي IEEE-80 باشد.
- لزوم توجه به رفتار سيستمهاي زمين در حالتهاي گذرا و طراحي مناسب آنها به منظور جلوگيري از بروز خسارات مادي و نقض ايمني افراد
- لزوم بررسي تاثير‌پذيري عملكرد تجهيزات ميكروپروسسوري (از جمله رله‌ها) از رفتار سيستم‌هاي زمين در رژيم گذرا

پست الکتریکی

پست الکتریکی

پست الکتریکی

 

پست الکتریکی ایستگاهی فرعی است که در مسیر تولید، انتقال یا توزیع انرژی الکتریکی ولتاژ را به وسیله ترانسفورماتوربه مقادیر بالاتر یا پایین‌تر تغییر می‌دهد. توان الکتریکی ممکن است از میان تعداد زیادی پست بین نیروگاه و مصرف کننده عبور کند و ولتاژ آن در طول مسیر بارها تغییر کند.

پست‌هایی که از ترانسفورماتورهای افزاینده استفاده می‌کنند باعث افزایش ولتاژ و به این ترتیب کاهش جریان می‌شوند، در حالیکه پست‌هایی که از ترانسفورماتورهای کاهنده استفاده می‌کنند برای افزایش ایمنی، ولتاژ را کاهش داده و جریان را افزایش می‌دهند.

اجزای یک پست

یک پست به طور کلی دارای یک یا چند ترانسفورماتور و همچنین از سیستم‌های محافظت کننده و تجهیزات کنترل است. در پست‌های بزرگ از مدارشکن ‌ها یا دژنکتور برای قطع هرگونه اضافه جریان ناشی از اتصال کوتاه یا اضافه بار استفاده می‌شود. در پست‌های کوچکتر ممکن است از سکسیونر یا فیوز برای محافظت از مدارهای منشعب استفاده کنند. پست‌ها (معمولا) دارای ژنراتور نیستند اگرچه نیروگاه‌ها ممکن است در نزدیکی خود پست داشته باشند. یک پست الکتریکی شامل تجهیزات نگهدارنده پایان خط، تابلوی فشار قوی، یک یا چند ترانسفورماتور قدرت، تابلوی فشار ضعیف، جرقه‌گیر، سیستم کنترل، سیستم زمین و سیستم‌های اندازگیری می‌شود، همچنین ممکن است از تجهیزات دیگری مانند خازن‌های اصلاح ضریب توان یا تنظیم کننده ولتاژ نیز در پست استفاده شود.

پست‌های الکتریکی ممکن است بر روی سطح زمین و در حصار، زیر زمین و یا در ساختمان‌ها با توجه به کاربردشان ساخته شوند. ساختمان‌های بسیار بلند ممکن است دارای یک پست الکتریکی مجزا باشند. از پست‌های داخلی معمولا در مناطق شهری و برای کاهش صدای ناشی از ترانسفورماتورها، ملاحظات بصری شهر و محافظت تابلوها از تاثیرات آلودگی هوا و تغییر آب و هوا استفاده می‌شود. در مناطقی که از حفاظ فلزی در اطراف پست استفاده می‌شود باید این حفاظ زمین شده باشد تا از خطر برق گرفتگی در موارد ایجاد جریان خطا در پست استفاده شود. بروز خطا در شبکه و تزریق جریان ناشی از آن به زمین در پست ممکن است باعث افزایش پتانسیل در مناطق اطراف پست شود. این افزایش پتانسیل در اطراف پست باعث ایجاد یک جریان در طول حصارهای فلزی می‌شود و در این مواقع ولتاژ حصارها می‌تواند با ولتاژ زمینی که فرد بر روی آن ایستاده کاملا متفاوت باشد که این موجب افزایش ولتاژ تماس تا حدی خطرناک خواهد شد.

پست انتقال

وظیفه پست انتقال اتصال دو یا چند خط انتقال است. ساده‌ترین حالت زمانی است که دو خط دارای ولتاژ یکسان هستند. در این موارد پست دارای مدارشکن‌هایی است تا در صورت نیاز مثل انجام تعمیرات مدار را از شبکه جدا کند. یک پست انتقال ممکن است دارای ترانسفورماتور برای تبدیل دو ولتاژ انتقال یا تجهیزات تنظیم اختلاف فاز باشد.

پست‌های انتقال ممکن است ساده یا پیچیده باشند. یک ایستگاه کوچک سوئیچینگ گذشته از چند مدارشکن چیزی بیشتر از یک گذرکاه ندارد. درحالیکه یک پست انتقال بزرگ, منطقه بزرگی را با چندین ولتاژ پوشش می‌دهد و دارای تجهیزات متعدد حفاظتی و کنترلی (خازن‌ها، رله‌ها، سوئیچ‌ها، مدارشکن‌ها و ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ) است.

پست توزیع

وظیفه یک پست توزیع تحویل گرفتن توان از سیستم انتقال و تحویل آن به سیستم توزیع است. از نظر اقتصادی و ایمنی وصل مصرف‌کننده‌ها به طور مستقیم به شبکه انتقال به صرفه نیست بنابراین پست توزیع ولتاژ را تا میزانی مناسب برای مصرف‌کننده‌ها کاهش می‌دهد.

حداقل برای ورودی یک پست توزیع از دو خط انتقال استفاده می‌شود. ولتاژ ورودی به پست‌ها توزیع به استانداردهای هر کشور وابسته‌است با این حال ولتاژ ورودی به پست‌های توزیع معمولا ولتاژی متوسط بین ۲٫۴ تا ۳۳ کیلوولت است.

گذشته از تغییر ولتاژ, وظیفه پست توزیع ایزوله کردن هر یک از شبکه‌های توزیع یا انتقال از خطاهای رخ داده در دیگری است. پست‌های توزیع ممکن است وظیفه تنظیم ولتاژ را نیز بر عهده داشته باشند, البته در مسیرهای توزیع طولانی (چندین کیلومتر) تجهیزات تنظیم ولتاژ در طول خط نصب می‌شوند.

پست‌های توزیع پیچیده را بیشتر می‌توان در مراکز شهرهای بزرگ دید.

پست جمع‌کننده

در روش‌های تولید غیر متمرکز مانند استفاده از انرژی بادی, ممکن است به پست جمع‌کننده نیاز باشد. این پست‌ها تا حدودی شبیه پست‌های توزیع هستند با این تفاوت که به جای توزیع برق آن را جمع‌آوری می‌کنند و عملکرد تقریباً معکوس دارند. معمولا به دلیل ملاحظات اقتصادی سیستم جمع‌آوری کننده ولتاژی در حدود ۳۵ کیلوولت تولید می‌کند و سپس پست جمع‌آوری ولتاژ را تا ولتاژ انتقال برای وصل به شبکه انتقال بالا می‌برد. این پست‌ها همچنین دارای تجهیزات اندازگیری و اصلاح ضریب توان نیز هستند.

طراحی

بزرگترین ملاحظات در مهندسی قدرت هزینه و اعتبار تاسیسات طراحی شده هستند. یک طراحی خوب در تلاش است تا تعادلی را بین این دو به وجود آورد تا بتواند به بیشترین میزان اطمینان با خرج کمترین هزینه برسد. طراحی باید امکان توسعه شبکه را نیز در نظر گرفته و راحی آسان برای آن ایجاد کند.

در انتخاب محل نصب پست الکتریکی باید به عوامل مختلفی توجه کرد. برای انتخاب محل مناسب باید به امکان دسترسی به پست برای انجام عملیات تعمیر یا نگهداری توجه کافی داشت. در منطقی که قیمت زمین بالا است (مانند مناطق شهری) استفاده از تجهیزات کوچک بسیار پراهمیت است. محل باید دارای اتاقی اضافه برای امکان توسعه پست باشد تا در صورت نیاز بتوان تجهیزات جدیدی را در آن نصب کرد. تاثیر محیطی بر کار پست نیز باید در موقع طراحی مورد توجه قرار گیرد. ملاحظات مربوط به سیستم زمین و افزایش پتانسیل باید مورد محاسبه قرار گیرد تا با استانداردها مغایرت نداشته باشد.

جانمایی

یک پست الکتریکی در کانادا که به صورت یک خانه طراحی شده. تابلوی اخطار در ورودی به راحتی قابل رویت است.

اولین قدم برای طراحی یک پست الکتریکی یک دیاگرام تک خطی ساده‌شده‌است که ترتیب سوئیچ‌ها و تجهیزات محافظ کننده مدار و همچنین خطوط ورودی, خروجی فیدرها یا خطوط انتقال را نشان دهد.

خطوط ورودی تقریبا همیشه دارای سکسیونر و دژنکتور (مدارشکن قدرت) هستند. در برخی موارد خط دارای هر دوی آنها نمی‌باشد و با استفاده از یک سکسیونر یا دژنکتور نیاز مدار برطرف می‌شود. از سکسیونرها برای جداسازی یا ایزوله کردن قسمتی از مدار استفاده می‌شود چراکه این کلیدها قابلیت قطع مدار زیر بار را ندارند. از دژنکتور معمولا برای قطع خودکار جریان‌های خطا استفاده می‌شود اما ممکن است برای قطع یا وصل بار نیز مورد استفاده قرار گیرد. زمانیکه یک جریان خطای بزرگ از میان دژنکتور عبور می‌کند با استفاده از یک ترانسفورماتور جریان میزان جریان تشخیص داده می‌شود. ممکن است از جریان خروجی ترانسفورماتور جریان به عنوان جریان تغذیه دژنکتور برای قطع مدار استفاده شود. این عملکرد موجب جدا شدن مدار معیوب از بقیه مدار می‌شود و این امکان را فراهم می‌کند که بقیه مدار با کمترین ضربه به کار خود ادامه دهد. دژنکتورها و سکسیونرها ممکن است به طور محلی (از داخل پست) یا از خارج به وسیله مرکز کنترل نظارتی فرمان بگیرند.

پس از سوئیچ‌ها, خطوط با ولتاژی مشخص به یک یا چند شین وصل می‌شوند. این شین‌ها معمولا به صورت سه تایی مرتب شده‌اند چراکه استفاده از سیستم توزیع سه فازه به طور گسترده‌ای در سراسر جهان رایج است.

ترتیب استفاده از سکسیونرها, دژنکتورها و شین‌ها سیستمی را به وجود می‌آورد که به طور اختصاصی دارای محاصن و معایبی از نظر هزینه و اعتبار است. به این ترتیب در اصطلاح سیستم شین‌بندی پست می‌گویند. در پست‌های مهم ممکن است از سیستم شین‌بندی رینگ یا دوبل استفاده شود, به این ترتیب در این پست‌ها با بروز خطا در هر یک از خطوط شبکه می‌تواند بدون وقفه به کار خود ادامه دهد و همچنین این امکان برای شبکه به وجود می‌اید تا بدون نیاز به قطع مدار عملیات تعمیر یا نگهداری از کلیدها انجام شود. پست‌های که تنها برای تغذیه یک بار صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند معمولا از کمترین میزان کلیدها و تدارکات استفاده می‌کنند.

زمانی که از ولتاژهای مختلفی برای وصل به شین‌ها استفاده می‌شود بین سطوح مختلف ولتاژ از ترانسفورماتور استفاده می‌شود. هر ترانسفورماتور نیز به نوبه خود دارای یک مدارشکن است تا در صورت بروز خطا در آن, بقیه مدار را از ترانسفورماتور جدا کند.

راه‌گزینی

یکی از وظایف مهم که به وسیله پست انجام می‌شود راه‌گزینی یا سوئیچینگ است که به معنای قطع یا وصل خطوط انتقال یا مصرف‌کننده‌ها از یا به شبکه‌است. این راه‌گزینی‌ها ممکن است از پیش برنامه‌ریزی شده باشند یا به طور اتفاقی صورت گیرند.

ممکن است نیاز باشد که خط‌های انتقال یا تجهیزات موجود در پست برای انجام تعمیرات یا عملیات گسترش مانند اضافه کردن یک ترانسفورماتور از شبکه جدا شوند. برای انجام چنین عملیاتی به هیچ وجه کل شبکه را قطع نخواهند کرد بلکه کل عملیات در طول کار شبکه صورت می‌گیرد.

در صورت بروز یک خطا در شبکه یا یک قسمت از تجهیزات موجود در پست نیز این ضرورت ایجاد خواهد شد که این قسمت از مدار جدا شود بدون آنکه تاثیری زیادی در کار دیگر قسمت‌ها داشته باشد. در این موارد وظیفه پست‌ها خواهد بود تا قسمت‌ها اسیب دیده بر اثر باد, قوس الکتریکی یا هر دلیل دیگری را از شبکه جدا کنند تا عملیات تعمیر شروع شود.

پست الکتریکی

پست الکتریکی

پست الکتریکی

 

پست الکتریکی ایستگاهی فرعی است که در مسیر تولید، انتقال یا توزیع انرژی الکتریکی ولتاژ را به وسیله ترانسفورماتوربه مقادیر بالاتر یا پایین‌تر تغییر می‌دهد. توان الکتریکی ممکن است از میان تعداد زیادی پست بین نیروگاه و مصرف کننده عبور کند و ولتاژ آن در طول مسیر بارها تغییر کند.

پست‌هایی که از ترانسفورماتورهای افزاینده استفاده می‌کنند باعث افزایش ولتاژ و به این ترتیب کاهش جریان می‌شوند، در حالیکه پست‌هایی که از ترانسفورماتورهای کاهنده استفاده می‌کنند برای افزایش ایمنی، ولتاژ را کاهش داده و جریان را افزایش می‌دهند.

اجزای یک پست

یک پست به طور کلی دارای یک یا چند ترانسفورماتور و همچنین از سیستم‌های محافظت کننده و تجهیزات کنترل است. در پست‌های بزرگ از مدارشکن ‌ها یا دژنکتور برای قطع هرگونه اضافه جریان ناشی از اتصال کوتاه یا اضافه بار استفاده می‌شود. در پست‌های کوچکتر ممکن است از سکسیونر یا فیوز برای محافظت از مدارهای منشعب استفاده کنند. پست‌ها (معمولا) دارای ژنراتور نیستند اگرچه نیروگاه‌ها ممکن است در نزدیکی خود پست داشته باشند. یک پست الکتریکی شامل تجهیزات نگهدارنده پایان خط، تابلوی فشار قوی، یک یا چند ترانسفورماتور قدرت، تابلوی فشار ضعیف، جرقه‌گیر، سیستم کنترل، سیستم زمین و سیستم‌های اندازگیری می‌شود، همچنین ممکن است از تجهیزات دیگری مانند خازن‌های اصلاح ضریب توان یا تنظیم کننده ولتاژ نیز در پست استفاده شود.

پست‌های الکتریکی ممکن است بر روی سطح زمین و در حصار، زیر زمین و یا در ساختمان‌ها با توجه به کاربردشان ساخته شوند. ساختمان‌های بسیار بلند ممکن است دارای یک پست الکتریکی مجزا باشند. از پست‌های داخلی معمولا در مناطق شهری و برای کاهش صدای ناشی از ترانسفورماتورها، ملاحظات بصری شهر و محافظت تابلوها از تاثیرات آلودگی هوا و تغییر آب و هوا استفاده می‌شود. در مناطقی که از حفاظ فلزی در اطراف پست استفاده می‌شود باید این حفاظ زمین شده باشد تا از خطر برق گرفتگی در موارد ایجاد جریان خطا در پست استفاده شود. بروز خطا در شبکه و تزریق جریان ناشی از آن به زمین در پست ممکن است باعث افزایش پتانسیل در مناطق اطراف پست شود. این افزایش پتانسیل در اطراف پست باعث ایجاد یک جریان در طول حصارهای فلزی می‌شود و در این مواقع ولتاژ حصارها می‌تواند با ولتاژ زمینی که فرد بر روی آن ایستاده کاملا متفاوت باشد که این موجب افزایش ولتاژ تماس تا حدی خطرناک خواهد شد.

پست انتقال

وظیفه پست انتقال اتصال دو یا چند خط انتقال است. ساده‌ترین حالت زمانی است که دو خط دارای ولتاژ یکسان هستند. در این موارد پست دارای مدارشکن‌هایی است تا در صورت نیاز مثل انجام تعمیرات مدار را از شبکه جدا کند. یک پست انتقال ممکن است دارای ترانسفورماتور برای تبدیل دو ولتاژ انتقال یا تجهیزات تنظیم اختلاف فاز باشد.

پست‌های انتقال ممکن است ساده یا پیچیده باشند. یک ایستگاه کوچک سوئیچینگ گذشته از چند مدارشکن چیزی بیشتر از یک گذرکاه ندارد. درحالیکه یک پست انتقال بزرگ, منطقه بزرگی را با چندین ولتاژ پوشش می‌دهد و دارای تجهیزات متعدد حفاظتی و کنترلی (خازن‌ها، رله‌ها، سوئیچ‌ها، مدارشکن‌ها و ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ) است.

پست توزیع

وظیفه یک پست توزیع تحویل گرفتن توان از سیستم انتقال و تحویل آن به سیستم توزیع است. از نظر اقتصادی و ایمنی وصل مصرف‌کننده‌ها به طور مستقیم به شبکه انتقال به صرفه نیست بنابراین پست توزیع ولتاژ را تا میزانی مناسب برای مصرف‌کننده‌ها کاهش می‌دهد.

حداقل برای ورودی یک پست توزیع از دو خط انتقال استفاده می‌شود. ولتاژ ورودی به پست‌ها توزیع به استانداردهای هر کشور وابسته‌است با این حال ولتاژ ورودی به پست‌های توزیع معمولا ولتاژی متوسط بین ۲٫۴ تا ۳۳ کیلوولت است.

گذشته از تغییر ولتاژ, وظیفه پست توزیع ایزوله کردن هر یک از شبکه‌های توزیع یا انتقال از خطاهای رخ داده در دیگری است. پست‌های توزیع ممکن است وظیفه تنظیم ولتاژ را نیز بر عهده داشته باشند, البته در مسیرهای توزیع طولانی (چندین کیلومتر) تجهیزات تنظیم ولتاژ در طول خط نصب می‌شوند.

پست‌های توزیع پیچیده را بیشتر می‌توان در مراکز شهرهای بزرگ دید.

پست جمع‌کننده

در روش‌های تولید غیر متمرکز مانند استفاده از انرژی بادی, ممکن است به پست جمع‌کننده نیاز باشد. این پست‌ها تا حدودی شبیه پست‌های توزیع هستند با این تفاوت که به جای توزیع برق آن را جمع‌آوری می‌کنند و عملکرد تقریباً معکوس دارند. معمولا به دلیل ملاحظات اقتصادی سیستم جمع‌آوری کننده ولتاژی در حدود ۳۵ کیلوولت تولید می‌کند و سپس پست جمع‌آوری ولتاژ را تا ولتاژ انتقال برای وصل به شبکه انتقال بالا می‌برد. این پست‌ها همچنین دارای تجهیزات اندازگیری و اصلاح ضریب توان نیز هستند.

طراحی

بزرگترین ملاحظات در مهندسی قدرت هزینه و اعتبار تاسیسات طراحی شده هستند. یک طراحی خوب در تلاش است تا تعادلی را بین این دو به وجود آورد تا بتواند به بیشترین میزان اطمینان با خرج کمترین هزینه برسد. طراحی باید امکان توسعه شبکه را نیز در نظر گرفته و راحی آسان برای آن ایجاد کند.

در انتخاب محل نصب پست الکتریکی باید به عوامل مختلفی توجه کرد. برای انتخاب محل مناسب باید به امکان دسترسی به پست برای انجام عملیات تعمیر یا نگهداری توجه کافی داشت. در منطقی که قیمت زمین بالا است (مانند مناطق شهری) استفاده از تجهیزات کوچک بسیار پراهمیت است. محل باید دارای اتاقی اضافه برای امکان توسعه پست باشد تا در صورت نیاز بتوان تجهیزات جدیدی را در آن نصب کرد. تاثیر محیطی بر کار پست نیز باید در موقع طراحی مورد توجه قرار گیرد. ملاحظات مربوط به سیستم زمین و افزایش پتانسیل باید مورد محاسبه قرار گیرد تا با استانداردها مغایرت نداشته باشد.

جانمایی

یک پست الکتریکی در کانادا که به صورت یک خانه طراحی شده. تابلوی اخطار در ورودی به راحتی قابل رویت است.

اولین قدم برای طراحی یک پست الکتریکی یک دیاگرام تک خطی ساده‌شده‌است که ترتیب سوئیچ‌ها و تجهیزات محافظ کننده مدار و همچنین خطوط ورودی, خروجی فیدرها یا خطوط انتقال را نشان دهد.

خطوط ورودی تقریبا همیشه دارای سکسیونر و دژنکتور (مدارشکن قدرت) هستند. در برخی موارد خط دارای هر دوی آنها نمی‌باشد و با استفاده از یک سکسیونر یا دژنکتور نیاز مدار برطرف می‌شود. از سکسیونرها برای جداسازی یا ایزوله کردن قسمتی از مدار استفاده می‌شود چراکه این کلیدها قابلیت قطع مدار زیر بار را ندارند. از دژنکتور معمولا برای قطع خودکار جریان‌های خطا استفاده می‌شود اما ممکن است برای قطع یا وصل بار نیز مورد استفاده قرار گیرد. زمانیکه یک جریان خطای بزرگ از میان دژنکتور عبور می‌کند با استفاده از یک ترانسفورماتور جریان میزان جریان تشخیص داده می‌شود. ممکن است از جریان خروجی ترانسفورماتور جریان به عنوان جریان تغذیه دژنکتور برای قطع مدار استفاده شود. این عملکرد موجب جدا شدن مدار معیوب از بقیه مدار می‌شود و این امکان را فراهم می‌کند که بقیه مدار با کمترین ضربه به کار خود ادامه دهد. دژنکتورها و سکسیونرها ممکن است به طور محلی (از داخل پست) یا از خارج به وسیله مرکز کنترل نظارتی فرمان بگیرند.

پس از سوئیچ‌ها, خطوط با ولتاژی مشخص به یک یا چند شین وصل می‌شوند. این شین‌ها معمولا به صورت سه تایی مرتب شده‌اند چراکه استفاده از سیستم توزیع سه فازه به طور گسترده‌ای در سراسر جهان رایج است.

ترتیب استفاده از سکسیونرها, دژنکتورها و شین‌ها سیستمی را به وجود می‌آورد که به طور اختصاصی دارای محاصن و معایبی از نظر هزینه و اعتبار است. به این ترتیب در اصطلاح سیستم شین‌بندی پست می‌گویند. در پست‌های مهم ممکن است از سیستم شین‌بندی رینگ یا دوبل استفاده شود, به این ترتیب در این پست‌ها با بروز خطا در هر یک از خطوط شبکه می‌تواند بدون وقفه به کار خود ادامه دهد و همچنین این امکان برای شبکه به وجود می‌اید تا بدون نیاز به قطع مدار عملیات تعمیر یا نگهداری از کلیدها انجام شود. پست‌های که تنها برای تغذیه یک بار صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند معمولا از کمترین میزان کلیدها و تدارکات استفاده می‌کنند.

زمانی که از ولتاژهای مختلفی برای وصل به شین‌ها استفاده می‌شود بین سطوح مختلف ولتاژ از ترانسفورماتور استفاده می‌شود. هر ترانسفورماتور نیز به نوبه خود دارای یک مدارشکن است تا در صورت بروز خطا در آن, بقیه مدار را از ترانسفورماتور جدا کند.

راه‌گزینی

یکی از وظایف مهم که به وسیله پست انجام می‌شود راه‌گزینی یا سوئیچینگ است که به معنای قطع یا وصل خطوط انتقال یا مصرف‌کننده‌ها از یا به شبکه‌است. این راه‌گزینی‌ها ممکن است از پیش برنامه‌ریزی شده باشند یا به طور اتفاقی صورت گیرند.

ممکن است نیاز باشد که خط‌های انتقال یا تجهیزات موجود در پست برای انجام تعمیرات یا عملیات گسترش مانند اضافه کردن یک ترانسفورماتور از شبکه جدا شوند. برای انجام چنین عملیاتی به هیچ وجه کل شبکه را قطع نخواهند کرد بلکه کل عملیات در طول کار شبکه صورت می‌گیرد.

در صورت بروز یک خطا در شبکه یا یک قسمت از تجهیزات موجود در پست نیز این ضرورت ایجاد خواهد شد که این قسمت از مدار جدا شود بدون آنکه تاثیری زیادی در کار دیگر قسمت‌ها داشته باشد. در این موارد وظیفه پست‌ها خواهد بود تا قسمت‌ها اسیب دیده بر اثر باد, قوس الکتریکی یا هر دلیل دیگری را از شبکه جدا کنند تا عملیات تعمیر شروع شود.

نيروگاه هاي توليدكننده برق

نيروگاه هاي توليدكننده برق

نيروگاه هاي توليدكننده برق

1- نيروگاه حرارتي: از اواخر قرن نوزدهم بشر براي توليد الكتريسيته از نيروگاه هاي حرارتي استفاده مي كند. در اين نيروگاه ها ابتدا زغال سنگ مصرف مي شد و بعدها فرآورده هاي سنگين نفتي مورد استفاده قرار گرفت. اساس كار اين نيروگاه ها بر گرم كردن آب تا حالت بخار است و سپس بخارهاي توليد شده توربين هاي توليدكننده الكتريسيته را به حركت در مي آورند. عيب اين نوع نيروگاه ها توليد گاز كربنيك فراوان و اكسيدهاي ازت و گوگرد و غيره است كه در جو زمين رها شده و محيط زيست را آلوده مي كنند. دانشمندان بر اين باورند كه در اثر افزايش اين گازها در جو زمين اثر گلخانه اي به وجود آمده و دماي كره زمين در حال افزايش است. در كنفرانس هاي متعددي كه درباره همين افزايش گازها و به ويژه گرم شدن كره زمين در نقاط مختلف جهان برگزار شد (لندن، ريو دوژانيرو و همين سال گذشته در كيوتو) غالب كشورهاي جهان جز ايالات متحده آمريكا موافق با كم كردن توليد اين گازها بر روي كره زمين بودند و تاكنون تنها به علت مخالفت آمريكا موافقتي جهاني حاصل نشده است.

2- نيروگاه هاي آبي: در مناطقي از جهان كه رودخانه هاي پر آب دارند به كمك سد آب ها را در پس ارتفاعي محدود كرده و از ريزش آب بر روي پره هاي توربين انرژي الكتريكي توليد مي كنند. كشورهاي شمال اروپا قسمت اعظم الكتريسيته خود را از آبشارها و يا سدهايي كه ايجاد كرده اند به دست مي آورند. در كشور فرانسه حدود 30 تا 40 درصد الكتريسيته را از همين سدهاي آبي به دست مي آورند. متاسفانه در كشور ما چون كوه ها لخت (بدون درخت) هستند غالب سدهاي ساخته شده بر روي رودخانه ها در اثر ريزش كوه ها پر شده و بعد از مدتي غير قابل استفاده مي شوند.

3- نيروگاه هاي اتمي: در دهه اول و دوم قرن بيستم نظريه هاي نسبيت اينشتين امكان تبديل جرم به انرژي را به بشر آموخت (فرمول مشهور اينشتين mc2=E). متاسفانه اولين كاربرد اين نظريه منجر به توليد بمب هاي اتمي در سال 1945 توسط آمريكا شد كه شهرهاي هيروشيما و ناكازاكي در ژاپن را به تلي از خاك تبديل كردند و چند صد هزار نفر افراد عادي را كشتند و تا سال هاي متمادي افراد باقي مانده كه آلوده به مواد راديواكتيو شده بودند به تدريج درپي سرطان هاي مختلف با درد و رنج فراوان از دنيا رفتند. بعد از اين مرحله غير انساني از كاربرد فرمول اينشتين، دانشمندان راه مهار كردن بمب هاي اتمي را يافته و از آن پس نيروگاه هاي اتمي متكي بر پديده شكست اتم هاي اورانيم- تبديل بخشي از جرم آنها به انرژي- براي توليد الكتريسيته ساخته شد.

اتم هاي سنگين نظير ايزوتوپ اورانيم 235 و يا ايزوتوپ پلوتونيم 239 در اثر ورود يك نوترون شكسته مي شود و در اثر اين شكست، 200 ميليون الكترون ولت انرژي آزاد شده و دو تكه حاصل از شكست كه اتم هاي سبك تر از اورانيم هستند توليد مي شود. اتم هاي به وجود آمده درپي اين شكست غالباً راديواكتيو بوده و با نشر پرتوهاي پر انرژي و خطرناك و با نيمه عمر نسبتاً طولاني در طي زمان تجزيه مي شوند. اين پديده را شكست اتم ها (Fision) گويند كه بر روي اتم هاي بسيار سنگين اتفاق مي افتد. در اين فرايند همراه با شكست اتم، تعدادي نوترون به وجود مي آيد كه مي تواند اتم هاي ديگر را بشكند، لذا بايد نوترون هاي اضافي را از درون راكتور خارج كرد و اين كار به كمك ميله هاي كنترل كننده در داخل راكتور انجام مي گيرد و اين عمل را مهار كردن راكتور گويند كه مانع از انفجار زنجيره اي اتم هاي اورانيم مي گردد.

از آغاز نيمه دوم قرن بيستم ساخت نيروگاه هاي اتمي يا براي توليد الكتريسيته و يا براي توليد راديو عنصر پلوتونيم كه در بمب اتم و هيدروژني كاربرد دارد، شروع شد و ساخت اين نيروگاه ها تا قبل از حوادث مهمي نظير تري ميل آيلند در آمريكا در سال 1979 ميلادي و چرنوبيل در اتحاد جماهير شوروي سابق در سال 1986 همچنان ادامه داشت وتعداد نيروگاه هاي اتمي تا سال 1990 ميلادي از رقم 437 تجاوز مي كرد. بعد از اين دو حادثه مهم تا مدتي ساخت نيروگاه ها متوقف شد. در سال 1990 مقدار انرژي توليد شده در نيروگاه هاي صنعتي جهان از مرز 300 هزار مگاوات تجاوز مي كرد.

ولي متاسفانه در سال هاي اخير گويا حوادث فوق فراموش شده و گفت وگو درباره تاسيس نيروگاه هاي اتمي جديد بين دولت ها و صنعتگران از يكسو و دانشمندان و مدافعان محيط زيست آغاز شده است. بديهي است اغلب دانشمندان و مدافعان محيط زيست مخالف با اين روش توليد انرژي هستند و محاسبات آنها نشان مي دهد كه اگر قرار باشد تمام جهانيان از نيروگاه اتمي استفاده كنند، از يكسو احتمالاً توليد پلوتونيم از كنترل آژانس جهاني كنترل انرژي هسته اي خارج خواهد شد و امكان دارد هر ديكتاتور غيرمعقول و ناآشنا با مفاهيم علمي تعادل محيط زيست، داراي اين سلاح خطرناك شود. از سوي ديگر افزايش مواد زايد اين نيروگاه ها كه غالباً راديوايزوتوپ هاي سزيم 137 و استرانسيم 90 و پلوتونيم 239 است، سياره زمين را مبدل به جهنمي غير قابل سكونت خواهد كرد.

با وجود اين، اخيراً ايالات متحده آمريكا مسائل فوق را فراموش كرده و برنامه ساخت نيروگاه هاي اتمي را مورد مطالعه قرار داده است. در كشورهاي اروپايي نيز صنايع مربوطه و به ويژه شركت هاي توليدكننده برق دولت هاي متبوع خود را براي تاسيس نيروگاه هاي اتمي تحت فشار قرار داده اند. ولي خوشبختانه در اين كشورها با مقاومت شديد مدافعان محيط زيست روبه رو شده اند. اما در كشورهاي آسيايي، در حال حاضر 22 نيروگاه اتمي در دست ساخت است (تايوان 2- چين 4- هندوستان 8- كره جنوبي 2- ژاپن 3- كره شمالي 1- ايران 2) و در كشورهاي كمونيستي سابق ده نيروگاه در حال ساخت است (اوكـراين 4- روسيه 3- اسلواكي 2- روماني 1)

مواد زايد نيروگاه هاي موجود و در حال بهره برداري از 300 هزار تن در سال تجاوز مي كند و تا سال 2020 كه 33 نيروگاه در حال ساخت كنوني است به بهره برداري خواهند رسيد، مواد زايد راديواكتيو و خطرناك از مرز 500 هزار تن در سال تجاوز خواهد كرد. (مجله كوريه اينترناسيونال 17-11 دسامبر 2003 صفحه 12) اگر اروپايي ها و آمريكا و كانادا نيز ساخت نيروگاه هاي اتمي را شروع كنند، مواد زايد و راديواكتيو جهان از حد ميليون تن در سال تجاوز خواهد كرد. بايد توجه داشت كه براي از بين رفتن 99 درصد راديو اكتيويته اين مواد بايد حداقل 300 سال صبر كرد.

4- نيروگاه متكي بر پديده پيوست اتم ها: از اواسط قرن بيستم دانشمندان با جديت فراوان مشغول پژوهش و آزمايش بر روي پديده پيوست اتم هاي سبك هستند. در آغاز نيمه دوم قرن بيستم كشورهاي غربي (آمريكا، فرانسه و انگلستان و...) و اتحاد جماهير شوروي، از اين پديده براي مصارف نظامي و توليد بمب هيدروژني استفاده كرده و به علت ارزان بودن فرآورده هاي نفتي، كشورهاي پيشرفته كمك مالي چنداني به دانشمندان براي يافتن وسيله كنترل بمب هيدروژني نكردند و اكنون كه قسمت اعظم ذخاير نفت و گاز مصرف شده، به فكر ساخت نيروگاهي براساس پديده پيوست اتم ها افتاده اند كه در آغاز به آن اشاره شد و در زير اصول آن تشريح مي شود.

الف) بمب هيدروژني: بمب هيدروژني در واقع يك بمب اتمي است كه در مركز آن ايزوتوپ هاي سنگين هيدروژن (دوتريم D و تريسيم T و يا فلز بسيار سبك ليتيم Li) را قرار داده اند. بمب اتمي به عنوان چاشني شروع كننده واكنش است. با انفجار بمب اتمي دمايي معادل ده ها ميليون درجه (K10000000) در مركز توده سوخت ايجاد مي شود، همين دماي بالا سبب تحريك اتم هاي سبك شده و آنها را با هم گداخت مي دهد. در اثر گداخت و يا در واقع پيوست اتم هاي سبك با يكديگر انرژي بسيار زيادي توليد مي شود. اين است كه در موقع انفجار بمب هيدروژني دو قارچ مشاهده مي شود، قارچ اول مربوط به شكست اتم هاي اورانيم يا پلوتونيم است و قارچ دوم مربوط به پديده پيوست اتم هاي سبك با يكديگر است كه به مراتب از قارچ اول بزرگ تر و مخرب تر است. واكنشي كه در خورشيد اتفاق مي افتد نتيجه پيوست اتم هاي هيدروژن با يكديگر است، دماي دروني خورشيدها ميليون درجه است. (دماي سطح خورشيد 6000 درجه است).

در مركز خورشيد از پيوست اتم هاي هيدروژن معمولي ايزوتوپ هاي دوتريم و تريسيم توليد مي شود و سپس اين ايزوتوپ به هم پيوسته شده و هسته اتم هليم را به وجود مي آ ورند. اين واكنش ها انرژي زا هستند و در اثر واكنش اخير 6/17ميليون الكترون ولت انرژي توليد مي شود. و اين واكنش ها همراه انفجار وحشتناك و مهيبي است كه همواره در درون خورشيد به طور زنجيره اي ادامه دارد و دليل اينكه خورشيد از هم متلاشي نمي شود اثر نيروي گرانشي بر روي جرم بي نهايت زياد درون خورشيد است. وقتي كه ذخيره هيدروژن خورشيد تمام شود، زمان مرگ خورشيد فرا مي رسد. (البته در 5 تا 6 ميليارد سال ديگر).

در مقايسه نسبي اوزان، در پديده پيوست 4 برابر انرژي بيشتر از پديده شكست اتم هاي اورانيوم توليد مي شود.

ب) نيروگاه متكي بر پديده پيوست:در اين پديده همانطور كه گفته شد اتم هاي سبك با يكديگر پيوست حاصل كرده و اتمي سنگين تر از خود به وجود مي آورند، در واقع همان واكنشي است كه در خورشيد اتفاق مي افتد ولي بايد شرايط ايجاد آن را بدون كاربرد بمب اتمي به وجود آورد و به ويژه بايد آن را تحت كنترل درآورد. از دهه 1950 تاكنون دانشمندان سعي در به وجود آوردن دمايي در حدود ميليون درجه كرده تا واكنش پيوست را به نحو متوالي در اين دما نگه دارند، دستگاهي كه براي اين كار ساخته اند توكاماك Tokamak نام دارد. تاكنون در آزمايشگاه ها توانسته اند به مدت حداكثر 4 دقيقه اين واكنش را ايجاد و كنترل كنند. در اين دستگاه كه در شكل نمايش داده شده است، ميدان مغناطيسي بسيار شديدي ايجاد كرده و شدت جريان الكتريكي در حدود 15 ميليون آمپر از آن عبور مي كند (برق منزل شما 30 تا حداكثر 90 آمپر است). در مركز اين دستگاه اتم هاي سبك در اثر ميدان مغناطيسي و الكتريكي، حالت پلاسما را خواهند داشت. (در روي زمين ما سه حالت از ماده را مي شناسيم: جامد، مايع و بخار، ولي در داخل ستارگان يا خورشيد ماده به صورت پلاسما است، يعني در اين حالت هسته اتم ها در دريايي از الكترون ها غرق اند.) در چنين حالتي اتم هاي سبك آنقدر تحريك و نزديك به هم شده اند كه در هم نفوذ مي كنند و اتم جديدي كه هليم است به وجود مي آيد. (ستارگان بسيار حجيم تر از خورشيد دماي دروني بيش صدها ميليون و يا حتي ميليارد درجه است و در آنها اتم هاي سنگين تر نظير كربن، ازت و اكسيژن با هم پيوست مي كنند و عناصري مانند سليسيم و گوگرد و... را به وجود مي آورند .

 

منبع : www.power-ae.blogfa.com

مجتمع كردن اتوماسيون پستهای برق

مجتمع كردن اتوماسيون پستهای برق

مجتمع كردن اتوماسيون پستهای برق

در دهه 70 ميلادي، با پيدايش ميكرو پروسسور، سازندگان تجيهزات (پستها) سعي كردند وسايل الكترومكانيكي را با وسايل نيمه هادي مجهز به ميكروپروسسور جايگزين كنند. اين وسايل در صنعت به نام وسايل الكترونيكي هوشمند (IED) شناخته شدند. IED قابليتها و توانايي‌هاي اضافي به وسايل افزودند نظير تشخيص خطا وچك كردن خودشان، داشتن رابطهاي مخابراتي و قابليت ذخيره داده ها و وقايع سيستم. همچنين IED‌ها باعث شدند تا وسايل تكراري، حذف شوند چون قابليت چندكار را داشتند.مجتمع كردن سيستم كنترل ايستگاهي (به هم پيوستن تمام IEDها به يك سيستم كنترل مجتمع پست (ISCS)) باعث كم شدن هزينه سيم‌كشي،‌ارتباط، نگهداري و بهره‌برداري مي‌شود و كيفيت برق و قابليت اطمينان آن را افزايش مي‌دهد.با تمام اين مزايا ISCS در آمريكاي شمالي پيشرفت چشمگيري نداشته و يكي از دلايل عمده آن اين است كه رابطهاي سخت‌افزاري و پروتكلها براي IED ها استاندارد نشده‌اند. البته زمان زيادي براي وضع استانداردها براي IEDها صرف شده است اما عليرغم فوري بودن اين مساله هنوز توسط صنايع، استاندارد مشخصي پذيرفته نشده است. برخي استانداردها در اين زمينه عبارتند از (UCA2.0)، Profibus (از IEC) و (DNP 3.0).


به جاي استفاده از يك سخت‌افزار جانبي و يك پروتكل براي هر IED، مي‌توان از gateway استفاده كرد. gateway به عنوان يك مبدل پروتكل عمل مي‌كند. با استفاده از gateway مي‌توان IEDهاي شركتهاي مختلف را به هم مربوط كرد. مثلاً رله‌هاي حفاظتي از يك شركت، سيستم مونيتورينگ از شركت ديگري و سيستمهاي PLC از شركت ديگري باشد.

موضوع مهمي كه در مجتمع كردن IED در يك سيستم كنترل دستگاهي بايد مورد توجه قرار گيرد اين است كه بسياري از IEDها تنها داراي يك پورت ارتباطي هستند و موقع ارسال فرمان توسط كاربر يا عامل به IED، داده‌هاي ديگر براي IED قابل دسترس نيستند. اين وضعيت براي حالتي كه اين داده‌ها براي عمليات زمان حاضر لازم باشند، يك وضعيت بحراني است. سيستم بايد بتواند اين شرايط را تشخيص داده و به ديگر عاملان سيستم اعلام كند. درحال حاضر بسياري از سازندگان IED محصولات خود را با دو پورت (ورودي – خروجي) توليد مي‌كنند تا ازاين مشكل جلوگيري شود.

در ISCS نياز به يك شبكه ارتباطي داريم و شبكه محلي (LAN) توپولوژي مناسبي است. در يك شبكه محلي سرعت مسير ارتباطي بايد بالا باشد. براي حفاظت ايستگاه، زمان انتقال بايد 2تا 4 ميلي‌ثانيه باشد و بايد زمان انتقال بدترين حالت، محدود و قابل پيش‌بيني باشد. (دقت در حد ميلي ثانيه بندرت در پروتكلهاي LANسطح بالا رعايت مي‌شود). LAN بايد قابليت سنكرون كردن را داشته باشد. اين يك قابليت حياتي براي سيستمهاي امروزي است تا بتوانند حوادث گذشته را تحليل كنند و ترتيب اتفاقات (متوالي) در يك سيستم را مشخص كنند.

رابطه انسان و ماشين شايد مهمترين قسمت در كل ISCS باشد. اطلاعات بايد به صورت واضح و با يك روش مناسب، بدون هيچ خطا و ابهامي براي كاربر بيان شود. در حال حاضر PC براي اين كار انتخاب شده است.

آنچه سرمايه‌گذاري براي ISCS را توجيه مي‌كند اين است كه بتواند از نرم‌افزارهاي نگهداري و بهره‌برداري به خوبي استفاده كند. نرم‌افزارهاي در دسترس يا در حال توسعه تحت اين عناوين طبقه‌بندي مي‌شوند:

- براي افزايش بازدهي نظير كاهش VAR متعادل كردن بار فيدر و بار انتقالي

- براي قابليت اطمينان نظير تشخيص خطا، مديريت بار و كليد‌زني خازنها و بار انتقالي

- براي كاهش نگهداري سيستم نظير ثبت ديجيتالي خطاها و ضبط ترتيب حوادث و وقايع

- پيش‌بيني قانونمند نگهداري سيستم كه اين مورد هنوز يك فن‌آوري نوظهور است.

- در ISCS به دليل قابليت اطمينان بايد سيستم تغذيه مجهز به UPS باشد و وسايل و تجهيزات حياتي از پشتيبان همزمان و موازي برخوردار باشند. (Redundancy)

سيستمهاي كامپيوتري اتوماسيون پستها حداقل ازپنج سال پيش، نصب شده‌اند. براي پاسخگويي به برخي مسائل نظير ايمني كاركنان كه باطيف وسيعي از تجهيزات برقي سروكار دارند. افزايش بازده كاري و صرفه‌جويي در سرمايه باعث شده تا بسياري از شركتها به سيستمهايي با رابط تصويري (CRT) براي كاربران رو بياورند.

(Person Machine Interface) PMI براي كاربران به عنوان يك جايگاه عملياتي است تا هم شرايط پستها را نظارت كنند و هم از طريق آن عمليات معمول يا اضطراري مربوط به كليدها را انجام دهند.

در حقيقت PMI تنها قسمتي از يك سيستم كنترل مجتمع اتوماسيون يك پست برق است و ساير قسمتها عبارتند از:

وسايل الكترونيكي هوشمند IED، شبكه‌هاي ارتباطي، سايتهاي كامپيوتر و سيستمهاي عامل.

در اين مقاله مزايا و معايب واقعي و پيشنهادي PMI بررسي و چگونگي به كارگيري ومجتمع‌ كردن تكنولوژي‌هاي قسمتهاي مختلف و روش رفع موانع آن در يك سيستم كنترل پست برق تحليل مي‌شود.



حركت به سمت استفاده بدون خطر از تجهيزات

به خاطر اينكه هر وسيله، مشخصات فني خاص خود را دراد و صنعت‌برق در بسياري از جاها با طيف وسيعي از تجهيزات برقي مربوط به سالهاي مختلف روبروست و به لحاظ ايمني كاركنان عملياتي سيستم، به خصوص در محدوده پستها، اين كاركنان تنها روي چند وسيله محدود كار مي‌كنند (تا خوب به آن مسلط باشند). اين مساله باعث مي‌شود كه قابليت انعطاف سيستم اداري كاركنان كم شود، يعني شرايط استخدام مشكلو هزينه آموزش و تربيت نيروي ماهر زياد مي‌شود. پيش‌بيني مي‌شودكه پيشرفت شغلي آن دسته از كاركناني كه آموزشهاي اضافي (و به روز) مي‌بينند، محدود شده و اين


باعث افزايش خطرپذيري آنها در كارهاي عملياتي شود.

برخي شركتهاي برق براي انجام عمليات در محوطه پست ها، يك PMI در اختيار كاركنان قرار مي دهند تا كاركنان بتوانند از طريق آن به قطع‌كننده‌ها، ترانسفورماتورها و ساير تجهيزات فرمان قطع و وصل بدند. PMI اپراتور را از حركت در اطراف پست بي‌نياز مي‌كند و در نتيجه خطراتي كه متوجه افراد است ر ا كاهش مي‌دهد.


مزاياي واقعي

به خاطر هزينه زياد تجهيزات و (معمولاً) رشد كم تقاضاي (مصرف) سيستم، كمتر اتفاق مي‌افتد كه تجهيزات دو پست كاملاً يكسان باشد. بنابراين اگرتجهزات از سازندگان مختلفي تهيه شوند كه تكنولوژي، رابطها و پيكربندي وسايل آنها با يكديگر اختلاف داشته باشد، امري عادي است. حتي براي تجهيزات يكسان، تنظيم‌هاي عملياتي (مانند محدودكننده‌هاي بار و تنظيم‌هاي حفاظت) براي هر وسيله به صورت اختصاصي تنظيم مي شود. در نتيجه به خاطر ايمني كاركنان عملياتي سيستم، به خصوص در محدوده پستها، آنها تنها روي جند وسيله محدود كار مي‌كنند (تا خوب به آن مسلط باشند). PMI اپراتور را از حركت در اطراف تجهيزات بي‌نياز مي‌كند و در نتيجه خطرات را كاهش مي‌دهد اين بحث در سالهاي آينده يكي از مباحث مهم ايمني و سلامت شغلي است. به خصوص در پستهاي قديمي كه قطع‌كننده‌هاي مدار براي فرونشاندن قوس ناشي از قطع‌كننده‌ها،‌ امكانات كافي ندارند.

با بالا رفتن سرعت و صحت عمل كاركنان، شركتها مي‌توانند از كاركنان خبره در قسمتهاي ديگر سيستم نيز استفاده كنند و بازده كاري افراد بالا مي‌رود.

تابلوهاي mimic كه فن‌آوري قبلي مورد استفاده در پستها بود، دو اشكال اساسي دارند. يكي اينكه آنها از تعداد زيادي اجزاي جداگانه تشكيل شده است كه نياز به نگهداري زيادي دارد. ديگر اينكه اضافه كردن يك نمايشگر يا كنترل‌كننده به سيستم خيلي پرهزينه است.

PMI اين معايب را ندارد، ميزان خرابي نرم‌افزار و سخت‌افزار مربوط به آن (پس از نصب و آزمايش) خيلي كم است. تنها قسمتي كه احتمال بيشترين خرابي را دارد صفحه نمايش است. اما چون در مواقعي كه استفاده نمي‌شود معمولاً خاموش است. در مقايسه با صفحات نمايش با كاربردهاي معمول، عمر بيشتري دارد. همچنين در مقايسه با روش تابلو mimic از نظر فضا صرفه‌جويي زيادي دارد و اگر براي اتوماسيون يك پست جديد از اين روش استفاده كنيم. از نظر كار ساختماني نيز صرفه‌جويي اساسي مي‌شود. با واگذاري عملياتهايي نظير تنظيم ولتاژ ترانسفورماتور و مديريت بار به نرم‌افزار، كاهش بيشتري در تعداد تجهيزات امكان‌پذير مي‌شود. كمتر شدن تجهيزات نظارت و كنترل به معني كاهش هزينه‌هاي نگهداري است.

اتوماسيون پستهاي مبتني بر نرم‌افزار، مي‌تواند فرصت خود چك كردن و تشخيص خطاي قابل ملاحظه‌اي را فراهم كند. مثلاً اشكالات ولتاژ را تشخيص دهد و به ساير اپراتورهاي محلي يا دورتر اعلام كند. از ديگر امكانات PMI بيان راحت و ساده امكانات تصويري مانند طرح و صفحه تصوير رنگها، قلمها، نشانه‌هاي تجهيزات و متحرك‌سازي (برخي فرايندهاي سيستم) است.

اپراتورهاي پستهاي امروزي، ممكن است فردا اپراتورهاي مركز كنترل باشند، لذا كار روزمره با PMI حداقل فايده‌اي كه براي شركت و خود او دارد، آمادگي بيشتر براي آموزشهاي آينده است. اپراتورهاي پستهاي امروزي، ممكن است فردا اپراتورهاي مركز كنترل باشند. لذا كار روزمره با PMI حداقل فايده اي كه براي شركت و خود او دارد. آمادگي بيشتر براي آموزشهاي آينده است. اپراتورهاي پست هاي امروزي، ممكن است فردا اپراتورهاي مركز كنترل باشند. لذا كار روزمره با PMI حداقل فايده اي كه براي شركت و خود او دارد آمادگي بيشتر براي آموزشهاي آينده است.

در بعضي از سيستمها، مي‌توان در يك زمان اطلاعات سيستم را هم به سيستم محلي و هم به ايستگاه مركزي ارسال كرد. در اين حالت ايمني ذاتي سيستم به خاطر اينكه دو اپراتور به اطلاعات يكساني از سيستم دسترسي دارند بيشتر مي‌شود. البته دو اپراتوري بودن سيستم همه‌جا مناسب نيست. پارامترهايي مانند مباحث كاري، ظرفيت و انعطاف‌پذيري ايستگاه اصلي و نرم‌افزار ايستگاه فرعي، پروتكل ارتباط و محدوديتهاي باند فركانسي مهمترين مباحثي هستند كه در هر وضعيت و حالتي بايد موردتوجه قرار گيرد.


معايب

با گسترش ايستگاههاي كامپيوتري، شركت‌ها مجبورند افرادي را كه توانايي نگهداري و ايجاد سيستم (يا حداقل توانايي تغيير پيكربندي سيستم) PMI را دارند به كار گيرند. افرادي با اين مهارت‌ها طبيعتاً خيلي ماندگار نيستند و اين در درازمدت ممكن است به يك مشكل تبديل شود و شركت‌ها مجبور شوند از افراد يكديگر به صورت نوبت كار استفاده كنند.

PMI برخي هزينه‌هاي كوچك به سيستم تحميل مي‌كند نظير هزينه‌هاي سخت‌افزار PC، هزينه طراحي اوليه و هزينه نگهداري بعدي از سيستم PMI، اما اين هزينه‌ها با مزاياي آن جبران مي‌شود. ضمن اينكه افزايش سرعت عملياتي، ايمني و قابليت اطمينان كه به خاطر استفاده از PMI حاصل مي‌شود، ممكن است فوايد پنهان ديگري نيز در برداشته باشد، مانند: كاهش اضطراب كاركنان عملياتي و افزايش رضايت مشتري.



منبع : www.power-ae.blogfa.com

بويلرهاى ييشرفته

بويلرهاى ييشرفته

بويلرهاى ييشرفته (Advanced Boilers)

بويلردر نيرگاه های بخار رکن مهم در تولید انرژی می­باشد. بویلر یا دیگ بخار وسیله­ای است که وظیفه­ی آن تولید بخار آب فوق گرمایی با شرایط مخصوص می­باشد. در بویلر انرژی شیمیایی سوخت در اثر احتراق به انرژی حرارتی تبدیل می­شود و حرارت آزاد شده در اثر احتراق در ناط مختلف بویلر جذب سیالات موجود در آن از قبیل آب، بخار مرطوب و یا بخار سوپرهیت می­گردد. مشاهده­ی هر گونه اشکال و حالت غیرنرمال در بویلر بلافاصله باید رفع و اصلاح گردد و حتی در صورتیکه به خروج بویلر از مدار نیاز باشد، باید سریعاً به خاموش کردن بویلر اقدام شود. در صورتیکه مشکل پیش­آمده نیاز به سرد نمودن و از فشار انداختن بویلر باشد باید شرایط کار را برای افراد تعمیراتی فراهم نمود. برای جلوگیری از ایجاد تنش­های حرارتی در مواع استارت  و یا شات­داون بویلر باید به افزایش و کاهش دما در المانهای بویلر، بخصوص در فلز درام توجه کافی نمود و به هیچ وجه نباید از منحنی طراحی و ارائه شده توسط سازندگان بویلر تجاوز نمود. پس ز رفع مشکل تعمیراتی و اصلاح محل و یا تجهیز آسیب­دیده، دوباره بویلر را استارت می­کنیم. بویلرها از قسمت­های آسیب­پذیردرهر نیروگاه­ می­باشند و چون همیشه با دما و فشار بالا سروکار دارند 

 نسبت به تجهیزات اصلی دیگر نیروگاه عمر کمتری دارند و همیشه پس از چند ماه کار کردن نشتی­ها در نقاط مختلف بویلر شروع  می­گردد.

آسیب­هایی که به بویلر وارد می­گردد در دو حالت اتفاق می­افتد:

1-                       در مواقع راه­اندازی

2-                       در زمان بهره­برداری

1. در مواقع راه­اندازی:

 در مواقعی که اقدام به راه­ندازی بویلر می­گردد باید تمام شرایط ایمنی و دستورالعمل­های سازنده را در نظر گرفته و با ایمنی کامل اقدام به مشعل­زنی کرد. در زمان راه­اندازی، مشکلات تعمیراتی که ممکن است حادث شود به قرار زیر است:

الف- خطر انفجار در بویلر

ب-  ریزش سوخت به کوره و احترا ثانوی در کوره

ج-  بوجود آمدن تنش­های حرارتی موضعی در هدرها و درام

 د-  اورهیت شدن­های موضعی در واتروال­ها و سوپرهیت­ها

2.در زمان بهره­برداری:

الف-   خوردگی در سطوح داغ(واتروال، سوپرهیتر، ری­هیتر)

ب-     خوردگی در سطوح سرد(پیش­گرمکن هوا، کانل­های دود)

ج-      اورهیت شدن واتروال، سوپرهیتر و ...

د-      احتراق ناص و احتراق ثانوی

ه-      بالا رفتن فشار کوره

ی-     ترکیدگی و سوراخ شدن در المانهای مختلف بویلر

برای اجتناب از حادث شدن مشکلات فوق­الذکر برای بویلر در زمان راه­اندازی و بهره­برداری پیوسته دقت بیش از پیش و رعایت کامل و تمام دستورالعمل­های سازنده­های بویلر الزامی است.

از طرف دیگر برای افزایش راندمان حرارتی و بهبود احتراق در بویلر و افزایش طول عمر مفید در بویلرهای نیروگاهی، تجهیزات مختلف دیگر در نظر گرفته شده است.در نقاط مختلف بویلر تنش­های حرارتی در مواقع استارت و استوپ­های آن خواه ناخواه اعمال می­گردد و عمر بویلر بستگی به تعداد استارت و استوپ­های آن دارد.

از طرف دیگر، کیفیت سوخت مورد استفاده در بویلر نیز اثر مستقیم در عمر مفید آن داشته و هر چه سوخت با کیفیت (گاز طبیعی) در احتراق بویلرهای نیروگاهی استفاده شود عمر المانهای آن هم افزایش خواهد یافت و برعکس اگر از سوخت نامرغوب(مازوت) برای احترا استفاده گردد، به علت وجود ناخالصی بخصوص گوگرد و وانادیو موجب خوردگی در سطوح سرد و سطوح داغ خواهد گردید و اثر مستیم در کاهش عمر بویلر و تجهیزات جانبی آن خواهد داشت. بویلر برای انجام وظایف خود دارای تجهیزات مختلف می­باشد و فلسفه­ی وجودی این تجهیزات برای عملکرد بهتر، سالمتر و ایمن­تر بویلر لازم و الزامی است. مهمترین تجهیزاتی که برای بالا بردن راندمان حرارتی، جلوگیری از تنش­های حرارتی و غیره عبارتند از هیترهای آب تغذیه، گرمکن هوا و پیش­گرمکن بخاری، هیترهای سوخت، فن چرخننده دود به کوره و غیره.

در دنباله به بررسی عملکرد این تجهیزات پرداخته می­شود.

ژانگستروم­ها یا گرمکن­های هوا (Air Heaters)

ژانگستروم­ها وظیفه­ی گرم کردن هوای خروجی از فن­های دمنده را بعهده دارند و برای افزایش راندمان حرارتی در بویلر وجود آنها لازم و ضروری می­باشد. دمای هوایی که بوسیله­ی فن­ها از محیط مکیده می­شود برابر دمای محیط بوده و ورود هوای احتراق با دمای محیط برای احتراق در بویلر مناسب نمی­باشد و باعث کاهش راندمان احتراق در بویلر خواهد شد و از طرف دیگر دمای گازهای حاصل از احتراق موقعی که از بویلر خارج می­شوند بسیار بالا می­باشد، در صورت عدم بازیافت این دما و تخلیه­ی دود با دمای بالا به محیط از طری دودکش موجب اتلافات حرارتی و کاهش زیاد راندمان حرارتی در بویلر خواهد گردید لذا بر این اساس با نصب گرمکن هوای دوّار و جذب دمای دود خروجی بوسیله­ی هوای ورودی، از یک طرف دمای هوای ورودی به بویلر افزایش یافته و موجب احتراق بهتر می­­شود و از طرف دیگر با کاهش دمای دود خروجی از بویلر و برگشت آن به داخل بویلر و شرکت در بهبود احتراق موجب کاهش تلفات حرارتی گشته و در نهایت افزایش راندمان حرارتی در بویلر را سبب خواهد گردید.

گرمکن­های دوّار هوا که با دور بسیار پایین حدود سه دور در دقیقه می­چرخند دارای بسکت­های مخصوص هستند که از ورقه­های نازک فلزی ساخته شده است، و وقتی این بسکت­های در حال چرخش در مقابل دود خروجی با دمای بالا قرار می­گیرند، بعلت پایین بودن دورشان در حین عبور دود با دمای بالا از لابلای آنها بسکت_­ها گرم شده و دمای دود را جذب کرده و بدین طریق دمای دود خروجی به بسکت­ها منتقل می­گردد و بسکت­ها گرم شده و برعکس، دود خروجی سردتر می­شود. در ادامه­ی چرخش گرمکن بسکت­های گرم­شده این­بار در مقابل هوای خنک خروجی از فن­های دمنده و ورودی به بویلر قرار می­گیرند. این­باربسکت­های گرم گرمای خود را به هوای سرد عبوری از لابلای بسکت­ها داده و ضمن گرم شدن هوا خود بسکت­ها سردتر می­گردد. این عمل در زمان بهره­برداری پیوسته ادامه دارد.

در ورودی و خروجی هر گرمکن هوا دمپرهای نصب­شده است که در موقع نیاز می­توان با بستن آن دمپرها، اقدام به ایزوله کردن گرمکن هوا نمود. و هر گرمکن هوا علاوه بر یک الکترو موتور AC درای یک موتور دیگر نیز می­باشد که ممکن است موتور بادی و یا الکترو موتور با جریان DC باشد. و دور موتور دوم تقریباً نصف دور موتور اصلی AC می­باشد.

اشکالات تعمیراتی زیر در گرمکن­های هوا ممکن است پیش­ بیاید.

-  بهم خوردن سیل­بندی آن که در این حالت موجب هدر رفتن مقداری از هوای احتراق از طریق دودکش می­شود.

-    احتمال آسیب دیدن یاتاقان­های بالا و پایین آن در حین بهره­برداری

-    آسیب دیدن الکتروموتورهای AC و DC

-    ایراد در سیستم روانکاری و خنک­کاری

-    مشکل در دمپرهای ورودی و خروجی

-    اشکال در سیستم کنترلی

در صورت مشاهده­ی هر گونه مشکل تعمیراتی در گرمکن هوا باید فوری برای رفع آن اقدام نمود. چون در صورت توقف گرمکن هوا در زیر بار احتمال آتش­سوزی در آن و ایجاد خسارات مالی بیشتر وجود دارد.

در هر توقف شش ماهه در نیروگاه­های بخار بازدید فنی دقیق از شرایط سیل­بندی آن، وضع یاتاقان­ها و دمپرهای آن صورت می­گیرد.

 

پمپ­های سوخت در بویلر

سوخت مورد نیاز بویلر برای ادامه­ی احتراق موقعی که از سوخت مایع استفاده می­کند توسط پمپ سوخت از تانک ذخیره به داخل بویلر و تا سرمشعل­ها هدایت می­گردد و در سر مشعل با عمل اتمایزینگ (مکانیکی و یا بخاری) سوخت به صورت پودر به داخل بویلر پاشیده می­شود و با عمل اگنایتینگ (جرقه­زنی) شعله­ی بوجود آمده پیوسته پایدر می­ماند. در صورت استفاده از سوخت گاز به پمپ نیاز نبوده و سوخت گاز با فشار موجود در خط انتقال گازرسانی تا سرمشعل­ها جاری می­شود.

معمولاً در هر نیروگاه سه دستگاه پمپ سوخت در نظر گرفته می­شود و ظرفیت سوخت دهی هر کدام از این پمپ­ها معادل پنجاه درصد حداکثر بار تولیدی واحد می­باشد. و بطور پیوسته دو دستگاه از این پمپ­ها همیشه در مدار بوده و پمپ س.می بصورت رزرو خارج از مدار می­باشد. و در تعویض­های هفتگی یکی از پمپ­های در حال کار را از مدار خارج کرده و پمپ رزرو را به مدار می­آورند.

پمپ­های سوخت در نیروگاه­ها از نوع پمپ دنده­ای بوده و اغلب در ورودی و خروجی آن­ها فیلترهای مخصوص برای گرفتن ذرات موجود در سوخت مازوت تعبیه می­شود.

سوخت مایع (مازوت) در خروجی از پمپ­های سوخت وارد هیتر سوخت شده و در این هیتردمای آن بالا می­رود تا در مشعل بهتر بسوزد. مقدار افزایش دمای مازوت به نوع آن بستگی دارد و هرچه مازوت سنگینتر بوده و ویسکوزیته­ی آن بالا باشد نیاز به گرمایش بیشتر خواهد داشت.

پمپ­ها سوخت نیز از نظر سالم کار کردن نیاز به سرویس منظم و مرتب دارند و معمولاً بعلت داشتن پمپ رزرو با ایزوله کردن تک تک پمپ­های سوخت می­توان آنها را در حالِِِ کارِ واحد نیز تعمیر کرد.

 

مشعل­ها (Burners) 

عمل احتراق توسط مشعل­ها در داخل بویلر انجام می­گیرد. با توجه به قدرت تولید هر بویلر تعداد مشعل­های آن متفاوت بوده و هرچه درت تولید بویلر بالا باشد تعداد مشعل­های تعبیه شده در آن بویلر هم بیشتر خواهد بود. نوع مشعل در بویلرها برای سوخت­های مختلف متفاوت بوده و مشعل گاز دارای تفاوت نسبت به مشعل مازوت می­باشد. و نمی­توان از مشعل مازوت برای سوخت گاز استفاده کرد و برعکس.

از نظر آرایش و نصب هم مشعل­ها در بویلرهای مختلف متفاوت هستند و در بعضی از بویلرها مشعل­ها در یک وجه بویلر نصب شده­اند، در بعضی در کف بویلر و یا در گوشه­ها در چند طبقه نصب می­شوند.

هر مشعل برای خود دارای سیستم کنترلی جداگانه داشته هم از محل و هم از اتاق فرمان می­توان ادام به استارت مشعل نمود. برای هر مشعل دارای تجهیزات ذیل در محل آن در نظر گرفته شده است.

-  یک شات­آف والو سوخت که تمام فرمانهای تریپ برای از مدار خارج کردن مشعل به این والو اعمال می­گردد. و اگر مشعل دارای مسیرهای لازم برای سوخت گاز و مایع بوده باشد، هر سوخت برای خود شات آف والو جداگانه دارد.

-  مسیر و والو مخصوص برای گاز اگنایت، که برای روشن کردن مشعل لازم است ابتدا باید اگنایت مشعل (مشعل پایلوت) را با جرقه­ی برقی (قوس الکتریکی) روشن کرد و پس از پایداری شعله­ی اگنایت اقدام به استارت مشعل اصلی نمود.

-  مسیر بخار و شات آف والو مربوطه برای شستشوی مسیر سوخت مایع در داخل مشعل در مواقعی که از سوخت مایع استفاده می­گردد.

-    مسیر هوای کنترل و ولوهای دستی و سولونوئیدی برای آن.

-    باکس کنترل محلی برای استارت و یا استو پ مشعل از محل

ساز اتاق فرمان نیز می­توان برای استارت و استوپ مشعل اقدام کرد و برای این منظور هر مشعل در اتاق فرمان دارای تجهیزات زیر است.

-    سوئیچ انتخابی و کلید استارت و استوپ از اتاق فرمان برای استارت از ریموت مشعل

-  چراخ نشان دهنده­ی حالت باز (قرمز)، بسته (سبز)، و حالت گذرا(زرد) برای شات آف والو سوخت هر مشعل

-    چراخ نشان دهنده­ی حالت باز (قرمز)، بسته (سبز)، و حالت گذرا(زرد) برای دمپر هر مشعل

-  چراخ نشان دهنده­ی حالت باز (قرمز)، بسته (سبز)، و حالت گذرا(زرد) برای شات آف والو گاز اگنایت هر مشعل

-  چراخ نشان دهنده­ی حالت باز (قرمز)، بسته (سبز)، و حالت گذرا(زرد) برای والو بخار شستشوی هر مشعل در حالت استفاده از سوخت مازوت

-    و تجهیزات کنترلی ابزار دقیقی از قبیل نشان­دهنده­ی دما، فشار، فلو و غیره.

 

پمپ­های چرخاننده­ی آب در واتروال­های بویلر(Boiler Circulating Pumps)

 در بویلرهایی که فشار سیکل در آنها از یک مقدار معین بالاتر باشد برای جلوگیری از Over Heat شدن وتروال­ها و تولید بهتر بخار جهت به حرکت درآوردن آب از هدر پایین بویلر به طرف بالا از طریق واتروال­ها و در نهایت هدایت مخلوط آب و بخار به درام بالا،پمپ رار می­دهند.در چنین بویلرهایی که از (بی سی پمپ) استفاده می­شود، جریان را اجباری می­گویند.

در بویلرهایی که فشار سیکل کمتر از 150 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع می­باشد، حرکت آب از درام بالا به طرف پایین و ز درام (هدر) پایین به طرف بالا در واتروال­ها در اثر اختلاف وزن ستون مایع دو طرف (ستون آب در لوله­های پایین آورنده و مخلوط آب و بخار در واتروال­ها) صورت می­گیرد. و از بکار بردن پمپ خودداری می­شود، و این نوع بویلرها را بویلر با جریان طبیعی گویند.

در بویلرهی با جریان طبیعی قطر لوله­های واتروال بزرگتر و سرعت حرکت سیال در داخل آن کمتر از بویلر با جریان اجباری می­باشد.تعداد B.C.Pump ها در بویلرهای با گردش اجباری معمولاً سه دستگه بوده و برای تولید حداکثر بار هر سه دستگاه در مدار هستند. در صورت تریپ یکی از پمپ­ها تولیدی واحد به زیر 70 درصد بار کاهش یافته و می­توان با محدودیت فوق به تولید ادامه داد. ولی اگر دو دستگاه از سه دستگاه پمپ از مدار خارج گردند بعلت افت فاحش سرعت حرکت آب در واتروال­ها و احتمال اورهیت شدن واتروال­ها واحد سریعاً از مدار خارج می­گردد.

 

درام (Drum )

 در بویلرهای درام­دار نقش درام در تولید پایدار بخار و بهره­برداری سالم از بویلر دارای اهمیت بسیار است. در درام چندین ورودی و خروجی آب، بخار و یا مخلوط آب و بخار وجود دارد که در زیر به آنها اشاره می­گردد.

-    آب تغذیه­ی بویلر از طریق فید واتر پمپ­ها بعد از طی کردن اکونومایزر وارد درام می­شود.

-  مخلوط آب و بخار برگشتی از واتروال­های بویلر وارد درام شده و پس از طی کردن سپریتورها و انجام عمل جدایش آب و بخار از هم در سپریتورها، آب به فاز مایع درام برمی­گردد و بخار از قسمت بالای درام به طرف بویلر برای افزایش دمای آن وارد المانهای سوپرهیترها می­شود.

-  توسط چندین لوله­ آب از قسمت مایع و پایین درام از طریق لوله­های پایین آورنده به هدر پایین بویلر هدایت می­شود.

-  یک مسیر از وسط فاز مایع به بلودان هدایت می­شود و این مسیر برای کنترل شرایط شیمیایی آب بویلر با نظر قسمت شیمی نیروگاه اغلب باز بوده و مقدار باز بودن آن توسط کارشناس شیمی با توجه به شرایط شیمیایی آب بویلر، کم و یا زیاد می­گردد.

-  ازقسمت بالای درام (فاز بخار) بخار اشباع مرطوب که بوسیله­ی سپریتورها از آب جدا گشته توسط چندین لوله به داخل کوره­ی بویلر هدایت می­شود و پس از طی کردن مسیرهای پیچ در پیچ لوله­های سوپرهیتر به بخار فوق گرمایی سوپرهیت تبدبل شده وبه طرف توربین هدایت می­شود.

-  چندین مسیر برای برداشت جهت نمونه­گیری شیمیایی، ادوات ابزار دقیق از قبیل ترانسمیترهای فشار، دما، سطح و ... .

در بویلرهای درام­دار باید همواره هم در راه­اندازی­ها و هم در شات­داون­های بویلر ریت افزایش و کاهش دما در درام را در رنج توصیه شده توسط سازنده­ی آن کنترل کرده و حتماً سعی شود از محدوده­ی گفته شده تجاوز نشود.

با توجه به بالا بودن فشار سیکل در نیروگاه­ها از یک طرف و در جریان سیکل قرار گرفتن درام با قطر نسبتاً بزرگ از طرف دیگر اثر تنش­های شدید حرارتی بر روی درام از تمام قسمت­های بویلر بیشتر بوده و باید همیشه دمای قسمت فاز بخار با قسمت فاز آب درام همینطور محوطه­ی ورودی آب از اکونومایزر و ورودی مخلوط آب و بخار برگشتی از واتروال­های بویلر باهم برابر بوده باشند. در غیر اینصورت احتمال خزش لایه­های بدنه­ی درام در اثر شوک حرارتی وجود خواهد داشت و در صورت آسیب دیدن درام در بویلر زمان زیادی لازم است تا نوع جدید آن ساخته و در جای خود نصب گردد و واضح است که در این مدت تولید واحد نیز متوقف خواهد شد.

در موقع راه­اندازی بویلر باید از وارد کردن شوک­های حرارتی لحظه­ای به المانهای آن خودداری نمود. در ابتدا باید ریت افزایش حرارت را بسیار پایین گرفته و با افزایش اندک اندک دما این اجازه را داد تا اینکه تمام قسمت­های بویلر به طور یکنواخت گرم شوند وپس از رسیدن دمای تمام بدنه­ی بویلر به حدود 120 درجه­ی سانتی­گراد آن وت می­توان ریت افزایش دما را بیشتر کرد. و هرچه راه­اندازی بویلر به طرف راه­اندازی داغ پیش رود بهتر می­توان با ریت بالا به دما و فشارگیری در بویلر دام نمود. و براین اساس است که در راه­اندازی­های بعد از تریپ با حداکثر ممکن اقدام به دما و فشارگیری در بویلر می­شود.   

منبع:

www.power-ae.blogfa.com

انتقال برق بدون سيم از سطح ماه

انتقال برق بدون سيم از سطح ماه

يكي از ايده هاي جديد توليد انرژي، انتقال انرژي خورشيدي از سطح ماه بصورت بي سيم است. اصول اوليه اين طرح توسط دكتر ديويد كريسول (Dr. David Criswell) محقق دانشگاه هوستون تگزاس و مديرمؤسسه Space Systems Operations ارائه شده است. بر اساس اين طرح، ابتدا مجموعه اي بسيار وسيع از سلولهاي خورشيدي بر سطح ماه (كه هميشه به طرف زمين است) قرار داده ميشوند تا نور خورشيد را به انرژي الكتريكي تبديل كنند. سپس انرژي الكتريكي حاصله به يك فرستنده مايكروويو ارسال ميشود تا به امواج راديويي در فركانس 2.5 گيگاهرتز تبديل شده و از آنجا بوسيله آنتنهاي با پهناي بيم    (beam) بسيار باريك بطرف زمين ارسال گردد. در سطح زمين اين امواج الكترومغناطيسي پر قدرت بوسيله آرايه هاي بسيار بزرگ (very large array) از آنتنهاي مايكروويو دريافت شده و دوباره به انرژي الكتريكي تبدِل ميشوند. همچنين بخشي از اين امواج توسط ماهواره هاي مخصوصي كه در اطراف كره زمين قرار خواهند گرفت به نقاط ديگر كره زمين كه در ديد مستقيم ماه نمي باشند منعكس ميشوند.
در واقع تبديل انرژي الكتريكي به امواج الكترومغناطيسي اين امكان را ميدهد تا انرژي بصورت بي سيم از يك نقطه به نقطه ديگر منتقل شود و در نقطه مقابل پس از دريافت امواج الكترومغناطيسي با انجام عمل عكس، انرژي ااكتريكي مجدداً توليد گردد (به اين روش اصطلاحاً power beaming ميگويند). تقريباً اساس تمام سيستمهاي انتقال برق بدون سيم بر همين پايه استوار است. البته واضح است كه بازدهي چنين سيستمهايي در مقايسه با انتقال برق در خطوط برق بسيار پايين است چون مقدار زيادي از انرژي در تبديل برق به امواج الكترومغناطيسي و بالعكس تلف ميشود و بعلاوه مقداري ازانرژي موجود در امواج نيز در فرايند تشعشع وانتقال در محيط (اتمسفرزمين) به هدر خواهد رفت. بااين وجود، دكتر كريسول در مقالات مختلفي كه ارائه كرده ( منجمله مقاله 1 و مقاله 2) بصورت تحليلي به اين مسائل اشاره كرده و با محاسبات مختلف ادعا نموده است كه ميزان انرژي توليد شده با احتساب تمام اين تلفات و مخارجي كه صرف ساخت و نصب تجهيزات خواهد شد باز مقرون به صرفه خواهد بود و تنها به كسري از يك سنت براي توليد يك كيلو وات بر ساعت برق خواهد رسيد. البته دانشمندان ناسا نيز ايده هاي مشابهي مثل قرار دادن مجموعه اي از سلولهاي خورشيدي و يا حتي صرفاً صفحه هاي منعكس كننده نور در مدار كره زمين ارائه كرده اند كه بحث بر سر اينكه كدام روش مناسبتر است هنوز ادامه دارد.

انتخاب بهينه ي پست هاي فوق توزيع به صورت فشرده

انتخاب بهينه ي پست هاي فوق توزيع به صورت فشرده

 

افزايش تراكم جمعيت و بكارگيري سيستم هاي برقي از عوامل عمده اي مي باشند كه در شهر هاي بزرگ لزوم احداث سيستم هاي فوق توزيع را در مركز شهري و نقاطي كه كمبود فضا بسيار حاد مي باشد ايجاب مي نمايد به منظور مقابله با اين مشكل انواع مختلف ايستگاه هاي فوق توزيع كه در كاهش فضاي مورد نياز و نحوه ي استفاده از فضا از ويزگي هاي خاص برخوردار مي باشند مورد توجه سازندگان ودستگاه هاي اجرايي قرار گرفته اند . از جمله اشكال معمول اين پست ها مي توان از پست هاي سر پوشيده و يا روباز يا رو بازمعمولي GIS كه مخفف Gas Insulated Switchgear است و پست هاي نوع HIS (Hybrid Insulated Switchagear ) نام برد.

الف) پست هاي GIS به طور اصولي در سه شكل وفرم ساخته مي شوند:

-1شكلي كه باس بار ها وتجهيزات براي هر فاز داخل محفظه ي جداگانه اي قرار مي گيرند اين شكل براي ولتاز هاي بالا از 300 KV بكار گرفته مي شود .
-2شكلي كه تجهيزات وباس بار ها براي هر سه فاز در يك محفظه قرار مي گيرند اين شكل براي ولتاز هاي زير 300 KV وبخصوص ولتاز هاي فوق توزيع (72/5 و 145( KV  كاملا پذيرفته شده مي باشند .
-3 اين شكل تنها براي ولتاز هاي فوق توزيع 72/5 وحداكثر 145 KV ساخته مي شوند .ودر ان مشابه ولتاز هاي توزيع تجهزات در داخل تابلو قرار گرفته و محفظه ي تابلو با گاز SF6 با فشاري كمتر از يك اتمسفر پر مي شود .


ب) طراحي واحداث پستهاي معمولي به صورت سر پوشيده حداكثر براي ولتاز هاي فوق توزيع تا 145 KV متداول است و بسته به مورد دو شكل براي طراحي وجود دارد :

1- پست هاي سر پوشيده به صورت يك طبقه كه ترتيب استقرار تجهيزات مشابه پست هاي بيروني است.
2- پست هاي سر پوشيده بصورت مدولار كه تجهيزات فشار قوي در سطوح مختلف قرار مي گيرند.

ج) پست هاي HIS نسل جديد پست هاي فوق توزيع مي باشند كه تا ولتاز 170 KV ساخته شده اند و عمدتا براي افزايش ظرفيت پست هاي موجود و يا توسعه ي پست ها در مواقعي كه مشكل فضا وجود دارد كار برد دارند .در طراحي اصلي اين پست ها تجهزاتي شامل بريكر

سكسيونر، سكسيونر زمين و ترانس جريان در يك محفظه ي گاز SF6 قرار دارند وبقيه ي تجهزات واتصالات از جمله باس بار ها در فضاي باز قرار دارند.
پست هاي GIS با استفاده از باس داكت هر گونه چرخش و تغيير جهت فيدرها را امكان مي كند و لذا خطوط ارتباطي از هر جهت مي توانند به فيدر مربوطه متصل گردند در حالي در ساير پست ها اين عمل به سادگي امكان پذير نيست.

در پست هاي GIS كليه ي تجهيزات به صورت فشرده ودر محفظه هاي گاز SF6 قرار دارند .

در پست هاي HIS بخشي از تجهزات به صورت فشرده خواهند بود ولي اتصالات فيدر ها و باس بار ها در فضاي باز بوده ولذا نسبت به پست هاي GIS فضاي بيشتري مورد نياز است

تست های ترانس قدرت

تست های ترانس قدرت

تست های ترانس قدرت

ترانس های قدر ت در کارخانه سازنده تست اساسی شده و با ولتاژ های در حد نامی و بیشتر و جریانهای بزرگ، تست میشوند اما پس از حمل ترانس به مقصد جهت بررسی و تائید صحت عملکرد ترانس و نداشتن هر نوع عیب در زمان بهره برداری ، تستهایی بروی آن در محل (پست )با وسایل اندازه گیری دقیق اما قابل حمل ونقل انجام میشود که به اختصار در زیر آمده است:

1-     تست نسبت تبدیل :(RATIO)

2- تست پیوستگی تپ چنجر(TAP CONTINUE)

      3- تست مقاومت عایقی : (MEGGER)

4- تست جریان بی باری :(NO_LOAD)

5- تست شار مغناطیسی : flow)

6- تست گروه برداری :(VECTOR GROUP)

7- تست اتصال کوتاه :(SHORT CIRCUIT)

8- تست مقاومت اهمی :(RESISTANCE)

9- تست تانژانت دلتا :(TAN- DELTA)

 

1-     تست نسبت تبدیل :(RATIO)

 در این تست با دادن ولتاژ به اولیه یا ثانویه ترانس ، ولتاژ طرف مقابل را به دقت اندازه گیری می کنند.در ترانسهای قدرت کاهنده معمولا طرف اولیه را ولتاژ 380 ولت می دهند و در ثانویه ولتاژ بین 110 تا 180( در تراسهای 20/63 کیلو ولت )بسته به ترانس و تپ های آن اندازه گیری خواهد شد.

 

2- تست پیوستگی تپ چنجر(TAP CONTINUE)

در این تست به اولیه ولتاژ 380 داده و در طرف ثانویه ولت مترهای آنالوگ دقیق قرار داده و در زمان تغییر تپ ها انحراف عقربه در هر سه فاز را بررسی کرده تا بقول معروف عقربه پس نزند . در زمان تغییر تپ میبایست به ترتیب زیر عمل نمود.

    1-2....1-2-3....2-3-4....3-4-5 و... یعنی یک پله پائین ودو پله بالا (در روند افزایشی تپ )

 

      3- تست مقاومت عایقی : (MEGGER)

این تست را به کمک دستگاه میگر انجام می دهند و در زمانهای 15 ثانیه و60 ثانیه و5 دقیقه و 10 دقیقه اندازه گیری میکنند. اندازه گیری به قرار زیر است:

LV/HV  

HV +E/LV

LV+E/HV

در این تست سرهای اولیه اتصال کوتاه میشود و همینطور در ثانویه.(بهتر است در مرحله اول انجام شود)

 

4- تست جریان بی باری :(NO_LOAD)

 در این تست با دادن ولتاژ به اولیه و در صورتی که ثانویه مدار باز است جریان آنرا با آمپر متر دقیق اندازه گیری می کنیم . برای ثانویه هم به همین منوال است . در اتصال ستاره نسبت آمپر های سه فاز 1-0.8-1 و در اتصال مثلث 1-1-1.3 است.

 

5- تست شار مغناطیسی : flow)

در این تست با دادن ولتاژ تک فاز به سر های هر فاز و نول (در اتصال ستاره ) جریان هر فاز را اندازه گیری و ولتاژ سیم پیچ طرف مقابل را می خوانیم.

 

6- تست گروه برداری :(VECTOR GROUP)

در این تست سرهای مشابه ،در یک فاز را اتصال کوتاه کرده (مثلا U-u) و ولتاژ سه فاز را تزریق میکنیم و ولتاژ را برای تمای سرها نسبت به هم میخوانیم.

 

7- تست اتصال کوتاه :(SHORT CIRCUIT)

این تست را با اتصال کوتاه کردن در ثانویه انجام میدهیم و جریان در اولیه و ثانویه را پس از وصل ولتاژ 380 به اولیه قرائت و ثبت میکنیم.

 

8- تست مقاومت اهمی :(RESISTANCE)

در این تست ولتاژ دی سی (مثلا 12 ولت ) را به سرهای هر فاز با سر نول در اتصال ستاره و هر دو فاز در اتصال مثلث تزریق کرده و جریان عبوری را اندازه گیری میکنیم.(این تست بهتر است در آخرین مرحله انجام گیرد)

 

9- تست تانژانت دلتا :(TAN- DELTA)

در این تست با دستگاه مخصوص این تست حالتهای مختلف در ترانس را میشود بررسی نمود و ظرفیت خازنی بین هر نقطه از ترانس را اندازه گیری کرد.

منبع : www.power-ae.blogfa.com

پست برق چيست؟

پست برق چيست؟

۱-تعریف پست:

پست محلی است که تجهیزات انتقال انرژی درآن نصب وتبدیل ولتاژانجام می شودوبا استفاده از کلید ها امکان انجام مانورفراهم می شوددرواقع کاراصلی پست مبدل ولتاژ یاعمل سویچینگ بوده که دربسیاری از پستها ترکیب دو حالت فوق دیده می شود

در خطوط انتقال DC چون تلفات ناشی از افت ولتاژ ندارد وتلفات توان انتقالی بسیار پایین بوده ودر پایداری شبکه قدرت نقش مهمّی دارند لزا اخیرا ُ این پستها مورد توجه قراردارند ازاین پستها بیشتردر ولتاژهای بالا (800 کیلو ولت وبالاتر) و در خطوط طولانی به علت پایین بودن تلفات انتقال استفاده می شود.

درشبکهای انتقال DC درصورت استفاده ازنول زمین می توان انرژی الکتریکی دا توسط یک سیم به مصرف کننده انتقال داد.

2-انواع پست:

پستها را می توان ازنظر نوع وظیفه,هدف,محل نصب,نوع عایقی, به انواع مختلفی تقسیم کرد.

براساس نوع وظیفه وهدف ساخت:

پستهای افزاینده , پستهای انتقال انرژی , پستهای سویچینگ و کاهنده فوق توزیع .

ـــ براساس نوع عایقی:

پستها با عایق هوا, پستها با عایق گازی( که دارای مزایای زیراست):

پایین بودن مرکز ثقل تجهیزات در نتیجه مقاوم بودن در مقابله زلزله, کاهش حجم, ضریب ایمنی بسیار بالا باتوجه به اینکه همهً قسمت های برق دار و کنتاکت ها در محفظهً گازSF6 امکان آتش سوزی ندارد, پایین بودن هزینهً نگهداری باتوجه به نیاز تعمیرات کم تر, استفاده د ر مناطق بسیار آلوده و مرطوب و مرتفع .

معایب پستها با عایق گازی :

گرانی سیستم و گرانی گاز SF6 , نیاز به تخصص خاص برای نصب و تعمیرات,مشکلات حمل و نقل وآب بندی سیستم.

ـــ بر اساس نوع محل نصب تجهیزات :

نصب تجهیزات در فضای باز , نصب تجهیزات در فضای سرپوشیده .

معمولاُ پستها را از 33 کیلو ولت به بالا به صورت فضای باز ساخته  وپستهای عایق گازی راچون فضای کمی دارندسرپوشیده خواهند ساخت.

اجزاع تشکيل دهنده پست :

پستهای فشار قوی از تجهیزات و قسمتهای زیر تشکیل می شود :

ترانس قدرت , ترانس زمین و مصرف داخلی , سویچگر ,  جبران کنندهای تون راکتیو , تاً سیسات جانبی الکتریکی , ساختمان کنترل , سایر تاًسیسات ساختمانی .

ـ ترانس زمین:

از این ترانس در جاهایی که نقطهً اتصال زمین (نوترال) در دسترس نمی باشد که برای ایجاد نقطهً نوترال از ترانس زمین استفاده می شود . نوع اتصال در این ترانس به صورت زیکزاک Zn است . این ترانس دارای سه سیم پیچ می باشد که سیم پیچ هر فاز به دو قسمت مساوی تقسیم می شود و انتهای نصف سیم پیچ ستون اوٌل با نصف سیم پیچ ستون دوٌم در جهت عکس سری می باشد .

ـ ترانس مصرف داخلی:

از ترانس مصرف داخلی برای تغذیه مصارف داخلی پست استفاده می شود .

تغذیه ترانس مصرف داخلی شامل قسمتهای زیر است :

تغذیه موتورپمپ تپ چنجر , تغذیه بریکرهای Kv20 , تغذیه فن و  سیستم خنک کننده , شارژ باتری ها , مصارف روشنایی , تهویه ها . نوع اتصال سیم پیچ ها به صورت مثلث – ستاره با ویکتورکروپ  (نوع اتصال بندی) DYn11 می باشد .

ـ سویچگر:

تشکیل شده از مجموعه ای از تجهیزات که فیدرهای مختلف را به باسبار و یا باسبار ها را در نقاط مختلف به یکدیگر با ولتاژ معینی ارتباط می دهند . در پستهای مبدل ولتاژ ممکن است از دو یا سه سویچگر با ولتاژهای مختلف استفاده شود .

ـ تجهیزات سویچگر:

باسبار:

که خود تشکیل شده از مقره ها , کلمپها , اتصالات وهادیهای باسبار که به شکل سیم یا لولهًً توخالی و غیره است .

بریکر , سکسیونر , ترانسفورماتورهای اندازه گیری وحفاظتی , تجهیزات مربوت به سیستم ارتباطی , وسایل کوپلاژ مخابراتی(که شامل : موج گیر , خازن کوپلاژ , دستگاه تطبیق امپدانس است ) ,

برقگیر:

که برای حفاظت در برابر اضافه ولتاژ و برخورد صاعقه به خطوط است که در انواع میله ای , لوله ای , آرماتور , جرقه ای و مقاوتهای غیرخطی است .

ـ جبران کنندههای توان راکتیو:

جبران کننده ها شامل خازن وراکتورهای موازی می باشندکه به صورت اتصال ستاره در مدار قرار دارند و نیاز به فیدر جهت اتصال به باسبار می باشند که گاهی اوقات راکتورها در انتهای خطوط انتقال نیز نصب می شوند .

ـــ انواع راکتور ازنظر شکل عایقی :

راکتور با عایق بندی هوا , راکتور با عایق بندی روغنی .

ـــ انواع نصب راکتور سری :

راکتورسری با ژنراتور, راکتورسری باباسبار, راکتورسری با فیدرهای خروجی, راکتورسری بافیدرهای خروجی به صورت گروهی.

ـ ساختمان کنترل:

کلیهً ستگاه های اندازه گیری پارامترها, وسایل حفاظت وکنترل تجهیزات ازطریق کابلها از محوطهً بیرونی پست به داخل ساختمان کنترل ارتباط می یابد همچنین سیستمهای تغذیه جریان متناوب ومستقیم (AC,DC) در داخل ساختمان کنترل قراردارند,این ساختمان اداری تاًسیسات مورد نیاز جهت کار اپراتور می باشد که قسمت های زیر را دارا می باشد :

اتاق فرمان , فیدر خانه , باطری خانه , اتاق سیستم های توضیع برق

(AC,DC) , اتاق ارتباطات , دفتر , انبار و ...

ـ باطری خانه:

جهت تامین برقDC برای مصارف تغذیه رله های حفاظتی, موتورهای شارژ فنر و... مکانیزم های فرمان و روشنایی اضطراری و... نیاز به  باطری خانه دارند که در اطاقکی تعدادی باطری با هم سری می شوند و

دردو مجموعه معمولاً 48 و110ولتی قرارمی گیرد وهرمجموعه با یک دستگاه باطری شارژ کوپل می شوند .

انواع توان در شبكه هاي توزيع

انواع توان در شبكه هاي توزيع

 انواع توان در شبكه هاي توزيع

مي دانيم در شبكه هاي جريان متناوب توان ظاهري كه از مولدها دريافت مي شود به دو بخش توان مفيد و غير مفيد تقسيم مي شود . نحوه اين تقسيم به شرايط مدار بستگي دارد به اين معني كه هر قدر ضريب توان (CosΦ) به يك نزديكتر باشد سهم توان مفيد بيشتر است . اين اتفاق در مدارتي رخ مي دهد كه مصارف اهمي آن بيشتر است .مانند سيستمهاي روشنايي يا توليد گرما توسط انرژي برق . اما مي دانيم كه سهم عمده مصارف شبكه ها را مصرف كننده هاي (اهمي – سلفي ) دريافت مي كنند . مانند الكتروموتورها – ترانسفورماتورهاي توزيع – چوكها و .... كه درآنها سيم پيچ يا سلف نقش اصلي را ايفا مي كند . در سيمپيچها به علت خاصيت ذخيره سازي انرژي الكتريكي بصورت ميدان مغناطيسي توان همواره بين شبكه و سلف رد و بدل مي شود . سلف در يك چهارم زمان تناوب توان دريافت مي كند و در يك چهارم بعدي زمان ، توان را به شبكه پس مي دهد . درست است كه نتيجه رياضي اين عمل يعني عدم مصرف انرژي زيرا توان داده شده به سلف با توان دريافت شده از ان برابر است اما در عمل اين اتفاق رخ نمي دهد زيرا توان پس داده شده به شبكه امكان استفاده را براي مولد ايجاد نمي كند و اين توان در هر حالتي از مولد دريافت شده است . و براي رسيدن به مصرف كننده اهمي – سلفي از شبكه توزيع شامل : سيمها – كابلها و ... عبور كرده است .

نتيجه اينكه سلف تواني را از مولد دريافت مي كند اما اين توان را به شبكه پس مي دهد . اين توان قابل استفاده نيست و در مسير عبور تلف مي شود . پس مقدار از توان تلف مي شود . مصرف كننده هاي فوق براي انجام اينكار به توان مذكور نياز دارند اما اين توان براي شبكه مضر است و زيانهاي زير را در پي دارد :

- اضافه شدن جريان مولد و درنتيجه نياز به مولدهايي با توانهاي بيشتر

- چون جريان شبكه زياد مي شود به سيمها و كابلهايي با سطح مقطع بالاتر براي كاهش افت ولتاژ نياز است كه اين موضوع هزينه اوليه شبكه را افزايش مي دهد .

- اتلاف توان در شبكه هاي توزيع بصورت حرارت روي مي دهد در نتيجه هر كاري كنيد نمي توانيد از اين اتلاف جلوگيري كنيد . نتيجه اين اتلاف توان ،كاهش ولتاژ مصرف كننده مي باشد كه اين موضع راندمان مصرف كننده را پايين مي آورد .

- نمي توان اين توان را به مصرف كننده هاي اهمي سلفي تحويل نداد زيرا كار آنها مختل مي شود .

خازن ناجي شبكه هاي توليد و توزيع

توان هم در خازنها بصورت توان غير مفيد است درست مانند سلفها در يك چهارم پريود موج متناوب ،توان دريافت مي كنند و در يك چهارم بعدي توان را تحويل مي دهند پس خازنها هم مانند سلفها باعث افرايش توان راكيتو ( غير مفيد ) شبكه مي شوند اما اتفاق بامزه زماني روي مي دهد كه خازن و سلف با هم در شبكه قرار گيرند .

اين دو برعكس هم عمل مي كنند . يعني زماني كه سلف توان مي گيرد خازن توان مي دهد و زماني كه سلف توان مي دهد خازن توان مي گيرد . پس توانهاي غير مفيد اين دو فقط يكبار از شبكه دريافت مي شود و در زمانهاي بعد بين آنها تبادل مي شود بدون اينكه مولد اين توان را تحمل كند . پس مصرف كننده هاي اهمي سلفي توان راكتيو خود را دريافت مي كنند و مولد و شبكه توزيع آنرا توليد و پخش نمي كنند زيرا اين كار را خازن انجام مي دهد . اين خازنها از حالا به بعد ، خازنهاي اصلاح ضريب توان نام مي گيرند و وظيفه آنها تامين توان راكتيو مورد نياز مصرف كننده هاي اهمي سلفي است .

اتصال خازن به شبكه

خازنهاي اصلاح ضريب توان بايد در شبكه بصورت موازي قرار گيرند . براي اينكار در شبكه هاي تكفاز بايد به فاز و نول وصل شوند و در شبكه هاي سه فاز پس از اتصال بصورت ستاره يا مثلث آنگاه به سه فاز متصل مي شوند .

اين خازنها بايد از انواعي انتخاب شوند كه بتوانند دايمي در مدار قرار گيرند پس بايد بتوانند ولتاژ شبكه را تحمل كنند در محاسبه خازن از انواعي استفاده مي شود كه ولتاژ مجاز آنها 15% بيشتر از ولتاژ شبكه باشد .

محاسبه خازن

نقش خازن در شبكه كاهش توان راكتيو مصرف كنند هاي اهمي – سلفي از ديد مولدها است . با اين اتفاق ضريب توان مفيد به يك نزديك مي شود . پس با كنترل ضريب توان امكان كنترل توان راكتيو وجود دارد . اين كار بكمك يك كسينوس في متر صورت مي گيرد . يعني بكمك كسينوس في متر مي توان دريافت كه ضريب توان و در نتيجه توان راكتيو در چه وضعيتي قرار دارد .

دامنه تغييرات ضريب توان (CosΦ) :

خازن مذكور بايد برابر نياز شبكه باشد در غير اينصورت خود توان راكتيو از مولد دريافت مي كند و همچنين سبب افزايش ولتاژ آن مي شود . پس بايد خازن مطابق نياز شبكه محاسبه شود .

پرسش : شبكه به چه مقدار خازن نياز دارد ؟

پاسخ : مقداري كه ضريب توان را به يك نزديك كند . اين مقدار خازن خود توان راكتيوي ايجاد مي كند كه توان راكتيو مصرف كننده اهمي – سلفي را جبران مي كند . پس مقدار خازن به مقدار توان راكتيو مدار بستگي دارد . هر قدر اين توان قبل از خازن گذاري بيشتر باشد ، اندازه خازن نيز بزرگتر خواهد بود .

با توجه به مطالب گفته شده بايد براي محاسبه خازن دو مقدار مشخص شود :

يك – مقدار ضريب توان شبكه قبل از خازن گذاري

دو – مقدار ضريب توان شبكه بعد از خازن گذاري كه انتظار داريم شبكه به آن برسد

سه - اندازه توان اكتيو

پس از تعيين اين مقاديرمراحل زير را پي مي گيريم . براي مقدار ضريب توان مطلوب مثلا عدد 9/0 مقدار خوبي است . حال دو مقدار ضريب توان داريم يكي ضريب توان شبكه قبل از خازن گذاري و ديگري ضريب توان مطلوب كه مي خواهيم با گذاردن خازن به آن برسيم . بكمك رابطه زير مقدار توان راكتيو مورد نظر را كه با آمدن خازن تامين مي شود محاسبه مي كنيم . ( توجه : در خريد خازنهاي اصلاح ضريب توان بجاي فارد براي تعيين ظرفيت خازن از ميزان توان راكتيو آن خازن سخن گفته مي شود.)

محاسبه خازن در اين مرحله تمام مي شود و مقدار توان بدست آمده همان مقدار خازن موردنياز است .

Q = P . F

نیروگاه حرارتی

نیروگاه حرارتی

نیروگاه حرارتی

مقدمه

نیروگاه حرارتی جهت تولید انرژی الکتریکی بکار می‌رود که در عمل پره‌های توربین بخار توسط فشار زیاد بخار آب ، به حرکت در آمده و ژنراتور را که با توربین کوپل شده است، به چرخش در می‌آورد. در نتیجه ژنراتور انرژی الکتریکی تولید می‌کند. نیروگاه حرارتی به مقدار زیادی آب نیاز دارد. در نتیجه در محلهایی که آب به فراوانی یافت می‌شود، ترجیحا از این نوع نیروگاه استفاده می‌شود. چون انرژی الکتریکی را به روشهای دیگری ، مثل انرژی آب در پشت سدها (توربین آبی) ، انرژی باد (توربین بادی) ، انرژی سوخت (توربین گازی) و انرژی اتمی هم می‌توان تهیه کرد. سوخت نیروگاه حرارتی شامل ، فروت و یا گازوئیل طبیعی است.

مشخصات فنی نیروگاه

سوخت

سوخت اصلی نیروگاه ، سوخت سنگین (مازوت) می‌باشد که توسط تانکرها حمل و از طریق ایستگاه تخلیه سوخت در سه مخزن 33000 متر مکعبی ذخیره می‌گردد. سوخت راه اندازی ، سوخت سبک (گازوئیل) است که در یک مخزن 430 متر مکعبی نگهداری می‌شود.

آب

آب مصرفی نیروگاه ، جهت تولید بخار و مصرف برج خنک کن و سیستم آتش نشانی ، از طریق چاه عمیق تامین می‌گردد.

سیستم خنک کن

برج خنک کن نیروگاه از نوع تر می‌باشد و 18 عدد فن (خنک کن) دارد که هر یک دارای الکتروموتوری به قدرت 132kw و سرعت سرعت 141RPM می‌باشد و بوسیله دو عدد پمپ توسط لوله‌ای به قطر 5.2 متر آب مورد نیاز خنک کن تامین می‌گردد. دمای آب برگشتی در برج خنک کن 29.6 درجه سانتیگراد و دمای آب خروجی از برج 21.6 درجه سانتیگراد می‌باشد.

سیستم تصفیه آب

سیستم تصفیه آب جهت برج خنک کن

آب لازم جهت برج خنک کن بایستی فاقد املاحی باشد که سریعا در لوله‌های کندانسور رسوب می‌کنند (از قبیل بی‌کربناتها). این املاح با افزودن کلرورفریک ، آب آهک و آلومینات سدیم گرفته می‌شود و سپس رسوبات جمع شده توسط یک جاروب جمع کننده به بیرون منتقل می‌شوند. به این آب که بدون سختی بی کربنات باشد، آب نرم می‌گویند. آب نرم وارد دو استخر ذخیره شده و از آنجا توسط پمپهایی جهت تامین کمبود آب به برج خنک کن فرستاده می‌شود. برای از بین بردن خزه و جلبک در این استخر ، سیستم تزریق کلر طراحی شده است.

سیستم تصفیه آب جهت تولید بخار

چون آب مورد نیاز برای تولید بخار و جبران کمبود سیکل آب و بخار بایستی کیفیت بسیار بالایی داشته باشد، لذا برای این منظور از یک سیستم مشترک برای هر دو واحد استفاده می‌شود. بعد از اینکه مقداری از سختی آب گرفته شد، وارد سه دستگاه فیلتر شنی می‌شود، سپس به مخزن ذخیره وارد و از آنجا توسط سه عدد پمپ به طرف فیلتر کربنی فعال فرستاده می‌شود، تا کلر موجود در آب بوسیله زغال فعال جذب شود. بعد از این فیلتر یک مبدل حرارتی در نظر گرفته شده که دمای آب را در 25 درجه سانتیگراد ثابت نگه می‌دارد.

 سپس این آب وارد دو دستگاه فیلتر 5 میکرونی شده و ذراتی که قطر آنها بیشتر از 5 میکرون می‌باشند، توسط این فیلترها جذب و وارد دو دستگاه ریورس اسمز می‌گردد. در این دستگاه 90% املاح محلول در آب گرفته می‌شود. آب پس از این مرحله وارد مخزن زیرزمینی می‌گردد. سپس توسط سه پمپ به فیلترهای کاتیونی و آنیونی وارد شده و پس از تنظیم PH و کنترل از نظر شیمیایی به مخازن ذخیره آب وارد و مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بویلر

بویلر نیروگاه دارای درام بالائی و پائینی بوده و به صورت گردش اجباری توسط سه عدد پمپ سیرکوله (Boiler Circulation Watepump) و کوره ، تحت فشار می‌باشد. درام بالایی معمولا به وزن 110 تن در ارتفاع 50.6 متری و ضخامت جداره 11 سانتیمتر می‌باشد. بویلر دارای 16 مشعل هست که در چهار طبقه و در چهار گوشه با زاویه ثابت قرار گرفته‌اند. مشعلهای ردیف پائین برای هر دو سوخت مازوت و گازوئیل بکار می‌رود.

توربین

نیروگاه از نوع ترکیب متوالی در یک امتداد (Tadem Compound) و دارای سه سیلندر فشار قوی ، فشار متوسط و فشار ضعیف می‌باشد که توربین فشار قوی و فشار متوسط در یک پوسته قرار گرفته و در پوسته دیگر توربینهای فشار ضعیف قرار دارند. توربین فشار قوی 8 طبقه و توربین فشار متوسط 5 طبقه و توربین فشار ضعیف با دو جریان متقارن و هر یک دارای 5 طبقه است. بخار از طریق دو عدد شیر اصلی در دو طرف توربین و شش عدد شیر کنترل وارد توربین فشار قوی شده و بعد از انبساط در چندین طبقه از توربین به بویلر بر می‌گردد. سپس وارد توربین فشار متوسط شده و بعد از انبساط توسط یک لوله مشترک وارد توریبن فشار ضعیف گردیده و به طرف کندانسور می‌رود.

کندانسور

کندانسور نیروگاه از نوع سطحی یک عبوری با جعبه آب مجزا می‌باشد که در زیر توریبن فشار ضعیف قرار گرفته است. برای ایجاد خلا کندانسور از دو نوع سیستم استفاده می‌شود که سیستم اول در موقع راه اندازی و توسط یک مکنده هوا انجام می‌یابد. در طول بهره برداری خلا لازم توسط دو دستگاه پمپ تامین می‌گردد که این پمپها فشار داخل کندانسور را کاهش می‌دهند.

ژنراتور

ژنراتور طوری طراحی شده است که در مقابل اتصال کوتاه و نوسانات ناگهانی بار و احیانا انفجار هیدروژن در داخل ماشین مقاومت کافی داشته باشد. سیستم تحریک آن شامل یک اکساتیر پیلوت (Pilot exiter) با ظرفیت 45 کیلوولت آمپر می‌باشد و جریان تحریک اکسایتر پیلوت در لحظه Flashing از طریق باطری خانه تامین می‌شود. ضمنا سیم پیچهای دستگاه توسط هوا خنک کاری می‌شوند.

ترانسفورمرها و تغذیه داخلی نیروگاه

ترانس اصلی (Main Ttansformer):این ترانس به صورت سه تک فاز با ظرفیت هر کدام 150 مگا ولت آمپر و فرکانس 50 هرتز و امپرانس ولتاژ 14.2 درصد به عنوان Step Up Tranformer ، جهت بالا بردن ولتاژ خروجی ژنراتور از 20 کیلو ولت تا 230 کیلو ولت بکار رفته است. در ضمن نسبت تبدیل ، 10.20%±247 کیلو ولت می‌باشد.

ترانس واحد (Unit Transformer):این ترانس با ظرفیت 35/22/22 مگا ولت آمپر و نسبت تبدیل 3/316/516%±20 و فرکانس 50 هرتز و امپدانس ولتاژ 8.5% و تپ چنجر Off- Loud ، ولتاژ 20 کیلو ولت خروجی ژنراتور را تبدیل به 6 کیلو ولت نموده و به منظور تامین مصارف داخلی نیروگاه در حین بهره برداری بکار می‌رود.

ترانس استارتینگ (Start up Trans): این ترانس به تعداد دو عدد ، به نامهای LTB و LTA و با ظرفیت 25/25/25 مگا ولت آمپر و نسبت تبدیل 10%±3/6/10%± کیلو ولت و فرکانس 50 هرتز و امپدانس 10% و تپ چنجر On Lead ، ولتاژ 230 کیلو ولت شبکه را تبدیل به 6 کیلو ولت نموده و شینه‌ها را طبق شکل شماتیک ضمیمه تغذیه می‌نماید.

ترانس تغذیه (Auxiliary Trans): ترانس تغذیه در ظرفیتهای مختلف 630/1600/2500 کیلو ولت آمپر ، ولتاژ 6 کیلو ولت را تبدیل به 400 ولت می‌نماید که جهت تامین مصارف داخلی فشار ضعیف بکار می‌رود.

سیستم آتش نشانی

آب: کلیه قسمتهای نیروگاه (ساختمان شیمی ، ماشین خانه ، بویلر ، کارگاه ، انبار و ...) و محوطه مجهز به سیستم آب آتش نشانی می‌باشند.

فوم: کلیه قسمتهای سوخت رسانی اعم از مخازن سوخت سبک و سنگین و ایستگاه تخلیه سوخت ، بویلر دیزل اضطراری و بویلر کمکی مجهز به سیستم فوم می‌باشند.

گاز CO2: کلیه سیستمهای الکتریکی از قبیل ساختمان الکتریکی و... توسط گاز CO2 حفاظت می‌گردد

نیروگاه حرارتی

نیروگاه حرارتی

نیروگاه حرارتی

مقدمه

نیروگاه حرارتی جهت تولید انرژی الکتریکی بکار می‌رود که در عمل پره‌های توربین بخار توسط فشار زیاد بخار آب ، به حرکت در آمده و ژنراتور را که با توربین کوپل شده است، به چرخش در می‌آورد. در نتیجه ژنراتور انرژی الکتریکی تولید می‌کند. نیروگاه حرارتی به مقدار زیادی آب نیاز دارد. در نتیجه در محلهایی که آب به فراوانی یافت می‌شود، ترجیحا از این نوع نیروگاه استفاده می‌شود. چون انرژی الکتریکی را به روشهای دیگری ، مثل انرژی آب در پشت سدها (توربین آبی) ، انرژی باد (توربین بادی) ، انرژی سوخت (توربین گازی) و انرژی اتمی هم می‌توان تهیه کرد. سوخت نیروگاه حرارتی شامل ، فروت و یا گازوئیل طبیعی است.

مشخصات فنی نیروگاه

سوخت

سوخت اصلی نیروگاه ، سوخت سنگین (مازوت) می‌باشد که توسط تانکرها حمل و از طریق ایستگاه تخلیه سوخت در سه مخزن 33000 متر مکعبی ذخیره می‌گردد. سوخت راه اندازی ، سوخت سبک (گازوئیل) است که در یک مخزن 430 متر مکعبی نگهداری می‌شود.

آب

آب مصرفی نیروگاه ، جهت تولید بخار و مصرف برج خنک کن و سیستم آتش نشانی ، از طریق چاه عمیق تامین می‌گردد.

سیستم خنک کن

برج خنک کن نیروگاه از نوع تر می‌باشد و 18 عدد فن (خنک کن) دارد که هر یک دارای الکتروموتوری به قدرت 132kw و سرعت سرعت 141RPM می‌باشد و بوسیله دو عدد پمپ توسط لوله‌ای به قطر 5.2 متر آب مورد نیاز خنک کن تامین می‌گردد. دمای آب برگشتی در برج خنک کن 29.6 درجه سانتیگراد و دمای آب خروجی از برج 21.6 درجه سانتیگراد می‌باشد.

سیستم تصفیه آب

سیستم تصفیه آب جهت برج خنک کن

آب لازم جهت برج خنک کن بایستی فاقد املاحی باشد که سریعا در لوله‌های کندانسور رسوب می‌کنند (از قبیل بی‌کربناتها). این املاح با افزودن کلرورفریک ، آب آهک و آلومینات سدیم گرفته می‌شود و سپس رسوبات جمع شده توسط یک جاروب جمع کننده به بیرون منتقل می‌شوند. به این آب که بدون سختی بی کربنات باشد، آب نرم می‌گویند. آب نرم وارد دو استخر ذخیره شده و از آنجا توسط پمپهایی جهت تامین کمبود آب به برج خنک کن فرستاده می‌شود. برای از بین بردن خزه و جلبک در این استخر ، سیستم تزریق کلر طراحی شده است.

سیستم تصفیه آب جهت تولید بخار

چون آب مورد نیاز برای تولید بخار و جبران کمبود سیکل آب و بخار بایستی کیفیت بسیار بالایی داشته باشد، لذا برای این منظور از یک سیستم مشترک برای هر دو واحد استفاده می‌شود. بعد از اینکه مقداری از سختی آب گرفته شد، وارد سه دستگاه فیلتر شنی می‌شود، سپس به مخزن ذخیره وارد و از آنجا توسط سه عدد پمپ به طرف فیلتر کربنی فعال فرستاده می‌شود، تا کلر موجود در آب بوسیله زغال فعال جذب شود. بعد از این فیلتر یک مبدل حرارتی در نظر گرفته شده که دمای آب را در 25 درجه سانتیگراد ثابت نگه می‌دارد.

 سپس این آب وارد دو دستگاه فیلتر 5 میکرونی شده و ذراتی که قطر آنها بیشتر از 5 میکرون می‌باشند، توسط این فیلترها جذب و وارد دو دستگاه ریورس اسمز می‌گردد. در این دستگاه 90% املاح محلول در آب گرفته می‌شود. آب پس از این مرحله وارد مخزن زیرزمینی می‌گردد. سپس توسط سه پمپ به فیلترهای کاتیونی و آنیونی وارد شده و پس از تنظیم PH و کنترل از نظر شیمیایی به مخازن ذخیره آب وارد و مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بویلر

بویلر نیروگاه دارای درام بالائی و پائینی بوده و به صورت گردش اجباری توسط سه عدد پمپ سیرکوله (Boiler Circulation Watepump) و کوره ، تحت فشار می‌باشد. درام بالایی معمولا به وزن 110 تن در ارتفاع 50.6 متری و ضخامت جداره 11 سانتیمتر می‌باشد. بویلر دارای 16 مشعل هست که در چهار طبقه و در چهار گوشه با زاویه ثابت قرار گرفته‌اند. مشعلهای ردیف پائین برای هر دو سوخت مازوت و گازوئیل بکار می‌رود.

توربین

نیروگاه از نوع ترکیب متوالی در یک امتداد (Tadem Compound) و دارای سه سیلندر فشار قوی ، فشار متوسط و فشار ضعیف می‌باشد که توربین فشار قوی و فشار متوسط در یک پوسته قرار گرفته و در پوسته دیگر توربینهای فشار ضعیف قرار دارند. توربین فشار قوی 8 طبقه و توربین فشار متوسط 5 طبقه و توربین فشار ضعیف با دو جریان متقارن و هر یک دارای 5 طبقه است. بخار از طریق دو عدد شیر اصلی در دو طرف توربین و شش عدد شیر کنترل وارد توربین فشار قوی شده و بعد از انبساط در چندین طبقه از توربین به بویلر بر می‌گردد. سپس وارد توربین فشار متوسط شده و بعد از انبساط توسط یک لوله مشترک وارد توریبن فشار ضعیف گردیده و به طرف کندانسور می‌رود.

کندانسور

کندانسور نیروگاه از نوع سطحی یک عبوری با جعبه آب مجزا می‌باشد که در زیر توریبن فشار ضعیف قرار گرفته است. برای ایجاد خلا کندانسور از دو نوع سیستم استفاده می‌شود که سیستم اول در موقع راه اندازی و توسط یک مکنده هوا انجام می‌یابد. در طول بهره برداری خلا لازم توسط دو دستگاه پمپ تامین می‌گردد که این پمپها فشار داخل کندانسور را کاهش می‌دهند.

ژنراتور

ژنراتور طوری طراحی شده است که در مقابل اتصال کوتاه و نوسانات ناگهانی بار و احیانا انفجار هیدروژن در داخل ماشین مقاومت کافی داشته باشد. سیستم تحریک آن شامل یک اکساتیر پیلوت (Pilot exiter) با ظرفیت 45 کیلوولت آمپر می‌باشد و جریان تحریک اکسایتر پیلوت در لحظه Flashing از طریق باطری خانه تامین می‌شود. ضمنا سیم پیچهای دستگاه توسط هوا خنک کاری می‌شوند.

ترانسفورمرها و تغذیه داخلی نیروگاه

ترانس اصلی (Main Ttansformer):این ترانس به صورت سه تک فاز با ظرفیت هر کدام 150 مگا ولت آمپر و فرکانس 50 هرتز و امپرانس ولتاژ 14.2 درصد به عنوان Step Up Tranformer ، جهت بالا بردن ولتاژ خروجی ژنراتور از 20 کیلو ولت تا 230 کیلو ولت بکار رفته است. در ضمن نسبت تبدیل ، 10.20%±247 کیلو ولت می‌باشد.

ترانس واحد (Unit Transformer):این ترانس با ظرفیت 35/22/22 مگا ولت آمپر و نسبت تبدیل 3/316/516%±20 و فرکانس 50 هرتز و امپدانس ولتاژ 8.5% و تپ چنجر Off- Loud ، ولتاژ 20 کیلو ولت خروجی ژنراتور را تبدیل به 6 کیلو ولت نموده و به منظور تامین مصارف داخلی نیروگاه در حین بهره برداری بکار می‌رود.

ترانس استارتینگ (Start up Trans): این ترانس به تعداد دو عدد ، به نامهای LTB و LTA و با ظرفیت 25/25/25 مگا ولت آمپر و نسبت تبدیل 10%±3/6/10%± کیلو ولت و فرکانس 50 هرتز و امپدانس 10% و تپ چنجر On Lead ، ولتاژ 230 کیلو ولت شبکه را تبدیل به 6 کیلو ولت نموده و شینه‌ها را طبق شکل شماتیک ضمیمه تغذیه می‌نماید.

ترانس تغذیه (Auxiliary Trans): ترانس تغذیه در ظرفیتهای مختلف 630/1600/2500 کیلو ولت آمپر ، ولتاژ 6 کیلو ولت را تبدیل به 400 ولت می‌نماید که جهت تامین مصارف داخلی فشار ضعیف بکار می‌رود.

سیستم آتش نشانی

آب: کلیه قسمتهای نیروگاه (ساختمان شیمی ، ماشین خانه ، بویلر ، کارگاه ، انبار و ...) و محوطه مجهز به سیستم آب آتش نشانی می‌باشند.

فوم: کلیه قسمتهای سوخت رسانی اعم از مخازن سوخت سبک و سنگین و ایستگاه تخلیه سوخت ، بویلر دیزل اضطراری و بویلر کمکی مجهز به سیستم فوم می‌باشند.

گاز CO2: کلیه سیستمهای الکتریکی از قبیل ساختمان الکتریکی و... توسط گاز CO2 حفاظت می‌گردد

سيستم تغذيه روغن كنترل

سيستم تغذيه روغن كنترل

سيستم تغذيه روغن كنترل

اين مجموعه شامل اجزاء و سيستم هاي زير مي‌باشد : - توربين V94.2 با تجهيزات جانبي - ژنراتور با تجهيزات جانبي - سيستم كنترل ، نظارت ، نمايش و حفاظت توربين - تجهيزات فشار قوي - مجموعة سيستم هاي كمكي مشترك GTCMPS94 : سيستمي الكترونيكي است كه صرفا بمنظور كنترل نظارت و حفاظت توربوژنراتور V94.2 بكار گرفته مي‌شود . سيستم GTCMPS94 يك سيستم كنترل توزيع شده ( DCS) ميكروپروسسوري مي‌باشد . وظايف كنترلي : وظايف كنترلي عيارتند از مجموعه اهداف و اعمال آنالوگ و ديجيتال بر روي فرايند بنحوي كه متغيرهاي سيستم در سطح مطلوب باقي بمانند . وظايف نظارتي : وظايف نظارتي اين امكان را به بهره برداري مي‌دهد تا بطور دستي وظايف كنترلي و حفاظتي را دنبال كرده و بطور مداوم اعمال در حال اجرا را دنبال نمايد . علاوه بر اين بهره بردار مي‌تواند اطلاعات مرتبط با وضعيت فرايند و تجهيزات را در اختيار داشته باشد . وظايف حفاظتي : جلوگيري از شكل گيري وضعيت هاي خطرناك براي تجهيزات و كل نيروگاه نگهداري سيستم در موقعيت مناسب از وظايف حفاظتي GTCMPS94 مي‌باشد . كلية وظايف كنترلي ، حفاظتي و نظارتي سيستمها و تجهيزات استفاده شده در مجموعه توربين ژنراتور V94.2 حين بهره برداري و در هر يك از مدهاي بهره برداري بعهدة سيستم GTCMPS94 مي‌باشد . تمامي تجهيزات سخت افزاري سيستم فوق در تابلوهاي اتاق كنترل واحد نصب گرديده‌اند CMPS94 در پــردازش مـدارهاي واسط ، ارتباطــات و منبع تغذيه داراي افزونـگي ( Redundant ) مي‌باشد. GTCMPS94 بمنظور كنترل تمام اتوماتيك مجموعة توربين گاز و ژنراتور و انجام وظايف اصلي زير طراحي شده است : ـ راه اندازي وبهره برداري و Shut Down خودكار ـ كنترل راه انداز ( Driver Contol ) ـ كنترل سوخت ـ اتصال واحد به شبكه ( Synchronisation ) ـ نظارت ( Monitoring ) ـ حفاظت توربو ژنراتور ـ تضمين شرايط بهينه عملكرد به نحوي كه سيستم در حداكثر دسترسي و راندمان و حداقل تعميرات قرار گيرد . ايستگاه واسط اپراتوري : ايستگاه واسط اپراتوري ( OIU ) سيستمي براي انجام عمليات بهره برداري بوده و به بهره بردار اين اجازه را مي‌دهد تا بطور كامل توسط يك مجموعه از صفحات گرافيكي عمليات مجموعة توربين و ژنراتور را مديريت نمايد . برخي از اجزا براي فرامين اساسي و نمايش ، علاوه بر سيستم فوق بطور مستقيم به يك تايل پانل متصل شده اند . پيكر بندي كنسول و صفحات گرافيكي بنحوي طراحي شده است كه بهره بردار به ساده ترين شيوه بتواند از سيستم استفاده كند . كابينت توزيع برق : كابينت توزيع برق شامل تجهيزات الكتريكي لازم براي توزيع انرژي الكتريكي ولتاژ پايين D C به عملكننده ها و ابزار دقيق مي‌باشد . از 2 ولتاژ 220 Vac مستقل و كابينت فوق استفاده مي‌شود يكي از خط عادي و ديگري از منبع تغذيه بدون وقفه UPS كه جزء متعلقات سيستم GTCMPS94 نمي‌باشد . كابينت فوق وظيفة تامين انرژي 24 Vdc و 220 Vdc مجموعة توربين ژنراتور را برعهده دارد . كابينت TSI : اين كابينت شامل بردهاي الكترونيكي لازم براي پردازش سيگنالهاي خاص نامبرده شده در زير مي‌باشد: ـ اندازه‌گيري لرزش ياتاقانهاي توربين ، ژنراتور و جعبه دنده ـ نظارت بر شعله در محفظة احتراق در اين كابينت همچنين سيستم حفاظت در برابر Over Speed نصب شده است . تشريح كلي سيستم : وظايف كنترلي : GTCMPS94 وظايف كنترلي زير را بر عهده دارد : ـ اجراي برنامه هاي راه اندازي ، بهره برداري و Shut Down ـ كنترل راه انداز ـ كنترل سوخت ـ سنكرون كردن احد با شبكه برنامه هاي راه اندازي ، بهره برداري و Shut Down : برنامة مديريت خودكارعمليات راه اندازي ، بهره برداري و Shut Down در MOD06 در PCU01نصب گرديده است . زمانيكه سيستم بطور خودكار تشخيص مي‌دهد كه مي‌تواند واحد را راه اندازي نمايد سيگنالي موسوم بهGas Turbine Ready To Start دريافت مي‌گردد و اپراتور از طريق OIUمي‌تواند بطور دستي برنامة راه اندازي واحد را اجرا نمايد . مراحل راه اندازي بگونه‌اي كه در زير تشريح مي‌گردد بطور خودكار انجام مي‌گيرد : ابتدا سيستم هاي جانبي بايد براي راه اندازي آماده شوند و سپس فرمان راه اندازي ( Static Frequency Control ) SFC صادر شده و توربين شتاب مي‌گيرد . زمانيكه به دور جرقه زني مي‌رسيم. فرمان باز شدن شيرهاي سوخت صادر مي‌شود . شمع ها جرقه زده و شير قطع اضطراري سوخت انتخابشده و باز مي‌گردد همزمان با برق دار شدن سيستم جرقه زن ، شمعها جرقه زده شير قطع اضطراري سوخت باز و شعله برقرار مي‌شود در اين حال تشخيص شعله در اتاق هاي احتراق واحد با آشكار كنندههاي مخصوص انجام گرفته و سيگنال On Flame ظاهر مي‌گردد در حين افزايش سرعت توربين تا دور سنكرون شيرهاي blow off كمپرسور بسته خواهند بود و SFC خاموش مي‌شود و سنكرون شدن بطور اتوماتيك انجام مي‌شود سپس توان توليد شده تا سطح مورد نظر افزايش مي‌يابد . با توجه به اينكه راهاندازي توربين در مد diffusion صورت مي‌گيرد با افزايش بار و عبور آن از سطح آستانة بهره برداري Premix تغيير نحوة سوخت از Diffusion به Premix صورت مي‌گيرد . در حين بهره برداري عادي در صورت لزوم و با توجه به شرايط توربين امكان تغيير نوع سوخت با استفاده از برنامه اتوماتيك تغيير سوخت امكان پذير مي‌باشد . برنامة Shut Down به شرح زير اجرا مي‌گردد : در اولين گام فرمان كاهش توان توليدي صادر مي‌گردد درادامه چنانچه توربين در حالت Premix كاركند به حالت diffusion بازمي‌گردد زماني كه توان توليدي تقريبا صفر شد فرمان باز شدن CB صادر و توربين ژنراتور از شبكه جدا مي‌گردد سپس جريان سوخت قطع شده و دور واحد كاهش مي‌يابد . درحين توقف توربين شيرهاي blow off باز شده و سيستم هاي جانبي به شكل مناسبي براي Shut Down تنظيم مي‌گردند در سرعت هاي پايين Lifting Oil Pump روشن شده و فرمان روشن شدنTurning Gear صادر مي‌گردد . اين سيستم براي خنك كردن واحد به مدت 24 ساعت محور توربين را با سرعتكمي مي‌چرخاند پس از سرد شدن و خاموش شدن Turning Gear ، توربين ژنراتور بمدت 6 ساعت درحالت سكون مي‌ماند . جهت جلوگيري از خمش محور توربين پس از 6 ساعت روشن شده و براي مدت 2 دقيقه Turning Gearتوربين را مي‌چرخاند و اين سيكل دوباره تكرار مي‌شود . كنترل راه انداز ( Drive Control ): مدارهاي منطقي فرامين و نظارت براي تمامي عمل كننده ها در MOD02 و MOD04 از PCU01 نصب گرديده اند . هر مدار منطقي راه اندازي شامل توابع اختصاصي براي عمل كننده هاي خاص و توابع عادي براي عمل كننده هاي معمولي مي‌باشد واحدهاي راه اندازي مي‌توانند اعمال زير را انجام دهند : - صدور فرامين دستي و آزاد كننده هاي آنها از OIU ـ مديريت مدارهاي واسط ـ مديريت سيگنال دهي در شرايط نامناسب و شرايط بهره برداري ـ مديريت تبادل داده با OIU

حفاظت شبکه های توزیع

حفاظت شبکه های توزیع

تجهیزات سیستم قدرت معمولاً از قیمت بالایی برخوردار می باشند لذا ایمن کردن آنها در مقابل خطرات از اهمیت بسیاری برخوردار است. یکی از این خطرات، خطرات ناشی از اتصال کوتاه می باشد که باعث ایجاد جریان بسیار بالایی، بالاتر از ظرفیت تجهیزات، می شود که در صورت قطع نشدن این جریان، صدمات زیادی به شبکه وارد می شود لذا برای محافظت شبکه در مقابل اتصال کوتاه نیاز به حفاظتهایی می باشد تا خطرات را حس کرده و دستور قطع را صادر کننده، و از صدمات جلوگیری شود. با قطع شدن جریان خطا می توان تا رفع شدن خطا مشترکین را از مسیری دیگر و با انجام عملیات مانور برق دار نمود. لذا انرژی توزیع نشده را نیز کاهش داد.

لذا آشنایی با تجهیزات حفاظتی و راهنمای حفاظت شبکه برای طراحان و بهره برداران شبکه اهمیت ویژه ای دارد. آشنایی با این روشها و تجهیزات حفاظتی بهره برداران را در جهت عیب یابی و کنترل عملکرد صحیح شبکه یاری می دهد در نتیجه امر شبکه بطور کامل حفاظت شده و در برابر خطااها از صدماتی چون پارگی سیم، ترانس سوختگی و سوختن کلید و .... مصون خواهد ماند

هارمونیک در شبکه های توزیع

امروزه تجهیز سیستمهای قدرت به تکنولوژی پیشرفته علی رغم توانائیها و سهولت در ارائه خدمات و .... موجبات مشکلاتی نیز خواهد شد. در این خصوص مقولات مختلفی مطرح گردیده است. که از جمله آن می توان به کیفیت توان اشاره نمود. که از جمله آن می توان به کیفیت توان اشاره نمود. یکی از مبانی مهم در این بحث مسأله هارمونیک است بطوریکه امروزه آلودگی هارمونیکی از ضمائم لاینفک شبکه های الکتریکی است. لذا شناخت هارمونیک و منابع آنها از اهمیت ویژه برخوردار است. ارزیابی هارمونیک شبکه متأثر از منابع تولید آن است. هارمونیکها از منابع مختلفی تولید میشود که از مهمترین آنها کنورترهای استاتیکی، ماشینهای چرخان و ..... می باشد. برای بهره برداران شبکه توزیع دانستن تأثیرات هارمونیک بر تجهیزات و رفتار شبکه و راههای محدود کردن و مقابله با هارمونیک اهمیت بسزایی دارد.

پیش بینی بار شبکه های توزیع

تأمین انرژی الکتریکی همواره یکی از نیازهای جوامع پیشرفته کنونی بوده است. با توجه به پیشرفتهای صورت گرفته در حال حاضر تقریباً اکثر فعالیتهای صنعتی با استفاده از این انرژی صورت می گیرد. با در نظر گرفتن رشد سریع صنعت، نیاز به تأمین این انرژی هر چه بیشتر احساس می گردد.

یکی از مسائلی که در این رابطه حتماً باید مدنظر قرار گیرد زمان بر بودن ساخت تأسیسات بزرگ تولید انرژی الکتریکی مانند سدها و نیروگاهها می باشد. همین امر لزوم پیش بینی بار در سالهای آینده و فراهم کردن مقدمات ساخت چنین نیروگاههایی را هر چه بیشتر مشخص می کند. بنابراین برای داشتن یک شبکه قابل اطمینان باید یک دید کلی از مصرف انرژی در سالهای آینده داشت و با توجه به آن برنامه ریزی ساخت و نصب تجهیزات گوناگون شبکه های تولید، انتقال و توزیع را انجام داد. در این راستا مسأله برآوردها از اهمیت بالایی برخوردار می باشد که دقیق تر بودن آن به معنی استفاده بهتر از امکانات و جلوگیری از بهدررفتن آنها می باشد

بازیابی بار در شبکه های توزیع

شبکه توزیع قطع برق می تواند بنا به دلایل بسیاری صورت گیرد که از آن جمله می توان به مواردی چون خطا، سیم پارگی، تیر شکستگی و .... اشاره نمود. در اکثر موارد می توان با قطع کلید در دو طرف خطا سایر مشترکین را برقدار نمود. در تعیین آرایش پس از بازیای بار پارامترهایی چون کاهش تلفات، افت ولتاژ مجاز و غیره اهمیت می یابد از جمله موارد بسیار مؤثر در پارامترهای تعیین کننده آرایش مذکور، تعیین نقاط مانور می باشد. نقاط مانور نقاطی هستند که از آن نقاط می توان برق رسانی به بارهای توزیع را انجام داد واضح است که هر چه این نقاط به بارها نزدیکتر باشند تلفات کمتر و یا اگر امکان برق دهی از چند جا وجود داشته باشد، قابلیت اطمینان توزیع بالاتری خواهیم داشت.عمل بازیابی بار در شبکه های توزیع با توجه به نقاط مختلف شبکه که دارای سکسیونر یا نقاط مانور می باشند انجام می شود اما اگر یک بازیابی بار بهینه از جهت تلف و قابلیت اطمینان بخواهیم، می بایست به کمک فرض خطا بطور متوالی در هر جای شبکه انجام گردد و محل قرار دادن سکسیونر در شبکه را مشخص نمود.افت ولتاژ و پخش بار در شبکه های توزیع

برق رسانی به مشترکین می بایست با کیفیت خوب و مطابق با استانداردهای توزیع باشد. از جمله محدودیتهای مطنقه برق توزیع جهت برق رسانی به مشترکین برق رسانی با ولتاژ در حد مجاز و بطور مطلوب می باشد. لذا اندازه گیری افت ولتاژ در طرحهای جدید و بدست آمدن ولتاژ مطلوب به مشترکین در بدترین حالات ممکن اهمیت ویژه ای دارد. چرا که در صورت ضعف و نوسان ولتاژ و یا اضافه ولتاژ، وسائل خانگی در معرض سوختگی قرار گرفته و امکان وارد آمدن خسارت وجود دارد. لذا در کلیه طرحها در یک شبکه توزیع و همچنین طراحی شبکه های توزیع محاسبات افت ولتاژ و پخش بار از پارامترهای کلیدی می باشد.از دیگر مزایای محاسبات افت ولتاژ و پخش بار تعیین ظرفیت تجهیزات منصوبه در شبکه توزیع می باشد. چرا که با انجام پخش بار تمامی ولتاژهای شینها و جریانهای خطوط بدست می آیند و با توجه به مقادیر آنها تجهیزات طراحی می شوند. روش بدست آوردن افت ولتاژ و پخش بار بستگی به نوع شبکه دارد و برای هر نوع، پخش بارهای خاصی وجود دارد لذا آشنایی با همگی آنها لازم می باشد. پخش بار دارای انواع متنوع می باشد که آشنایی با آنها در بررسی وضعیت شبکه و ارائه طرحهای جدید می تواند یاریگر بهره برداران و طراحان شبکه توزیع باشد.

اتوماسیون در شبکه های توزیع

اعمال سیستم اتوماسیون در شبکه های توزیع در یک دهه اخیر به یکی از چالشهای اساسی صنعت برق کشورهای پیشرفته تبدیل شده است. توسط این سیستم، امکان مدیریت بر شبکه های توزیع فراهم شده و در نتیجه برق با کیفیت مناسب به مشترکین تحویل داده می شود. طرحهای اتوماسیون، اهداف چون کاهش تلفات، فروش بیشتر انرژی توزیع نشده، کاهش هزینه کار نیروی انسانی، شناسائی استفاده کنندگان غیرمجاز برق، کشف سریع محل عیب و مانور از راه دور را دنبال می کند. ضرورت اجرای اتوماسیون در ایران با توجه به شرایط نامطلوب اکثر شبکه های توزیع، بیشتر و بیشتر احساس می گردد. البته قبل از پیاده سازی طرح اتوماسیون، عمل مکانیزاسیون و انجام اصلاح شبکه بمهراه تغییر سیاست های تعمیر و نگهداری اقدامی اساسی به شمار می رود، زیرا در راندمان عملکرد اتوماسیون نقش بسزایی ایفا می کند. علاوه بر مزایای فنی، اعمال این سیستم دارای سودآوری اقتصادی بوده که مجموعاً بستگی به انتخاب صحیح تابع عملکردی و اجزای تشکیل دهنده آن متناسب با معیارهای فنی و اقتصادی شبکه توزیع مورد آزمایش دارد. لذا در رابطه با شبکه توزیع ایران داشتن اطلاعات مرتبط با اتوماسیون و تجربیات سایر کشورها از اهمیت فراوانی برخوردار است. به عبارتی دیگر با استفاده از یک الگوی جامع در راستای محاسبات سود به هزینه، می توان توابع موجود را با در نظر گرفتن پارامترهای فنی و شرایط اقتصادی شبکه توزیع مورد نظر آزمایش و طرحی مطلوب انتخاب نمود.ارزیابی و افزایش قابلیت اطمینان شبکه های توزیع

مفهوم قابلیت اطمینان در کلیه موارد وامور مهندسی کاربرد داشته و در ارتباط مستقیم با سود و ضرر می باشد. در شبکه های توزیع نیز همچون سایر مسائل مهندسی مفهوم قابلیت اطمینان وجود داشته و افزایش آن از اهمیت ویژه های برخوردار است.

افزایش قابلیت اطمینان در شبکه های توزیع مستلزم هزینه و ارزش گذاری مالی می باشد. مخصوصاً وقتی که بخواهیم قابلیت اطمینان بالایی را به 100% (کاملاً مطمئن) نزدیک کنیم. همانطور که می دانیم از دید مهندسی قابلیت اطمینان هیچگاه 100% نمی شود لذا می بایست بین افزایش قابلیت اطمینان و صرفه اقتصادی مصالحه ای صورت گیرد. ارزيابي قابليت از اطمينان، وضعيت شبكه را از لحاظ نزدیک یا دور بودن به نقطه بحران قطعها مشخص می کند لذا زنگ هشداری در بررسی وضعیت شبکه می باشد. در نتیجه افزایش قابلیت اطمینان توجیح اقتصادی دارد.شبکه های با قابلیت پایین دارای تعداد خاموشیها و قطعیهای زیادی بوده و در نتیجه این امر انرژی توزیع نشده یا فروخته نشده بالا می رود که این امر ضرر زیادی به شرکتهای توزیعی خواهد زد. از نتایج دیگر زیاد بودن تعداد قطعیها مشغول بودن نیروهای انسانی به اولویت ها جهت رفع خاموشیها بوده و زمان کمتری جهت سرویس تجهیزات باقی خواهد ماند بطوریکه در بعضی منطقه برق ها این زمان به صفر می رسد. با به تعویق افتادن سرویس تجهیزات، تجهیزات معیوب شده و آمار خاموشی بدلیل عیب های آنها بالا خواهد رفت تا اینکه به نقطه بحران برسیم. در نتیجه افرایش قابلیت اطمینان تضمینی جهت جلوگیری از رسیدن به نقطه بحران و بالا رفتن تعداد قطعیها و افزایش انرژی توزیع نشده می باشد.اما در شبکه های توزیع مصرف کنندگانی نیز وجود دارند که پیوستگی برق دهی به آنها از اهمیت بالایی برخوردار است که از جمله آنها می توان به مراکز مهم سیاسی، تجاری و کارخانجات اشاره نمود، که برای آنها می بایست افزایش قابلیت اطمینان در شبکه توزیع قریب به 100% هر چند هزینه بر صورت گیرد. با توجه به توضیحات فوق برای همه شبکه های توزیع بالاخص شبکه های توزیع دارای مراکز سیاسی، تجاری، کارگاهها و کارخانجات و ...... هم ارزیابی و هم افزایش قابلیت اطمینان از اهمیت بالایی برخوردار است

جابجائی سکسیونر و نقاط مانور در شبکه های توزیع

شبکه های توزیع انرژی الکتریکی گسترده ترین بخش سیستم قدرت به شمار می روند. این شبکه ها واسط میان مصرف کننده و سیستم انتقال وتولید هستند و به سبب نزدیکی به مصرف کننده از حساسیت خاصی برخوردارند. بطوریکه بروز هر گونه اختلال در این شبکه می تواند مشترکین را با مخاطره روبرو کند و باعث قطع سرویس مصرف کنندگان شود. عمده ترین راه بهبود قابلیت اطمینان شبکه های توزیع نصب تجهیزات کلیدزنی همچون سکسیونرها و کلیدهای مانور است. میزان موفقیت حاصل از انجام عملیات بازیابی بار در سطح شبکه های توزیع شدیداً به تعداد و مکان سکسیونرها و نقاط مانور وابسته است. بنابراین با مکان یابی مناسب این تجهیزات در شبکه می توان کارآیی عملیات مانور بازیابی بار و در نتیجه سطح قابلیت اطمینان شبکه توزیع را بهبود بخشید. در روشهای ارائه شده برای جایابی این تجهیزات، سکسیونرها با فرض معلوم بودن تعداد و مکان کلیدهای مانور جایابی شده اند یا بالعکس، مکان نقاط مانور با معلوم فرض نمودن وضعیت سکسیونرها تعیین شده است. با توجه به این امر که مسأله تعیین مکان بهینه این دو تجهیز به هم وابسته است و پاسخ حاصل از مکان یابی یک نوع از این تجهیزات با تغییر تعداد و مکان تجهیز دیگر متفاوت می باشد لذا در طراحی شبکه توزیع جهت دستیابی به پاسخ بهینه، مسأله تعیین بهترین حالت نصب سکسیونرها و نقاط مانور از نظر تعداد و مکان، می بایست تواماً حل شود. در ضمن هزینه های احداث کلیدها و خطوط، انرژی فروخته نشده و بهره برداری و نگهداری شبکه و نیز اهمیت بارها باید در نظر گرفته شود.

بازآرایی شبکه های توزیع

مطالعات نشان می دهد که بخش قابل توجهی از تلفات کل سیستم برق رسانی مربوط به شبکه توزیع است بطوریکه حدود 12 درصد مجموع کل توان تولیدی بصورت تلفات اهمی در خطوط توزیع هدر می رود. این مسأله باعث گردیده که توجه کارشناسان به بهینه سازی و کاهش تلفات سیستم توزیع معطوف گردد. روشهای متعددی برای کاهش تلفات در سیستم توزیع وجود دارد. بسیاری از روشها نیاز دارند که وسائل جدیدی در سیستم نصب و راه اندازی گردد و این تجهیزات اضافه علاوه بر اینکه بار مالی برای شرکتها دارد (که گاهی ممکن است هزینه ها از مزایای احتماعی بیشتر شود) ممکن است خطاهای جدیدی را در شبکه باعث گردند که سرویس دهی به مشترکین را مختل گرداند. روش تجدید آرایش نیازی به نصب و راه اندازی وسائل جدید در شبکه ندارد و با همان وسائل و کلیدهای موجود به صورتی ساده و کم هزینه تلفات را کاهش میدهد.معمولاً در هر شبکه توزیع تعدادی کلید حالت عادی باز و تعدادی کلید حالت عادی بسته وجود دارد با بستن بعضی از کلیدهای حالت عادی باز و باز کردن همان تعداد کلید حالت عادی بسته، می توان مسیر پخش توان در شبکه توزیع را به گونه ای تغییر داد که تلفات سیستم کاهش یابد. شبکه های توزیع همواره بصورت شعاعی بهره برداری میشوند. تجدید آرایش باید به گونه ای باشد که ساختار شعاعی شبکه توزیع حفظ گردد.از آنجا که نحوه پخش توان در سیستم توزیع بصورت لحظه ای متغییر می کند، نمی توان انتظار داشت که یک ساختار ثابت در تمامی زمانها تلفات را کاهش دهد طبیعت متغیر بارها در سیستم قدرت، بکارگیری روشهای کاهش تلفات دینامیک را اجتناب ناپذیر می نماید و در نتیجه تجدید آرایش با نصب کلیدهای قابل کنترل از راه دور ارزش بیشتری می یابد این امر مستلزم پیش بینی بار در مطالعات علمی و مدل کردن دقیق بار با توجه به طبیعت نامنظم آنها و یا ملاحظه ای بار در کنترل دستی می باشد.

جايابی بهینه پست در شبکه های توزیع و فوق توزیع

بیشترین سهم از تلفات سیستم انتقال توان الکتریکی به تلفات شبکه های توزیع برمیگردد لذا بررسی عوامل تلفات در شبکه های توزیع و ارائه راه حل جهت کاهش تلفات ضروری به بین مکان صحیح پستها نقش بسیار مهمی در تلفات تلفات دارد. جایابی بهینه پستها نه تنها باعث کاهش چشم گیر تلفات شبکه توزیع می شود بلکه قابلیت اطمینان شبکه را نیز می تواند بالا ببرد. قابلیت اطمینان در شبکه های توزیع به عوامل زیادی بستگی دارد که با دخالت دادن این مقوله در جایابی پستها، ارزش جایابی را بالاتر برده و جایابی را بهینه تر خواهد کرد. در شبکه های توزیع بدلیل کوچک بودن پستها، پستها قابل جا به جا بوده و می توان جایابی پستها را هر چند وقت یکبار انجام داده و تلفات را در کمینه نگاه داشت در این مورد مقوله هایی چون قیمت راه اندازی، انرژی توزیع نشده ، مقدار کاهش تلفات در یک بازه معین زمانی و ..... اهمیت می یابد ولی در شبکه های فوق توزیع بدلیل حجیم بودن پستها، پستها به راحتی قابل جا به جا شدن نمی باشد. به همین دلیل با رشد یا تغییر بار در شبکه های فوق توزیع دو راه داریم که عبارتنداز توسعه پستهای موجود یا احداث پستهای جدید.

برقگیرها

برقگیرها

 برقگیرها نسبت به سایر وسایل حفاظتی بهترین حفاظت را انجام می دهند و بیشترین مقدار حذف امواج گزرا را فراهم می كند. برقیگرها به صورت موازی با وسیله تحت حفاظت یا بین فاز و زمین قرار می گیرند انرژی موج اضافه ولتاژ به وسیله برقگیر به زمین منتقل می شود .

حفاظت تجهیزات پست

از وسایل حفاظتی محدود كننده ضربه برای حفاظت تجهیزات سیستمهای قدرت در برابر اضافه ولتاژها استفاده می شود یك وسیله حفاظتی محدود كننده ضربه باید اضافه ولتاژهای گزرا یا اضافه ولتاژهای كه باعث تخریب تجهیزات شبكه می شوند را محدود و به زمین هدایت كنند و بتواند این كار را بدون اینكه آسیبی ببیند به دفعات تكرار كند. برقگیرها نسبت به سایر وسایل حفاظتی بهترین حفاظت را انجام می دهند و بیشترین مقدار حذف امواج گزرا را فراهم می كند. برقیگرها به صورت موازی با وسیله تحت حفاظت یا بین فاز و زمین قرار می گیرند انرژی موج اضافه ولتاژ به وسیله برقگیر به زمین منتقل می شوند.

یك برقگیر خوب باید دارای مشخصات زیر باشد :

1- در ولتاژ نامی شبكه،به منظور كاهش تلفات دارای امپدانس بینهایت باشد

2- در اضافه ولتاژ به منظور محدود سازی سطح ولتاژ دارای امپدانس كم باشد

3- توانایی دفع یا ذخیره انرژی موج اضافه ولتاژ را بدون اینكه خود صدمه ببیند داشته باشد

4- پس از حذف عبور اضافه ولتاژ بتواند به شرایط مدار (حالت كار عادی) برگردد

انواع برقگیرها:

1- برقگیر میله ای

2- برقگیر لوله ای

3- برقگیر سیلیكون كارباید (SIC)

4- برقگیر نوع اكسید فلزی (MOV)

معایب برقگیر میله ای:

1- تداوم عبور جریان به زمین حتی پس از حذف اضافه ولتاژ

2- افت شدید ولتاژ فاز به خاطر اتصال كوتاه شدن فاز در لحظه عبور جریان از برقگیر

3- دارای تاخیر زمانی متناسب با اضافه ولتاژ

4- پراكندگی زیاد ولتاژ جرقه

پارامترهای مهم برای انتخاب برقگیر مناسب جهت حفاظت عایقی:

1- ماكزیمم ولتاژ كار دائم (MCOV)

2- ولتاژ نامی (Ur)

3- جریان تخلیه نامی ( 8.20 µsec )

4- ماكزیمم جریان ضربه قابل تحمل ( 4.10 µsec )

5- قابلیت تحمل جذب انرژی W

عوامل مهم در آسیب دیدگی برقگیرها:

1- نفوذ رطوبت و آلودگی

2- اضافه ولتاژهای گزرا و موقتی

3- عدم انطباق شرایط بهره برداری با مشخصه برقگیر (طراحی غلط )

4- عوامل ناشناخته

مزایای برقگیر نوع اكسید فلزی (MOV)

1- كارایی بهتر نسبت به سایر برقگیرها

2- پراكندگی كم ولتاژ پسماند همچنین دارای ولتاژ پسماند خیلی كم

3- دارای تاخیر زمانی خیلی كم

4- برگشت طبیعی به وضعیت اولیه یا مدار باز

5- دارای مشخصه ولت-جریان خطی تر از برقگیر SIC

6- دارای سطح حفاظتی خوب

انتقال توان الکتریکی

انتقال توان الکتریکی

کنترل توان راکتيو بعنوان يک عامل حائز اهميت در طراحي و بهره‌برداري از سيستم‌هاي قدرت از ديرباز مورد توجه بوده است و امروزه اولا" به دليل فشار روزافزون در جهت بهره‌برداري با حداکثر راندمان و با قابليت اطمينان بالا و ثانيا" بخاطر توسعه انواع جديدي از جبران کننده‌هاي توان راکتيو با قابليت‌هاي برتر، از اهميت فوق‌العاده‌اي برخوردار است . پيشرفت الکترونيک قدرت ابزار قدرتمندي را در اختيار صنعت انتقال و توزيع انرژي الکتريکي قرار داده است . يکي از عمده‌ترين آنها که اخيرا" بطور گسترده مورد استفاده قرار مي‌گيرد، جبران کننده‌هاي توان راکتيو کنترل شده توسط تريستورها (SVC) مي‌باشد اين وسايل بطور موفقيت‌آميزي در جبران توان راکتيو در حالت ماندگار و گذراي شبکه مورد استفاده قرار مي‌گيرد. کنترل و پايداري از مهمترين مسائلي هستند که بايد در شبکه‌هاي قدرت امروزي از ديد يک سيستم ديناميکي مورد مطالعه و تحقيق قرار گيرند. براساس نتايج آن توسعه آينده شبکه طراحي شده و شبکه موجود نيز بهبود يابد، اختلالاتي که در سيستم‌هاي قدرت اتفاق مي‌افتد باعث ايجاد نوساناتي در سيستم مي‌گردد که مي‌تواند پايداري ديناميکي سيستم را بخطر اندازد، يکي از عواملي که پايداري شبکه‌هاي قدرت را تهديد مي‌نمايد نوسانات فرکانس پائين در شبکه‌هاي بهم پيوسته مي‌باشد، لذا ميراي اين نوسانات يک امر ضروري براي اطمينان از عملکرد پايدار سيستم‌هاي قدرت مي‌باشد. يکي از وسائل مدرن و موثري که در سالهاي اخير جهت بهبود پايداري ديناميکي و گذراي سيستم‌هاي قدرت استفاده مي‌گردد جبران کننده‌ها استاتيک توان راکتيو مي‌باشد که با استفاده از اين جبران کننده‌ها و با اتخاذ استراتژيهاي کنترلر مناسب و حلقه‌هاي فيدبک مي‌توان بطور موثر ميراي نوسانات فرکانس پائين را بهبود بخشيد. اولين مرحله در بکارگيري اين وسايل در يک شبکه بزرگ مشخص نمودن موثرترين مکان نصب اين تجهيزات مي‌باشد تا بيشترين استفاده از قابليت‌هاي آن در شبکه بعمل آيد. زيرا عليرغم قابليت‌هاي زياد SVC در صورت نصب آن در مکاني نامناسب ، مستقل از سيستم کنترل و ابعاد جبران کننده هيچ تاثيري بر پايداري شبکه نمي‌گذارد لذا تعيين مکان بهينه نصب SVC با استفاده از روش صحيح و مناسب لازم و ضروري مي‌باشد. در اين راستا روشهاي مختلف جايابي SVC و محدوديتهاي آنها بررسي گرديده و روش شتاب نسبي ژنراتورها که محدوديتهاي اين روشها را ندارد، انتخاب گرديد و يک برنامه کامپيوتري براساس آن تنظيم شده است . براساس اين روش ميزان شتاب نسبي روتور ژنراتورها در ارتباط با شينه‌اي که SVC به آن نصب مي‌گردد، معياري جهت جايابي جبران کننده‌هاي استاتيک توان راکتيو مي‌باشد. به عبارت ديگر محلهايي که با نصب SVC در آنها، بيشترين تاثير را روي نوسانات زواياي روتور ژنراتورها داشته باشند، بعنوان مکان بهينه نصب SVC به منظور بهبود پايداري ديناميکي و افزايش ميراي نوسانات الکترومکانيکي مي‌باشد (زيرا عامل اصلي ايجاد نوسانات فرکانس پائين در شبکه نوسان زاويه روتور ژنراتورها مي‌باشد که براي حفظ پايداري شبکه لازم است اين نوسانات سريعا" ميرا شوند). در اين روش براي محاسبات ديناميکي از مدل کلاسيک شبکه استفاده گرديده و علت انتخاب اين مدل سادگي، قابل فهم بودن نتايج و کفايت دقت اين مدل مي‌باشد. زيرا شاخص ارزيابي پايداري ديناميکي، ميزان ميراي مدهاي نوساني مي‌باشد که در اين مدل منظور گرديده است ودر نهايت اين روش روي شبکه‌هاي نمونه تست شده و نتايج آن در حوزه زمان شبيه‌سازي و بررسي گرديده است .

تعریف

انتقال توان الکتریکی دومین فرایند ارائه الکتریسیته به مصرف کننده هاست. الکتریسیته توسط نیروگاه های برق تولید می شود و سپس توسط فروشنده ها به مصرف کنندگان نهایی به عنوان یک کالا فروخته می شود. انتقال توان الکتریکی و شبکه توزیع الکتریسیته اجازه ارائه الکتریسیته تولید شده را به مصرف کننده ها می دهد. فرایند صنعتی شدن سریع قرن 20 ام خطوط و شبکه های انتقال را تبدیل به بخش مهمی از زیر ساخت های اقتصادی در کشورهای صنعتی، کرد. شبکه های برق امکانات تولید زیادی را ممکن می سازند، نظیر سدهای هیدرو الکتریک، نیروگاه های سوخت فسیلی، نیروگاه های هسته ای و ... که توسط سازمان های بهره برداری خصوصی و عمومی، برای تولید مقادیر بزرگی از انرژی و ارائه آن به شبکه های توزیع برای تحویل به مصرف کننده های خریدار، گردانده می شوند. معمولاً الکتریسیته را در طول فواصل بلند از طریق ترکیبی از خطوط انتقال توان هوایی یا کابل های زیر زمینی ارسال می کنند. اولین ژنراتور هیدروالکتریک بزرگ در آبشار نیاگارای ایالات متحده (که تحت دیدگاه فنی نیکلا تسلا ساخته و نصب شده بود) نصب شد و از طریق خطوط انتقال، الکتریسیته را برای بوفالو، نیویورک فراهم ساخت.

ورودی شبکه

یک شبکه انتقال از: نیروگاه های برق، پست های برق و مدارات انتقال ساخته شده است. معمولاً برق از طریق یک جریان متناوب سه فاز انتقال می یابد. در نیروگاه ها، برق را در سطح ولتاژی نسبتاً پایین در حدود 10 تا 15 کیلو ولت تولید می کنند، سپس توسط ترانسفورماتور نیروگاه، آن را به یک ولتاژ بالا (220 تا 440 کیلو ولت) جریان متناوب می رسانند تا آن را به یک پست برق که نقطه خروجی شبکه است و در فواصل دور قرار دارد، انتقال دهند.

تلفات

به منظور کاهش درصد تلفات توان لازم است که الکتریسیته را در ولتاژهای بالا انتقال دهیم. هرچه که ولتاژ بالاتر باشد جریان کمتر خواهد بود که این امر اندازه ی کابل مورد نیاز و میزان انرژی تلف شده را کاهش می دهد. انتقال در طول خطوط بلند معمولاً در ولتاژهای 100 کیلو ولت و بالاتر صورت می گیرد. تلفات انتقال و توزیع در ایالات متحده در سال 2003م 2/7 و در انگلستان در سال 1998م 4/7 درصد تخمین زده شده است. وقتی لازم است که توان را در طول خطوط بسیار بلند انتقال دهیم، استفاده از جریان مستقیم برای انتقال، به جای جریان متناوب موثرتر ( و بنابراین اقتصادی تر) است. به دلیل اینکه این امر نیازمند هزینه کردن پول بسیار زیادی بر روی مبدل های توان AC/DC است، از این روش تنها در هنگام انتقال مقادیر بسیار زیاد توان در طول خطوط بسیار بلند یا برای موقعیت های خاص، نظیر یک کابل زیر دریا انجام می شود. همچنین به دلیل طبیعت بارهایی که به شبکه وصل می شوند، توان از بین می رود؛ این تلفات با نام ضریب توان بیان می شود. اگر ضریب توان کم باشد بخش زیادی از توان هدر می رود. شرکت های بهره بردار تلاش شایان توجهی را برای حفظ یک ضریب توان خوب صرف می کنند.

خروجی شبکه

پست های برق برای کاهش دادن ولتاژ و تغذیه آن به خطوط برق محلی کم ولتاژ برای توزیع به کاربران تجاری و خانگی، نیز به کار می روند. عموماً الکتریسیته با استفاده از ترانسفورماتورهای واسطه به یک ولتاژ زیر- انتقال (66-132 کیلو ولت) تبدیل می شود و سپس به یک ولتاژ متوسط (10 - 50 کیلو ولت) تبدیل شده، و در نهایت، در پست های توزیع، برق به ولتاژ پایین (220-330 ولت) تبدیل می شود. تمامی روش تغذیه از خطوط توزیع تا مصرف کننده های کوچک انتهای خط از طریق اتصالات تک فاز یا سه فاز است.

ارتباطات

خطوط انتقال را می توان برای انتقال اطلاعات هم مورد استفاده قرار داد، که حامل خط برق یاPLC خوانده می شود.

نگرانی های سلامتی

برخی گفته اند که زندگی در کنار خطوط ولتاژ بالا برای حیوانات و انسان ها خطرناک است. عده ای نیز ادعا کرده اند که تشعشعات الکترو مغناطیسی ناشی از خطوط برق، منجر به ریسک زیاد ابتلا به انواع معینی از سرطان می شود. برخی مطالعات بیان داشته اند که این ریسک را شناسایی کرده اند در حالی که برخی دیگر این ادعا را رد می کنند. مطالعات انجام شده بر روی افراد زیادی نشان داده است که هیچ رابطه واضحی بین تاثیرات بر روی سلامتی و نزدیکی به خطوط برق وجود ندارد. اکنون دیدگاه علمی غالب این است که خطوط برق منجر به هیچ گونه افزایشی در ریسک ابتلا به سرطان یا دیگر بیماری های بدنی نمی شوند. برای مباحث دقیق تر راجع به این موضوع، شامل منابع بسیاری از مطالعات دانشمندان، به سوالات و جواب های خطوط برق و سرطان مراجعه کنید.

تپ چنجر TAP CHANGER

تپ چنجر TAP CHANGER

تپ چنجر   TAP CHANGER                       

 

می دانیم که با تغییر تعداد دور سیم پیچ در ترانسفورماتورها می توان ولتاژ خروجی را تنظیم نمود.و این کار را در ترانسفورماتورها ، تپ چنجرها به عهده دارند.طبق فرمول V₁/V₂=N₁/N₂ هر چه تعداد حلقه در سیم پیچ اولیه کمتر گردد ، در ثانویه ولتاژ بیشتری خواهیم داشت.

معمولاً تپ چنجرها بروی سیم پیچی که ار نظر اقتصادی و فنی مقرون به صرفه باشد قرار می گیرد.بیشتر بروی اتصال ستاره و یا سمت فشار قوی.اصولاً تپ چنجر ها به سه طریق زیر مورد استفاده قرار می گیرند:

1- تپ چنجرهای سه فاز که بروی سیم پیچ های با اتصال ستاره قرار می گیرند.

2- تپ چنجر های سه فاز که بروی سیم پیچ های با اتصال مثلث قرار می گیرند. در این حالت عایق بندی کامل بین فازها مورد نیاز است و به سه دستگاه تپ چنجر احتیاج داریم که با یک مکانیزم حرکتی مشترک کار کنند.

3- تپ چنجر های تک فاز که بروی ترانسفورماتور های تک فاز یا سه فاز مورد استفاده قرار می گیرند.

تپ چنجرها بر حسب نوع کار به دو دسته قابل تغییر زیر بار ( On Load  ) و غیر قابل تغییر در زیر بار  (Off Load ) تقسیم میشوند.

تپ چنجر های غیر قابل تغییر زیر بار دارای ساختمان ساده ای بوده و جهت تغییر آن حتماً باید ترانس قدرت را از مدار خارج نمود . تغییرات این نوع تپ چنجر ها معمولاً با توجه به نیاز و متناسب با نوسانات بار در فصول مختلف سال انجام می گیرد.

اما تپ چنجر های قابل تغییر زیر بار از چند قسمت مختلف تشکیل شده اند:

1- Motor Drive : جعبه موتور بروی بدنه ترانسفورماتور نصب است و حرکت موتور آن به جعبه دنده و از آنجا به  قسمت دیگر تپ چنجر منتقل میشود .به منظور تنظیم تپ ها و تغییر در گردش موتور و سیستمهای کنترل از راه دور و دادن فرامین از دور و نزدیک و قرائت مقدار تپ در داخل این جعبه اداوات مختلفی نصب گردیده همچون کنتاکتور ها ، سوئیچ های محدود کننده ، بی متال ، رله کنترل فاز ، هیتر  ، نشان دهنده ها ، جعبه دنده و ..  .

2- مکانیزم انتقال حرکت : حرکت موتور چه در جهت کاهش دور سیم پیچ و چه در جهت افزایش دور پس از موتور به جعبه دنده ها و از آنجا توسط محورهای رابط به قسمت داخلی مکانیزم تغییر تپ، منتقل میشود.

3- Diverter Switch : کلید برگردان ، مکانیزمی است که محرک اصلی آن قدرت فنری است که در آن تعبیه شده است و در محفظه حاوی روغن ترانس ( که البته با روغن تانک اصلی در ترانس ایزوله است ) قرار دارد.

4-  : Tap Selectorکلید انتخاب تپ ، در قسمت زیرین محفظه کلید برگردان قرار دارد و از تعدادی کنتاکت لغزشی تشکیل شده است.

محفظه کلید برگردان و کلید انتخاب تپ به یکدیگر متصل بوده و تشکیل یک واحد را می دهند که به قسمت در پوش بالائی ترانسفورماتور از طریق سر تپ چنجر آویزان  می باشد.

 

در تپ چنجرهای زیر بار چیزی که اهمیت دارد پیوسته بودن جریان در مدار است که حتی نباید لحظه ای مسیر بار قطع گردد . جهت پیشبرد این روند ، در لحظه تغییر تپ چه اتفاقی می افتد که مسیر بار قطع نمیشود؟ در دایورتر سوئیچ دو کنتاکت کمکی در طرفین کنتاکت اصلی قرار دارد که در زمان تغییر تپ ابتدای امر کنتاکت کمکی اول  به تپ دیگر چسبیده و اجازه می دهد کنتاکت اصلی جدا شود در ادامه کنتاکت کمکی دوم جای کنتاکت اصلی می نشیند و در این حالت کنتاکت اصلی کاملاً آزاد است و سپس کنتاکت کمکی اول آزاد شده و جایش را به کنتاکت اصلی میدهد و کنتاکت کمکی دوم نیز آزاد میشود .در طول این زمان مسیر کاملاً بسته می ماند و  باز نمیشود. کل این فرایند در کسری از ثانیه انجام می پذیرد تا باعث تجزیه روغن تپ چنجر نشود و حداقل آرک بوجود آید.

سیم پیچهای قابل تغییر در ترانس از دو قسمت جداگانه تشکیل شده اند ، یک قسمت سیم پیچ اصلی است و قسمت دیگر سیم پیچ تنظیم ولتاژ. نحوه اتصال سیم پیچ اصلی و سیم پیچ تنظیم به سه طریق زیر انجام می گردد:

1- سیم پیچ تنظیم خطی   Regulation Linear Winding

2- سیم پیچ تنظیم با اتصال معکوس  Reversing – Puls/Minus Winding

3- سیم پیچ تنظیم با اتصال کورس – فاین  Regulation Coarse/Fine Winding

 

در اتصال نوع اول تعداد سیم پیچ های خروجی از سیم پیچ تنظیم ولتاژ زیاد بوده ( به تعداد تپ ها ) در نتیجه این نوع سیم پیچ را در مواقعی که نیاز به دامنه تنظیم ولتاژ کم است مورد استفاده قرار می گیرد.ولی در انواع دوم و سوم بعلت استفاده از یک کلید اضافی ( Changer Over Switch )میتوان دامنه تغییرات ولتاژ را با همان تعداد سیم پیچ تنظیم ولتاژ تا دو برابر افزایش داد.

استفاده از هر کدام از سیم پیچ ها بسته به عواملی همچون حد اکثر ولتاژ سیستم ، امپدانس داخلی ترانس ، سطح عایقی پایه و ساختمان خود تپ چنجر دارد. آرایش نوع اول بیشتر در سیستمهای سه فاز در ترانس های 63 کیلو ولت استفاده میشود.آرایش نوع دوم و سوم در سیستهای سه فاز 230 کیلو ولت و بالاتر مورد استفاده است.

در نوع دوم می توان از تپ چنجرهای دو پل و تک پل استفاده کرد اما در انواع اول و سوم میتوان از سه تپ چنجر تک پل تا 230 کیلو ولت نیز استفاده نمود.

تعداد تپ ها معمولا فرد هستند بدین صورت که تپی را نرمال فرض کرده و به تعداد برابر تپ بالاتر از نرمال و به همان تعداد پائین تر از نرمال تپ جهت تغییر تعبیه شده است . مثلاً اگر تعداد  تپ ترانسی  19 است ، تپ نرمال آن (2 / ( 1 – 19 )) یعنی 10 است و تعداد 9 تپ جهت بالاتر از نرمال و تعداد 9 تپ زیر حالت نرمال تعبیه شده است.

در زمانی که ولتاژ خروجی  زیر حالت نرمال باشد تپ را افزایش میدهند در این حالت باید دقت داشت که افزایش عددی تپ یعنی کم شدن تعداد دور سیم پیچ های تنظیم ولتاژ.

شرح وظايف امور ديسپاچينگ فوق توزيع

شرح وظايف امور ديسپاچينگ فوق توزيع

 سرپرستي افراد تحت نظارت و ارائه راهنمايي هاي لازم جهت انجام وظايف محوله .

تقسيم كار بين واحدها و كاركنان تحت سرپرستي .

تنظيم و تدوين و اجراي برنامه هاي عملياتي ديسپاچينگ فوق توزيع با هماهنگي ديسپاچينگ منطقه اي

انجام بررسي ها و مطالعات لازم براي بهبود همه جانبه سيستم هاي موجود در ديسپاچينگ فوق توزيع و ارائه پيشنهادات لازم .

انجام بررسي هاي لازم براي يافتن نارسائي ها و ضعف هاي احتمالي سيستم و اقدام به موقع براي رفع آنها.

نظارت و كنترل جداول حداكثر بار مصرفي و منحني هاي تيپ بار و بررسي و پيشنهاد و تعديل بارشبكه و پست ها.

انجام اقدامات لازم براي اجراي صحيح عمليات مانور.

بازنگري مستمر برنامه ها و سيستم هاي عملياتي و برنامه ريزي براي اعمال تغييرهاي لازم .

انجام اقدامات لازم براي استقرار آرشيو درست و به هنگام از اطلاعات موجود .

نظارت و كنترل برنامه هاي احتمالي خاموشي ها .

بهره برداري صحيح و مطلوب از كامپيوتر ها و نظارت بر سرويس و تعميرات بموقع آنها .

تهيه طرح ها ي مخابراتي براي بهبود وضيعت شبكه هاي مخابراتي موجود و آتي .

انجام بررسي هاي لازم براي اصلاح سيستم كنترل ازراه دور .

شركت در جلسات ، كميسيون ها و سمينارهاي مربوطه و ارائه گزارش آن به مقام مافوق .

تهيه گزارشات لازم .

تفهيم و آشنايي كاركنان دفتر با خط مشي كيفيت و به حداكثر رساندن مشاركت آنان در امور كيفيت.

تهيه و ارائه هر گونه مستندات كيفي مورد نياز در دفتر با هماهنگي دفتر خدمات مديريت و بهره وري .

اقدام جهت رفع موارد نامنطبق طبق گزارشات مميزي و انجام اقدامات اصلاحي و پيشگيرانه مطابق روش اجرايي مربوطه .

سرپرستي و نظارت بر تمامي فعاليت هاي مرتبط با دفتر مربوطه و حوزه عملياتي خود طبق خواسته هاي كيفي تعيين شده .

همكاري باواحد آموزش و بررسي پيش بيني نيازهاي آموزشي پرسنل مربوطه .

انجام كليه مسئووليت هايي كه در روش هاي اجرايي نظام كيفيت قيد شده است .

سيستمهاي كنترل در نيروگاهها

سيستمهاي كنترل در نيروگاهها

مقدمه اي بر سيستمهاي كنترل در نيروگاهها

كنترل و اتوماسيون يكي از مهمترين مباحث نيروگاهها مي‌باشد. بطور كلي سه عضو اصلي هر سيستم كنترلي، واحد اندازه‌گيري و واحد تغييردهنده كميت(Actuator) و كنترلر مي‌باشند. دو عضو اول در فيلد (جايي كه سيستم اصلي وجود دارد) و عضو سوم معمولا" در اتاق كنترل مي‌باشد.

مساله مهم در روند كنترل به شكل فوق، موضوع سيگنالها مي‌باشد؛ سيگنالهايي كه بين دستگاه كنترل‌كننده و دستگاههاي نصب شده در فيلد، رد و بدل مي‌شوند. به منظور سهولت استفاده از كنترل‌كننده‌ها در صنايع مختلف، لزوم وجود يك استاندارد براي تعريف ماهيت سيگنالهاي مزبور، از مدتها قبل حس شده بود. ابتدا در سالهاي دهه 50 ، بصورت استاندارد ، از سيگنالهاي بادي با فشار بين 3-15 psi براي اين منظور استفاده مي‌شد.

با گسترش الكترونيك و با توجه به مشكلات روش قبلي، در دهه هفتاد ميلادي، استفاده از سيگنالهاي جرياني 4 تا 20 ميلي‌آمپر براي كار سيگنالينگ ، معرفي گرديدند. گرچه در اين سالها از سطوح ولتاژ و جريانهاي ديگري نيز، خارج از استاندارد فوق استفاده مي شد، اما رفته رفته، با توجه به مزاياي اين روش، ساير روشها كنار گذاشته شد. يكي از مهمترين مزاياي كاربرد حلقه جرياني 20- 4 ميلي‌آمپر، مصونيت بالاي آن نسبت به نويز بود.

در دهه 90 سنسورهاي هوشمند (smart) پديد آمدند كه علاوه بر عملكرد يك ترانسميتر و يك ترانسديوسر، با بهره‌گيري از تكنولوژي ميكروپروسسور، در خود عمليات ديگري همچون كاليبراسيون، عيب‌يابي، تبديل واحد اندازه‌گيري و نيز بعضي از عمليات كنترلي را مي‌توانستند انجام دهند.

با توسعه شبكه‌هاي كامپيوتري و مفاهيم آن، ايده استفاده از اين تكنولوژي در پروسه كنترل صنعتي بوجود آمد و فيلدباس (Field bus) به اين صورت، شكل گرفت.

فيلدباس يك پروتكل ارتباطي بين سنسورهاي هوشمند است كه توسط آن، سنسورها و ساير اجزاي كنترلي در فيلد، يك شبكه محلي LAN را تشكيل داده‌اند. مشخصات اصلي فيلدباس بصورت زير بيان مي‌شود:

- جايگزين ديجيتالي روش سنتي انتقال اطلاعات حلقه جرياني 4 تا 20 ميلي‌آمپر است.

- كنترل، آلارم ، منحنيهاي عملكردي (Trend) و ساير عمليات، توسط فيلدباس، بين اجزاي كنترلي ، توزيع مي‌شود.

- دستگاههاي ساخته شده توسط هر كمپاني، با رعايت استاندارد فيلدباس، قابليت كار با هم و در كنار هم را داشته باشند.

- Open system است، به اين معني كه بدون هيچگونه ليسانسي، كليه اطلاعات و جزييات آن برا همگان در دسترس است.

دستگاهها و سنسورهاي مورد استفاده در فيلدباس از نوع smart هستند. اما كليه سنسورهاي smart موجود ، قابل استفاده در فيلدباس نيستند. فيلدباس يك سيستم كامل است كه عمليات كنترل را بين دستگاههاي نصب شده در فيلد، توزيع مي‌كند و همزمان امكان تنظيمات و تغييرات و نظارت را در اتاق كنترل، توسط خطوط ارتباطي شبكه‌اي، فراهم مي‌سازد. فيلدباس بعبارت كوتاهتر، جايگزين روش سنتي 4 تا 20 ميلي‌آمپر و كنترل DCS كه در آن پروسه كنترل، به عهده يك يا چند كنترلر بصورت متمركز قرار دارد، شده است.

در ادامه به معرفي دو استراتژي Field bus و DCS مي‌پردازيم.

فيلدباس يك پروتكل ارتباطي است كه بايد استاندارد گردد تا بصورت جهاني، مورد قبول و استفاده در آيد. فيلدباس همانگونه كه گفته شد يك سيستم ارتباطي ديجيتالي دو طرفه را جايگزين روش سنتي 4 تا 20 ميلي‌آمپر مي‌كند. مزاياي استفاده از اين سيستم ارتباطي جديد را مي‌توان بصورت زير درنظر گرفت:

- دقت و اقابليت اطمينان بيشتر اطلاعات رد و بدل شده

- امكان دسترسي متنوع‌تر به يك سنسور

- امكان عيب‌يابي و پيكربندي از راه دور

- كاهش حجم سيم‌كشي

- امكان استفاده از سيم‌كشي فعلي

قابليت اطمينان و دقت اين سيستم از آنجا ناشي مي‌شود كه سنسورها مجهز به ميكروپروسسور هستند و مثلا" در يك حلقه كنترلي، ميكروپروسسورهاي موجود در سنسور و شيرهاي كنترلي، مستقيما" با يكديگر اطلاعات را بصورت ديجيتالي رد و بدل مي‌كنند و نه به كمك مبدلهاي A/D و D/A كه خود منجر به بروز خطا مي‌شود. مزيت انتقال ديجيتالي در آن است كه نويزهاي موجود، به هيچ وجه نمي‌توانند كميت منتقله را دچار تغيير نمايند.

امكان دسترسي متنوع به يك سنسور هم به اين معني است كه مثلا" سنسور فشار كه وظيفه اصلي آن اندازه‌گيري فشار است، همزمان مي‌تواند دماي پروسه را هم اندازه‌گيري كرده و انتقال دهد.

تنظيمات و پيكربندي(Configuration) دستگاهها و همچنين كاليبره كردن آنها براحتي و از اتاق كنترل ميسر است.

كاهش حجم سيم‌كشي نيز با توجه به آنكه، همگي يا گروهي از سنسورها بر روي فقط يك كابل دو رشته نصب شده‌اند و نيازي به سيم‌كشي مجزا براي هر سنسور تا اتاق كنترل نيست، مشهود مي‌باشد.

بسياري از پروتكلهاي فعلي سنسورهاي هوشمند (smart) غير فيلدباس، مختص فقط كمپاني سازنده خود است. استفاده از اين محصولات، باعث وابسته شدن مصرف‌كننده به يك شركت خاص است و اگر در طرح توسعه، نياز به سنسوري خاص باشد كه آن شركت نداشته باشد، مصرف‌كننده مجبور است به 4 تا 20 ميلي آمپر برگردد. اما يك سيستم باز (Open system) ، چيزي دقيقا" مخالف مورد بالاست.

در يك سيستم باز، آخرين استانداردها براحتي در دسترس همگان است و شركتهاي متعدد مي‌توانند سنسورها و تجهيزات خود را مطابق آن ساخته و به دست مصرف‌كننده برسانند. مطابق اين استاندارد و وجود استاندار 4 تا 20 ميلي‌آمپر باعث شده است كه سنسورها و تجهيزات مطابق اين استاندارد، بتوانند بدون هيچگونه مشكلي كار كنند. اين موضوع را انطباق و يا توانايي كار با هم گويند (Interoperability) . فيلدباس اين موضوع را نيز پشتيباني مي‌كند.

سيستمهاي فيلدباس براي ايجاد ارتباط بهتر بين وسايل سطح field و واحد كنترل، درصنعت بوجود آمدند. نگاهي به روش قديمي‌تر انتقال اطلاعات، ما را با ضرورت استفاده از باس آشنا مي سازد. پس از كنترلرهاي پنيوماتيكي و همزمان با استفاده از كنترلرهاي الكتريكي، مقدار استاندارد جريان 4 تا 20 ميلي آمپر براي انتقال اطلاعات آنالوگ بصورت استاندارد پذيرفته شد. در اين كنترل كننده ها براي هر كدام از وسايل سطح فيلد، بايد يك جفت سيم از اتاق كنترل كشيده مي شد و ارتباط از طريق اين سيمها فقط در يك جهت انجام مي شد.

با پيشرفت تكنولوژي از شبكه هاي باس براي انتقال اطلاعات كنترل كننده هاي ديجيتالي جديد و ابزار دقيق هوشمند استفاده مي شد. به اين ترتيب نياز به استفاده از مبدلهاي D/A,A/D از بين مي رفت. در ضمن از آنجايي كه سيگنال ديجيتال بطوردائم بر روي خط نيست، امكان اتصال چند وسيله به اين خط انتقال دوطرفه ممكن مي شد. به اين ترتيب انتقال اطلاعات از طريق باس، با كاهش سيم كشي و وسايل جانبي همراه شده و جايگزين روش قديمي تر 4-20 مي شد.

باس هايي كه در سيستمهاي اتوماسيون صنعتي استفاده مي شوند ويژگيهاي ديگري را نيز بايد به همراه داشته باشند :

- داشتن يك پروتكل open براي اينكه كاربر بتواند از روي ابزار دقيق ساخته شده توسط سازندگان مختلف، در شبكه خود استفاده كند. (به اين صورت interoperability و interchangeability وجود خواهد داشت)

- امكان استفاده در محيط هاي خطرناك لازم مي دارد كه محيط انتقال اطلاعات هم در برابر انفجار، ايمن باشند. مثلاً براي سيستمهاي فيلدباس، مدل FISCO يك راه براي بيان شرايط ايمن انتقال اطلاعات است. در شبكه field ذاتآ ايمن ، جريان و ولتاژ به وسيله Safety barrier P.S ها محدود مي‌شود.

- در پروسه هاي پيچيده (وبخصوص) خطرناك امكان قطع شبكه و تعويض device هاي شبكه بدون shut down كردن پروسه وجود ندارد. براي همين هم بايد امكان plug & play بودن براي اين وسايل وجود داشته باشد.

- شبكه دو سيمه: براي كاهش هزينه ها ، كوتاه كردن سيم كشي و كم كردن تعداد safety barrier ها، بجاي شبكه 4 سيم از شبكه 2 سيم استفاده مي شود و توان لازم هم از طريق خط سيگنال منتقل مي شود.

- Baud rate انتقال داده بايد به اندازه اي باشد كه تضمين كند سيكل زماني شبكه، از كمترين زمان لازم براي تغييرات اطلاعات كمتر باشد.

- امكان استفاده از توپولوژيهاي مختلف براي باس مثلاً line , tree و… امكان‌پذير باشد.

- علاوه بر موارد بالا، شبكه ها بايد قابل انعطاف بوده و از نظر اقتصادي نيز به صرفه باشند. به اين منظور تعداد ابزار دقيق هوشمند استفاده شده، بايد حداقل شود. شبكه انتقال اطلاعات بايد سطوح مختلفي داشته باشد و امكان انتقال اطلاعات براي عمليات سريع و بلادرنگ نيز بايد وجود داشته باشد.

هزينه سيستمهاي فيلدباس با توجه به كاهش هزينه هاي كابل كشي، برنامه نويسي و نصب تا حدود 40 درصد كمتر از سيستمهاي قديمي تر 4 تا 20 ميلي آمپر است. قابليت انعطاف اين سيستمها بالا و خطا در آنها كمتر است. كامپيوتر هاو PLC ها به راحتي مي توانند در اين شبكه ها قرار بگيرند و سيستمهاي نظارتي بسيار پيشرفته در آنها استفاده مي شود. همچنين به علت خاصيت interoperability تضمين شده در سيستمهاي فيلدباس، انتخاب Device ها كاملآ آزاد و مستقل از يك سازندة خاص است.

در سيستمهاي فيلدباس، كنترل به صورت توزيع شده واقعي انجام مي پذيرد. به اين معني كه عمليات كنترلي به صورت توابعي تعريف شده، بين Device هاي تشكيل دهندة يك حلقه كنترلي تقسيم مي شوند و از كنترل متمركز موجود در سيستمهاي DCS تا حدودي بي نياز مي‌گرديم. يعني كه Device ها (ترانسيمترها و عملگرها) در فيلدباس هموشمند هستند. بنابراين مي‌توان دريك شبكه فيلدباس،آنها را جزئي از شبكه دانست. در واقع دامنه ديد در كنترل با فيلد باس، تا لايه فيلد، وسيع مي گردد.

به عنوان آخرين و شايد مهمترين ويژگي سيستمهاي فيلدباس ، متذكر مي شويم كه دسترسي به اطلاعات ،چه از نوع مهندسي و چه از نوع مديريتي در اين شبكه ها بسيار آسان است.با توجه به هوشمند بودن وسايل و توانايي آنها در تهيه و ارسال اطلاعات كاملي از شرايط و نحوه كاركردخود ، همه گونه اطلاعات مهندسي براي مرتفع كردن مسايل نگهداري ، تعميرات ، ايمني ،شرايط خاص و ... در دسترس است. همچنين اطلاعات مديريتي ، از قبيل مديريت نگهداري ، كيفيت ، بازرگاني و ... با توجه به قابليت موجود در سيستمهاي فيلد باس به طور قابل توجهي افزايش يافته اســت .

امروزه بيش از 100 نوع سيستم فيلدباس مختلف ارائه شده است كه تعداد كمي از آنها همه نيازهاي موجود در صنعت را به عنوان يك سيستم Field Network برآورده مي سازند.از ميان آنها دو سيستم فيلدباس مهم با يكديگر رقابت مي كنند؛ PROFIBUS كه در اروپا به وجود آمد و FOUNDATION Field bus كه در آسيا و آمريكا مورد استفاده قرار مي گيرد .

اهميت ارايه يك استاندارد جهاني براي فيلدباس، سازمانهايي مانند

- ISA (Instrument Society of America)

- IEC (International Electromecanical Commission

- Profibus (German National Standard)

- FIP (French national standard)

را بر آن داشت تا كميته فيلد باس SP50 (IEC/ISA) را تشكيل دهند.

در سال 1992 ، دو گروه كه شامل شركتهاي بزرگ جهاني بودند، هر كدام فيلدباس مربوط به خود را به بازار ارايه دادند. ضمن آنكه اعلام كردند كه به مجرد فرموله شدن استاندارد كميته SP50 ، محصولات خود را مطابق آن تغيير خواهند داد. اسامي اين دو گروه در زير آورده شده است :

- Interoperable System Project(ISP)

- World Factory Instrumentation Protocol(WorldFIP)

در سال 1994 ، دو گروه فوق نيز با هم متمركز شده و Foundation Fieldbus را در راستاي تسريع پروسه استانداردسازي فيلدباس، تاسيس كردند.

امروزه بيش از 100 نوع سيستم فيلد باس مختلف ارائه شده است كه تعداد كمي از آنها، همه نيازهاي موجود در صنعت را به عنوان يك سيستم Field Network برآورده مي سازند. از ميان آنها دو سيستم فيلدباس مهم با يكديگر رقابت مي كنند. Profibus كه در اروپا به وجود آمد و FOUNDATION Field bus كه در آسيا و آمريكا مورد استفاده قرار مي گيرد.

ساير سيستمهاي فيلدباس مطرح عبارتند از:

- INTERBUS – S

- DeviceNet

- ARCNET

- AS-I

- Seriplex

- LonWorks

- SDS

- ControlNet

- CANopen

- Ethernet

- Modbus Plus

- Modbus RTU/ASCII

- Data Highway Plus(DH+)

سيستم كنترل توزيع يافته (DCS)

با معرفي ميكروپروسسورها ، و ميكروكامپيوترها به بازار ، كارهايي كه در يك پروسه بر عهده يك كامپيوتر بود بين ميكروپروسسورها و ميكروكامپيوترها تقسيم شد و باعث به وجود آمدن نسلي از روش كنترل به نام DCS شد. DCS مخفف Distributed Controller System است و هدف از آن، انجام عمليات كنترلي به صورت غيرمتمركز است.

برخلاف ظاهر سيستم DCS ، كليه كنترلرها به اتاق كنترل آورده شده اند و به نظر مي رسد كه كنترل به صورت متمركز انجام مي شود. اين در حالي است كه در سيستم هاي نيوماتيك كنترلرها اكثرا به صورت محلي وجود دارند كه در سايت نصب مي‌شوند؛ درحاليكه در DCS ، ديگر كنترلري در محل سايت نداريم. آنچه اساسا در سيستم DCS رخ مي دهد ؛ تقسيم عمليات كنترلي بين چندين كنترل كننده است كه در اتاق كنترل قرار گرفته اند ؛ به دليل همين تقسيم است كه سيستم Distributed نام گذاري شده است. در اين سيستم، حلقه هاي ساده اي متشكل از Field و كنترلر وجود دارد كه اين كنترلرها (ميكروپروسسورها) در يك لايه بالاتر در سطح supervisor به هم متصل هستند.

براي DCS مي توان چهارسطح كاري در نظر گرفت:

1- Field: در اين سطح ما با سنسورها و عملكردها سرو كار داريم.

2- Marshal cabinet: ترمينالهايي كه wiring را مرتب مي كنند در اين ترمينالها ايزولاتور ، signal conditioner barriers و… موجود است.

3- Process station: شامل كابينت هايي است كه داخلشان كارت I/O و كنترلرها قرار دارند.

4- Operator station: جايي كه اپراتور مي نشيند و plant را نظارت مي‌نمايد.

در اين جا I/O Bus به صورت سريال استو كنترلرهاي مختلف از طريق data highway به هم متصل مي‌شوندو معمولا" از پروتكل RS485يا RS232استفاده مي كنند. در سيستم DCS معمولا" كنترلرها به صورت Full redundant هستند( CPU و باتريها)، به اين صورت كه دو تا كنترلر در مدار وجود دارد يكي slave و ديگري master.

سيستم slaveدائما" سالم بودن master را چك مي كند و چنانچه به هر علتي، درست عمل نكند ، خود slave جاي سيستم Master را مي‌گيرد. كارت هاي I/O هم قابليت redundancy دارند ولي آنچه در مورد كارتهاي I/O بايد دقت شود آن است كه كارت هايي كه redundant يكديگر هستند در يك rack قرار نگيرند ؛ كه اگر احتمالا" back plane (بورد الكترونيكي كه PLC و كارتهاي I/O بر روي آن نصب مي‌گردند) دچار مشكل شد، بتوان از كارت redundant استفاده نماييم . نكته بسيار مهم در مورد DCS قابليت ذخيره سازي اطلاعات است.

در سيستم هاي قديمي چنانچه از اطلاعات بدست آمده استفاده نكنيم ؛ اطلاعات ازبين مي رود، در حاليكه در سيستم DCS ، قابليت ذخيره سازي اطلاعات وجود دارد. مشكل عمده در سيستم هاي DCS ، Vendor dependent بودن اين سيستم است يعني اگر كنترلري را از يك شركت خريداري كنيم ؛ قطعات يدكي را هم بايد از همان شركت بخريم .

کنترل و قرائت کنتور برق از راه دور

کنترل و قرائت کنتور برق از راه دور

 

سیستم خودکار کنترل و قرائت کنتور برق از راه دور 

 

قرائت کنتور و ثبت مصرف برق مشتریان به روشهای متداول کاری است وقت گیر، خسته کننده و توام با خطا که از دغدغه های اصلی هر شرکت توزیع برق به حساب می آید.Automatic Meter Reading) AMR) یا قرائت خودکار کنتور راه کاری است برای حل این معضل. دریک سیستم AMR ایده آل تمامی کنتورهای برق یک شهر از یک مرکز واز راه دور بطور خودکار قرائت می شود و صورتحساب مشتریان نیز بدون خطا وبطور خودکار تولید می گردد. مضاف بر آن، جریان برق مشتریان بدحساب هم از راه دور قطع و وصل می گردد.
چه چیزی بیش از این یک شرکت توزیع برق را به وجد می آورد که بتواند در تمامی ساعات شبانه روز، مصرف برق یکایک مشترکین خود را از راه دور و از یک مرکز از مسیری مطمئن، سریع، گسترده، از پیش نصب وراه اندازی شده و همواره در دسترس قرائت نماید. تکنیک Power Line Carrier) PLC) یا انتقال اطلاعات از طریق جریان برق این امکان را فراهم آورده است.
سیستم AMR ابدائی شرکت پویا از تمامی ویژگیهای پیش گفته برخوردار است. این سیستم با استفاده از شبکه برق شهری اطلاعات کنتور های برق مشترکین را بطور اتوماتیک واز راه دور در زمانهای دلخواه قرائت می کند، صورتحساب بدون خطا تولید می کند و برق مشترکین بد حساب را قطع و وصل می کند.  

مزایای  این سیستم :
• استفاده از شبکه برق شهری جهت انتقال اطلاعات مصرف مشترکین
• کاهش هزینه و سرعت قرائت کنتور با توجه به دردسترس بودن شبکه سیم کشی برق شهری
• از بین بردن خطای قرائت
• قرائت در تمامی ساعات شبانه روز
• امکان اعمال چند تعرفه بر اساس میزان مصرف مشترک در ساعات مختلف
• امکان قطع و وصل برق مشترکین از راه دور
• امکان قطع و وصل برق مشترکین از راه دور
• امکان پیش فروش برق
• امکان کنترل و بهینه سازی منحنی مصرف
• امکان متعادل سازی بار فازها

کنترل و قرائت کنتور برق از راه دور

 

سیستم خودکار کنترل و قرائت کنتور برق از راه دور 

 

قرائت کنتور و ثبت مصرف برق مشتریان به روشهای متداول کاری است وقت گیر، خسته کننده و توام با خطا که از دغدغه های اصلی هر شرکت توزیع برق به حساب می آید.Automatic Meter Reading) AMR) یا قرائت خودکار کنتور راه کاری است برای حل این معضل. دریک سیستم AMR ایده آل تمامی کنتورهای برق یک شهر از یک مرکز واز راه دور بطور خودکار قرائت می شود و صورتحساب مشتریان نیز بدون خطا وبطور خودکار تولید می گردد. مضاف بر آن، جریان برق مشتریان بدحساب هم از راه دور قطع و وصل می گردد.
چه چیزی بیش از این یک شرکت توزیع برق را به وجد می آورد که بتواند در تمامی ساعات شبانه روز، مصرف برق یکایک مشترکین خود را از راه دور و از یک مرکز از مسیری مطمئن، سریع، گسترده، از پیش نصب وراه اندازی شده و همواره در دسترس قرائت نماید. تکنیک Power Line Carrier) PLC) یا انتقال اطلاعات از طریق جریان برق این امکان را فراهم آورده است.
سیستم AMR ابدائی شرکت پویا از تمامی ویژگیهای پیش گفته برخوردار است. این سیستم با استفاده از شبکه برق شهری اطلاعات کنتور های برق مشترکین را بطور اتوماتیک واز راه دور در زمانهای دلخواه قرائت می کند، صورتحساب بدون خطا تولید می کند و برق مشترکین بد حساب را قطع و وصل می کند.  

مزایای  این سیستم :
• استفاده از شبکه برق شهری جهت انتقال اطلاعات مصرف مشترکین
• کاهش هزینه و سرعت قرائت کنتور با توجه به دردسترس بودن شبکه سیم کشی برق شهری
• از بین بردن خطای قرائت
• قرائت در تمامی ساعات شبانه روز
• امکان اعمال چند تعرفه بر اساس میزان مصرف مشترک در ساعات مختلف
• امکان قطع و وصل برق مشترکین از راه دور
• امکان قطع و وصل برق مشترکین از راه دور
• امکان پیش فروش برق
• امکان کنترل و بهینه سازی منحنی مصرف
• امکان متعادل سازی بار فازها

لامپ ها

لامپ ها:

در دنیای الکترونیک، لامپ ها انواع بسیار گوناگونی دارند و در شکل ها، اندازه ها و ولتاژ های گوناگونی ساخته می شوند. متداول ترین نوع لامپ ها لامپ معمولی است که از یک فنر که به پایه های نگه دارنده اش وصل است و در درون حباب شیشه ای قرار دارد تشکیل شده است و در داخل این حباب معمولاً گاز هلیوم وجود دارد.

متداول ترین لامپ معمولی لامپ 220 ولتی 100 وات می باشد.

انواع لامپ ها: لامپ حبابی (معمولی)، لامپ نئون، لامپ زنون، لامپ آرگون، لامپ هالوژنی، لامپ های UV (=Ultra Violet)، لامپ اشعه ی کاتدی، لامپ اشعه X و LED از انواع لامپ ها هستند.

 

الف) لامپ حبابی (معمولی):

همانطور که گفته شد این لامپ از یک فنر که به آن رشته می گویند و به پایه های نگه دارنده اش وصل است و در درون حباب شیشه ای قرار دارد تشکیل شده است و جنس این فنر از تنگستن است.

علت فنری بودن رشته کاهش طول آن می باشد و علت اینکه این لامپ از جنس

 

تنگستن است نقطه ذوب بالای تنگستن و مقاومت زیاد آن می باشد (3380⁰C) چون

 

وقتی لامپ روشن است دمای رشته فنر آن به حدود 2500⁰C می رسد و بیشتر

 

فلزات در این دما ذوب می شوند و یا اینکه مقاومت کافی ندارند تا به این دما برسند و

 

علت اینکه داخل شیشه لامپ گاز هلیوم (یا خلاء) می باشد این است که تنگستن در

 

دمای 2500⁰C به راحتی با اکسیژن هوا واکنش داده و تبدیل به اکسید تننگستن که

 

پودری خاکستری رنگ است، می شود و برای جلوگیری از این واکنش آن را در درون محفظه ی خلاء قرار می دهند و همچنین گاز هلیوم می تواند گرمای فنر لامپ را به بیرون شیشه لامپ منتقل کند.

لامپ حبابی حبابی در ولتاژهای گوناگونی عرضه می شود. متداول ترین این ولتاژها عبارتند از:

1/5 V، 3 V، 6 V، 12 V و 220 V و طول فنر لامپ در هریک از این ولتاژ ها متفاوت است (کم یا زیاد است).

لامپ معمولی را در نقشه های شماتیک با نماد  یا  نشان می دهند و با حرف L یا Lamp آن را مشخص می کنند.

 

ب) لامپ های گازی دیگر:

لامپ نئون: این نوع لامپ را می توانید در فازمتر ها و در داخل بعضی از کلید های برق مشاهده کنید. همچنین در بعضی از مقازه ها نیز نوعی نوار نورانی قرمز قرار دارد که نوعی لامپ نئون است!

این لامپ در محفظه ای شیشه ای قرار دارد و در این محفظه دو الکترود و گاز نئون وجود دارد.

اگر ولتاژ دو سر این الکترود ها به حدود 100V برسد، گاز نئون از خودش نور تولید می کند و لامپ نئون روشن خواهد شد.

هرچه این ولتاژ بیشتر باشد، نور تولید شده ی این لامپ بیشتر می شود و اگر جریانی که از داخل گاز نئون در داخل شیشه عبور می کند، با افزایش ولتاژ زیاد شود، در این صورت لامپ به شدت داغ می شود و می سوزد به همین دلیل برای محدود کردن عبور این جریان در داخل لامپ، لامپ را با یک مقاومت سری می کنند (که این مقاومت را در فازمتر ها می بینید) که مقدار این مقاومت را می توان از رابطه ی زیر بدست آورد:

[(ولتاژ مورد نظر)-100V]÷(جریان عبوری از لامپ)=مقدار مقاومت

 

مقدار این مقاومت در فازمتر ها از 150KΩ به بالا است و شما می توانید برای ایمنی مقاومت 10MΩ (که رنگ های حلقه های آن به ترتیب برابر قهوه ای، سیاه، آبی می باشد) را با لامپ نئون موجود در فازمتر ها سری کنید و از آن به عنوان فازمتر استفاده کنید. شکل زیر یک لامپ نئون که به یک مقاومت 10MΩ وصل است ،نشان می دهد:

 

 

 

هرچه این لامپ نئون بزرگتر باشد باید مقاومتی که با آن سری است، مقاومتی با توان بیشتر انتخاب کرد (چون در لامپ های گازی بزرگ مانند لامپ نئونی که به صورت نوار قرمز در ورودی در بعضی از مغازه ها می بینید، جریان بیشتری از داخل لامپ عبور می کند و در نتیجه مقاومت داغ می شود).

 

نکته: لامپ مهتابی منزل شما نیز نوعی لامپ گازی می باشد که اگر ولتاژ دو سر این لامپ به حدود چند صد ولت برسد، روشن خواهد شد و برای محدود کردن جریان عبوری از لامپ مهتابی آن را با یک مقاومت سری می کنند که این مقاومت همان ترانس مهتابی می باشد.

 

سؤال: فیلامان چیست؟ اگر به دو طرف یک لامپ مهتابی نگاه کنید، در داخل لامپ دو رشته فنر در این دو طرف قرار دارد که به آن فیلامان می گویند.

 

نکته: یکی از علل سری کردن مقاومت با لامپ گازی این است که در اثر عبور جریان زیاد از فیلامان ها، باعث سوختن فیلامان می شود و در لامپ های گازی بدون فیلامان (مانند لامپ نئون موجود در فازمتر) علت سری کردن این مقاومت در درجه ی اوّل کاهش مصرف می باشد چون وقتی جریانی که از لامپ می گذرد تا چند میلی آمپر زیاد شود، نور لامپ زیادتر می شود و اگر این جریان را افزایش دهیم دیگر تغییر محسوسی در نور لامپ مشاهده نمی شود و جریان اضافی به صورت گرما هدر می رود و دلیل دوم سری کردن مقاومت با لامپ های فیلامانی این است که در صورت عبور جریان بالا از لامپ، آنچنان گرمایی تولید می شود که می تواند شیشه ی لامپ را ذوب کند و در نتیجه لامپ بسوزد.

 

از سیم نول برق 220V نترسید:

کاربرد فازمتر این است که سیم فاز برق را نشان می دهد ولی چون سیم نول برق هیچ ولتاژی ندارد کاملاً بی خطر است و شما می توانید سیم نول برق را با اطمینان کامل و بدون برق گرفتگی در دست بگیرید. (مجموع مدت زمانی که سیم نول برق در دست نویسنده ی این وبلاگ بوده، چند ساعت است!!!)

 

نکته: شما می توانید لامپ نئونی را که در آخرین شکل بالا آمده است و همراه مقاومت 10MΩ است را به عنوان فازمتر استفاده کنید (این لامپ در داخل بعضی از کلید های برق و فازمتر ها قرار دارد) و با اطمینان و بدون برق گرفتگی یک سر آن را بگیرید و سر دیگر آن را به سیم فاز بزنید تا لامپ روشن شود.

 

نکته: علت روشن شدن لامپ فازمتر این است که وقتی فازمتر را به سیم فاز می زنید، ولتاژ یک طرف لامپ نئون (که 220V است) از طرف دیگری که در دست شما است (یعنی حدوداً 0V) بیشتر است و این اجتلاف ولتاژ باعث روشن شدن لامپ می شود.

 

سؤال: اتصال به زمین چیست؟ نوعی از اتصال به زمین وصل کردن مستقیم سیم برق به زمین است که به آن زمین واقعی می گویند و این وصل به زمین کردن به این صورت است که یک میله ای نسبتاً ضخیم را در عمق 3 تا 4 متری خاک دفن می کنند به این صورت که یک طرف این میله در خاک و طرف دیگر آن به سیم برق مورد نظری که می خواهیم آن را زمین کنیم وصل است و هرچه عمق این سیم در زمین بیشتر باشد، اتصال به زمین بهتر می شود (علت اینکه هرچه عمق خاک بیشتر باشد، اتصال به زمین بهتر می شود، کاهش مقاومت خاک می باشد به طوری که اتصال به زمین ایده آل دارای مقاومت 0Ω می باشد).

 

نکته: یک فازمتر را به سیم فاز بزنید در حالی که ایستاده اید و زیر پایتان یک عایق مانند کفش یا روزنامه قرار دارد و به نور لامپ فازمتر دقت کنید و حالا به طور مستقیم پای خود را به زمین بگذارید. در این صورت مشاهده می کنید که نور لامپ نسبت به حالت اوّل بیشتر می شود چرا؟ چون مقاومت بدن شما کمتر می شود و در نتیجه اتصال به زمین بهتر می شود و اگر لامپ نئون را از یک طرف به سیم فاز و از طرف دیگر به سیم نول وصل کنید، بازهم مشاهده می کنید که نور لامپ بیشتر از دو حالت قبل می شود چون باز هم مقاومت سیم نول که همان زمین است کمتر می شود.

 

نکته: اگر در حالتی که فازمتر را به سیم فاز زده اید و پایتان بر روی زمین است یکی از پاهای خود را بلند کنید نور لامپ کمتر می شود چون مقاومت بدن شما بیشتر می شود.

 

نکته: آزمایش هایی که در دو نکته ی بالا گفته شد را در اتاقی نسبتاً تاریک انجام دهید تا نور لامپ به راحتی قابل مشاهده باشد.

 

نکته: علت برق گرفتگی به دو دلیل است: دلیل اوّل این است که ولتاژ بالا است و همانطور که در مقدمه گفته شد ولتاژ یعنی نیرویی که جریان را از درون مقاومت عبور می دهد و این ولتاژ بالا به راحتی جریان لازم برای برق گرفتگی (که همان 10mA گفته شده در مقدمه است) را از بدن عبور می دهد به طوری که این جریان برای شخص آنقدر زیاد است که شخص نمی تواند سیم برق را رها کند و در بدترین حالت دچار ایست قلبی شده و اگر تا چند دقیقه به آن شخص کمک نرسد، باعث مرگ خواهد شد پس هنگام کار با ولتاژ های بالا کمال دقت را داشته باشید و از فازمتر برای مشخص کردن ولتاژ های بالاتر از 100V استفاده کنید.

دلیل دوم برق گرفتگی کاهش مقاومت پوست شخص می باشد به طوری که هر ولتاژی می تواند جریان 10mA (که همان جریان لازم برای برق گرفتگی است) را از بدن عبور دهد. مثلاً اگر شما سیم برقی که دارای ولتاژ 12V می باشد را در دست بگیرید هیچ احساس برق گرفتگی نمی کنید (چون جریانی که در این حالت از بدن عبور می کند در حد چند میکرو آمپر است) ولی اگر دست خود را در درون آب نمک بزنید و هما سیم 12V را بگیرید کمی احساس برق گرفتگی می کنید چون مقاومت پوست شدیداً کاهش می یابد.

 

نکته: از پایه های فلزی (ستون) نگه دارنده یک ساختمان که در پی ساختمان فرو رفته است می توان به عنوان اتصال به زمین استفاده کرد.

 

نکته: اتصال به زمین واقعی مخصوص ولتاژهای بالا است ولی اتصال به زمین مجازی برای ولتاژهای پایین است.

 

سؤال: اتصال به زمین مجازی چیست؟ وصل کردن یک سیم برق به مکانهایی که اوّلاً رسانا باشند و ثانیاً به هیچ ولتاژی وصل نشده باشند، اتصال به زمین خوانده می شود (این مکانها مانند بدنه ی وسایل برقی مانند بدنه ی فلزی یک کامپیوتر [یا بدنه اتومبیل] و... است) که در مدار های الکترونیکی با این اتصال به زمین زیاد برخورد می کنیم.

 

سؤال: چرا از اتصال به زمین در مدارها الکترونیکی استفاده می کنیم؟ برای جلوگیری از تجمع بارهای الکتریکی نا خواسته در مدار و برای افزایش عمر یک مدار از اتصال به زمین استفاده می کنیم.

 

سؤال: از چه قسمتی از مدارهای الکتریکی به عنوان اتصال به زمین استفاده کنیم؟ از قسمتی که دارای پتانسیل کمتر است. مثلاً قطب منفی یک باتری که به یک مدار وصل است دارای پتانسیل کمتری از قطب مثبت آن باتری است که باید قطب منفی را به عنوان اتصال به زمین مجازی استفاده کرد و آن را به بدنه یا شاسی یا هر قسمت فلزی دیگر بدون ولتاژ وصل کرد.

 

خب بعد از کمی منحرف شدن از موضوع لامپ ها مجدداً به شرح لامپ نئون می پردازیم:

لامپ نئون را در نقشه های شماتیک با  نمایش می دهند.

 

نکته: همه ی گازها از جمله گاز نئون و بخار جیوه (که در لامپ مهتابی وجود دارد) و حتی بخار فلزاتی مانند آهن، مس و... اگر در محفظه ی شیشه ای قرار بگیرند که در دو طرف آن محفظه دو فیلامان وجود داشته باشد، به شرطی که ولتاژ دو سر فیلامانها کافی باشد، شروع به گسیل نور می کنند و هر بخار عنصر نور مخصوص به خود را دارد مثلاً بخار جیوه رنگ بنفش دارد و یا بخار مس رنگ سبز و بخار آهن رنگ قرمز دارد.

 

سؤال: چرا در لامپ مهتابی از بخار جیوه استفاده می شود؟ چون در داخل شیشه ی مهتای ماده ی شیری رنگی وجود دارد که از بورات کادمیوم، سیلیکات روی و  تنگستات کلسیم تشکیل شده است و اگر نور ماورای بنفش به صورت تکفام به آن بتابد (همانطور که نور رنگی شامل هفت رنگ قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش است، نور ماورای بنفش نیز به سه نوع A،B و C تقسیم می شود و منظور از تابش نور ماورای بنفش تکفام این است که فقط یکی از این سه نوع نور ماورای بنفش به این ترکیب بتابد)، این ماده از خود نور سفید تولید می کند و بخار جیوه مقداری نور آبی+ مقدار زیادی نور ماورای بنفش تکفام از خود تولید می کند که با ساختار این ماده ی سیری رنگ منطبق است و در ضمن ولتاژی که لامپ بخار جیوه برای روشن شدن دارد نسبتاً پایین است و همچنین بخار فلزاتی مثل آهن در اکسیژن خالص به صورت خود به خود با حالت انفجاری واکنش می دهد و اگر در درون لامپ مهتابی بخار آهن باشد، در صورت شکسته شدن شیشه ی مهتابی، بخار آهن منفجر می شود و در ضمن ولتاژ استارت بعضی از گازها مثل گاز زنون بسیار بالا است (در حدود 10000V).

 

نکته: بخار جیوه سمی است پس هرگز شیشه ی مهتابی را در محیط بسته نشکنید.

 

سؤال: نقش استارت مهتابی چیست؟ استارت مهتابی برای مدت کوتاهی مانند یک کلید دو سر فیلامانها را اتصال کوتاه می کند و ناگهان قطع می شود و این عمل موجب می شود که ولتاژ زیادی در حد چند صد ولت ایجاد شود که این ولتاژ اوّلیه می تواند جریان را از داخل مهتابی عبور دهد و بخار جیوه را تحریک می کند و وقتی که مهتابی روشن شد این کلید (استارت) قطع می شود و مهتابی در این حالت با ولتاژ کمتری (همان 220V) روشن می ماند.

 

نکته: لامپ های فراوان دیگری وجود دارند که کاربرد کمتری دارند. از جله ی این لامپ ها لامپ هالوژنی، لامپ زنون، لامپ آرگون، لامپ های UV (فرا بنفش)، لامپ اشعه ی کاتدی (که در لامپ تصویر تلویزیون استفاده می شود) و لامپ اشعه ی X هستند.

 

نکته: لامپ کم مصرف نوعی لامپ مهتابی می باشد.

 

لامپ زنون و لامپ آرگون: نوعی از لامپ ها هستند که در محفظه ی فیلامانی قرار دارند و ولتاژ استارت این دو لامپ بسیار بالا و در حد چند هزار ولت است. یکی از کاربرد های این دو لامپ در لامپ دوربین عکاسی است.

 

سؤال: استربوسکوپ چیست؟ وسیله ای است که بتواند در یک ثانیه نوری قوی خیره کننده تولید کند (مانند فلاش دوربین عکاسی) که یکی از کاربرد های لامپ زنون و آرگون در استربوسکوپ ها است که در بعضی از مغازه ها مشاهده می کنید.

 

سؤال: فلاشر چیست؟ وسیله ای که اگر چند عدد لامپ فنری به آن وصل کنیم، این لامپ ها شروع به چشمک زدن می کنند که در چراغانی ها لامپ های چشمک زن به یک دستگاه فلاشر وصل است. فلاشر دارای چند خروجی است.

 

سؤال: رفلکتور چیست؟ وسیله ای است که نور لامپ را منعکس می کند خودتان در منزل این وسیله را پیدا کنید.

 

سؤال: دیمر چیست؟ وسیله ای که به ولتاژ برق شهر وصل می شود و می توان ولتاژ برق شهر را ز 0V تا 220V تنظیم کرد.

 

سؤال: آیا یک لامپ 100W نور بیشتری تولید میکن یا ده لامپ 10W؟ ده لامپ 10W نور بیشتری تولید می کند چون لامپ 100W گرمای بیشتری تولید می کند ولی ده لامپ 10W نور بیشتر و گرمای کمتر تولید می کند.

 

سؤال: ارگ نوری چیست؟ به رقص نور ارگ نوری می گویند.

 

سؤال: VU متر چیست؟ وسیله ای است که شدت بلندی صدا را با ردیفی از LED نشان می دهد.

 

نکته: به شرح بقیه ی لامپ ها نمی پردازیم.

 

نکته: علت ایجاد نور در لامپ فنری دمای بالای لامپ است درست در حالتی که یک تکه آهن را بر روی آتش بگذارید، از خودش نور قرمز تولید می کند.

 

نکته: دوباره مبحث لامپ ها را بخوانید (برای باز آموزی)

 

      3) باتری ها:

باتری ها انواع گوناگونی دارند. باتری خشک، باتری نیکل کادمیوم (Ni-Cd)، باتری نیکل متال هایدرید (Ni-MH)، باتری لیتیوم (Li)، باتری اسیدی، سلول های الکترو شیمیایی و باتری خورشیدی از انواع باری ها هستند. کاربرد باتری ها برای فعّال کردن مدار است به طوری که تمام مدارهایی که با باتری کار می کنند، بدون باتری باید دور انداخته شوند (مثل ساعت، تلفن همراه و...).

 

نکته: منظور از شارژ باتری، پر شدن باتری و منظور از دشارژ باتری، خالی شدن باتری می باشد.

 

الف) باتری های خشک:

این نوع باتری ها قابل شارژ نیستند.

یکی از پر کاربردترین نوع باتری ها هستند و انواع گوناگونی دارند.

باتری های لکلانشه و بعضی از باتری های قلیایی از انواع باتری خشک هستند.

باتری قلمی معروف ترین نوع این باتری ها است که در اکثر وسایل الکترونیکی از قبیل ساعت دیواری، کنترل تلویزیون و... بکار می رود.

باتری های خشک معمولاً در مدارهایی استفاده می شوند که جریان کمی مصرف می کنند و این باتری ها برای استفاده در این مدارها (که جریان کمی مصرف می کنند) ایده آل می باشند.

 

قطب مثبت در باتری های خشک لکلانشه یک میله ی گرافیتی در مرکز باتری است و قطب منفی آن، لایه ی نازکی از فلز روی در اطراف باتری است که معمولاً زیر پوششی از پلاستیک و یک لایه ی حلبی قرار دارد و تا هنگامی که قطب منفی باتری که همان فلز روی است، خورده نشود، از باتری می توان جریان کشید و وقتی که قطب منفی باتری کاملاً از بین رفت، باتری کار نمی کند و با تعویض فلز روی در اطراف باری، می توان از باتری دوباره استفاده کرد.

اگر جریان زیادی از باتری خشک کشیده شود، به سرعت دشارژ می شود و ولتاژ باتری شروع به کم شدن می کند در این صورت عمر مفید باتری کم می شود (علت این کاهش ولتاژ این است که در درون باتری و در اطراف کاتد (قطب مثبت) و آند (قطب منفی) گازهایی مانند هیدروژن (H₂) و آمونیاک(NH₃) تولید می شود که لایه ای عایق در داخل باتری ایجاد می کنند و مانع از عبور جریان می شوند).

 

نکته: یکی از معایب باتری های لکلانشه، تولید گازها یی در داخل باتری و وقوع واکنش های نا خواسته است.

 

در باتری های قلیایی هیچ واکنش نا خواسته ای در داخل باتری رخ نمی دهد به همین دلیل می توان از این باتری ها برای مدت بیشتری استفاده کرد.

قطب مثبت در این باتری ها مخلوطی از گرافیت (C) و اکسید منگنز (MnO₂) است که در اطراف باتری و زیر پوششی یک لایه ی پلاستیکی و یک لایه ی حلبی قرار دارد و قطب منفی این نوع باتری میله ی برنجی واقع در وسط باتری است که با خورده شدن آن باتری از کار می افتد.

 

نکته: در همه ی باتری ها، تا هنگامی که قطب منفی باتری خورده نشود، باتری کار می کند.

 

ب) باتری Ni-Cd (نیکل کادمیوم):

نوعی از باتری های قابل شارژ هستند که قیمت بالاتری نسبت به باتری های خشک دارند. این نوع باتری ها در شکل ها، اندازه ها و ولتاژ های گوناگونی ساخته می شوند و کاربرد آنها در وسایلی است که دائماً استفاده می شوند زیرا این باتری ها باید حداقل هفته ای یک بار شارژ کامل و دشارژ کامل شوند زیرا در غیر این صورت روزانه 1% از توان آنها کم می شود و اگر این باتری ها برای چند روز در حالت شارژ بمانند، آسیب می بینند.

نوع قلمی این باتری ولتاژ 1/25V تولید می کند.

 

جریان دهی باتری های نیکل کادمیوم را با میلی آمپر ساعت (mAh) مشخص می کنند و جریان دهی بیشتر باتری های نیکل کادمیوم بین 500mAh تا 1000mAh می باشد. آمپر ساعت به این معنا است که یک باتری در یک ساعت چقدر جریان می تواند به مدار بدهد؛ مثلاً اگر جریان دهی یک باتری 500mAh باشد، به این معناست که آن باتری می تواند در یک ساعت 500mA جریان به مدار بدهد و اگر در یک ساعت از این مقدار جریان بیشتری از باتری کشیده شود، در این صورت ولتاژ باتری رو به کاهش می گذارد و در یک ثانیه می توان جریان 500mAh÷60min=8/34mA از این باتری کشید که جریان بسیار کمی است ولی بعضی از باتری های نیکل کادمیوم بزرگ می توانند تا 14/4Ah جریان تولید کنند (در هر ثانیه 240mA).

 

پ) باتری نیکل متال هایدرید (Ni-MH):

این نوع باتری جریان دهی بیشتری نسبت به باتری نیکل کادمیوم دارد. مثلاً نوع قلمی باتری نیکل کادمیوم تا حدود 1200mAh جریان تولید می کند ولی نوع قلمی باتری Ni-MH تا حدود 4800mAh جریان تولید می کند!

 

هشدار خیلی مهم: کادمیوم یک فلز بسیار سمّی است.

 

هشدار: هرگز باتری های Ni-Cd و Ni-MH را اتصال کوتاه نکنید چون ممکن است آسیب ببینند (چون هنگام اتصال کوتاه کردن این باری ها جریان بسیار زیادی از باتری کشیده می شود که می تواند باتری را خراب کند و باعث گرم شدن باتری می شود)

 

ت) باتری لیتیوم (Li):

باتری لیتیوم در دو نوع قابل شارژ و غیر قابل شارژ دارد.

نوع غیر قابل شارژ این باتری که به آن باتری لیتیوم می گویند، عمر طولانی داشته و خیلی کم دشارژ می شوند بنابراین از آنها در ساعت مچی، باتری ماشین حساب و وسایلی مشابه استفاده می کنند و باتری لیتیوم نمونه ای از باتری های قلیایی است. اگر بر روی یک باتری کلمه ی Li نقش شده باشد به این معناست که آن باتری، باتری لیتیوم خشک (غیر قابل شارژ) می باشد.

نوع قابل شارژ این باتری که به آن باتری لیتیوم آیون (Li-ion) می گویند

 باتری Li-ion در تلفن های همراه، لپ تاپ ها و وسایلی مشابه به کار می روند که دائماً در حال استفاده هستند و این باتری ها بسیار حساس می باشند و با کوچکترین تغییرات ناگهانی ای مانند افزایش و یا کاهش دما و یا کشیدن جریان بیش از حد از آن، منفجر می شوند!!! (که در بعضی از نوت بوک ها این اتفاق رخ داده است!).

تا هنگامی که صفحات داخلی این نوع باتری خورده نشود، می توان این باتری را مورد استفاده قرار داد و آن را شارژ کرد.

 

ث) باتری های اسیدی:

همانطور که از نام این باتری ها پیداست، این باتری ها از صفحات فلزی و اکسید فلزی ساخته شده است که این صفحات در مخلوطی از اسید ضعیف و آب قرار دارند. باتری اتومبیل و باتری موتور نمونه هایی از این باتری ها هستند. باتری های اسیدی قابل شارژ می باشند و می توان آنها را شارژ کرد. روش شارژ همهی باتری های قابل شارژ از جمله باتری های اسیدی بعداً گفته خواهد شد.

 

باتری خودرو: باتری خودرو نوعی باتری سربی-اسیدی است که از صفحات نازک سرب و اکسید سرب IV تشکیل شده است که این صفحات با فاصله ی کمی از هم در داخل محلول رقیقی از اسید سولفوریک (H₂SO₄) قرار دارند و این مجموعه در درون محفظه ی پلاستیکی واقع شده است که به این محفظه ی پلاستیکی، سلول می گویند.

باتری اتومبیل از به هم بسته شدن 6 سلول به وجود می آید که هرکدام از این سلولها 2V برق تولید می کنند و در مجموع 12V برق توسط این سلولها تولید می شود. در هر سلول آند (قطب منفی باتری) فلز سرب است و کاتد (قطب مثبت باتری) سرب IV اکسید است. وقتی از باتری جریان کشیده می شود، آند شروع به خورده شدن توسط اسید می کند و به سولفات سرب که به صورت گرد سفید رنگی است، در اطراف الکترودها (کاتد و آند) تجمع پیدا می کند تا هنگامی که این گرد سفید مانع از خورده شدن آند بشود، ولتاژ سلول شروع به کاهش می کند (با خورده شدن کامل آند هم این اتفاق تکرار می شود) و در این صورت باید باتری را شارژ کرد به این صورت که یک ولتاژ خارجی در حد13V باید به باتری اعمال کرد تا مجدداً آن گرد سفید رنگ به فلز سرب تبدیل شود و اسید سولفوریک دوباره تولید شود. عملیات شارژ و دشارژ هر سلول را می توان بارها تکرار کرد.

 

نکته: همانطور که قبلاً هم گفته شد، همیشه تا آند باتری به طور کامل خورده نشود، از باتری می توان جریان کشید.

 

ج) سلول های الکترو شیمیایی:

در حالت کلی دو نوع سلول الکترو شیمیایی وجود دارد:

1) سلولهای گالوانی (ولتایی)

2) سلولهای الکترولیتی

 

1) سلولهای گالوانی (ولتایی): سلول های گالوانی به دو دسته تقسیم می شوند:

الف) سلول های گالوانی نوع اوّل

ب) سلول های گالوانی نوع دوم

 

الف) تمام باتری های خشک و سلول های سوختی (که در ادامه ی این مبحث آمده است) از جمله سلول های گالوانی نوع اوّل هستند زیرا با تمام شدن واکنش دهنده های آن (یعنی خورده شدن قطب منفی در باتری های خشک و تمام شدن گاز در سلول های سوختی) دیگر نمی توان از آنها استفاده کرد.

 

سلول های سوختی: در این سلول ها از واکنش دادن دو گاز در داخل محفظه ای بسته، می توان انرژی الکتریکی بدست آورد. این دو گاز می توانند اکسیژن و هیدروژن و یا گاز شهری (متان=CH₄) باشد. کاربرد سلولهای سوختی در فضاپیماها و... می باشد.

 

نکته: باتری 9V نیز نوعی باتری است که به صورت قابل شارژ و غیر قابل شارژ وجود دارد. در شکل زیر یک باتری 9V را مشاهده می کنید:

 

 

ب) سلولهای الکترولیتی شامل دو الکترود کاتد و آند می باشد که در درون محلول الکترولیتی قرار دارند.

 

سؤال: محلول الکترولیت چیست؟ محلول الکترولیت از دو قسمت مجزا تشکیل شده است که این دو قسمت در درون دو ظرف پلاستیکی قرار دارند که در داخل هرکدام از این ظروف ترکیب آب و یک فلز به صورت یون (وقتی یک فلز به صورت یون در می آید که با اسید واکنش بدهد) وجود دارد و وقتی که این دو الکترود را با یک پل نمکی (که یک کاغذ صافی آغشته شده به KCL [پتاسیم کلرید] و... است) به هم متصل کنیم، به شرط آنکه در درون هریک از یون های فلزی، یک قطعه فلز از همان فلزی که به صورت یون است قرار دهیم، در این صورت اگر وسیله ی الکتریکی مناسبی بین این دو قطعه فلز قرار دهیم، جریان از آن عبور می کند. تمام موارد بالا را در شکل زیر مشاهده می کنید:

 

 

 

نکته: کاربرد سلول های الکترولیتی چندان زیاد نیست ولی در سطوح بعدی روشی را خواهیم گفت که بتوان با این روش اسید فیبر مدار چاپی (که در سطح 5 معرفی شده است) را برای بارها مورد استفاده قرار داد و مس های حل شده در اسید را از اسید پس گرفت. این روش را خود نویسنده وبلاگ بدون اینکه در کتابی دیگر آن را ببیند، اجرا کرده است.

 

نکته: آب را به عناصر سازنده اش تجزیه کنید: اگر دو الکترود را در آب وارد کنید، وقتی برق مستقیمی (که ولتاژ بالایی داشته باشد از 20V به بالا) به الکترودها اعمال شود، در این صورت در اطراف الکترود منفی هیدروژن به صورت گاز و در اطراف الکترود مثبت اکسیژن به صورت گاز تولید می شود که هیدروژن با گرفتن الکترون و اکسیژن با گرفتن پروتون خنثی شده و به گاز تبدیل می شود. باید این دو الکترود غیر فلزی و رسانا باشند چون وقتی برق مستقیم به این الکترودها که دردرون آب قرار دارند اعمال بشود، در این صورت در پیرامون الکترود ها محیط  اسیدی و بازی به وجود می آید که باعث می شود الکترودها خورده شوند پس الکترودها از جنس گرافیت که در وسط باتری قلمی است و یا مواد رسانای مشابه انتخاب کنید.

 

نکته: سلول های الکترولیتی در یکی از گرایش های رشته ی شیمی به نام الکترو شیمی، بررسی می شوند که قصد وارد شدن بیش از حد به این شاخه را نداریم.

 

نکته: همه ی سلول های گالوانی برق مستقیم (DC=Direct Current) تولید می کنند.

 

 

چ) باتری های خورشیدی:

این نوع از باتری ها از عناصر نیمه هادی تشکیل شده اند به طوری که اگر نور به آنها بتابد، از خود برق تولید می کنند. باتری های خورشیدی گران هستند و هرچه جریان دهی این باتری ها بیشتر باشد (یعنی جریان بیشتری تولید کنند) در این صورت اندازه ی این باتری ها بزرگتر شده و قیمتش هم بیشتر می شود. یک باتری خورشیدی به ابعاد یک صفحه ی کتاب، حدود 50000 تومان و بیشتر می ارزد!

لازم به ذکر است که باتری های خورشیدی برق مستقیم تولید می کنند و این برق مستقیم با مدارات الکترونیکی که در سطوح بعدی آنها را معرفی می کنیم، به برق AC (=Alternate Current) تبدیل می شود.

به باتری های خورشیدی به عنوان یکی از منابع انرژی در آینده ی نزدیک نگاه می شود. این نوع از باتری ها را در ماشین حساب ها و... مشاهده می شوند.

در شکل زیر یک باتری خورشیدی مشاهده می کنید:

 

 

نکته: یک باتری را در نقشه های شماتیک با  نمایش می دهند و چند باتری سری شده را با  و باتری خورشیدی را با  نمایش می دهند.

About-->

آشنایی با ترانسفورماتورهای قدرت

ترانسقورماتور قدرت

ترانسفورماتور قدرت
ترانسفورماتور وسیله ای است كه انرژی الكتریكی را در یك سیستم جریان متناوب از یك مدار به مدار دیگر انتقال می دهد و می تواند ولتاژ كم را به ولتاژ زیاد وبالعكس تبدیل نماید .
برخلاف ماشینهای الكتریكی كه انرژی الكتریكی و مكانیكی را به یكدیگر تبدیل می كنند ، در ترانسفور ماتور انرژی به همان شكل الكتریكی باقیمانده و فركانس آن نیز تغییر نمیكند و فقط مقادیر ولتاژ و جریان در اولیه و ثانویه متفاوت خواهد بود . ترانسفورماتورها نه تنها به عنوان اجزاء اصلی سیستم های انتقال و پخش انرژی مطرح هستند بلكه در تغذیه مدارهای الكترونیك و كنترل ، یكسوسازی ، اندازه گیری و كوره های الكتریكی نیز نقش مهمی بر عهده دارند .
انواع ترانسفورماتورها را میتوان برحسب وظایف آنها بصورت ذیل بسته بندی كرد :
1- ترانسفورماتورهای قدرت در نیروگاهها و پستهای فشار قوی
2- ترانسهای توزیع در پستهای توزیع زمینی و هوایی ، برای پخش انرژی در سطح شهرها و كارخانه ها
3- ترانسهای قدرت برای مقاصد خاص مانند كوره های ذوب آلومینیم ، یكسوسازها و واحدهای جوشكاری
4- اتوترانسها جهت تبدیل ولتاژ با نسبت كم و راه اندازی موتورهای القایی
5- ترانسهای الترونیك
6- ترانسهای ولتاژ و جریان جهت مقاصد اندازه گیری و حفاظت
7- ترانسهای زمین برای ایجاد نقطه صفر و زمین كردن نقطه صفر
8- ترانسهای آزمایشگاه فشار قوی و ...
و از نظر ماده عایقی و ماده خنك كننده نیز ترانسفورماترها را می توان بصورت ذیل بسته بندی كرد :
1- ترانسفورماتورهای روغنی Oil immersed power Transformer
2- ترانسفورماتورهای خشك Dry type transformer 3-ترانسفورماتورهای با عایق گازی (sf6) Gas insulated transformer
سایر ترانسفورماتورها مانند ترانسفورماتورهای كوره ، ترانسفورماتورهای تغییر دهنده فاز و..
بعنوان ترانسفورماتورهای خاص قلمداد می گردند . 


                                                                             

برای دیدن متن کامل بر روی ادامه مطلب کلیک کنید.

ترانسقورماتور قدرت

ترانسفورماتور قدرت
ترانسفورماتور وسیله ای است كه انرژی الكتریكی را در یك سیستم جریان متناوب از یك مدار به مدار دیگر انتقال می دهد و می تواند ولتاژ كم را به ولتاژ زیاد وبالعكس تبدیل نماید .
برخلاف ماشینهای الكتریكی كه انرژی الكتریكی و مكانیكی را به یكدیگر تبدیل می كنند ، در ترانسفور ماتور انرژی به همان شكل الكتریكی باقیمانده و فركانس آن نیز تغییر نمیكند و فقط مقادیر ولتاژ و جریان در اولیه و ثانویه متفاوت خواهد بود . ترانسفورماتورها نه تنها به عنوان اجزاء اصلی سیستم های انتقال و پخش انرژی مطرح هستند بلكه در تغذیه مدارهای الكترونیك و كنترل ، یكسوسازی ، اندازه گیری و كوره های الكتریكی نیز نقش مهمی بر عهده دارند .
انواع ترانسفورماتورها را میتوان برحسب وظایف آنها بصورت ذیل بسته بندی كرد :
1- ترانسفورماتورهای قدرت در نیروگاهها و پستهای فشار قوی
2- ترانسهای توزیع در پستهای توزیع زمینی و هوایی ، برای پخش انرژی در سطح شهرها و كارخانه ها
3- ترانسهای قدرت برای مقاصد خاص مانند كوره های ذوب آلومینیم ، یكسوسازها و واحدهای جوشكاری
4- اتوترانسها جهت تبدیل ولتاژ با نسبت كم و راه اندازی موتورهای القایی
5- ترانسهای الترونیك
6- ترانسهای ولتاژ و جریان جهت مقاصد اندازه گیری و حفاظت
7- ترانسهای زمین برای ایجاد نقطه صفر و زمین كردن نقطه صفر
8- ترانسهای آزمایشگاه فشار قوی و ...
و از نظر ماده عایقی و ماده خنك كننده نیز ترانسفورماترها را می توان بصورت ذیل بسته بندی كرد :
1- ترانسفورماتورهای روغنی Oil immersed power Transformer
2- ترانسفورماتورهای خشك Dry type transformer 3-ترانسفورماتورهای با عایق گازی (sf6) Gas insulated transformer
سایر ترانسفورماتورها مانند ترانسفورماتورهای كوره ، ترانسفورماتورهای تغییر دهنده فاز و..
بعنوان ترانسفورماتورهای خاص قلمداد می گردند . 

ساختمان ترانسهای قدرت روغنی
قسمتهای اصلی در ساختمان ترانسفورماتورهای قدرت روغنی عبارتند از:
1- هسته یك مدار مغناطیسی
2- سیم پیچ های اولیه و ثانویه
3- تانك اصلی روغن
به جز موارد فوق اجزا دیگری نیز به منظور اندازه گیری وحفاظت به شرح زیر وجوددارند :
1- كنسرواتوریا منبع انبساط روغن
2- تب چنجر
3- ترمومترها
4- نشان دهنده های سطح روغن
5- رله بوخ هلتز
6- سوپاپ اطمینان یا لوله انفجاری / شیر فشار شكن )
7- رادیاتور یا مبدلهای حرارتی
8- پمپ و فن ها
10 – شیرهای نمونه برداری از روغن پایین و بالای تانك
11- شیرهای مربوط به پركردن و تخلیه روغن ترانس
12- مجرای تنفسی و سیلیكاژل مربوط به تانك اصلی و تب چنجر
13- تابلوی كنترل
14- تابلوی مكانیزم تب چنجر
15- چرخ ها
16- پلاك مشخصات نامی

1- هسته :
هسته ترانس یك مدار مغناطیسی خوب با حداقل فاصله هوایی و حداقل مقاومت مغناطیسی است تا فورانهای مغناطیسی براحتی از آن عبور كنند . هسته بصورت ورقه ورقه ساخته شده و ضخامت ورقه ها حدود0.3 میلیمتر و حتی كمتر است . برای كاهش تلفات فوكو ورقه ها تا حد امكان نازك ساخته می شوند و لی ضخامت آنها نباید بحدی برسد كه از نظر مكانیكی ضعیف شده و تاب بردارد .
در ترانسهای قدرت ضخامت ورقه ها معمولاً 0.3 یا 0.33 میلیمترانتخاب می شود كه این ورقه ها توسط لایه نازكی از وارنیش عایقی با یك سیم نازك عایقی ، نسبت به هم عایق می شوند .
2- سیم پیچی های ترانس
در ساختمان سیم پیچ های ترانس باید موارد متعددی در نظر گرفته شوند كه در ذیل به مهمترین آنها اشاره می نمائیم :
1- در سیم پیچ هاباید جنبه های اقتصادی كه همان مصرف مقدار مس و راندمان ترانس می باشد ، مراعات شود .
2- ساختمان سیم پیچ ها برای رژیم حرارتی كه باید در آن كار كند محاسبه شود ، زیرا در غیر این صورت عمر ترانس كاسته خواهد شد .
3- سیم پیچ ها در مقابل تنش ها و كشش های حاصل از اتصال كوتاه های ناگهانی مقاوم شوند .
4- سیم پیچ ها باید در مقابل اضافه ولتاژهای ناگهانی از نقطه نظر عایقی ، مقاومت لازم را داشته باشند .
سیم پیچ ترانس ها نسبت به هم در نوع سیم پیچ ، تعداد حلقه ها درجه و اندازه سیمها و ضخامت عایق بین حلقه ها متفوت خواهند بود . هر چه ولتاژ ترانس بالا برود ، تعداد حلقه های سیم پیچ بیشتر می شود و هر چه ظرفیت ترانس بیشتر شود ، اندازه سیم ها بزرگتر می گردد .
در ترانس با هسته ستونی ، سیم پیچها اعم از فشار قوی ، متوسط و فشار ضعیف و سیم پیچ تنظیم – بصورت استوانه متحدالمركز روی ستونهای هسته قرار می گیرند . معمولاً سیم پیچ فشار ضعیف در داخل و فشار قوی در خارج واقع می شوند و ترتیب فوق به این دلیل رعایت می شود كه عایق كاری فشار ضعیف نسبت به هسته راحت تر است .
3- تانك اصلی روغن
تانك ترانس یك ظرف مكعب یا بیضوی شكل است كه هسته و سیم پیچ های ترانس در آن قرار می گیرند و نقش یك پوشش حفاظتی را برای آنها ایفا می كند داخل این ظرف از روغن پر می شود بطوریكه هسته و سیم پیچ كاملاً در روغن فرو می روند . سطح خارجی تانك تلفات گرمایی داخل ترانس را به بیرون منتقل می كند از هر مترمربع سطح تانك حدوداً 400 الی 450 وات توان گرمایی به خارج منتقل می شود ، بطوریكه در ترانسهای كوچك ، همین سطح برای خنك كاری كافی است و به تمهیدات دیگری نظیر رادیاتور وفن نیاز نمی باشد . در ترانسهای تا KVA 50 بدنه تانك از ورق ساده فولادی به ضخامت حدوداً MM3 میلیمتر ساخته می شود ، سطح آن صاف بوده و نیازی به میله های تقویتی یا لوله های خنك كن ندارد . هر 4 وجه ترانس از یك ورق یك پارچه درست می شود و فقط در یك گوشه جوشكاری می گردد .
تانك ترانس بایستی موجب شود كه موارد مشروحه ذیل تأمین گردند :
- حفاظتی برای هسته ، سیم پیچ ، روغن و سایر متعلقات داخلی باشد .
- دارای استقامت كافی باشد كه در حین حمل و نقل و نیز در زمان اتصال كوتاه داخلی بتواند تنش های مكانیكی ایجاد شده را تحمل نماید .
- ارتعاشات و صدا در آن به حداقل برسد .
- ساختمان آن در برابر نشت روغن و یا نفوذ هوا كاملاً آب بندی باشد .
- سطوح كافی برای دفع گرمای ناشی از تلفات ترانس را تأمین كند .
- محلی برای نصب بوشینگها ، تب چنجر ، مخزن ذخیره روغن و سایر متعلقات باشد.
- از نظر ابعاد در حدی باشد كه براحتی قابل تحمل و حمل و نقل از طریق جاده یا راه آهن باشد .
- حداقل تلفات فوكو در آن ایجاد شود .
- حداقل میدان مغناطیسی در خارج از آن وجود داشته باشد .
به این ترتیب طراحی تانك ترانس به روش پیش بینی شده برای حمل و نفل آن نیز بستگی دارد .
4- مقره ها ( بوشینگ ها )
سرهای خروجی سیم پیچ های فشار قوی و فشار ضعیف باید نسبت به بدنه فلزی تانك ، عایقكاری شوند . برای این منظور از مقره ها استفاده می شود . مقره یا بوشینگ تشكیل شده است از یك هادی مركزی كه توسط عایق های مناسبی در میان گرفته شده است .
بوشینگها روی در پوش فوقانی ترانس نصب می شوند و در موارد نادری بوشینگها را روی دیوارة جانبی تانك هم نصب می كنند . انتهای پایینی مقره در داخل تانك جای می گیرد ، در حالیكه سر دیگر آن در بالای درپوش و در هوای خارج واقع می شود .
ترمینالهای هر دو سر دارای بستهای مناسبی برای اتصال به سر هادی های داخل ترانس و نیز هادی های شبكه می باشند . شكل و اندازه بوشینگها به كلاس ولتاژ ، نوع محل ( داخل ساختمان یا در هوای آزاد ) و جریان نامی آن بستگی دارد . بوشینگهای داخل ساختمانی نسبتاً كوچك بوده و سطح آن صاف است ، اما بوشینگهای هوای آزاد كاملاً در معرض شرایط مختلف جوی نظیر برف و باران و آلودگی و ... قرار می گیرند ، بنابراین از نظر شكل كاملاً متفاوتند و از سپرهایی به شكل چتر تشكیل می شوند ، تا سطح زیرین آنها در مقابل باران خشك نگه داشته شوند . دراین صورت سطح خارجی آنها زیاد شده و فاصله خزش جرقه روی سطح چینی عایق زیادتر می گردد و در نتیجه استقامت الكتریكی بوشینگ افزایش می یابد .
در حال حاضر تمام ترانسهای با قدرت زیاد ، برای كار در هوای آزاد ساخته می شوند و مقره های عایقی ، برای ولتاژهای مختلف زیر موجود می باشند :
0.5و1و3 و6 تا 10 و20 و 35 و110 و220 و320 و500 و750 كیلووات
در ترانسهای قدرت از 3 تا 10 كیلووالت ، همان بوشینگ kv10 بكار می رود . برای ترانسهای kv 1 و كمتر از مقره چینی ساده یا مقره اپوكسی زرین ساخته می شود .
سیستم های اندازه گیری و حفاظت ترانس


1- كنسر واتور یا منبع انبساط روغن
منبع ذخیره روغن كه به اسامی منبع انبساط و كنسرواتور نیز نامیده می شود ، تانكی است كه در بالاترین قسمت ترانس نصب می شود در حین تغییرات بار روزانه ، روغن ترانس انبساط وانقباض می یابد و در حین انبساط وارد منبع ذخیره می شود . اندازه و حجم منبع ذخیره به اندازه ترانس و تغییرات دمایی آن در هنگام بهره برداری بستگی دارد . در ترانسهایی كه دارای تب چنجر قابل قطع زیر بار هستند ، منبع انبساط به دو بخش تقسیم می گردد كه قسمت كوچكتر برای تب چنجر و قسمت بزرگتر برای تانك اصلی در نظر گرفته می شود . از بالای هر قسمت منبع ذخیره ، لوله ای به فضای آزاد آورده می شود ، كه به آن مجرای تنفسی می گویند (Breather) در ورودی این مجرا ظرف شیشه ای قرار دارد ، كه داخل آن از ماده ای رطوبت گیر به نام سیلیكاژل پر می شود . به این ترتیب هوای ورودی به ترانس رطوبت خود را از دست داده و كاملاً خشك خواهد بود .
در هر قسمت منبع ذخیره ، یك نشان دهندة سطح روغن نصب می شود تا سطح روغن را در حین كار ترانس بتوان نظارت كرد و همچنین دو سطح منبع دیگر كه مجهز به كنتاكت آلارم می باشند نیز بر روی آنها نصب می گردند سطح خارجی منبع ذخیره نیز با رنگ مناسب پوشیده می شود تا از خوردگی و زنگ زدن محافظت گردد .
2- تپ چنجر
در بارهای مختلف افت ولتاژ در ترانسفورماتورها و خطوط نیز تغییر می كند و سبب تغییر ولتاژ شبكه می شود . كنترل ولتاژ شبكه های توزیع و انتقال عمدتاً توسط تب چنجر ایجاد می شود . اساس كار تب چنجر بر تغییر نسبت تبدیل ترانس استوار است . بدین ترتیب كه با انشعاباتی كه در سیم پیچ فشار قوی تعبیه می گردد تعداد دور سیم پیچ را تغییر داده و سبب تغییر ولتاژ خروجی ترانس می گردد

تپ چنجرها بطور گسترده ای برای كنترل ولتاژ شبكه در سطوح مختلف ولتاژی بكار گرفته می شوند . معمولاً كنترل ولتاژ در محدودة %15 +_ مقدور است . ولتاژ هر پله تب چنجر عموماً بین 1 تا 5/2 درصد تغییر می كند انتخاب مقدار كم برای پله ها سبب افزایش تعداد تپ ها می گردد و انتخاب مقدار بالا برای هر پله باعث عدم امكان تنظیم دقیق ولتاژ مورد نظر می گردد .
محل تپ چنجر : (( تپ چنجر )) 

در داخل تانك اصلی ، قسمتی را برای بخش اصلی تب چنجر ( دایورترسوئیچ ) در نظر گرفته اند این قسمت كاملاً آب بندی شده است داخل آن نیز با روغن ترانس پر شده است . این روغن كاملاً از روغن تانك اصلی جداست و باهم مخلوط نمی شود . تپ چنجر را در سمت فشار قوی نصب كرده اند كه دارای مزیت های زیرمی باشند :
الف) در طرف فشار قوی جریان كمتر است لذا برای تپ چنجرهایی كه زیر بار عمل می كنند حذف جرقه ساده تر است .
ب) چون تعداد دور سیم پیچها ی فشار قوی بیشتر است ، لذا امكان تغییرات یكنواخت تروپه های كوچكتر به راحتی میسر است . در اتصال ستاره انشعابات تب چنجر را در سمت نقطه صفر قرار می دهند تا عایق كاری آن نسبت به زمین ساده تر باشد .
بهره برداری از ترانسفورماتورهای با تنظیم كننده ولتاژ زیر بار :
اكثر ترانسفورماتورها دارای دستگاهی بنام تب چنجر بوده كه كار آنها عملاً در مدار گذاشتن و خارج كردن تعدادی از حلقه های سیم پیچی ترانسفورماتور به منظور تغییر دادن در نسبت تبدیل ترانس می باشد . عموماً این دستگاه در قسمت فشار قوی قرار می گیرد .
تب چنجر ترانسفورماتورها عموماً بر 2 نوع می باشند :
1- On load tap changer : ترانسفورماتورهایی كه تب آنها زمانی كه تپ ترانسفورماتور زیربار است ، قابل تغییر می باشد .
2- Off load tap changer : ترانسفورماتورهایی كه تب آنها فقط زمانی كه در مدار نباشند ، قابل تغییر می باشند .
این تغییر تپ در محل روی بدنة ترانس صورت می گیرد . به این ترتیب با توجه به تعداد تپ و اینكه هر تپ چه مقدار تغییر ولتاژ بوجود می آورد و نیاز به چه مقدار تغییر در ولتاژ می باشد ، تب آنها را بر حسب نیاز سیستم تغییر می دهیم . مكانیزم عمل تپ به طور كلی به این صورت است كه اهرمی قادر است در جهت گردش عقربه های ساعت تعداد حلقه های سیم پیچ را كم و در خلاف آن زیاد نماید .
ترانسفورماتورهایی كه مجهز به سیستم اتوماتیك ولتاژ
( Avr = Automatic voltage regulation)
می باشند به طریق زیر تغییر تب صورت می گیرد :
الف) اتوماتیك ب) دستی و الكتریكی از اطاق فرمان
ج) دستی الكتریكی از محل د) دستی مكانیكی توسط اهرم مخصوص
هر تغییر Tab در اولیه ترانس قدرت به اندازه kv5 در ولتاژ ورودی ترانس تغییر ایجاد می كند . 

3- ترمومترها :ا

این نشان دهنده ها ، از نوع عقربه ای بوده و برای تشخیص درجه حرارت گرمترین نقطه سیم پیچی ترانس بكار میرود . معمولاً به ازاء هر گروه سیم یك نشان دهنده بكار گرفته شده كه روی یك از فازها نصب می شود . این روش اندازه گیری بصورت غیرمستقیم است به این معنی كه غلاف ترمومتر داخل روغن بوده و دمای روغن را حس می كند، سپس توسط یك زف جریانی متناوب با جریان عبوری از سیم پیچ از كویل حرارتی عبور میكند
، لذا گرمایی متناسب با سیم پیچ ها در ترمومتر ایجاد می شود .
نشان دهنده حرارت ورغن :
این نشان دهنده نیز از نوع عقربه ای بوده و عنصر حساس آن در بالای ترانس و در حول و حوش گرمترین محل روغن نصب می شود و خود آن روی بدنه ترانس و در مجاورت ترمومترهای سیم پیچ ها نصب می گردد . نوع عنصر حساس ، اغلب مقاومت حساس به دما است .
4- نشان دهندة سطح روغن :
اگر چه رله بوخهولتز می تواند كاهش سطح روغن را نشان دهد ولی ، برای داشتن ضریب اطمینان بالاتر ، نشان دهندة سطح روغن نیز بروی منبع ذخیره ( كنسرواتور) پیش بینی می شود . ممكن است نشان دهنده بصورت دریچه شیشه ای برای دیدن سطح روغن باشد . علاوه برآن ، نشان دهنده نوع عقربه ای كه از طریق مغناطیس ، با شناور داخل منبع كنسرواتور در ارتباط است . نیز تعبیه می گردد و باید طوری نصب شود كه از سطح زمین قابل رؤیت باشد . عقربه نشان دهنده باید نمایانگر سطوح حداكثر ، حداقل و نرمال بوده و كنتاكتهایی برای آلارم نیز باید پیش بینی شده باشد
5- رله بوخهولتز :

تجهیزات الكتریكی كه داخل آنها پر از روغن است نظیر ترانسفورماتورها ، بوشینگهای آنها و ترمینال باكس مربوط به كابلها را می توان جهت محافظت از عیوب داخلی و از دست رفتن روغن آنها ، با رله بوخهولتز حفاظت كرد .
این رله كه در لوله رابط بین تانك ومنبع ذخیره نصب می شود از دو گوی شناور كه در داخل محفظه رله نصب شده اند و می توانند همراه با سطح روغن جابجا شوند ، تشكیل شده است . دو عدد كلید جیوه ای نیز با شناور همراه هستند و می توانند كنتاكتهایی را قطع یا وصل كنند رله بوخهلتز بسیار دقیق است و از آنجا كه در مراحل اولیه آغاز شدن بسیاری از مشكلات ، آلارم می دهد . این شانس را به پرسنل بهره برداری می دهد كه شرایط خطرناك را خیلی زود شناسایی كنند . و از آسیب های جدی به تجهیزات جلوگیری نمایند .
تنظیم درجه حساسیت رله بوخهولتز كاملاً تجربی است و بستگی به ترانس و رله دارد . در هر حال باید دقت داشت كه رله خیلی حساس نباشد ، زیرا اضافه بار كم و جریانهای اتصال كوتاه شدید خارجی و حتی تغییرات درجه حرارت موسمی ، سبب جریان پیدا كردن روغن می شود كه نباید رله بوخهولتز را بكار اندازد . پس از هر تریپ ترانس ، در اثر رله بوخهولتز باید گازهایی كه در محفظه رله جمع شده است را خارج نمود تا شناور آن به حالت اولیه خود بازگردد.
در ضمن باید گازهایی را كه به محفظه گاز رله خارج می كنیم ، از نظر قابلیت اشتعال مورد آزمایش قرار دهیم ، زیرا در صورتیكه ترانسفورماتور خوب تحت خلاء قرار نگرفته باشد ، هوای موجود در داخل روغن ، كم كم خارج شده و در رله جمع می گردد و می تواند سبب ظاهر شدن آلارم گردد .
همچنین ممكن است به طریقی هوا به داخل ترانسفورماتور نفوذ كرده باشد . این عمل در ترانسهایی كه روغن آنرا جدیداً عوض كرده اند بیشتر پیش می آید . با وجود اینكه رله بوخهولتز یك رله بسیار خوبی است و می تواند از آغاز پیدایش نقص آن را تشخیص دهد ، و لیكن دارای محدویت هایی نیز هست كه در ادامه ذكر می گردد .
محدودیت های رله بوخهولتز :

۱-فقط خطاهایی را تشخیص می دهد كه در سطح روغن پایین تر از رله اتفاق افتاده باشد .
2- تنظیم كلید جیوه ای را نمی توان زیاد حساس گرفت ، زیرا در این صورت لرزشهای ناشی از بهره برداری ، زلزله ، شوكهای مكانیكی در خط و حتی نشستن پرنده ها ، ممكن است اشتباهاً آنرا به كار اندازند .
3- می نیمم زمان عمل كردن آن 0.1 ثانیه است و متوسط آن 0.2 ثانیه . چنین رله ای خیلی كند به حساب می آید ، و لیكن با وجود آن ارزش این رله بسیار بالاست .
4- از نظر اقتصادی رله بوخهولتز برای ترانسهای كمتر از kva 500 بكار برده نمی شود .

6- سوپاپ اطمینان یا لوله انفجاری ( شیر فشار شكن )


در اثر اتصال كوتاه ناگهانی و یا هر حادثة دیگر در هسته و سیم پیچها كه منجر به ایجاد گاز شدید شود ، فشار داخل تانك می تواند به میزان خطرناكی افزایش یابد . برای جلوگیری از خطر انفجار تانك ، در بالای درپوش آن شیر فشار شكن نصب می گردد .
این شیزر در عرض چند میلی ثانیه عمل خواهد كرد و سبب تخلیه فشار خواهد شد . در همین موقع ، میكرو سویچی كه همراه آن است ، سبب بسته شدن مدار تریپ می گردد . پس از كاهش فشار در اثر نیروی فنر ، شیر خود به خود بسته خواهد شد .
7- رادیاتور یا مبدل حرارتی

نظر به اینكه روغن دارای خاصیت عایقی خوب و همچنین تبادل حرارتی زیاد می باشد . در ترانسفورماتورها بعنوان خنك كننده مورد استفاده قرار می گیرد . جهت تبادل حرارتی بهتر با محیط اطراف ، اصولاً روغن از طریق رادیاتور و پمپ های روغن یك سیكل بسته را طی می نماید و حین عبور از رادیاتورها توسط فن ها با محیط اطراف تبادل حرارتی انجام می دهد . لازم به توضیح است در بعضی از ترانسفورماتورهای واحدهای آبی روغن توسط كولرهای آبی ( Heat exchanger ) خنك می شود .
8- پمپ و فن ها

جهت تبادل حرارتی بهتر با محیط اطراف ، اصولاً روغن از طریق رادیاتور و پمپ های روغن یك سیكل بسته را طی می نماید و حین عبور از رادیاتورها توسط فن ها با محیط اطراف تبادل حرارتی انجام می دهد .

معمولاً در ترانس های قدرت كه مجهز به پمپ روغن می باشند ، یك نشان دهندة فولی روغن در مسیر بای پاس و به موازات مسیر پمپ های روغن نصب می شود كه در شرایط روشن بودن پمپ ها و جاری بودن روغن ، صفحه معلق آن به صورت مایل قرار می گیرد . اما به خاموش شدن پمپ و یا قطع جریان روغن – به هر دلیل دیگر – صفحه بر اثر نیروی وزن پایین آمده و بصورت قائم واقع می شود . در این حالت ، اغلب سبب بسته شدن كنتاكتی خواهد شد كه موقعیت این صفحه را در اتاق فرمان گزارش می نماید . همچنین از طریق دریچه شیشه ای ، موقعیت آن قابل رؤیت است .
10 – شیرهای نمونه برداری از روغن پایین و بالای تانك
11- شیرهای مربوط به پركردن و تخلیه روغن ترانس
12- مجرای تنفسی و سیلیكاژل مربوط به تانك اصلی و تب چنجر
منبع ذخیره روغن توسط یك یا دو مجرای تنفسی به هوای آزاد مربوط می گردد و در ورودی آن یك ظرف شیشه ای كار گذاشته می شود كه بسته به بزرگی منبع می تواند از یك یا چند قسمت تشكیل شده باشد . درون این ظرفها را با سیلیكاژل پر می كنند .
هنگامیكه بار ترانس زیاد باشد و روغن گرم شود بر اثر انبساط روغن مقداری از هوای داخل منبع ذخیره از طریق مجرای تنفسی خارج می شود . در انتهای ظرف سیلیكاژل یك مجرا وجود دارد كه در بالای آن یك پیاله زنگی شكل بصورت معكوس قرار دارد و در ته ظرف مقداری روغن ترانس ریخته می شود . به این مجموعه تله هوا (air trap) میگویند .
هوا برای خارج شدن ا زمنبع ذخیره باید از این تله بگذرد هنگامیكه روغن منقبض می شود فشار داخل منبع ذخیره كاهش می یابد . و فشار هوای بیرون بر سطح روغن داخل تله ، سبب می گردد كه سطح روغن داخل زنگ تا آنجا پائین بیاید كه هوا بتواند از آن عبور كند و پس از گذشتن از سیلیكاژل به منبع ذخیره برسد . به این ترتیب روغن، ذرات معلق در هوا را می گیرد و سیلیكاژل كه یك ماده رطوبت گیر است باعث جذب رطوبت هوا خواهد شد .
سیلیكاژل به صورت دانه های گرد كوچكی است كه در شرایط خشك ، رنگ آن آبی است و با جذب رطوبت به رنگ صورتی در خواهدآمد . وقتی حدود 75% درصد از سیلیكاژل داخل ظرف تغییر رنگ داد باید آن را تعویض نمود . سیلیكاژل صورتی شده را برای بازیافت به آزمایشگاه می فرستند سلیكاژل از پایین ظرف شروع به تغییر رنگ می كند . اگر در مواردی مشاهده شود این تغییر رنگ از بالای ظرف شروع شده است به این معنی است كه نشتی هوا وجود دارد و باید آن را برطرف نمود .
13- تابلوی كنترل
14- تابلوی مكانیزم تب چنجر
15- چرخ ها
16- پلاك مشخصات نامی 

ترانسهای قدرت T1 ,T2 (400/33KV) پست اتصالشان بصورت ستاره مثلث می باشد این بدان علت است كه اتصال شماره – مثلث در پست های فرعی و در پایان خط انتقال بكار می رود و توسط آن ولتاژ فشار قوی به متوسط یا فشار ضعیف تبدیل می شود تا به ترانس توزیع متصل گردد .
از زیان دیگر این روش این است كه چون هارمونی سوم جریان در مثلث بسته می تواند جریان یابد ، لذا جریان آن سینوسی بوده و در نتیجه ولتاژهای ثانویه سینوسی می باشند ( یعنی دارای هارمونی سوم ولتاژ نمی باشند ) .
كاربرد این اتصال :
1- پست های فرعی انتهای خط انتقال انرژی
2- تبدیل فشار قوی به فشار ضعیف
3- در مواردی كه همه مصرف كننده ها سه فاز داشته باشند .
اتصال زیگزاگ :
همانگونه كه از اسمش پیداست این اتصال در ترانس زیگزاگ استفاده شده است :
مزایای این اتصال : 1- از ثانویه ترانس قدرت در مقابل اتصال زمین حفاظت می كند .
2- نامتعادلی بار را شدیداً كاهش می دهد .
3- مانند اتصال مثلث هارمونی سوم ولتاژ را حذف می كند .
اتصال ترانس مصرف داخلی پست بصورت مثلث – ستاره می باشد : 33KV/380Vاین اتصال در سیستمهای توزیعی ( چهار سمبه ) بكار می رود كه همزمان می تواند هم مصرف كننده های سه فاز را تغذیه نماید و هم بصورت تكفاز در مصارف خانگی و روشنایی استفاده شود .

قطع و وصل ترانسفورماتورهای قدرت :
جهت قطع ترانسفورماتور بایستی ابتدا بار ترانسفورماتوری كه قرار است از مدار خارج گروه محاسبه شود . اگر امكان مانور دادن بار بر روی ترانسفورماتورهای پرالل وجود داشته باشد ، می توان پس از انجام مانور اقدام به قطع دژنكتور طرف ثانویه ترانسفورماتور نمود . بعد از آن پك ترانسفورماتور را در صورتیكه از نوع O.L.T.C باشد ، روی حالت زمان گذاشته و سپس دژكتور طرف اولیه قطع گردد .
در صورتیكه امكان مانور بار وجود نداشته باشد و یا خروج ترانسفورماتور اضطراری نباشد ، خاموشی به یكی از روزهای تعطیل یا در ساعاتی از شبانه روز كه بار خروجی حداقل داشته باشد ، موكول می گردد . عمل وصل ترانسفورماتورها عیناً عكس عملیاتی است كه در حالت قطع صورت می گیرد .

تجهیزات اندازه گیری و حفاظت ترانسفور ماتور 165MVA یا 62.5MVA پست 400KV

1- ترانسفورماتورهای جریان
2- نشان دهنده درجه حرارت سیم پیچ
3- نشان دهنده درجه حرارت روغن
4- Pressure relief valve
5- سیلیكاژل Dehy drating breather ( محفظه سیلیكاژل )
6- رله بوخهولتز Buchholz relay
7- Gas collector
8- كیج مغناطیسی سطح روغن

مطالبی در مورد موتور استارترها

مطالبی در مورد موتور استارترها

  همانطوری كه می دانید ، راه اندازی موتورهای القایی در صنعت از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به خصوص این كه امروزه استفاده از راه اندازهای الكترونیكی مانند راه اندازهای نرم - كنترلر های سرعت بسیار مرسوم شده است و لازم است علاقه مندان و كارشناسان این رشته روشهای كنترل و راه اندازی موتورها را به شیوه های كلاسیك به دیده فراموشی بسپارند و به فراگیری روشهای بروز بپردازند.

یكی از روشهای راه اندازی موتورهای القایی راه اندازهای نرم می باشد كه از طریق آنها موتور ها از طریق كنترل ولتاژ-فركانس در یك زمان مشخص بتدریج از سرعت صفر به سرعت نامی می رسند كه این روش امروزه كاملا جا افتاده است.

راه اندازهای نرم تنها در هنگام راه اندازی بكار می روند و معمولا پس از راه اندازی توسط یك كنتاكتور بای پس از مدار خارج می گردند. این راه اندازها می توانند به سیستم از كار اندازی نرم نیز مجهز باشند كه كاربرد های ویژه ای دارد. ضمن این كه عموما این نوع راه اندازها به ترمز الكترونیكی از طریق تزریق جریان مستقیم نیز مجهز می باشند.

سازندگان این نوع راه اندازها معمولا حفاظت های مورد نیاز برای موتور را نیز در راه اندازها تعبیه می كنند كه از این طریق حجم راه انداز محدود می گردد. ضمن این كه با استفاده از این گونه راه اندازها نیاز به در نظر گرفتن كنتاكتور اصلی نیست . حفاظت هایی كه معمولا در راه اندازهای نرم پیش بینی می گردد بشرح زیر است :

- حفاظت در مقابل اضافه بار

- حفاظت در مقابل توالی معكوس فازها و دو فاز شدن

- حفاظت در مقابل افزایش حرارت سیم پیچ های موتور كه از طریق سنسورهای حرارتی انجام می گردد.

- حفاظت در مقابل كاهش ولتاژ

و موارد دیگر كه بسته به سازنده راه انداز می تواند تغییر كند.

نكته مهم اینجاست كه هنگام بسته شدن كنتاكتور بای پس حفاظت های تعبیه شده در راه انداز همچنان فعال می باشد چون مسیر بای پس تنها تایرستورها را بای پس می كند.

جهت بستن كنتاكتور بای پس بعد از راه اندازی موتور عموما از یك كنتاكت راه انداز استفاده می گردد كه بعد از رمپ راه اندازی به صورت خودكار فعال می گردد. لازم به ذكر است كه برخی از راه اندازهای نرم دارای سیستم بای پس داخلی هستند كه دیگر نیاز به در نظر گرفتن كنتاكتور بای پس نیست.

با توجه به این كه تایرستورهای بكار رفته در راه اندازهای نرم حرارت تولید می كنند اینطور استنباط می گردد كه در تابلوهای دارای راه اندازهای نرم لازم است از فن استفاده گردد. ولی با توجه به كار راه انداز تنها در مرحله استارت ، حرارت تولید شده تنها به مرحله راه اندازی محدود می گردد و بنابر این در راه اندازهای دارای سیستم بای پس تنها تعبیه شكاف های عبور هوا متناسب با درجه حفاظتی تابلو  توصیه می گردد. ضمن این كه این گونه راه اندازها عموما مجهز به هیت سینك و فن هستند.

اكثر راه اندازهای نرم مجهز به پورت های اطلاعاتی مانند مودباس- پروفی باس و ....  جهت تبادل اطلاعات می باشند كه از این طریق می توان از كلیه اطلاعات داخل راه انداز مطلع گردید به این طریق كنترل این راه انداز ها توسط سیستم هایی مانند DCS بسیار ساده می باشد.

-  یك هند بوك مفید در مورد راه اندازهای نرم كه مطالعه آن را به كلیه علاقه مندان توصیه می كنم

اثر هارمونیك ها بر خازن ها

سلام.نقش خازنها به عنوان المان های الكتریكی و الكترونیكی كارآمد در صنایع مربوط به تولید و انتقال و توضیع امروزی غیر قابل انكار است بگونه ای كه دیگر هرگز نمی توان چنین صنایعی را بدون وجود خازنهای نیرو متصور شد.از این رو شناخت كامل خازنها و عوامل تاثیر گذار برآنها و حفظ و نگهداری و نظارت دقیق بر آنها ، برای افزایش طول عمر خازن ها و كار كرد بهینه آنها امری است الزامی و اجتناب ناپذیر.

 

مقدمه

درسالهای اولیه هارمونیكها در صنایع چندان رایج نبودند.به خاطر مصرف كننده های خطی متعادل. مانند : موتورهای القایی سه فاز،گرم كنندها وروشن كننده های ملتهب شونده تا درجه سفیدی و ..... این بارهای خطی جریان سینوسی ای در فركانسی برابر با فركانس ولتاژ می كشند. بنابراین با این تجهیزات اداره كل سیستم نسبتا با سلامتی بیشتری همراه بود. ولی پیشرفت سریع در الكترونیك صنعتی در كاربری صنعتی سبب بوجود آمدن بارهای غیر خطی صنعتی شد. در ساده ترین حالت ، بارهای غیرخطی شكل موج بار غیر سینوسی از شكل موج ولتاژ سینوسی رسم می كنند (شكل موج جریان غیر سینوسی).

پدیدآورنده های اصلی بارهای غیر خطی درایوهای AC / DC ، نرم راه اندازها ، یكسوسازهای 6 / 12 فاز و ... می باشند. بارهای غیرخطی شكل موج جریان را تخریب می كنند. در عوض این شكل موج جریان شكل موج ولتاژ را تخریب می نماید. بنابراین سامانه به سمت تخریب شكل موج  در هر دوی ولتاژ و جریان می شود. در این مقاله سعی شده است تا بزبانی هرچه ساده تر توضیحی در مورد نحوه عملكرد هارمونیك ها و راه كاری برای دوری از تاثیر گذاری آنها بر خازنها ی نیرو ارائه شود.

اساس هارمونیك ها :

اصولا هارمونیك ها آلوده سازی شكل موج را در اشكال سینوسی آنها نشان می دهند. ولی فقط در مضارب فركانس اصلی . تخریب شكل موج را می توان در فركانس های مختلف (مضارب فركانس اصلی) بعنوان یك نوسان دوره ای بوسیله آنالیز فوریه تجزیه و تحلیل كرد. در حال حاضر هارمونیكهای فرد و زوج و مرتبه 3 در اندازه های مختلف ضرایب فركانس های مختلف در سامانه های الكتریكی موجودند كه مستقیما تجهیزات سامانه الكتریكی را متاثر می سازند. در معنایی وسیعتر هارمونیكهای زوج و مرتبه 3 هریك تلاش می كنند كه دیگری را خنثی نمایند. ولی در مدت زمانی كه بار نا متعادل است این هارمونیك های زوج و مرتبه 3 منجر به اضافه بار در نول و اتلاف انرژی شدید می شوند. با تمام احوال هارمونیك های فرد اول مانند هارمونیك پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و .... عملكرد این تجهیزات الكتریكی را تحت تاثیر قرار می دهند. برای فهم بهتر تاثیر هارمونیك ها ، شكل زیر تاثیر تخریب هارمونیك پنجم بر شكل موج سینوسی را نشان می دهد :

 

 

هارمونیك های ولتاژ و جریان تاثیرات متفاوتی بر تجهیزات الكتریكی دارند. ولی عموما بیشتر تجهیزات الكتریكی به هارمونیكهای ولتاژ بسیار حساس اند. تجهیزات اصلی نیرو مانند موتورها، خازن ها و غیره بوسیله هارمونیكهای ولتاژ متاثر می شوند. به طور عمده هارمونیكهای جریان موجب تداخل مغناطیسی (Magnetic Interfrence) و همچنین موجب افزایش اتلاف در شبكه های توزیع می شوند. هارمونیكهای جریان وابسته به بار اند ، در حالی كه سطح هارمونیكهای ولتاژ به پایداری سامانه تغذیه و هارمونیكهای بار (هارمونیكهای جریان) بستگی دارد. عموما هارمونیك های ولتاژ از هارمونیك های جریان كمتر خواهند بود.    

 

تشدید:

اساسا تشدید سلفی – خازنی در همه انواع بارها مشاهده می شود. ولی اگر هارمونیك ها در شبكه توضیع شایع نباشند تاثیر تشدید فرونشانده می شود.

در هر تركیب سلفی – خازنی چه در حالت سری و چه در حالت موازی ، در فركانسی خاص تشدید رخ می دهد كه این فركانس خاص فركانس تشدید نامیده می شود. فركانس تشدید فركانسی است كه در آن رآكتنس خازنی (Xc) و رآكتنس القایی (XL) برابر هستند.

برای تركیبی مثالی برای بار صنعتی كه شامل اندوكتانس بار و یا رآكتنس ترانسفورماتور كه بعنوان XL عمل می كند و رآكتنس خازن تصحیح ضریب توان كه بصورت Xc خودنمایی می كند فركانس تشدیدی برابر با LC خواهیم داشت . رآكتنس خازنی متناسب با فركانس كاهش می یابد (توجه : Xc با فركانس نسبت عكس دارد). در حای كه رآكتنس القایی متناسب با آن افزایش می یابد (توجه

: XL با فركانس نسبت مستقیم دارد).این فركانس تشدید به سبب متغیر بودن الگوی بار متغیر خواهد بود. این مساله برای ظرفیت خازنی ثابت كل برای اصلاح ضریب توان پیچیده تر است. برای درك صحیح این پدیده لازم است دو نوع وضعیت تشدید شامل حالت تشدید سری و حالت تشدید موازی مورد توجه قرار گیرند. این دو امكان در زیر توضیح داده می شوند.

 

تشدید سری:

یك تركیب سری رآكتنس سلفی – خازنی ، مدار تشدید سری شكل می دهد كه در شكل زیر نشان داده شده است.

 

 

به خاطر تركیب سری سلف و خازن ، در فركانس تشدید امپدانس كل به پایین ترین سطح كاهش می یابد و این امپدانس در فركانس تشدید طبیعتی مقاومتی دارد. بنا براین در فركانس تشدید رآكتنس خازنی و رآكتنس سلفی (القایی) برابر هستند.این امپدانس پایین برای توان ورودی در فركانس تشدید ، افزایش توانی جریان را نتیجه می دهد.شكل داده شده زیر رفتار امپدانس خالص در وضعیت تشدید سری را نشان می دهد.

 

 

در كاربری صنعتی رآكتنس ترانسفورماتور قدرت به علاوه خازنهای اصلاح ضریب توان در سمت ولتاژ پایین به عنوان یك مدار تشدید موازی برای سمت ولتاژ بالای ترانسفورماتور عمل می كند. اگر این فركانس تشدید تركیب سلف و خازن بر فركانس هارمونیك شایع در صنعت منطبق شود ، بخاطر بستری با امپدانس پایین ارائه شده توسط خازن ها برای هارمونیك ها ، منجر به افزایش توانی جریان خازن ها خواهد شد. از این رو خازن های ولتاژ پایین در سطحی بسیار بالا اضافه بار پیدا خواهند كرد كه همچنین این عمل موجب تحمیل بار اضافی بر ترانسفورماتور می شود. این پدیده منجر به تخریب ولتاژ در شبكه ولتاژ پایین می شود.

 

تشدید موازی:

یك تشدید موازی تركیبی از رآكتنس خازنی و القایی است كه در شكل زیر نمایش داده شده است.

 

 

در اینجا رفتار امپدانس برعكس حالت تشدید موازی خواهد بود كه در شكل داده شده در زیر ، نشان داده شده است.در فركانس تشدید امپدانس منتجه مدار به مقداری بالا افزایش می یابد. این ، منجر به بوجود آمدن مدار تشدید موازی میان خازن های اصلاح ضریب توان و اندوكتانس بار می شود كه نتیجه آن عبور ولتاژ بسیار بالا هم اندازه  امپدانس ها و جریان های گردابی بسیار بالا درون حلقه خواهد بود.

 

 

در كاربری صنعتی خازن اصلاح ضریب توان مدار تشدید موازی با اندوكتانس بار تشكیل می دهد.هارمونیك های تولید شده از سمت بار رآكتنس شبكه را افزایش می دهند. كه موجب بلوكه شدن هارمونیك های سمت تغذیه می شود.این منجر به تشدید موازی اندوكتانس بار و اندوكتانس خازنی می شود. مدار LC (سلفی – خازنی) مواز ی ، شروع به تشدید میان آنها می كند كه منجر به ولتاژ بسیار بالا و جریان گردابی بسیار بالا در درون حلقه مدار سلف – خازن (LC) می شود. نتیجه این امر آسیب به تمام سمت ولتاژ پایین سامانه الكتریكی است.

ایزوله كردن تشدید موازی از ایزولاسیون تشدید سری نسبتا پیچیده تر است.اساسا این امر بخاطر تنوع بار صنعتی از زمانی به زمان دیگر است كه موجب تغییر فركانس تشدید می شود. شكل زیر تاثیر ظرفیت خازنی ثابت و اندوكتانس متغیر را نشان می دهد.

 

 

این تغییر مداوم فركانس تشدید ممكن است موجب تطبیق فركانس تشدید بر فركانس هارمونیك شود كه ممكن است منتج به ولتاژ بالا و جریان بالا كه سبب نقص و خرابی تجهیزات الكتریكی می شوند ، گردد.بنا بر این در هر دو تشدید موازی و سری خازنهای قدرت متاثر هستند كه بكار گیری دستگاه های حفاظتی و ایمنی را برای خازنها ایجاب می نماید. این امر درك صحیح بر خازنهای قدرت را قبل از از اعمال تصحیح بخاطر تاثیر هارمونیك ها و تشدید ایجاب می نماید.

 

خازنهای قدرت:

خازنهای اصلاح ضریب توان نسبت به هارمونیك ها حساس اند و بیشتر عیوب خازنهای قدرت ، عیوبی با طبیعت زیر را نشان می دهند :

هارمونیك ها – هارمونیك های پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و ...

تشدید

اضافه ولتاژ

امواج كلید زنی

جریان هجومی

ولتاژ آنی بازگیری جرقه

تخلیه / بازبست ولتاژ

 

بسته به طراحی ساختاری اساسی ، حدود پایداری در مقابل اضافه ولتاژ ، اضافه جریان و هارمونیكها برای دور كردن خازن از خرابی بسیار مهم است.

اساسا خازن ها امواج كلید زنی تولید می كنند كه عموما به عنوان جریان هجومی و اضافه ولتاژ آنی دسته بندی می شوند.

جریان هجومی پدیده ای است كه هنگام به مدار وصل كردن خازن ها رخ می دهد. امپدانس ارائه شده توسط خازن طبیعتا بسیار كم و مقاومتی است. این امر منجر به جریان هجومی به بزرگی 50 تا 100 برابر جریان اسمی می شود كه از خازن عبور می كند ، اما چرا از خازن؟ زیرا امپدانس ترانسفورماتور در زمان روشن كردن خازن ها فقط در مقابل شار جریان مقاومت می كند.

این امر هنگامی پیچیده تر می گردد كه در تركیب موازی بانك خازنی ممكن است جریان هجومی كلید زنی به سطحی بالاتر از 200 تا 300 برابر جریان اسمی برسد. این جریان هجومی نتیجه تخلیه خازن های از پیش شارژ شده موازی با آن می باشد. در زیر این مطلب نشان داده شده است.نوعا جریان هجومی علاوه بر تخریب در شكل موج جریان سبب تخریب در شكل موج ولتاژ می شود.

 

 

در هنگام خاموش كردن (از مدار خارج كردن) خازن ها ، بسته به شارژ ذخیره شده در آن ، اضافه ولتاژ ناگهانی بالاتری در زمان خاموش كردن خازن ها بوجود خواهد آمد كه ممكن است موجب پدید آمدن جرقه در پایه ها شود.

هنگامی كه خازن خاموش می شود شار الكتریكی در خود نگه می دارد و بوسیله مقاومتهای تخلیه ، تخلیه (Discharge) می شود. مدت زمان تخلیه عموما بین 30 تا 60 ثانیه می باشد. تا زمانی كه تخلیه بشكل موثری صورت نگرفته نمی توان خازنها را به مدار باز گرداند. هرگونه بازبست خازن قبل از تخلیه كامل دوباره موجب افزایش جریان هجومی می شود.

 

علاوه بر دستگاه های مسدود كننده هارمونیك ها كه با صحت خازن ها نسبت مستقیم دارند ، و در سر خط بعدی تشریح می شوند ، دستگاه های تحلیل برنده امواج كلید زنی مثل جریان هجومی ، اضافه ولتاژ آنی و غیره نیاز دارند كه بطور دقیق تعریف و بررسی شوند.

 

دستگاه های مسدود كننده هارمونیك ها:

برای كاربری سالم خازن ها لازم است كه فركانس تشدید مدار LC (سلف – خازن) كه شامل ادوكتانس بار و خازنهای اصلاح ضریب توان می شود ، به فركانسی دور از كمترین فركانس هارمونیك تغییر داده شود. برای مثال هارمونیك هایی كه در سامانه تولید می شوند و خازن های قدرت را متاثر می سازند ، هارمونیك های پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و غیره هستند. پایین ترین هارمونیكی كه بر خازن ها تاثیر می گذارد هارمونیك پنجم است كه در فركانس 250 هرتز دیده می شود. اساسا اگر خازن ها با سلف ها موازی شده باشند ، انتخاب مقدار اندوكتانس به شكل زیر است :

تركیب سری LC (سلف – خازن) در فركانسی زیر 250هرتز تشدید می كند . بنابراین در همه فركانس های هارمونیك ها تركیب سری سلف و خازن مانند یك تركیب سلفی عمل خواهد كرد و امكان تشدید برای هارمونیك پنجم یا هر هارمونیك بالاتری از بین می رود. شكل زیر نامیزان سازی (De – Tuning) خازن ها را نشان می دهد.

 

 

این تركیب سلف و خازن كه در آن فركانس تشدید در فركانسی دور از فركانس هارمونیك تنظیم شده است ، مدار LC (سلف – خازن) نامیزان شده

(De-Tuned) نام دارد. ضریب نا میزان سازی نسبت رآكتنس به طرفیت خازنی است. در مدار خازنی نامیزان شده ، اساسا سلف مانند دستگاه مسدود كننده هارمونیك ها عمل می كند. برای خازن ها ضریب مناسب نامیزان سازی حدود % 7 است كه فركانس تشدید را در 189 هرتز تنظیم می كند.

اما ، نامیزان سازی % 5.67 همچنین در جایی استفاده می شود كه فركانس تشدیدی معادل 210 هرتز دارد . هر دو درجه نامیزان سازی ، مسدود كردن (بلوكه كردن) هارمونیك ها از خازن ها را تضمین می كنند. شكل زیر درجه نامیزان سازی را نمایش می دهد.

 

 

 

بانك های نامیزان سازی خازن:

بانك های نامیزان سازی خازن نیازمند آن هستندكه با نكات اساسی زیر مشخص شوند :

انتخاب درجه نامیزان سازی

محاسبه خازن كل خروجی مورد نیاز

محاسبه افزایش ولتاژ بوسیله سلف های سری

درجه نامیزان سازی مطلوب بر پایه هارمونیك موجود است. لازم است كه هارمونیك های سمت بار اندازه گیری شوند تا در درجه نامیزان تصمیم گیری شود.

*

خروجی خازن و سطح ولتاژ نیاز به انتخاب صحیح بر اساس درجه نامیزان سازی دارند. برای مثال برای %7 نامیزان سازی برای رسیدن به 200 كیلو ولت آمپر رآكتیو خروجی (KVAR) در 400 ولت ، نیاز به آن داریم كه خازن 240 KVAR خروجی با ولتاژ 400 ولت انتخاب نماییم. این بدلیل افزایش ولتاژ بوسیله اندوكتانس سری است. مشابها برای رسیدن به 200 KVAR خروجی در ولتاژ 440 ولت به خازن های 240 KVAR خروجی 480 ولتی نیاز است.

محاسبه افزایش ولتاژ به سبب رآكتنس سری ، بر اساس نامیزان سازی است و به روش زیر انجام می گیرد :

( درجه نامیزان سازی – 1) / (ولتاژ نرمال مجاز) = ولتاژ خازن

 

سامانه خازنی ایده آل:

برای تصحیح ضریب توان در بار صنعتی كنونی كه شامل هارمونیك ها و تشدید می شود ، یك سامانه اتصال خازنی اساسا باید خصوصیات زیر را دارا باشد :

ظرفیت خازنی متغیر بر اساس توان رآكتیو برای دوری از تغییر فركانس تشدید. این امر انتخاب صحیح پنل های APFC را ممكن می سازد. پنل APFC باید خصوصیات زیر را داشته باشد.

حسگرها باید به طور مداوم سطح هارمونیك های ولتاژ را نمایش دهد و خازن ها را تحت زیر سطوح بالاتر هارمونیك ها محافظت نماید.

انتخاب محدوده هارمونیك های پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و همچنین شناخت تخریب همه هارمونیك ها برای تنظیم حدود ایمن و همچنین پیش بینی تغییرات بعدی هارمونیك ها.

مونیتورینگ جریان RMS برای محافظت خازن ها تحت هر حالت تشدید.

كنترل مشخصات ، برای دوری از بكارگیری ظرفیت مازاد خازنی تحت حالت كم بار.

انتخاب خازن با عمر بالا و با تضمین مشخصات زیر :

ظرفیت اضافه بار : حداقل دو برابر جریان اسمی به طور مداوم و 350 برابر آن هنگام جریان هجومی.

قابلیت پایداری در مقابل اضافه ولتاژ :بیشتر از %10 و بالاتر از ولتاژ مجاز بصورت پیوسته.

قابلیت پایداری در مقابل هارمونیك ها : تضمین محدوده های هارمونیك های پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و همچنین برای محدوده های THD.

مدار سلفی De – Tuned برای مسدود كردن هارمونیك ها (الگوی هارمونیك بار باید قبل از تعیین درجه نامیزان سازی (De – Tuning) اندازه گیری شود).

انتخاب سطح خازن و سطح ولتاژ براساس درجه نامیزان سازی.

دستگاه های كلیدزنی با تقلیل دهنده های داخلی برای تقلیل امواج كلید زنی برای خازن های قدرت.

اساسا این خصوصیات با مطالعه متناسب هارمونیك های ولتاژ بار همراه است كه تضمین می كند كه تاثیر مخرب هارمونیك ها و تشدید از خازن ها دور شود كه بدین وسیله عمر خازن ها و كارایی كل سامانه الكتریكی را افزایش می دهد.

 

نتیجه گیری

علم به شرایط و خصوصیات خازن ها و عوامل موثر بر آنها از جمله هارمونیك ها نه تنها موجب افزایش امنیت و سلامتی و طول عمر آنها خواهد شد بلكه سبب كاهش هزینه های پیش بینی شده و نشده در بكار گیری انرژی الكتریكی می شود.

اثر هارمونیك ها بر خازن ها

سلام.نقش خازنها به عنوان المان های الكتریكی و الكترونیكی كارآمد در صنایع مربوط به تولید و انتقال و توضیع امروزی غیر قابل انكار است بگونه ای كه دیگر هرگز نمی توان چنین صنایعی را بدون وجود خازنهای نیرو متصور شد.از این رو شناخت كامل خازنها و عوامل تاثیر گذار برآنها و حفظ و نگهداری و نظارت دقیق بر آنها ، برای افزایش طول عمر خازن ها و كار كرد بهینه آنها امری است الزامی و اجتناب ناپذیر.

 

مقدمه

درسالهای اولیه هارمونیكها در صنایع چندان رایج نبودند.به خاطر مصرف كننده های خطی متعادل. مانند : موتورهای القایی سه فاز،گرم كنندها وروشن كننده های ملتهب شونده تا درجه سفیدی و ..... این بارهای خطی جریان سینوسی ای در فركانسی برابر با فركانس ولتاژ می كشند. بنابراین با این تجهیزات اداره كل سیستم نسبتا با سلامتی بیشتری همراه بود. ولی پیشرفت سریع در الكترونیك صنعتی در كاربری صنعتی سبب بوجود آمدن بارهای غیر خطی صنعتی شد. در ساده ترین حالت ، بارهای غیرخطی شكل موج بار غیر سینوسی از شكل موج ولتاژ سینوسی رسم می كنند (شكل موج جریان غیر سینوسی).

پدیدآورنده های اصلی بارهای غیر خطی درایوهای AC / DC ، نرم راه اندازها ، یكسوسازهای 6 / 12 فاز و ... می باشند. بارهای غیرخطی شكل موج جریان را تخریب می كنند. در عوض این شكل موج جریان شكل موج ولتاژ را تخریب می نماید. بنابراین سامانه به سمت تخریب شكل موج  در هر دوی ولتاژ و جریان می شود. در این مقاله سعی شده است تا بزبانی هرچه ساده تر توضیحی در مورد نحوه عملكرد هارمونیك ها و راه كاری برای دوری از تاثیر گذاری آنها بر خازنها ی نیرو ارائه شود.

اساس هارمونیك ها :

اصولا هارمونیك ها آلوده سازی شكل موج را در اشكال سینوسی آنها نشان می دهند. ولی فقط در مضارب فركانس اصلی . تخریب شكل موج را می توان در فركانس های مختلف (مضارب فركانس اصلی) بعنوان یك نوسان دوره ای بوسیله آنالیز فوریه تجزیه و تحلیل كرد. در حال حاضر هارمونیكهای فرد و زوج و مرتبه 3 در اندازه های مختلف ضرایب فركانس های مختلف در سامانه های الكتریكی موجودند كه مستقیما تجهیزات سامانه الكتریكی را متاثر می سازند. در معنایی وسیعتر هارمونیكهای زوج و مرتبه 3 هریك تلاش می كنند كه دیگری را خنثی نمایند. ولی در مدت زمانی كه بار نا متعادل است این هارمونیك های زوج و مرتبه 3 منجر به اضافه بار در نول و اتلاف انرژی شدید می شوند. با تمام احوال هارمونیك های فرد اول مانند هارمونیك پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و .... عملكرد این تجهیزات الكتریكی را تحت تاثیر قرار می دهند. برای فهم بهتر تاثیر هارمونیك ها ، شكل زیر تاثیر تخریب هارمونیك پنجم بر شكل موج سینوسی را نشان می دهد :

 

 

هارمونیك های ولتاژ و جریان تاثیرات متفاوتی بر تجهیزات الكتریكی دارند. ولی عموما بیشتر تجهیزات الكتریكی به هارمونیكهای ولتاژ بسیار حساس اند. تجهیزات اصلی نیرو مانند موتورها، خازن ها و غیره بوسیله هارمونیكهای ولتاژ متاثر می شوند. به طور عمده هارمونیكهای جریان موجب تداخل مغناطیسی (Magnetic Interfrence) و همچنین موجب افزایش اتلاف در شبكه های توزیع می شوند. هارمونیكهای جریان وابسته به بار اند ، در حالی كه سطح هارمونیكهای ولتاژ به پایداری سامانه تغذیه و هارمونیكهای بار (هارمونیكهای جریان) بستگی دارد. عموما هارمونیك های ولتاژ از هارمونیك های جریان كمتر خواهند بود.    

 

تشدید:

اساسا تشدید سلفی – خازنی در همه انواع بارها مشاهده می شود. ولی اگر هارمونیك ها در شبكه توضیع شایع نباشند تاثیر تشدید فرونشانده می شود.

در هر تركیب سلفی – خازنی چه در حالت سری و چه در حالت موازی ، در فركانسی خاص تشدید رخ می دهد كه این فركانس خاص فركانس تشدید نامیده می شود. فركانس تشدید فركانسی است كه در آن رآكتنس خازنی (Xc) و رآكتنس القایی (XL) برابر هستند.

برای تركیبی مثالی برای بار صنعتی كه شامل اندوكتانس بار و یا رآكتنس ترانسفورماتور كه بعنوان XL عمل می كند و رآكتنس خازن تصحیح ضریب توان كه بصورت Xc خودنمایی می كند فركانس تشدیدی برابر با LC خواهیم داشت . رآكتنس خازنی متناسب با فركانس كاهش می یابد (توجه : Xc با فركانس نسبت عكس دارد). در حای كه رآكتنس القایی متناسب با آن افزایش می یابد (توجه

: XL با فركانس نسبت مستقیم دارد).این فركانس تشدید به سبب متغیر بودن الگوی بار متغیر خواهد بود. این مساله برای ظرفیت خازنی ثابت كل برای اصلاح ضریب توان پیچیده تر است. برای درك صحیح این پدیده لازم است دو نوع وضعیت تشدید شامل حالت تشدید سری و حالت تشدید موازی مورد توجه قرار گیرند. این دو امكان در زیر توضیح داده می شوند.

 

تشدید سری:

یك تركیب سری رآكتنس سلفی – خازنی ، مدار تشدید سری شكل می دهد كه در شكل زیر نشان داده شده است.

 

 

به خاطر تركیب سری سلف و خازن ، در فركانس تشدید امپدانس كل به پایین ترین سطح كاهش می یابد و این امپدانس در فركانس تشدید طبیعتی مقاومتی دارد. بنا براین در فركانس تشدید رآكتنس خازنی و رآكتنس سلفی (القایی) برابر هستند.این امپدانس پایین برای توان ورودی در فركانس تشدید ، افزایش توانی جریان را نتیجه می دهد.شكل داده شده زیر رفتار امپدانس خالص در وضعیت تشدید سری را نشان می دهد.

 

 

در كاربری صنعتی رآكتنس ترانسفورماتور قدرت به علاوه خازنهای اصلاح ضریب توان در سمت ولتاژ پایین به عنوان یك مدار تشدید موازی برای سمت ولتاژ بالای ترانسفورماتور عمل می كند. اگر این فركانس تشدید تركیب سلف و خازن بر فركانس هارمونیك شایع در صنعت منطبق شود ، بخاطر بستری با امپدانس پایین ارائه شده توسط خازن ها برای هارمونیك ها ، منجر به افزایش توانی جریان خازن ها خواهد شد. از این رو خازن های ولتاژ پایین در سطحی بسیار بالا اضافه بار پیدا خواهند كرد كه همچنین این عمل موجب تحمیل بار اضافی بر ترانسفورماتور می شود. این پدیده منجر به تخریب ولتاژ در شبكه ولتاژ پایین می شود.

 

تشدید موازی:

یك تشدید موازی تركیبی از رآكتنس خازنی و القایی است كه در شكل زیر نمایش داده شده است.

 

 

در اینجا رفتار امپدانس برعكس حالت تشدید موازی خواهد بود كه در شكل داده شده در زیر ، نشان داده شده است.در فركانس تشدید امپدانس منتجه مدار به مقداری بالا افزایش می یابد. این ، منجر به بوجود آمدن مدار تشدید موازی میان خازن های اصلاح ضریب توان و اندوكتانس بار می شود كه نتیجه آن عبور ولتاژ بسیار بالا هم اندازه  امپدانس ها و جریان های گردابی بسیار بالا درون حلقه خواهد بود.

 

 

در كاربری صنعتی خازن اصلاح ضریب توان مدار تشدید موازی با اندوكتانس بار تشكیل می دهد.هارمونیك های تولید شده از سمت بار رآكتنس شبكه را افزایش می دهند. كه موجب بلوكه شدن هارمونیك های سمت تغذیه می شود.این منجر به تشدید موازی اندوكتانس بار و اندوكتانس خازنی می شود. مدار LC (سلفی – خازنی) مواز ی ، شروع به تشدید میان آنها می كند كه منجر به ولتاژ بسیار بالا و جریان گردابی بسیار بالا در درون حلقه مدار سلف – خازن (LC) می شود. نتیجه این امر آسیب به تمام سمت ولتاژ پایین سامانه الكتریكی است.

ایزوله كردن تشدید موازی از ایزولاسیون تشدید سری نسبتا پیچیده تر است.اساسا این امر بخاطر تنوع بار صنعتی از زمانی به زمان دیگر است كه موجب تغییر فركانس تشدید می شود. شكل زیر تاثیر ظرفیت خازنی ثابت و اندوكتانس متغیر را نشان می دهد.

 

 

این تغییر مداوم فركانس تشدید ممكن است موجب تطبیق فركانس تشدید بر فركانس هارمونیك شود كه ممكن است منتج به ولتاژ بالا و جریان بالا كه سبب نقص و خرابی تجهیزات الكتریكی می شوند ، گردد.بنا بر این در هر دو تشدید موازی و سری خازنهای قدرت متاثر هستند كه بكار گیری دستگاه های حفاظتی و ایمنی را برای خازنها ایجاب می نماید. این امر درك صحیح بر خازنهای قدرت را قبل از از اعمال تصحیح بخاطر تاثیر هارمونیك ها و تشدید ایجاب می نماید.

 

خازنهای قدرت:

خازنهای اصلاح ضریب توان نسبت به هارمونیك ها حساس اند و بیشتر عیوب خازنهای قدرت ، عیوبی با طبیعت زیر را نشان می دهند :

هارمونیك ها – هارمونیك های پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و ...

تشدید

اضافه ولتاژ

امواج كلید زنی

جریان هجومی

ولتاژ آنی بازگیری جرقه

تخلیه / بازبست ولتاژ

 

بسته به طراحی ساختاری اساسی ، حدود پایداری در مقابل اضافه ولتاژ ، اضافه جریان و هارمونیكها برای دور كردن خازن از خرابی بسیار مهم است.

اساسا خازن ها امواج كلید زنی تولید می كنند كه عموما به عنوان جریان هجومی و اضافه ولتاژ آنی دسته بندی می شوند.

جریان هجومی پدیده ای است كه هنگام به مدار وصل كردن خازن ها رخ می دهد. امپدانس ارائه شده توسط خازن طبیعتا بسیار كم و مقاومتی است. این امر منجر به جریان هجومی به بزرگی 50 تا 100 برابر جریان اسمی می شود كه از خازن عبور می كند ، اما چرا از خازن؟ زیرا امپدانس ترانسفورماتور در زمان روشن كردن خازن ها فقط در مقابل شار جریان مقاومت می كند.

این امر هنگامی پیچیده تر می گردد كه در تركیب موازی بانك خازنی ممكن است جریان هجومی كلید زنی به سطحی بالاتر از 200 تا 300 برابر جریان اسمی برسد. این جریان هجومی نتیجه تخلیه خازن های از پیش شارژ شده موازی با آن می باشد. در زیر این مطلب نشان داده شده است.نوعا جریان هجومی علاوه بر تخریب در شكل موج جریان سبب تخریب در شكل موج ولتاژ می شود.

 

 

در هنگام خاموش كردن (از مدار خارج كردن) خازن ها ، بسته به شارژ ذخیره شده در آن ، اضافه ولتاژ ناگهانی بالاتری در زمان خاموش كردن خازن ها بوجود خواهد آمد كه ممكن است موجب پدید آمدن جرقه در پایه ها شود.

هنگامی كه خازن خاموش می شود شار الكتریكی در خود نگه می دارد و بوسیله مقاومتهای تخلیه ، تخلیه (Discharge) می شود. مدت زمان تخلیه عموما بین 30 تا 60 ثانیه می باشد. تا زمانی كه تخلیه بشكل موثری صورت نگرفته نمی توان خازنها را به مدار باز گرداند. هرگونه بازبست خازن قبل از تخلیه كامل دوباره موجب افزایش جریان هجومی می شود.

 

علاوه بر دستگاه های مسدود كننده هارمونیك ها كه با صحت خازن ها نسبت مستقیم دارند ، و در سر خط بعدی تشریح می شوند ، دستگاه های تحلیل برنده امواج كلید زنی مثل جریان هجومی ، اضافه ولتاژ آنی و غیره نیاز دارند كه بطور دقیق تعریف و بررسی شوند.

 

دستگاه های مسدود كننده هارمونیك ها:

برای كاربری سالم خازن ها لازم است كه فركانس تشدید مدار LC (سلف – خازن) كه شامل ادوكتانس بار و خازنهای اصلاح ضریب توان می شود ، به فركانسی دور از كمترین فركانس هارمونیك تغییر داده شود. برای مثال هارمونیك هایی كه در سامانه تولید می شوند و خازن های قدرت را متاثر می سازند ، هارمونیك های پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و غیره هستند. پایین ترین هارمونیكی كه بر خازن ها تاثیر می گذارد هارمونیك پنجم است كه در فركانس 250 هرتز دیده می شود. اساسا اگر خازن ها با سلف ها موازی شده باشند ، انتخاب مقدار اندوكتانس به شكل زیر است :

تركیب سری LC (سلف – خازن) در فركانسی زیر 250هرتز تشدید می كند . بنابراین در همه فركانس های هارمونیك ها تركیب سری سلف و خازن مانند یك تركیب سلفی عمل خواهد كرد و امكان تشدید برای هارمونیك پنجم یا هر هارمونیك بالاتری از بین می رود. شكل زیر نامیزان سازی (De – Tuning) خازن ها را نشان می دهد.

 

 

این تركیب سلف و خازن كه در آن فركانس تشدید در فركانسی دور از فركانس هارمونیك تنظیم شده است ، مدار LC (سلف – خازن) نامیزان شده

(De-Tuned) نام دارد. ضریب نا میزان سازی نسبت رآكتنس به طرفیت خازنی است. در مدار خازنی نامیزان شده ، اساسا سلف مانند دستگاه مسدود كننده هارمونیك ها عمل می كند. برای خازن ها ضریب مناسب نامیزان سازی حدود % 7 است كه فركانس تشدید را در 189 هرتز تنظیم می كند.

اما ، نامیزان سازی % 5.67 همچنین در جایی استفاده می شود كه فركانس تشدیدی معادل 210 هرتز دارد . هر دو درجه نامیزان سازی ، مسدود كردن (بلوكه كردن) هارمونیك ها از خازن ها را تضمین می كنند. شكل زیر درجه نامیزان سازی را نمایش می دهد.

 

 

 

بانك های نامیزان سازی خازن:

بانك های نامیزان سازی خازن نیازمند آن هستندكه با نكات اساسی زیر مشخص شوند :

انتخاب درجه نامیزان سازی

محاسبه خازن كل خروجی مورد نیاز

محاسبه افزایش ولتاژ بوسیله سلف های سری

درجه نامیزان سازی مطلوب بر پایه هارمونیك موجود است. لازم است كه هارمونیك های سمت بار اندازه گیری شوند تا در درجه نامیزان تصمیم گیری شود.

*

خروجی خازن و سطح ولتاژ نیاز به انتخاب صحیح بر اساس درجه نامیزان سازی دارند. برای مثال برای %7 نامیزان سازی برای رسیدن به 200 كیلو ولت آمپر رآكتیو خروجی (KVAR) در 400 ولت ، نیاز به آن داریم كه خازن 240 KVAR خروجی با ولتاژ 400 ولت انتخاب نماییم. این بدلیل افزایش ولتاژ بوسیله اندوكتانس سری است. مشابها برای رسیدن به 200 KVAR خروجی در ولتاژ 440 ولت به خازن های 240 KVAR خروجی 480 ولتی نیاز است.

محاسبه افزایش ولتاژ به سبب رآكتنس سری ، بر اساس نامیزان سازی است و به روش زیر انجام می گیرد :

( درجه نامیزان سازی – 1) / (ولتاژ نرمال مجاز) = ولتاژ خازن

 

سامانه خازنی ایده آل:

برای تصحیح ضریب توان در بار صنعتی كنونی كه شامل هارمونیك ها و تشدید می شود ، یك سامانه اتصال خازنی اساسا باید خصوصیات زیر را دارا باشد :

ظرفیت خازنی متغیر بر اساس توان رآكتیو برای دوری از تغییر فركانس تشدید. این امر انتخاب صحیح پنل های APFC را ممكن می سازد. پنل APFC باید خصوصیات زیر را داشته باشد.

حسگرها باید به طور مداوم سطح هارمونیك های ولتاژ را نمایش دهد و خازن ها را تحت زیر سطوح بالاتر هارمونیك ها محافظت نماید.

انتخاب محدوده هارمونیك های پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و همچنین شناخت تخریب همه هارمونیك ها برای تنظیم حدود ایمن و همچنین پیش بینی تغییرات بعدی هارمونیك ها.

مونیتورینگ جریان RMS برای محافظت خازن ها تحت هر حالت تشدید.

كنترل مشخصات ، برای دوری از بكارگیری ظرفیت مازاد خازنی تحت حالت كم بار.

انتخاب خازن با عمر بالا و با تضمین مشخصات زیر :

ظرفیت اضافه بار : حداقل دو برابر جریان اسمی به طور مداوم و 350 برابر آن هنگام جریان هجومی.

قابلیت پایداری در مقابل اضافه ولتاژ :بیشتر از %10 و بالاتر از ولتاژ مجاز بصورت پیوسته.

قابلیت پایداری در مقابل هارمونیك ها : تضمین محدوده های هارمونیك های پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و همچنین برای محدوده های THD.

مدار سلفی De – Tuned برای مسدود كردن هارمونیك ها (الگوی هارمونیك بار باید قبل از تعیین درجه نامیزان سازی (De – Tuning) اندازه گیری شود).

انتخاب سطح خازن و سطح ولتاژ براساس درجه نامیزان سازی.

دستگاه های كلیدزنی با تقلیل دهنده های داخلی برای تقلیل امواج كلید زنی برای خازن های قدرت.

اساسا این خصوصیات با مطالعه متناسب هارمونیك های ولتاژ بار همراه است كه تضمین می كند كه تاثیر مخرب هارمونیك ها و تشدید از خازن ها دور شود كه بدین وسیله عمر خازن ها و كارایی كل سامانه الكتریكی را افزایش می دهد.

 

نتیجه گیری

علم به شرایط و خصوصیات خازن ها و عوامل موثر بر آنها از جمله هارمونیك ها نه تنها موجب افزایش امنیت و سلامتی و طول عمر آنها خواهد شد بلكه سبب كاهش هزینه های پیش بینی شده و نشده در بكار گیری انرژی الكتریكی می شود.

دستاوردهای NYPA در زمینه کاربردهای ادوات FACTS

دستاوردهای NYPA در زمینه کاربردهای ادوات FACTS

در شبکه قدرت شهر نیویورک جهت کنترل توان عبوری از بخشی از شبکه، از یک سیستم الکترونیک قدرت با سرعت عملکرد زیاد استفاده شده است.سیستم مذکور که در آن از جدیدترین فن آوری موجود در زمینه ادوات FACTS ( سیستم های انتقال AC انعطاف پذیرFlexible AC Transmission Systems ) استفاده شده است در پست Power Authoritys Marcy واقع در نیویورک نصب گردیده است. این سیستم این توانائی را ایجاد می کند که توان بیشتری از خطوط انتقالی که بخشهای شمالی ایالت نیویورک را به شهر نیویورک متصل می کنند عبور کند. این امر سبب بالا رفتن قابلیت اطمینان و بهره وری شبکه برق رسانی نیویورک شده و نیاز به احداث خطوط انتقال جدید را کاهش می دهد.

Mary Donohue ، مدیر شرکت برق نیویورک در سخنرانی خود در بین جمعی از مدیران صنعت برق، از بهره برداری از جبرانساز استاتیک تبدیلی (CSC) شرکت NYPA ، که پیشرفته ترین سیستم کنترل توان انتقالی دنیا محسوب می شود، خبر داد. طبق اظهارات وی، این بهره برداری از 21 ژوئن 2001 شروع شده است. بنا به گفته Donohue ، تصمیم استفاده از این سیستم، در راستای پاسخگوئی به بار روبه رشد شهر نیویورک، اتخاذ شده است. او همچنین می گوید: "استفاده از این سیستم در پست   Marcyباعث بالا رفتن قابلیت اطمینان سیستم انتقال ایالت و کاهش قیمت برق ارائه شده به مشترکین شده است

توان الکتریکی ترانسفورماتورهای واقع در پست Marcy از خطوط 765 ^KV که از کانادا می آیند تأمین شده و از این پست از طریق دو خط  KV 345 به نیویورک منتقل می گردد. یکی از این خطوط از منطقه Albany می گذرد و بیشتر اوقات، بارگذاری آن به مقدار ماکزیمم مجاز نزدیک است در حالیکه خط دوم که از کوههای Catskill می گذرد، بار کمتری برمی دارد.

CSC مورد استفاده درپست Marcy باصرف هزینه ای معادل 48 میلیون دلار وبا تلاش مشترک شرکت های EPRI , Siemens , NYPA و 32 شرکت  T&Dانتقال در ایالات متحده، کانادا و نیوزلند، و توسط شرکت Siemense Power T&D ساخته شده است.

سیستم CSC مزبور از دو اینورتر تریستوری با تریستورهای GTO تشکیل می شود. هر یک از این نوع اینورترهای STATCOM (static synchronous compensators) قابلیت اتصال سری یاموازی به یکی از خطوط  ^KV  345را دارا میباشند.STATCOM های مذکور توانائی کنترل ±100-200 MVAR را دارا هستند.

Joseph L. Seymor ، سخنگو و مدیر اجرائی شرکت NYPA میگوید: " بهره گیری از الکترونیک سریع نیمه هادیها بجای کنترلهای الکترومکانیکی قدیمی در CSC و دیگر ادوات FACTS ، کارآئی این تجهیزات را به جائی رسانده است که انتظار می رود روزی ادوات FACTS چگونگی انتقال انرژی الکتریکی به محل مشترکین را با انقلابی مواجه کند". وی می افزاید: " این فن آوری توانائی ما را در دریافت انرژی در محل مورد نیازمان از محل تولید آن به شدت افزایش داده است".

اثبات کارآئی سیستم نصب شده

شرکت NYPA اعلام کرده است که نصب اولین فاز CSC ، پایداری ولتاژ را تا حد قابل ملاحظه ای افزایش داده و قابلیت انتقال توان خط پر بار بین Utica و Albany را 60 مگاوات و توان قابل استفاده در کل ایالت را 114 مگاوات افزایش داده است. مسلما" با بهره برداری کامل از سیستم مذکور، اثر آن افزایش نیز خواهد یافت. تا پایان تابستان آینده برخی استراتژی های کنترلی به CSC نصب شده، افزوده خواهد شد. طبق اظهارات Abdel- Aty Edris ، مدیر فن آوری FACTS مؤسسه EPRI ، سیستم CSC نصب شده می تواند روی دو یا چند خط همانند یک سیستم UPFC مشابه ترانس های Phase Shifling جهت تقسیم بازبین چند خط عمل کند. پس ازتکمیل طرح CSC مزبور، انتظار میرود توان قابل انتقال خط Utica– Albanyبه مقدار 120MW وکل توان قابل انتقال درسرتاسرایالت، 240MW افزایش یابد.

Robert B. schainker مدیر بخش خطوط انتقال و پستهای EPRI در مراسم تقدیر از NYPA گفته است:

" NYPAهم اکنون بنیانگذار یکی از فن آوری های ادوات FACTS در دنیا شده است. با حصول توانائی جابجائی توان انتقالی از خطی به خط دیگر در مدت زمان چند میلی ثانیه به سادگی می توان بار خطوط دارای اضافه بار و بار خطوط پر بار گلوگاهی را با بار خطوط کم بارتر جابجا کرد".

حد اکثر سازی ظرفیت شبکه موجود

 قاعده زدائی در بازار فروش انرژی الکتریکی سبب شده است که تمایل به سرمایه گذاری برای افزایش ظرفیت شبکه انتقال، از بین برود. طبق برآوردهای انجام شده، افزایش ظرفیت انتقال سیستم قدرت ایالات متحده در دهه آتی اندکی بیش از 4% خواهد بود در صورتیکه این افزایش در ظرفیت تولید نصب شده به 20% خواهد رسید. در بسیاری از مناطق، بعلت مخالفت عموم، احداث شبکه انتقال مشکل تر از نصب تجهیزات تولید است. در نتیجه استفاده از ادوات FACTS مانندCSC ها می توان ظرفیت مفید سیستم های انتقال موجود را افزایش داده و به این ترتیب بر قابلیت های شبکه افزود. این امر می تواند در برقراری تعادل میان رشد تقاضا و ظرفیت شبکه انتقال موجود بسیار تأثیرگذار باشد.

 منبع :     مجله EPRI

آدرس:http://www.epri.com     

FACTS در سیستم های قدرت

FACTS در سیستم های قدرت

سیستم های انتقال AC انعطاف پذیر که به FACTS  معروف می باشند مفهوم و ایده جدیدی است که برای تقویت کنترل پذیری و توسعه ظرفیت انتقال شبکه ها، بکارگیری و استفاده از کنترل کننده ها و ادوات الکترونیک قدرت را توصیه و تشویق می نمایند. در واقع سیستم های FACTS قادر هستند که پارامترها و مشخصه های خطوط انتقال مانند امپدانس سری، امپدانس شانت، زاویه فاز که بعنوان محدودیت اصلی بر سر راه افزایش ظرفیت شبکه عمل می نمایند، کنترل کنند.

ایده اساسی که پشت مفهوم FACTS وجود دارد توانا نمودن سیستم انتقال از طریق فعال نمودن عناصر و اجزاء آن می باشد. در واقع FACTS دارای نقش اساسی در افزایش انعطاف پذیری انتقال توان و امنیت پایداری دینامیک سیستم های قدرت می باشد.

کنترل کننده های FACTS با بکارگیری کنترل کننده های پر سرعت الکترونیک قدرت امکانات و قابلیت های زیر را برای سیستم قدرت ایجاد می نمایند. 

•  کنترل فلوی توان اکتیو بقسمی که بتواند انتقال و مقدار آن را در مسیرهای دلخواهی کنترل نماید. 
•  کنترل بارگیری خطوط انتقال تا نزدیکی های ظرفیت حرارتی آنها بقسمی که در عین اینکه از حداکثر ظرفیت خطوط استفاده میگردد اما مانع از اضافه بار آنها میشود. این امر باعث میشود که بواسطه افزایش توانائی انتقال توان بین نواحی، بتوان حاشیه رزرو تولید در سیستم را کاهش داد. 
•  میرائی نوسانات توان که در صورت عدم میرائی میتوانند باعث صدمه دیدن تجهیزات و محدود نمودن ظرفیت انتقال خطوط گردند. 
•  جلوگیری از توسعه و گسترش حوادث و خروج پی در پی تجهیزات از طریق محدود نمودن اثر خطاها و معیوب شدن تجهیزات

تحت مدیریت و هدایت موسسه RPRI کاربرد FACTS در دست مطالعه می باشد و تعداد زیادی از کنترل کننده های FACTS هم اکنون ارزیابی و آزمایش شده اند در حالیکه تعداد دیگری از نظر مفهومی بررسی و مطالعه گردیده ولیکن هنوز طراحی و ساخته نشده اند.

کنترل کننده های FACTS که هم اکنون ساخته شده و بکار گرفته شده اند، موارد کاربرد آنها بشرح زیر می باشند

TCSC&ASC با کاربردهای زیر 

•  کنترل امپدانس خطوط با جبران سازی سری آنها 
•  کنترل توان عبوری خطوط
• میرائی نوسانات توان و پدیده SSR

SVC & ASVC با کاربردهای زیر 

•  کنترل راکتور و یا خازنهای شانت با استفاده از جبران سازی شانت
•  کنترل ولتاژ 
•  بهبود پایداری دینامیکی

کنترل کننده های FACTS که هنوز ساخته نشده و بکار گرفته نشده اند بهمراه موارد کاربرد آنها بشرح زیر می باشند

STATCON 

• جبران سازهای جدید توان راکتیو براساس کاربرد تریستورهای GTO 
• جبران سازی شانت 
•  کنترل ولتاژ 
•  بهبود پایداری دینامیکی 
• قرار است در سیستم قدرت TVA و در پست Sullivan نصب گردد.

UPFC 

• مجهز به عملکرد تعداد زیادی از انواع FACTS می باشد 
• جبران سازی سری و شانت 
• کنترل ولتاژ شینها و فلوی توان خطوط 
• بهبود پایداری دینامیک 
•  موسسه های EPRI و WAPA در تحقیقات UPFC همکاری دارند

PAR 

• جبران سازی سری و کنترل زاویه فاز خطوط 
•  کنترل فلوی توان خطوط
• بهبود پایداری دینامیکی 
•  مؤسسه های EPRI و WAPA نیز بر روی PAR فعالیت و تحقیقات می نمایند.

SMES 

• جبران سازی شانت
•  کنترل ولتاژ شین 
•  بهبود پایداری دینامیک

Dynamic Brake 

• جبران سازی سری
• بهبود پایداری دینامیکی

ASI 

• جبران سازی سری
•  بهبود پایداری دینامیکی

باید توجه داشت که فناوری FACTS یک کنترل کننده الکترونیک قدرت تکی نمی باشد بلکه مجموعه ای از کنترل کننده ها است که میتوانند بصورت تکی و یا مجتمع با یکدیگر برای کنترل پارامترهای سیستم قدرت استفاده شوند. چون کنترل کننده های FACTS همگی دارای یک فناوری ساخت مشابه می باشند بنابراین تولید آنها صرفا" تفاوت فناوری در اندازه و بزرگی آنها می باشد.

) 

کلید های اتوماتیک فشار ضعیف

 

 

کلید های اتوماتیک فشار ضعیف

---

بمنظور حفاظت تأسیسات روشنائی، برق صنعتی، سیم و کابل و ماشین آلات در برابر اضافه بار و جریان اتصال کوتاه از فیوز، کلید- فیوز و کلیدهای اتوماتیک استفاده میگردد. لیکن به لحاظ اینکه اولا فیوزها همیشه نمی توانند عمل حفاظت موضعی و سلکتیو را در انواع مختلف شبکه ها بطور کامل و بدون خطا انجام دهند و در ثانی بعلت اینکه در شبکه سه فاز در موقع ازدیاد جریان اغلب قطع سه فاز بطور همزمان لازم و ضروری است لذا نمی توان همیشه از فیوز و کلید- فیوز استفاده کرد. در ضمن در بعضی از شبکه های توزیع می بایست به محض برگشت جریان (ولتاژ) یا افت بیش از حد مجاز ولتاژ، مدار بطور خودکار قطع و آلارمهای لازم ایجاد گردد. همچنین در بعضی موارد ورود اتوماتیک یا دستی ژنراتور اضطراری یا ترانسفورماتور در شبکه توزیع جهت تداوم کار شبکه یا انجام تعمیرات دوره ای شبکه اجتناب ناپذیر می باشد. در چنین حالاتی فقط از کلید اتوماتیک می توان استفاده کرد.




کلیدهای اتوماتیک علاوه بر موارد فوق نسبت به فیوزها و کلید- فیوزها دارای مزایای زیر می باشند :

کلید خودکار پس از قطع مدار در اثر جریان زیاد و یا هر عامل دیگری بلافاصله مجددا آماده بهره برداری می باشد.

با کمک کنتاکتهای فرعی که در آن تعبیه شده می توان وضعیت کلید را در هر حالت (قطع، وصل یا وقوع خطا) توسط سیگنال تعیین و در اطاق فرمان منعکس کرد.

ساختمان این کلیدها بگونه ای است که اگر کلید را بر روی یک مدار اتصال کوتاه شده ببندیم، در ضمن عمل بسته شدن، رله اضافه جریان کلید بسرعت وارد عمل شده و مدار را قطع می کند.



- کلیدهای فشار ضعیف :

از انواع کلیدهای فشار ضعیف می توان به کلیدهای زیراشاره کرد:

- کلیدهای اتوماتیک کمپکت(Moulded case circuit breaker:M.C.C.B)

- کلیدهای اتوماتیک هوایی(Air circuit breaker:A.C.B)

- کلیدهای مینیاتوری(Miniature circuit breaker:MCB)

- کلیدهای حافظ موتور(Motor protection circuit breaker:M.P.C.B)

- کلیدهای محافظ جان(Residual current circuit breaker:R.C.C.B )



-کلید اتوماتیک و کلید غیر اتوماتیک:ابتدا لازم است بدانیم کلیدهای اتوماتیک با کلیدهای غیر اتوماتیک چه فرقی دارند،کلیدهای اتوماتیک به کلیدهایی گفته میشود که دارای رله هستند و هر کدام برای کاربردهای مخصوصی مورد استفاده قرار میگیرد بطور مثال کلیدهای اتوماتیک هوایی دارای رله های بسیار هوشمندی هستند واین رله ها از نوع رله های الکترونیکی هستند،اما کلیدهای غیر اتوماتیک کلیدهایی هستند که صرفا"برای قطع و وصل مورد استفاده قرار میگیرد و فاقدرله میباشند بطور مثال کنتاکتور یک تجهیز غیر اتوماتیک است که برای قطع و وصل های گوناگون با کاربردهای مختلف یک مشخصه ای دارد مثلا"کنتاکتور AC3 برای بارهای القایی است.

*بیشترین توسعه ای که روی کلیدهای فشار ضعیف انجام میدهند رویcurrent limiting است که هر چه این خاصیت بیشتر شود کلید گرانتر میشود.این خاصیت مستقیما"به زمان قطع کلید بستگی دارد.

*معمولأ در کاتالوگ کلیدهای فشار ضعیف دو مشخصه فنی به نامهای Icu و Ics مشخص شده اند که دانستن مفهوم آنها در انتخاب کلید مهم است.

: Icu جریان اتصال کوتاهی که کلید تنها یکبار بدون انکه آسیبی ببیند قادر به قطع آن می باشد و برای دفعات بعدی نیاز به تعمیر و سرویس و یا تعویض دارد.

: Ics جریان اتصال کوتاهی که کلید به دفعات قادر به قطع آن می باشد بدون اینکه آسیبی ببیند و یا نیاز به تعمیر و یا تعویض پیدا کند.

بحث اتصال کوتاه در استاندارد IEC60974-2 دارای دو Category میباشد:

Category 1 :در این نوع، کلیدها بدون رنج اتصال کوتاه هستند و به ازای اتصال کوتاه لازم است مورد بازبینی قرار گیرند.

Category2:در این نوع، کلیدها یک مدت زمان کوتاه برای تحمل جریان اتصال کوتاه دارند و این قضیه به Current Limiting وسیله بستگی دارد.

در نوع دوم حفاظت و سلامت تجهیزات بهتر از نوع اول است.



- کلیدهای اتوماتیک کمپکت(( Molded Case Circuit Breaker (MCCB) :

Iu جریان دایم ، نرم این کلیدها از160A تا 1600A است اما این کلیدها حداکثر تا 3200A ساخته می شوند. فریم این کلیدها با افزایش جریان نامی آنها بزرگ می شود. بطور مثال کلیدهای کمپکت ساخت شرکتABB،تیپ Isomax ان از 125A تا 3200A ساخته میشود.



- کلیدهای هوایی : ((Air Circuit Breaker(ACB):

این کلیدها از انواع دیگری از کلیدهای اتوماتیک فشار ضعیف هستند که در آن آمپراژ بالا مورد استفاده قرارمی گیرند. حد بالای جریانی این کلیدها تا 6300A می باشد.Iu جریان دایم ، نرم این کلیدها از630A تا 16300A است مورد مصرف این کلیدها عمدتأ در ورودی تابلوها

می باشد که هم جریان بالایی دارد و هم برقراری Selectivity کامل بین کلیدهای ورودی و کلیدهای خروجی که معمولأ از نوع کمپکت می باشند ضروری است.

کلیدهای هوایی دارای رله هایی که در داخل خود کلید جاسازی شده اند(Built-in) می باشد. ویژگی این رله ها خاصیت تاخیری یا Time Delay آنهاست که عنصر اصلی در تامین Selectivity از طریق صدور فرمان قطع با تاخیر می باشند. (Selectivity همان پدیده تقدم قطع در خروجیها نسبت به ورودی هاست. به این معنی که اگر خطایی در یک فیدر خروجی رخ داد، ابتدا کلید خروجی قطع شود و تنها در صورت تداوم خطا روی مدار و عمل نکردن کلید خروجی، کلید ورودی با تاخیر کل تابلو را بی برق می کند. اهمیت این موضوع در این است که در صورت وقوع خطا در یکی از خروجیها کل تابلو بی برق نشود.)

یادآوری : استفاده از کلیدهای کمپکت در هر دو مدار خروجی و ورودی در تابلو حتی اگر کلید ورودی دو سایژ بالاتر از بالاترین سایز کلید در خروجیها انتخاب شود، تنها در محدوده کوچکی از جریان اتصال کوتاه، Selectivity را تامین می کند و به هر حال Selectivity کامل بدست نمی دهد.

- کلیدهای مینیاتوری((Miniature Circuit Breaker (MCB) :

از انواع کلیدهای فشار ضعیف که معمولأ در جریانهای پایین و در تابلوهای روشنایی وتاابلوهای توزیع با توان کم و یا جهت حفاظت مدارات کنترل و فرمان تجهیزات و تاسیسات برقی مورد استفاده قرار می گیرد. جریان قطع اتصال کوتاه این کلیدها معمولأ چندان بالا نیست.حداکثر جریان مورد استفاده با کلید مینیاتوری 100A است و همینطور جریان قطع اتصال کوتاه این کلیدها بصورت نرم 10KA و حداکثر 25KA است.این کلیدها دارای دو نوع کاربرد صنعتیIEC60947 وکاربرد مسکونیIEC60898 هستند.



- کلیدهای حافظ موتور((Motor Protection Circuit Breaker (MPCB) :

همانگونه که از اسم این کلیدها معلوم است این کلیدها برای حفاظت موتورها بسیار کاربرد دارند،این کلیدها معمولا" تا100A و 100KA ساخته میشوند و برای موتورهای تا 55KW مناسب هستند.این کلیدها حفاظت به دو نوع تقسیم میشوند.

کلیدهای حافظ جان((Residual current Circuit Breaker(RCCB):

یکی از عوامل اصلی در بروز خسارات مالی ، صدمات و تلفات جانی به ویژه در منازل مسکونی ، مراکز اداری ، تجاری و مجتمع های صنعتی عدم رعایت مسائل ایمنی در استفاده از انرژی برق میباشد . بمنظور حفاظت از جان افراد در مقابل خطر برق گرفتگی و جلوگیری از خطرات جریان نشتی از کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی ( محافظ جان ) استفاده می شود . این کلیدها که براساس حساسیت خود به دو نوع خانگی و صنعتی تقسیم می شوند ، علاوه بر حفاظت افراد در مقابل تماس مستقیم و یا غیر مستقیم برق ، با جلوگیری از نشتی جریان در حفاظت دستگاه ها و تجهیزات صنعتی نیز موثر می باشند . براین اساس در صورتی که حساسیت کلیدها تا 30 میلی آمپر باشد این کلید به عنوان حفاظت از جان و در صورتی که حساسیت آن بیشتر از 30 میلی آمپر باشد به عنوان حفاظت از تجهیزات صنعتی بکار می رود .

اساس کار کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی ، مقایسه جریان ورودی با جریان خروجی کلید می باشد به طوری که اگر جریان نشتی در مداری که کلید در آن واقع شده است بیشتر از حساسیت کلید باشد کلید عمل کرده و جریان ورودی و در نتیجه مدار را قطع می نماید .

از مزایای دیگر استفاده از کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی جلوگیری از بروز آتش سوزی در اثر وجود جریان نشتی می باشد . باتوجه به اینکه یم جریان 5/0 آمپری می توان باعث بروز آتش سوزی شود ، کلید حفاظت از خط برق گرفتگی با تشخیص جریان نشتی و قطع جریان ورودی ، مانع از بروز آتش سوزی می شود . همچنین از آنجا که در صورت وجود جریان نشتی در بدنه وسائل برقی و یا سیستم سیم کشی ساختمان ، این جریان به مرور زمان یاد می شود و احتمال سوختن وسایل برقی و سیستم سیم کشی ساختمان را به وجود می آورد لذا استفاده از کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی ، با توجه به کاهش میزان هدر رفتن انرژی الکتریکی و برق مصرفی . صرفه جوئی اقتصادی و حفظ ثروتهای ملی را نیز در بر خواهد داشت .

- مشخصات کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی ( جریان نشتی ) :

- دمای کاری کلیدها جهت قطع جریان نشتی متناوب از 25- تا 40- درجه سیلسیوس و با قدرت اتصال کوتاه 6 تا 25 کیلو آمپر می باشد .

- جهت حفاظت کـلـیـدهـا و مـدار مصرفی در مـقـابـل اتصال کوتاه و اضافه بار بایستی فیوز پشتیبان (Back-Up Fuse) با توجه به جریان نامی کلید و مشخصات ارائه شده در کاتالوگ نصب گردد .

-کلیدها با جریان نامی 125-16 آمپر تولید می شوند .

-کلیدها جهت استفاده مشترکین تکفاز ( خـانـگی ) بـه صورت دو پـل ( فـاز + نـول ) و مشترکین سه فـاز ( صنعتی ) به صورت چهار پل ، که می تواند همراه با نول و یا بدون نول ( در سیستم های سه سیمه ) بکار رود .

-میزان جریان قطع خودکار کلیدها ( حساسیت ) از 10 میلی آمپر تا 5/1 آمپر ، و مدت زمان قطع حداکثر 200 میلی ثانیه است .

-باتوجه به موقعیت نصب ، سیم های ورودی و خروجی می توانند از بالا و یا پائین به کلید متصل شوند که این امر در کارکرد کلید اثری نخواهد داشت .

- درجه حفاظت کلیدها برای جلوگیری از ورود اجسام خارجی برابر با IP 40 می باشد.

- کلید عملیات نصب و رفع نقص بایستی توسط فرد متخصص انجام شود .

-ترمینال های ورودی و خروجی کلیدها باتوجه به آمپر کلید برای بالاترین قطر کابل یا سیم در نظر گرفته شده و از این نظر مشکلی وجود نخواهد داشت .

- همراه با کلید امکان استفاده از کنتاکت کمکی نیز وجود دارد .

پدیده رزونانس

درمدارهای الكتریكی متشكل ازخازن با خاصیت خازنی C و سیم پیچی با خاصیت القایی L در شرایط خاص,كمیات ولتاژ وجریان مداربرای درازمدت از مقادیر قابل ملاحضهای برخورداراست. افزایش قابل ملاحضه مقادیر ولتاژ وجریان با توجه به وجود خازنی C وخاصیت القلیی L از بروز پدیده موسوم به رزوناس (تشد ید) ناشی می شود .

پدیده رزوناس و فرزوناس در شبكه های توزیع

مقدمه
با توجه به خصوصیات مناسب شبكه های توزیع بروز پدیده های رزوناس وفرزناس در این شبكه ها بسیار معمول است. به عنوان مثال استفاده عمده از فیوز وFuse-cut-out , استفاده از كابلهای با خاصیت خازنی قابل ملاحضه در مقایسه با خطوط هوایی شرایط بروز دو پدیده را دراین شبكه ها فراهم می سازد. با سوختن فیوز در یك فاز ویا قطع یك فاز توسط Fuse-cut-out , شرایطمناسب بروز پدیده فراهم می شود.
بروزپدیده فرزوناس در شبكه های توزیع با افزایش ولتاژ وصدمه به ایزولاسیون تجهیزات فشار قوی از جمله برقگیرها كابلها و ترانسفورماتورها همراه است كه تركیدن سر كابلها انفجاربرقگیرها را موجب میشود.به علاوه جریان نشتی برقگیرهاع غیر خطی را افزایش میدهد و از عمر ودوام انها میكاهد.

خصوصیات و شرایط بروز پدیده در شبكه های توزیع :
همانطور كه میدانیم پدیده فرو رزنانس در برابر خاصیت خازنی مناسب C و اندوكتانس به ازای مقادیر اسمی ولتاژ و جریان روی میدهد.هنگامی كه هسته های فرو مغناطیسی تجهیزات فشار قوی اشباع و در مدار با خاصیت خازنی C واقع شوند شرایط بروز پدیده فراهم خواهد بود.در شبكه های ترانسفورماتورها به طور عمده توسط كاباهاع kv 30-6 تغذیه می شوند و كاباها از خاصیت خازنی بالا بر خوردارند به طور سری با سیم پیچی ترانسفورماتورهامجهز به هسته فرومغناطیسی واقع می باشند.كابلها به شرح فوق در محل انشعاب از خط اصلی به فیوز یا Fuse -cut- out مجهزند. در صورت سوختن فیزها یا قطع یك یا دو فاز نرانسفورماتور و كابل تغذیه ان به صورت تكفاز یا دوفاز تحت ولتاژ واقع می شوتد. در این حالت شرایط بروز رزنانس در مدارهای بسته دو فاز و یا تك فاز فراهم می شوند.مدار به شرح فوق تنها در شبكه های توزیع kv 30-6 مشاهده می شود.خصوصیات مدارها به شرح فوق ا زنظر بروز پدیده فرورزنانس در این جا مورد بحث قرار میگیرد و روش مقابله با شرح داده میشود . از انجا كه ودارها شامل كابلها با خاصیت خازنی بالا و اتصال مستقیم به ترانسفورماتورها از طریق فیوز و یا Fuse -cut- out تنها در شبكه های توزیع معمول بوده است در پی سوختن فیوز در شرایط یك فاز بروز پدیده فراهم . شرایط بروز پدیده در طی رژیم گذرا و ظهور اضافه ولتاژهای موقت بادامنه بالا در پی بروز عیب و یا بروز رزنانس و افزایش قابل ملاحظه مقدار جریان و اشباع هسته های مغناطیسی فراهم می شود . در صورت بروز پدیده روزنانس و افزایش قابل ملاحظه ولتاژهسته مغناطیسی سیم پیچها اشباع گشته بروز پدیده فرو رزنانس را موجب می شود.اشباع هسته سیم پیجها و بروز پدیده فرورزنانس با اضافه ولتاژها از نوع موقت همراه بوده دارای دامنه ضربه ای با فركانس چند سیكل بر ثانیه خواهند بود . افزایش ولتاژ به شرح یالا با توجه به مدت طولانی خود بالغ بر چند سیك فركانس 50ایزولاسیون داخلی تجهیزات فشار قوی از جمله ترانسفورماتورها كابلها سر كابلها ترانسفور ماتورهای ولتاژ را تهدید می كند و شرایط بروز قوس و تخلیه را در برقگیرهابدون فاصله هوایی فراهم می سازد . در برقگیر های غیر خطی اضافه ولتلژ به شرح فوق جریان تخلیه برقگیر را تا چند امپر افزایش می دهد و انرژی حرارتی حاصل ازان دمای المانهای غیر خطی را به سرعت افزونی می بخشذ و از عمر ودوام انها تا چندین برابر كاهش میدهد . بر طب قمطالعلت صورت گرفته درصد عمده بروز عیب و اسیب در برقگیرهای غیر خطی د رشبكه های توزیع از بروز پدیده فرورزنانس ناشی میشود . به همین علت در شبكه ها و مدارها با هسته های فرومغناطیسی كه احتمال بروزه پدیده بالاست حتی الامكان از برق گیرهای غیر خطی استفاده نشده استو از برق گیرها با فواصل هوایی استفاده می شود.

به طور كلی بروز پدیده فرو رزنانس در شبكه های توزیع مستلزم تشكیل مدار بسته به صورت مستقل از شبكه با خصوصیات زیر است:
1-مدار بسته شامل خاصیت القایی ناشی از هسته مغناطیسی خاصیت خازنی و نیروی الكتروموتوریمناسب
2-برقراری جریان در مدار بسته با مقدار بالا و كافی به منظوز اشباع هسته مغناطیسی سیم پیچها
3-امپدانس معادل شبكه از سمت سیم پیچها با مشخصه خازنی (وجود خاصیت خازنی قابل ملاحظه در مدار)
وجود مولفه فعال در امپدانس دیده شده (بند3) ضربات و نوسانات پدیده را در ولتاژ شبكه مستهلك می كند. به همین علت بالاترین مقدار اضافه ولتاژ ناشی از پدیده فرو رزنانس در شرایط بی باری و یا بار اكتیو خالص مشاهده می شود. در شرایط معمول و متقارن بهره برداری كه در ان تجهیزات با خاصیت خازنی نظیر خطوط بی بار و یا كابلهای زمینی موجودند و یا بانگهای خازنی به منظور جبران قدرت راكتیو نصب شده اند خاصیت خازنی مدار با سیم پیچی مجهز به هسته فرو مغناطیسی به طور موازی واقع بوده احتمال بروز پدیده فرورزنانس به علت عدم اشباع هسته مغناطیسی نا چیز خواهد بود . با این همه احتمال بروز پدیده فرورزنانس در حالت نا متقارن كمیات مدار افزایش می یابد عدم تقارون به طور عمده در هنگام قطع یك یا دو فاز شبكه روی می دهد.به عنوان مثال هنگامی كه در پی ووصل كلید به علت اشكال و نقص فنی در كلید تنها یك یا دو فاز وصل شوند و یا در خط در حال بهره برداری با سوختن فیوز و یا كار دستگاه Fuse -cut- out یك یا دو فاز قطع شوند. بروز نقص و اشكال میكانیكی در كلید د رهنگام وصل در هر دو ردیف ولتاژهای توزیع و انتقال امكان پذیر استول یعدم تقارن ناشی از سوختن فیوز و یا كار Fuse -cut- out تنها در شبكه های توزیع مشاهد می شود . در این شبكخه ها از فیو زو فیوز cut- out استفاده می شود به همین علت احتمال بروز پدیده در شبكه های توزیع بالاست. احتمال بروز پدیده هنگامی كه نقطه نول د رشبكه توزیع ویا نقطه نول د رترانسفورماتور مورد تغذیه زمع شده باشد كاهشمی یابد و احتمال بروز پدیده با افزایش خاصیت خازنی مدا رافزونی می یابد. در شبكه های توزیع كه بطور عمده به كابلهای زمینی مجهز اند به علت خاصیت خازنی بیشتر كابلها نسبت به خطوط هوایی احتمال برو زپدیده نسبت به شبكه های توزیع نوع هوایی فزونی می یابد.

منبع : http://www.p-electric.blogfa.com/post-166.aspx

Mauris eu wisi. Ut ante dui, aliquet nec, congue non, accumsan sit amet, lectus.

-->

مقايسه كلي

مقايسه كلي

بنا به نتايج و بررسي ها و نظرات اهل فن دراين زمينه در حال حاضر شركتهاي معتبر داخلي اقدام به ساخت وتوليد انواع مرغوبي نموده اند كه قطعا هر يك از آنها با توحه به فاكتورهاي كيفيت كاري و استحكام قيمت زيبايي ظاهري و مواردي ديگر مثل نوع نرم افزار كنترل و مديريت USP و ساير  شرايط مي توانند مسير و جهت انتخاب شما را در امر خريد USP تعيين نمايند.

اما به هر حال از آنجايي كه ما همواره تلاش داريم تا بدون جهت گيري خاص و تبليغات و صرفا براساس مسائل فني و موارد علمي و تجربيات حاصله راهنما  و مشاوري امين در خدمت شما عزيزان باشيم ضمن اينك مايليم تا بدون تعارف واغماض نكات مثبت و منفي هر محصولي را خدمت شما معرفي نماييم. بنابراين به عرض مي رسانيم كه در ضمن ابراز احترام و تكريم به سعي كوشش و توان فني انواع شركتهاي مرتب در اين زمينه كه البته هر يك تلاش دارند تا محصولي در خور اعتنا را به بازار عرضه نمايند و اغلب نيز در اين كار به موفقيتهايي نائل آمده اند به عرض مي رسانيم كه در اين زمان .و با توجه به محصولات موجود در بازار بهترين نوع USP از لحاظ استحكام و توان USP فاراتل مي باشد. انواع متنوع اين USP از توان مطلوب و بالايي برخوردار بوده و قيمت مدل متعارف و با كاربري معمول آن در حدود 90 هزار تومان است.

ضمن اينكه USP ال جي از لحاظ زيبايي طراحي و شكل و شمايل در صدر انواع USP در بازار ايران قرار دارد (در عين حال بديهي است كه كيفيت كاري آن نيز به هيچ وجه انكار نمي شود)

از سوي ديگر انواع مدلهاي USP پرسو الكترونيك با توجه به اينكه از لحاظ فني وساختار داخلي تحت ليسانس يكي از معظمترين كارخانجات خارجي در اين زمينه مي باشد قطعا از لحاظ كيفيت و كارايي مي تواند برگ برنده اي محسوب شده واز جمله USP هايي باشند كه مي توان با درصد بالايي از اطمينان و يقين نسبت به بهره وري و كاركرد آن اقدام به خريد انواع آن نمود.

در عين حال يكي ديگر از انواع مرغوب اين دستگاه USP شبا مي باشد در بررسي هاغ اين مدل از لحاظ كفيتي از برخي لحاظ تا حدي مشابه فاراتل بود ضمن اينكه از لحاظ طراحي نيز زيبا به نظر مي رسيد البته به دليل اينكه اين USP به تازگي وارد بازار شده هنوز استقبال زيادي از آن صورت نگرفته است.

(در جدول شماره 2 به بررسي چند مدل از اين  USP مي پردايم)

سبا	كيفيت و كارايي
SABA Back	يك سيستم حفاظت كننده و تامين برق ثانويه كامل و مقرون به صرفه براي كامپيوترهاي شخصي ايستگاههاي كاري در شبكه سيستم هاي POS و تجهيزات مخابرات الكترونيكي
SABA Smart	داراي تجهيزات دقيق اندازه گيري ولتاژ ورودي وخروجي سينوسي سيستم حفاظت از اطلاعات ذخيره شده داراي سيستم ميكروپرسسوري و قابليتهاي مناسب نرم افزاري
SABA Line-R	داراي سيستم تثبيت كننده برق شهر ورودي و خروجي سينوسي داراي سيستم ميكروپرسسوري داراي باطري خشك داخلي كه توانايي ذخيره 60 دقيقه برق را دارا مي باشد.

نوع ديگري از انواع USP هاي قدرتمند USP با نام APC است كه هم از قدرت و توان بالا برخوردار بوده ودر عين حال زيبايي بدنه و طراحي آن هم به اندازه كافي مورد قبول است . البته تنها چيزي كه باعث فروش نسبتا پايين اين USP است قيمت بسيار بالاي آن به نسبت ساير حصولات از اين رده است تا جايي كه USP با توان 230w الي 500W ساخت اين شركت قيمتي برابر با USP به توان 2000W شركت فاراتل دارد. (يعني 140 هزار تومان در زمان نكارش اين مقاله)

ضمنا مزاياي اين USP عبارتست از : ورودي پرينتر ، ورودي فاكس و تلفن وكارت مودم، ورودي كامپيوتر به صورت سينوسي و همچنين ورودي USB.

همچنين از ديگر مزاياي آن مي شود به نرم افزار پر قدرت آن و نمايشگر ميزان كاركرد واتصال آن اشاره كرد. شايان ذكر است كه اين UPS تحت ليسانس Power Conversion آمريكا مي باشد.

يكي ديگر از انواع UPS كه البته چندان از استحكام برخوردار نيست ولي به علت زيبايي فراوانش فروش بالايي دارد مدل TOP-Power است برخي از قابليتهاي اين UPS عبارتست از : كنترل ميكروپروسسوري و تثبيت كننده برق شهر (AVR) دارا بودن باتري خشك داخلي و ارتباط مستقيم با كاربر با امكان Auto Shotdown و توانايي راه اندازي بدون نياز به برق شهر. (ضمن اينكه اغلب ويژگيها و توانمنديهاي اين مدل در مدلهاي مرغوبي كه قبلا شرح آن رفت وجود دارند).

 

قابل ذكر است كه UPS مذكور از لحاظ طراحي و توليد وساخت  قطعات تايواني بوده والبته در ايران مونتاژ مي شود و در عين حال داراي يك سال گارانتي است.

پس از شرح مختصر و ارائه اطلاعاتي در مورد انواع مطرح UPS در بازار ايران در اينجا لازم است تا با معرفي چند سايت اينترنتي اين امكان را در اختيار علاقمندان قرار دهيم تا براي خريد UPS مورد نظر خود اطلاعات مبسوط و مشروح تري را در اين زمينه بدست آورند:

شركت (Top Power)

www.sourenco.com

شركت (فاراتل)

www.faratel.com

شركت (پرسوالكترونيك)

www.porsoon.com

شركت (سبا)

ww.sal\hair.com

شركت (APC)

www.systemnegar.com

در نمودارهاي شماره 3و4و به بررسي درصد استحكام و نيز درصد فروش انواع UPS پرداخته ايم.

در انتها اميدواريم توانسته باشيم تا حد ممكن شما را در امر خريد UPS براي سيستم خود ياري وراهنمايي كرده باشيم.

حال به چند نكته اساسي و فهرست وار مي پردازيم كه گذشته از مباحث مطرح شده درهنگام  خريد و انتخاب يك UPS حتما مي بايست مدنظر داشته باشيد. تا بتوانيد فارغ از نام وشهرت انواع مختلف اين دستگاه و شركتهاي توليد كننده يوپي اسي با بالاترين كيفيت و قابليت خريداري نماييد:

1-       در هنگام خريد يك UPS چندان به زيبايي و ظرافت آن توجه نداشته باشيد. بلكه به توان و قابليت آن توجه كنيد. (هر چند كه زيبايي و طراحي مناسب نيز فاكتوري است كه اهميت خود رادارد)

2-       سعي كنيد بدون توجه خاص به فاكتور قيمت همواره مدلي از UPS را تهيه کنید .

بنا به نتايج و بررسي ها و نظرات اهل فن دراين زمينه در حال حاضر شركتهاي معتبر داخلي اقدام به ساخت وتوليد انواع مرغوبي نموده اند كه قطعا هر يك از آنها با توحه به فاكتورهاي كيفيت كاري و استحكام قيمت زيبايي ظاهري و مواردي ديگر مثل نوع نرم افزار كنترل و مديريت USP و ساير  شرايط مي توانند مسير و جهت انتخاب شما را در امر خريد USP تعيين نمايند.

اما به هر حال از آنجايي كه ما همواره تلاش داريم تا بدون جهت گيري خاص و تبليغات و صرفا براساس مسائل فني و موارد علمي و تجربيات حاصله راهنما  و مشاوري امين در خدمت شما عزيزان باشيم ضمن اينك مايليم تا بدون تعارف واغماض نكات مثبت و منفي هر محصولي را خدمت شما معرفي نماييم. بنابراين به عرض مي رسانيم كه در ضمن ابراز احترام و تكريم به سعي كوشش و توان فني انواع شركتهاي مرتب در اين زمينه كه البته هر يك تلاش دارند تا محصولي در خور اعتنا را به بازار عرضه نمايند و اغلب نيز در اين كار به موفقيتهايي نائل آمده اند به عرض مي رسانيم كه در اين زمان .و با توجه به محصولات موجود در بازار بهترين نوع USP از لحاظ استحكام و توان USP فاراتل مي باشد. انواع متنوع اين USP از توان مطلوب و بالايي برخوردار بوده و قيمت مدل متعارف و با كاربري معمول آن در حدود 90 هزار تومان است.

ضمن اينكه USP ال جي از لحاظ زيبايي طراحي و شكل و شمايل در صدر انواع USP در بازار ايران قرار دارد (در عين حال بديهي است كه كيفيت كاري آن نيز به هيچ وجه انكار نمي شود)

از سوي ديگر انواع مدلهاي USP پرسو الكترونيك با توجه به اينكه از لحاظ فني وساختار داخلي تحت ليسانس يكي از معظمترين كارخانجات خارجي در اين زمينه مي باشد قطعا از لحاظ كيفيت و كارايي مي تواند برگ برنده اي محسوب شده واز جمله USP هايي باشند كه مي توان با درصد بالايي از اطمينان و يقين نسبت به بهره وري و كاركرد آن اقدام به خريد انواع آن نمود.

در عين حال يكي ديگر از انواع مرغوب اين دستگاه USP شبا مي باشد در بررسي هاغ اين مدل از لحاظ كفيتي از برخي لحاظ تا حدي مشابه فاراتل بود ضمن اينكه از لحاظ طراحي نيز زيبا به نظر مي رسيد البته به دليل اينكه اين USP به تازگي وارد بازار شده هنوز استقبال زيادي از آن صورت نگرفته است.

(در جدول شماره 2 به بررسي چند مدل از اين  USP مي پردايم)

سبا	كيفيت و كارايي
SABA Back	يك سيستم حفاظت كننده و تامين برق ثانويه كامل و مقرون به صرفه براي كامپيوترهاي شخصي ايستگاههاي كاري در شبكه سيستم هاي POS و تجهيزات مخابرات الكترونيكي
SABA Smart	داراي تجهيزات دقيق اندازه گيري ولتاژ ورودي وخروجي سينوسي سيستم حفاظت از اطلاعات ذخيره شده داراي سيستم ميكروپرسسوري و قابليتهاي مناسب نرم افزاري
SABA Line-R	داراي سيستم تثبيت كننده برق شهر ورودي و خروجي سينوسي داراي سيستم ميكروپرسسوري داراي باطري خشك داخلي كه توانايي ذخيره 60 دقيقه برق را دارا مي باشد.

نوع ديگري از انواع USP هاي قدرتمند USP با نام APC است كه هم از قدرت و توان بالا برخوردار بوده ودر عين حال زيبايي بدنه و طراحي آن هم به اندازه كافي مورد قبول است . البته تنها چيزي كه باعث فروش نسبتا پايين اين USP است قيمت بسيار بالاي آن به نسبت ساير حصولات از اين رده است تا جايي كه USP با توان 230w الي 500W ساخت اين شركت قيمتي برابر با USP به توان 2000W شركت فاراتل دارد. (يعني 140 هزار تومان در زمان نكارش اين مقاله)

ضمنا مزاياي اين USP عبارتست از : ورودي پرينتر ، ورودي فاكس و تلفن وكارت مودم، ورودي كامپيوتر به صورت سينوسي و همچنين ورودي USB.

همچنين از ديگر مزاياي آن مي شود به نرم افزار پر قدرت آن و نمايشگر ميزان كاركرد واتصال آن اشاره كرد. شايان ذكر است كه اين UPS تحت ليسانس Power Conversion آمريكا مي باشد.

يكي ديگر از انواع UPS كه البته چندان از استحكام برخوردار نيست ولي به علت زيبايي فراوانش فروش بالايي دارد مدل TOP-Power است برخي از قابليتهاي اين UPS عبارتست از : كنترل ميكروپروسسوري و تثبيت كننده برق شهر (AVR) دارا بودن باتري خشك داخلي و ارتباط مستقيم با كاربر با امكان Auto Shotdown و توانايي راه اندازي بدون نياز به برق شهر. (ضمن اينكه اغلب ويژگيها و توانمنديهاي اين مدل در مدلهاي مرغوبي كه قبلا شرح آن رفت وجود دارند).

 

قابل ذكر است كه UPS مذكور از لحاظ طراحي و توليد وساخت  قطعات تايواني بوده والبته در ايران مونتاژ مي شود و در عين حال داراي يك سال گارانتي است.

پس از شرح مختصر و ارائه اطلاعاتي در مورد انواع مطرح UPS در بازار ايران در اينجا لازم است تا با معرفي چند سايت اينترنتي اين امكان را در اختيار علاقمندان قرار دهيم تا براي خريد UPS مورد نظر خود اطلاعات مبسوط و مشروح تري را در اين زمينه بدست آورند:

شركت (Top Power)

www.sourenco.com

شركت (فاراتل)

www.faratel.com

شركت (پرسوالكترونيك)

www.porsoon.com

شركت (سبا)

ww.sal\hair.com

شركت (APC)

www.systemnegar.com

در نمودارهاي شماره 3و4و به بررسي درصد استحكام و نيز درصد فروش انواع UPS پرداخته ايم.

در انتها اميدواريم توانسته باشيم تا حد ممكن شما را در امر خريد UPS براي سيستم خود ياري وراهنمايي كرده باشيم.

حال به چند نكته اساسي و فهرست وار مي پردازيم كه گذشته از مباحث مطرح شده درهنگام  خريد و انتخاب يك UPS حتما مي بايست مدنظر داشته باشيد. تا بتوانيد فارغ از نام وشهرت انواع مختلف اين دستگاه و شركتهاي توليد كننده يوپي اسي با بالاترين كيفيت و قابليت خريداري نماييد:

1-       در هنگام خريد يك UPS چندان به زيبايي و ظرافت آن توجه نداشته باشيد. بلكه به توان و قابليت آن توجه كنيد. (هر چند كه زيبايي و طراحي مناسب نيز فاكتوري است كه اهميت خود رادارد)

2-       سعي كنيد بدون توجه خاص به فاكتور قيمت همواره مدلي از UPS را تهيه کنید .

چند دستگاه اندازه گیری

	چند دستگاه اندازه گیری
تعریف گالوانومتر :     بسته به مقدار جریان اثرهای آن به میزان متفاوت بروز می کنند. بنابر این برای اندازه گیری جریان می توان از هر یک از اثرهای شیمیای ، گرمایی یا مغناطیسی آن استفاده کرد وسایلی که برای اندازه گیری جریان به کار می روند، گالوانومتر نامیده می شود.   گالوانومتر ساده :   ساده ترین نوع گالوانومتر با استفاده از اثر گرمایی جریان ساخته شده است. این گالوانومتر دارای دو سیم نازک است که یکی از سیم ها در دو انتهایش ثابتند. و جریان گذرنده از آن اندازه گیری می شود. سیم نازک و محکم دوم دور محور عقربه پیچیده شده است. وسط سیم کشیده اول را به فنر کشیده ای وصل می کنند که سر دیگرش به بدنه گالوانومتر متصل است.   بر اثر جریان ، سیم اول گرم و دراز می شود. رشته سیم که توسط فنر کشیده می شود عقربه گالوانومتر را به اندازه زاویه معینی می چرخاند که بستگی به دراز شدن سیم یعنی شدت جریان الکتریکی دارد. صفحه گالوانومتر برای جریان بر حسب آمپر ، میلی آمپر مدرج می شود. در این صورت گالوانومتر آمپرسنج یا میلی آمپر سنج نامیده می شود.   آمپرسنج برای اندازه گیری جریان:   برای اندازه گیری جریان گالوانومتر یا آمپرسنج باید طوری اتصال داده شود که جریان کل مدار بتواند از آن عبور کند. برای این منظور باید در نقطه ای مدار را قطع و دو انتهایش را به قطب آمپر سنج وصل کرد. به عبارت دیگر آمپرسنج را باید به طوری متوالی در مدار قرار داد. چون جریان حالت ثابت را اندازه می گیریم. اینکه وسیله را به کدام قسمت از مدار وصل کنیم اهمیتی ندارد در صورتیکه در جریانهای متغییر چنین نیست.   ولت سنج برای اندازه گیری ولتاژ :   با استفاده از گالوانومتر نه فقط جریان بلکه ولتاژ را نیز می توان اندازه گرفت. زیرا بنابر قانون اهم این کمیت ها متناسبند. اگر دو کمیت با یکدیگر متناسب باشند با وسیله ای که به طور مناسب مندرج شده باشد می توان هر دو کمیت را اندازه گرفت. مثلاً تاکسی متر که فاصله طی شده را اندازه می گیرد، می توان برحسب کیلومتر مدرج کرد. ولی چون کرایه با فاصله متناسب است، درجات شمارنده را بطور مستقیم به پول پرداختی مدرج می کنند. به طوری که مستقیماً کرایه را نشان می دهد.   به همین ترتیب صفحه گالوانومتر را می توان طوری مدرج کرد که بتواند بطور مستقیم هم جریان برحسب آمپر عبور کرده از وسیله و هم ولتاژ دو سر آن را برحسب ولت اندازه بگیرد. بنابر این گالوانومتری که برای جریان مدرج می شود آمپرسنج ، در حالی که وسیله ای که برای ولتاژ مدرج می شود و لت سنج نام دارد .   دستگاه ها ی مرکب :   در حالت کلی اگر جریان I از گالوانومتر عبور کند، باید بین قطب های ورودی و خروجی آن ولتاژ معین U وجود داشته باشد. فرض کنید که مقاومت داخلی گالوانومتر یعنی مقاومت قسمت هایی از آن که جریان از آنها عبور می کند، R باشد (برای گالوانومتر ها با مغناطیس دائمی R مجموع تاب و سیم های رابط است، در حالی که برای گالوانومترهای با سیم افروزشی R مجموع مقاومت سیم گرم شده و رابط هاست).   بنابر قانون اهم U=IR می باشد. پس برای یک گالوانومتر معین ، هر مقدار از جریان با مقدار معینی از ولتاژ در دو سر قطب های آن متناظر است. بنابر این جای قرار گرفتن عقربه می تواند هم جریان و هم ولتاژ را نشان دهد. یعنی دستگاه را می توان هم به عنوان آمپرسنج و هم به عنوان ولت سنج مدرج کرد.   چگونگی قراردادن ولت سنج در مدار :     با استفاده از یک ولت سنج مدرج می توان اختلاف پتاسیل الکتریکی بین هر دو نقطه از مدار را اندازه گرفت. مثلا اگر اختلاف پتاسیل دو سر یک لامپ رشته ای را که از چشمه جریانی تغذیه می کند بخواهید اندازه گیری کنید. باید دو سر ولت سنج را به دو سر لامپ ببندید. به عبارتی ولت سنج جهت سنجش اختلاف پتاسیل (ولتاژ) دو نقطه از مدار یا یک عنصری از مدار بصورت موازی در مداز گذاشته می شود.   به عبارتی ولتاژ گذرنده از ولت سنج همان ولتاژ تمامی قسمت هایی از مدار است که آرایش موازی با ولت سنج دارد. در صورتیکه در مورد آمپر سنج قرارگیری در مدار بصورت متوالی است. و با اندازه گیری جریان گذرنده از یک تکه از مدار جریان کل مدار را می دهد، که باید با جریان المان مداری اندازه گیری شده ، برابر باشد.   مقاومت درونی ولت سنج:   ولت سنج را به جزئی از مدار که ولتاژ دو سر آن باید اندازه گیری شود به طور موازی می بندند. و از این رو جریان معینی ازمدار اصلی از آن می گذرد. پس ازاینکه ولت سنج وصل شد، جریان و ولتاژ درمدار اصلی قدری تغییر می کند. به طوری که حالا مداری متفاوت از رساناها داریم، که شامل رساناهای قبلی و ولت سنج است. مثلا با اتصال ولت سنج با مقاومت Rv به طوری موازی با لامپی که مقاومتش Rb است مقاومت کل مدار بصورت   (R= Rb/(1+Rb/Rv خواهد بود. هر چه مقاومت ولت سنج در مقایسه با مقاومت لامپ بزرگتر باشد، اختلاف بین مقاومت ولت سنج باید تا حد امکان بزرگ اختیار شود. برای این منظور یک مقاومت اضافی را که ممکن است مقاومتش به چند هزار اهم برسد، گاهی به طور متوالی به قسمت اندازه گیر ولت سنج می بندند.   مقاومت درونی آمپرسنج :     برخلاف ولت سنج، آمپرسنج همیشه در مدار به طور متوالی بسته می شود اگر مقاومت آمپرسنج Ra و مقاومت مدار Rc باشد، مقاومت کل مدار با آمپرسنج برابر می شود با : (R=Rc(1+Ra/Rc بنابر این در صورتیکه مقاومت وسیله در مقایسه با مقاومت مدار کوچک باشد بر طبق رابطه اخیر وسیله مقاومت کل مدار را زیاد تغییر نمی دهند. بنابر این مقاومت آمپرسنج ها را خیلی کوچک انتخاب می کنند (چنددهم یاچندصدم اهم) .

موضوع پروژه : کابل و استاندارد های آن درشبکه

بسم الله الرحمن الرحیم

 

 

موضوع پروژه : کابل و استاندارد های آن درشبکه

توزيع

 

 

برای بهره برداری اقتصادی از کابل ها، انتخاب بهینه سطح مقطع از اهمیت خاصی برخوردار است. در این جزوه عوامل مؤثر در انتخاب کابل مورد بررسی قرار می گیرند ، لازم به ذکر است که برای انتخاب بهینه سطح مقطع محاسبه تلفات و محاسبه اقتصادی نیز لازم می باشد که در این قسمت به آن پرداخته نشده است.

 

معیارهای انتخاب کابل را می توان به صورت زیر تقسیم بندی نمود:

الف) ولتاژ نامی.

ب) انتخاب سطح مقطع با توجه به جریان دهی کابل.

پ) در نظر گرفتن افت ولتاژ مجاز.

ت) تحمل جریان اتصال کوتاه توسط کابل.

ولتاژ نامی

ولتاژ نامی کابل بایستی متناسب با سیستمی که کابل در آن مورد استفاده قرار می گیرد باشد. با توجه به جلد اول و دوم استاندارد کابل های مورد استفاده در شبکه توزیع این ولتاژ بایستی مطابق جدول 2-1 می باشد.

U0 کیلو ولت (r.m.s)	19	12	35/6	6/0
U0 کیلو ولت (r.m.s)	33	20	11	1
Um کیلو ولت	36	24	12

ظرفیت جریان دهی کابل ها

       در این قسمت عوامل مؤثر بر جریان دهی کابل ها مورد بررسی قرار گرفته و جداول مربوطه ارائه می گردد.

       مهم ترین مرجع به کار رفته در این قسمت ، استاندارد IEC-287 تحت عنوان "محاسبه جریان نامی پیوسته کابل ها در ضریب بار 100 درصد" می باشد که در هر قسمت که به اطلاعات کامل تری نیاز بود ملاک استاندارد فوق می باشد.

       تعیین حد مجاز جریان کابل ها به تلفات ایجاد شده در کابل و نحوه انتقال گرمای ایجاد شده به سطح کابل و محیط اطراف بستگی دارد. استاندارد IEC-287 با در نظر گرفتن تلفات ایجاد شده در کابل و مقاومت حرارتی لایه های مختلف کابل و زمین در شرایط مشخص ، حد مجاز جریان را به دست می دهد در این قسمت از جزوه فرض بر این است که مقدار جریان مجاز کابل ها در شرایط مشخص توسط کارخانه سازنده مشخص گردد. (این حد مجاز بایستی در اسناد فنی مناقصه آورده شود) ، در صورتی که اطلاعات مربوطه در دسترس نباشد می توان از جداول پیوست – الف و ب استفاده نمود.

عوامل مؤثر در ظرفیت نامی جریان کابل

عوامل مهم مؤثر در ظرفیت نامی جریان کابل را می توان به گروه های زیر تقسیم نمود:

الف) دما

دما از عوامل مهم تعیین ظرفیت نامی جریان کابل می باشد که شامل دمای محیط ، دمای محل نصب و نیز دمای مجاز برای عایق کابل و ساختار آن می باشد.

ب) طرح کابل

علاوه بر دمای مجاز عایق کابل ، نوع طراحی کابل و لایه های مختلف به کار رفته در آن ، در تعیین جریان مجاز دارای اهمیت می باشند. این لایه ها چگونگی انتقال حرارت از هادی به سطح بیرونی کابل را مشخص می کنند.

پ) شرایط نصب

شرایط نصب از قبیل نصب در هوا ، دفن شده در زمین ، در مجرا ، نوع خاک و ... از عوامل مؤثر بر جریان دهی کابل ها می باشند.

ت) اثرات کابل های مجاور

در صورت همجواری کابل با سایر کابل ها یا لوله ها بایستی ضرایب مناسب برای کاهش جریان مجاز کابل در نظر گرفت.

الف) دما

1- دمای محیط

متوسط دمای محیط برای هر کشور و هر منطقه متفاوت می باشد که به شرایط آب و هوایی منطقه ، شرایط نصب کابل بستگی دارد. در استاندارد IEC-287 دمای محیط اطراف کابل برای چندین کشور آمده است ، در اسن استاندارد برای سایر کشورها به طور تقریبی اعداد جدول 3-1 پیشنهاد شده است.

شرایط آب و هوا	درجه حرارت محیط		درجه حرارت در عمق یک متری
	حداقل	حداکثر	حداقل	حداکثر
حاره ای	25	55	25	40
نیمه حاره ای	10	40	15	30
معتدل	0	25	10	20

جدول 3-1 دمای محیط و زمین بر حسب درجه سانتیگراد

مقادیر جدول فوق تقریبی بوده و بایستی به هنگام استفاده از آن دقت کافی به عمل آورد. حدود نامی جریان کابل بایستی برای بن=دترین شرایط در سرتاسر سال محاسبه شود.

دمای کار کابل

حداکثر دمای کار کابل مطابق استاندارد IEC-287 برای کابل های مختلف بایستی مطابق جدول 3-2 باشد:

عایق	حداکثر درجه حرارت هادی
PVC	70
PE	70
XLPE	90

جدول 3-2 حداکثر دمای کار هادی برای کابل های مختلف

تأثیر شرایط نصب بر حد نامی جریان کابل

عمق دفن کابل

       حداقل کردن آسیب وارده به کابل علت تعیین کننده عمق دفن کابل می باشد که هر چقدر ولتاژ کابل بیشتر باشد عمق دفن کابل بیشتر می گردد. با افزایش یافته و مقدار رطوبت بیشتر می گردد ، در این حالت با افزایش دما ظرفیت جریان دهی کابل کمتر شده ولی با افزایش رطوبت این مقدار بیشتر می گردد.

مقاومت مخصوص حرارتی خاک

       وجود رطوبت اثر تعیین کننده ای در مقاومت مخصوص هر نوع خاک دارد ، برای هر منطقه این مقدار بایستی اندازه گیری شود ، در صورتی ه این عدد در دسترس نباشد طبق استاندارد IEC-287 مقادیر زیر پیشنهاد می شود.

وضعیت آب و هوا	شرایط خاک	مقاومت حرارتی KM/W
پیوسته مرطوب	خیلی مرطوب	7/0
بارانی	مرطوب	1
به ندرت بارانی	خشک	2
بدون باران و یا کم باران	خیلی خشک	3

جدول 3-2 مقاومت مخصوص حرارتی خاک

       از کابل های توزیع عموماً به طور دائم در بار کامل استفاده نمی شود ، لذا مسئله خشک شدن خاک زیاد مطرح نمی باشد ، در شرایطی که بتوان خاک را مرطوب فرض کرد مقدار مقاومت حرارتی خاک را می توان بین 0.8-1Km/W در نظر گرفت. در محل هایی که خاک همواره کاملاً مرطوب نمی باشد اما نوع آن مخلوطی از خاک رس و خاک باغچه باشد مقدار 1.2Km/W رقم مناسبی می باشد. در صورتی که خاک از شن و ماسه تشکیل شده باشد ، بعد از خشک شدن مقداری هوا در فضای خالی شن و ماسه به وجود می آید. اگر این حالت در چند ماه از سال اتفاق بیفتد مقدار مقاومت حرارتی خاک را می توان بین 2-3Km/W با توجه به توضیحات زیر در نظر گرفت:

نوع الف: کابل هایی که در طول سال بار ثابتی حمل می کنند.

در حالی که بار دائمی یا دوره ای باشد ، مقدار حداکثر مقاومت حرارتی خاک باید در نظر گرفته شود ، اگرچه این مقدار در بعضی از سال ها و برای مدت کوتاهی در تابستان یا پائیز به وجود آید ، مقادیر پیشنهادی عبارتند از :

تمام خاک ها به جز خاک های زیر         1.5Km/W

خاک گچی با قطعات ریز گچ                1.2Km/W

خاک با ترکیبی از گیاهان پوسیده           1.2Km/W

خاک سنگلاخی                        1.5Km/W

شن که آب آن کشیده شده باشد        2.5Km/W

خاک عمل آورده شده                         1.8Km/W

در صورتی که خاک زیر پوششی از لایه غیر قابل نفوذ مانند آسفالت قرار گیرد. مقدار مقاومت حرارتی مربوط به ردیف اول در تمام انواع خاک ها ممکن است به 1.2Km/W کاهش یابد.

نوع ب: کابل ها با بار متغیر و حداکثر بار در تابستان

تمام خاک ها به جز خاک های زیر                1.2Km/W

خاک های سنگلاخی                                1.3Km/W

خاک شنی که آب آن کشیده شده باشد        2Km/W

خاک عمل آورده شده                               2.6Km/W

نوع پ: کابل ها با بار متغیر و حداکثر بار در زمستان

تمام خاک ها به جز خاک های زیر                1Km/W

خاک رسی                                    0.9Km/W

خاک گچی با قطعات ریز گچی                     1.2Km/W

خاک شنی که آب آن کشیده شده باشد        1.5Km/W

خاک عمل آورده شده                               1.2Km/W

وقتی خاک رسی زیر پوشش غیر قابل نفوذ قرار گیرد مقاومت حرارتی آن ممکن است تا 0.8Km/W کاهش یابد.

شرایط استاندارد و ضرایب نامی برای تصحیح مقدار نامی باردهی کامل

       مقادیر جریان مشخص شده در جداول انتهای این قسمت بر اساس پارامترهای مشخص شده زیر می باشد و در صورتی که کابل در شرایط مشخص شده به کار رود باید ضرایب تصحیح مناسب لحاظ شود.

کابل های نصب شده در هوا

       الف) دمای هوای محیط ◦25 سانتی گراد برای کابل های توزیع و در 30◦c برای کابل های داخل ساختمان در نظر گرفته می شود.

       ب) جریان هوا به طور ملاحظه ای محدود نشده و برای کابل های نصب شده روی دیوار بایستی حداقل 2 سانتی متر فضای خالی تا دیوار وجود داشته باشد.

       پ) مدارهای مجاور هم حداقل 15 سانتی متر از هم فاصله داشته به طوری که بر یکدیگر اثر حرارتی نداشته باشند.

       ت) کابل ها در مقابل اشعه آفتاب محافظت شوند.

ضرایب تصحیح دمای محیط برای کابل در هوا

عایق کابل	حداکثر دمای هادی در شرایط کار  (صفر درجه سلسیوس)	دمای هوای محیط (صفر درجه سلسیوس)
		25	30	35	40	45	50	55
PVC	70	06/1	1	94/0	87/0	79/0	71/0	61/0
XLPE*	90	1	95/0	91/0	86/0	8/0	75/0	69/0
XLPE**	90	04/1	1	1	91/0	87/0	82/0	76/0

جدول 3-4  ضرایب تصحیح درجه حرارت های مختلف

* برای ولتاژهای بالای 1.9/3.3KV

** برای ولتاژ زیر 1.9/3.3KV

        هنگامی که گروهی از کابل های قدرت چند رشته ای در هوا نصب می شوند باید فضای کافی برای انتقال دما موجود باشد ، برای اینکه در شرایط نصب در هوا مقدار جریان کاهش نیابد بایستی تمهیدات زیر در نظر گرفته شود.

الف) فاصله افقی بین مدارها نباید از دو برابر قطر خارجی کابل ها کمتر باشد.

ب) فاصله عمودی بین مدارها نباید از چهار برابر قطر خارجی کابل ها کمتر باشد.

پ) در صورتی که تعداد مدارها از 3 بیشتر شود باید تمامی آن ها به صورت افقی نصب گردند.

کابل های کشیده شده به طور مستقیم در زمین

الف) دمای زمین 15 درجه سانتیگراد

ب) مقاومت مخصوص حرارتی خاک 1.2Km/W

پ) حد فاصله مدارهای مجاور 1.8m

ت) حداقل عمق گودال برای کابل تا ولتاژ یک کیلو ولت برابر 50 سانتیمتر و برای کابل های بیش از یک کیلو ولت تا 33 کیلو ولت برابر 8/0 متر در نظر گرفته شده است.

 

 

ضرایب تصحیح :

       ضرایب تصحیح برای دمای زمین ، مقاومت مخصوص حرارتی خاک ، کابل های نصب شده به صورت گروهی ، عمق کابل گذاری در جداول 3-5 تا 3-9 آمده است.

عایق کابل	حداکثر دمای هادی در شرایط کار  (صفر درجه سلسیوس)	دمای هوای محیط (صفر درجه سلسیوس)
		10	15	20	25	30	35	40	45
PVC	70	04/1	1	95/0	9/0	85/0	8/0	74/0	67/0
XLPE	90	03/1	1	97/0	93/0	89/0	85/0	81/0	77/0

جدول 3-5 ضریب تصحیح برای دماهای مختلف زمین

اندازه هادی mm2	مقاومت مخصوص حرارتی خاک (km/W)
	8/0	9/0	1	5/1	2	5/2	3
کابل تک رشته ای
تا 15	16/1	11/1	07/1	91/0	81/0	73/0	67/0
400-150	17/1	12/1	07/1	9/0	8/0	72/0	66/0
کابل چند رشته ای
تا 16	09/1	06/1	04/1	95/0	86/0	79/0	74/0
150-25	14/1	1/1	07/1	93/0	84/0	76/0	7/0
400-185	16/1	11/1	07/1	92/0	82/0	74/0	68/0

جدول 3-6 ضریب تصحیح برای مقاومت حرارتی خاک (مقدار متوسط)

ولتاژ کابل kv	تعداد مدارات	فاصله بین مراکز گروه کابل ها
		تماس با یکدیگر		0.15m	0.3m	0.45m	0.6m
		مثلثی	تخت
0.6/1	2	0.77	0.8	0.82	0.88	0.9	0.93
	3	0.65	0.68	0.72	0.79	0.83	0.87
	4	0.59	0.63	0.67	0.75	0.81	0.85
	5	0.55	0.58	0.63	0.72	0.78	0.83
	6	0.52	0.56	0.6	0.7	0.77	0.82
بالاتر از 0.6/1 تا 12/20 (24)	2	0.78	0.8	0.81	0.85	0.88	0.9
	3	0.66	0.69	0.71	0.76	0.8	0.83
	4	0.6	0.63	0.65	0.72	0.76	0.8
	5	0.55	0.58	0.61	0.68	0.73	0.77
	6	0.52	0.55	0.58	0.66	0.72	0.76
19/33	2	0.79	0.81	0.81	0.85	0.88	0.9
	3	0.67	0.7	0.71	0.76	0.8	0.83
	4	0.62	0.65	0.65	0.72	0.76	0.8
	5	0.57	0.6	0.6	0.68	0.73	0.77
	6	0.54	0.57	0.57	0.66	0.72	0.76

جدول ضریب تصحیح برای مدارهایی با سه کابل تک رشته به صورت افقی یا مثلثی گروهی

 

ولتاژ کابل kv	تعداد مدارات	فاصله بین مراکز گروه کابل ها
		تماس با یکدیگر	0.15m	0.3m	0.45m	0.6m
0.6/1	2	0.81	0.87	0.91	0.93	0.94
	3	0.7	0.78	0.84	0.87	0.9
	4	0.63	0.74	0.81	0.86	0.89
	5	0.59	0.7	0.78	0.83	0.87
	6	0.55	0.67	0.76	0.82	0.86
بالاتر از 0.6/1 تا 12/20 (24)	2	0.8	0.85	0.89	0.9	0.92
	3	0.69	0.75	0.8	0.84	0.86
	4	0.63	0.7	0.77	0.80	0.84
	5	0.57	0.66	0.73	0.78	0.81
	6	0.55	0.63	0.71	0.76	0.8
19/33	2	0.8	0.83	0.87	0.89	0.91
	3	0.7	0.73	0.78	0.82	0.85
	4	0.64	0.68	0.74	0.78	0.82
	5	0.59	0.63	0.7	0.75	0.79
	6	0.56	0.6	0.68	0.74	0.78

جدول 3-8 ضریب تصحیح برای گروه کابل های چند رشته ای به صورت افقی

 

 

عمق قرار گرفتن کابل (متر)	کابل های 0.6/1			بالاتر از 0.6/1 تا 19/33kV
	تا50mm2	70-300mm2	بالاتر از300mm2	تا 300mm2	بالاتر از 300mm2
0.5	1	1	1	-	-
0.6	0.99	0.98	0.97	-	-
0.8	0.97	0.96	0.94	1	1
1	0.95	0.94	0.92	0.98	0.97
1.25	0.94	0.92	0.9	0.96	0.95
1.5	0.93	0.91	0.89	0.95	0.94
1.75	0.92	0.89	0.87	0.94	0.92
2	0.91	0.88	0.86	0.92	0.9
2.5	0.9	0.87	0.85	0.91	0.89
3 یا بیشتر	0.89	0.86	0.83	0.9	0.88

جدول 3-9 ضریب تصحیح برای عمق دفن کابل (تا مرکز کابل یا مرکز گروه مثلثی کابل)

کابل های نصب شده در مجرا

الف) دمای زمین 15 درجه سانتیگراد

ب) مقاومت مخصوص حرارتی زمین 1.2km/W

پ) حداقل فاصله مدارهای مجاور از یکدیگر 1.8m

ت) حداقل عمق کابل گذاری برای کابل های با ولتاژ زیر یک کیلو ولت برابر 50 سانتیمتر و برای کابل های از یک تا 33 کیلو ولت 8/0 متر است.

       ضریب تصحیح برای تغییرات دمای زمین مطابق جدول 3-5 می باشد و ضرایب برای مقاومت حرارتی خاک و گروه کابل ها و عمق قرار گرفتن کابل ها در جدول 3-10 تا 3-13 آمده است.

اندازه هادی (میلیمتر)	مقاومت حرارتی خاک (km/W)
	0.8	0.9	1	1.5	2	2.5	3
کابل تک رشته ای
تا 15	1.1	1.07	10.4	0.94	0.87	0.81	0.75
400-185	1.11	1.08	1.05	0.94	0.86	0.79	0.73
کابل چند رشته ای
تا 16	1.05	10.4	1.03	0.97	0.92	0.87	0.74
150-25	1.07	1.05	1.03	0.96	0.9	0.85	0.78
400-185	1.09	1.06	1.04	0.95	0.87	0.82	0.76

جدول 3-10 ضریب تصحیح برای مقاومت مخصوص حرارتی خاک

 

 

 

 

ولتاژ کابل kv	تعداد مدارات	فاصله بین مراکز مجراها
		در تماس	45/0	6/0
0.6/1	2	86/0	9/0	93/0
	3	77/0	83/0	87/0
	4	73/0	81/0	85/0
	5	7/0	78/0	83/0
	6	68/0	77/0	82/0
بالاتراز 0.6/1 تا 12/20	2	85/0	88/0	9/0
	3	75/0	8/0	83/0
	4	7/0	76/0	8/0
	5	67/0	73/0	77/0
	6	64/0	71/0	76/0
19/33	2	85/0	88/0	9/0
	3	76/0	8/0	83/0
	4	71/0	76/0	8/0
	5	67/0	73/0	77/0
	6	65/0	71/0	76/0

جدول(3-11) ضریب تصحیح برای گروه کابل های تک رشته به صورت مثلثی و یا افقی در مجرا

 

ولتاژ کابل kv	تعداد مجراها در گروه ها	فاصله بین مراکز کابل ها (متر)
		در تماس	3/0	45/0	6/0
0.6/1	2	9/0	93/0	95/0	96/0
	3	82/0	87/0	9/0	93/0
	4	78/0	85/0	89/0	91/0
	5	75/0	82/0	87/0	9/0
	6	72/0	81/0	86/0	9/0
بالاتراز 0.6/1 تا 12/20	2	88/0	91/0	93/0	94/0
	3	8/0	84/0	87/0	89/0
	4	75/0	81/0	84/0	78/0
	5	71/0	77/0	82/0	85/0
	6	69/0	75/0	8/0	84/0
19/33	2	87/0	89/0	92/0	93/0
	3	78/0	82/0	85/0	87/0
	4	73/0	78/0	82/0	85/0
	5	69/0	75/0	79/0	83/0
	6	67/0	73/0	78/0	82/0

جدول (3-12) ضریب تصحیح برای کابل های چند رشته در مجرا به

صورت افقی

 

 

 

عمق کابل (متر)	کابل   0.6/1kV		از 0.6/1 تا 19.33kv
	تک رشته	چند رشته	تک رشته	چند رشته
5/0	1	1	-	-
6/0	98/0	99/0	-	-
8/0	95/0	97/0	1	1
1	93/0	96/0	98/0	99/0
25/1	9/0	95/0	95/0	97/0
5/1	89/0	94/0	93/0	96/0
75/1	88/0	94/0	92/0	95/0
2	87/0	93/0	9/0	94/0
5/2	86/0	93/0	89/0	93/0
3 تا بیشتر	85/0	92/0	88/0	92/0

جدول (3-13) ضریب تصحیح برای عمق کابل (مراکز مجراها یا گروه مجرای مثلثی)

 

 

افت ولتاژ:

       از عوامل مهم تعیین سطح مقطع کابل ، مقدار افت ولتاژ مجاز آن می باشد ، این مقدار بخصوص در کابل های فشار ضعیف و کابل های فشار ضعیف و کابل های فشار متوسط در شرایطی که طول کابل خیلی طولانی باشد ، عامل تعیین کننده می باشد.

       برای تعیین افت ولتاژ در کابل ها بایستی مقدار مقاومت و رأکتانس آن ها در شرایط بهره برداری مشخص شود و سپس با استفاده از فرمول های 4-1 تا 4-4 افت ولتاژ در کابل را بدست آورد. لازم به ذکر است که مشخص کردن مقدار مقاومت و رأکتانس کابل ها ، از جمله مشخصات فنی می باشد که بایستی در جدول شماره 2 ، مربوط به مشخصات فنی اسناد مناقصه توسط فروشنده ارائه شده باشد ، در صورتی که اطلاعات در دسترس نباشد می توان از جداول 4-1 تا 4-5 برای تعیین مقدار مقاومت و رأکتانس استفاده نمود ، مقدار رذکتانس کابل تابع پارامترهای زیادی می باشد که در جداول 4-1 تا 4-5 برای شرایط بخصوص مقادیر آن آمده است.

 

 

 

 

 

 

 

      

جدول (4-2) مشخصات الکتریکی کابل با عایق XLPE و ولتاژ 600/1000V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

رأکتانس(50Hz)       مقاومت ac در 90◦c
خازن (μF/km)	تخت* (Ω/km)	مثلثی (Ω/km)	آلومینیوم (Ω/km)	مس (Ω/km)	اندازه هادی (mm2)
کابل های تک رشته ای**
0.16	0.194	0.143	0.568	0.342	70
0.18	0.189	0.134	0.411	0.247	95
0.19	0.184	0.129	0.324	0.196	120
0.21	0.178	0.125	0.264	0.160	150
0.22	0.174	0.121	0.211	0.128	185
0.25	0.169	0.116	0.160	0.0977	240
0.27	0.166	0.112	0.129	0.0785	300
کابل های سه رشته ای
0.16	-	0.135	0.568	0.342	70
0.18	-	0.127	0.411	0.247	95
0.19	-	0.122	0.325	0.196	120
0.21	-	0.118	0.265	0.159	150
0.22	-	0.114	0.211	0.128	185
0.24	-	0.109	0.161	0.0978	240
0.26	-	0.105	0.130	0.0788	300

 

جدول (4-5) مشخصات الکتریکی کابل های XLPE و ولتاژ 19/33KV

* فاصله بین مراکز کابل برابر دو برابر قطر کابل

** کابل بدون زره و با پوشش الکترواستاتیکی از سیم های مسی

 

 

تحمل جریان اتصال کوتاه توسط کابل

در انتخاب نوع کابل ، تحمل جریان اتصال کوتاه یکی از عوامل تعیین کننده می باشد. در زمان بروز اتصال کوتاه جریان به طور ناگهانی برای چند سیکل افزایش یافته و سپس مقدار آن کم شده تا آن که سیستم حفاظتی عمل نماید. مدت زمان اتصال کوتاه معمولاً بین 2/0 تا 3 دقیقه می باشد. در زمان شروع اتصال کوتاه ممکن است کابل در بار کامل (حداکثر دما) باشد و افزایش دمای ناشی از اتصال کوتاه عامل مهمی در انتخاب سطح مقطع نامی خواهد بود. جریان اتصال کوتاه گاهی تا بیست برابر جریان دائمی رسیده و این جریان نیروی الکترومغناطیسی و ترمودینامیکی به وجود می آورد که متناسب با مربع جریان می باشد.

نظر به اینکه زمان اتصال کوتاه خیلی کم است ، کابل پس از آن به سرعت خنک می شود و عایق کابل بایستی تحمل دماهای بالاتر از جریان دائمی (ناشی از اتصال کوتاه) را داشته باشد. جدول (5-1) مقادیر دمای قابل تحمل اجزاء مختلف کابل های توزیع را نشان می دهد. مقادیر مذکور مطابق با استاندارد IEC-724 می باشد.

مقادیر داده شده در جدول (5-1) برای سایر اجزاء کابل غیر از عایق آن می باشد.

در نبودن پوشش مسلح کابل ، غلاف کابل به عنوان عایق در نظر گرفته می شود. مقادیر بالا در مواردی کاربرد دارد که قابلیت تحمل عایقی کمتر از اعداد فوق نباشد.

 

مواد	درجه حرارت حداکثر (◦C)
عایق PVC تا سطح مقطع 300mm2	150
عایق PVC با سطح مقطع بیش از 300mm2	130
عایق PVC برای ولتاژ 6/6kv و بالاتر	160
غلاف PVC	200
عایق XLPE	250
اتصال هادی ها به صورت لحیم شده	160
اتصال هادی ها به صورت فشرده شدن	250
غلاف یلی اتیلن	150

جدول (5-1) حد دمای اتصال کوتاه

مقادیر جریان اتصال کوتاه بر اساس دما

       معمولاً فرض بر آن است که کل انرژی ورودی به کابل که توسط هادی ها جذب شده است به حرارت تبدیل شود و شرایط موجود آدیاباتیک باشد. به علاوه مقدار گرمای جذب شده به مدت زمان اتصال کوتاه بستگی دارد که حداکثر این زمان 5 ثانیه فرض    می شود.

با مساوی قرار دادن حرارت ورودی (I2RT) با حرارت جذب شده (حاصل ضرب جرم ، افزایش درجه و حرارت مخصوص) معادله ای به شرح زیر به دست می آید:

رابطه (5-1)            

I : جریان اتصال کوتاه (rms) بر حسب آمپر

T : مدت زمان اتصال کوتاه (ثانیه)

K : مقدار ضریب ثابت برای مواد به کار رفته در هادی

S : سطح مقطع هادی (mm2)

θ1 : دمای نهایی بر حسب درجه سانتیگراد

θ2 : دمای اولیه بر حسب درجه سانتیگراد

β : عکس ضریب حرارتی مقاومت (α) هادی (بر حسب درجه سانتیگراد در صفر درجه)

ضرایب ثابت فوق برای فلزات مختلف در جدول شماره (5-2) آمده است که در آن:

رابطه (5-2)         

QC : حرارت مخصوص حجمی هادی در دمای 20 درجه سانتی گراد (JρCmm)

ρ20 : هدایت فلز هادی در 20 درجه سانتی گراد

جنس فلز	ρ20	QC	β	K
مس	17.241*10-6	3.45*10-3	234.5	226
آلومینیوم	28.164*10-6	2.5*10-3	228	148
سرب	214*10-6	1.45*10-3	230	42
فولاد	138*10-6	3.8*10-3	202	78

جدول (5-2) ثابت های محاسبات اتصال کوتاه

کابل های توزیع قدرت

       برای شرایط خاصی از افزایش دما مطابق جدول (5-1) می توان فرمول داده شده را به طوری که در جدول (5-3) آمده است به کار برد. در این جدول به طوری که در محاسبات اتصال معمول است ، فرض می شود وقتی که اتصال کوتاه رخ می دهد کابل در درجه حرارت حداکثر مجاز در حال بهره برداری است.

       یک راه دیگر برای نشان دادن اطلاعات موجود در آخرین ستون جدول (5-3) آن است که آن ها را به صورت گرافیکی نمایش داد. شکل های (5-1) و (5-2) برای کابل های با عایق PVC و شکل های (5-3) و (5-4) برای کابل های XLPE می باشند.

 

نوع عایق کابل	جنس هادی	افزایش درجه حرارت (◦c)	جریان اتصال کوتاه (A)
PVC ولتاژ 1 تا 3 کیلو ولت
تا سطح مقطع 300 میلیمتر مربع	مسی	150-70	110*ST-1/2
تا سطح مقطع 300 میلیمتر مربع	آلومینیومی	150-70	71*ST-1/2
سطح مقطع بیش از 300 میلیمتر مربع	مسی	130-70	96*ST-1/2
سطح مقطع بیش از 300 میلیمتر مربع	آلومینیومی	130-70	62*ST-1/2
XLPE	مسی	200-90	144*ST-1/2
XLPE	آلومینیومی	250-90	92*ST-1/2

جدول (5-3) جریان اتصال کوتاه با عایق های مختلف

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جریان های اتصال کوتاه غیر متقارن

       در بخش (5-2) جریان های اتصال کوتاه متقارن سه فازها مورد بررسی قرار گرفت. در مورد جریان های اتصال کوتاه غیر متقارن مثلاً جریان های اتصال زمین ، عوامل دیگری نیز می بایستی در نظر گرفته شوند زیرا که در این حالت جریان اتصال کوتاه می تواند در پوشش های فلزی و یا زره جریان یابد. به طور کلی برای هادی های با اندازه کوچک افزایش دما عامل تعیین می باشد و لیکن در هادی های با اندازه بزرگتر به طوری که در جدول (5-1) نشان داده شده است با در نظر گرفتن پوشش های سربی و یا زره حد مجاز کمتر می شود.

       دمای پوشش زره را می توان با لایه PVC  پوشانیده شده بر روی آن کنترل نمود. حداکثر جریان های اتصال کوتاه غیر متقارن برای کابل های توزیع قدرت که رایج می باشند درجدول (5-4) تا (5-7) آورده شده اند و این مقادیر برای کابل های چند مفتولی می باشند. مقادیر داده شده با در نظر گرفتن مدت اتصال کوتاه یک ثانیه می باشد. برای مدت زمان های غیر از یک ثانیه این ارقام بر ریشه دوم زمان داده شده تقسیم می شوند.

جدول (5-4) حداکثر جریان اتصال کوتاه نا متقارن مجاز به زمین (کابل های زره دار سیمی با عایق PVC و هادی آلومینیومی مفتولی) و ولتاژ 0.6/1KV و مدت زمان خطا برابر یک ثانیه است.

 

مقطع هادی (mm2)	زره آلومینیومی	زره فولادی
	تک رشته ای KA	دو رشته ای KA	سه رشته فولادی KA	چهار رشته فولادی KA
16	-	6/1	8/1	7/2
25	-	4/2	7/2	2/3
35	-	6/2	1/3	5/3
50	8/2	0/4	5/3	0/5
70	2/3	4/4	0/5	5/5
95	6/3	8/4	7/5	5/6
120	2/5	-	1/6	9/8
150	7/5	-	4/8	7/9
185	2/6	-	5/9	8/10
240	7	-	6/10	1/12
300	6/7	-	7/11	4/13

 

 

 

مقطع هادی	زره آلومینومی تک رشته ای	زره فولادی
		دو رشته ای	سه رشته ای	چهار رشته ای	چهار رشته با کاهش مقطع نولی
mm2	KA	KA	KA	KA	KA
50	1/3	3/3	7/3	4/5	2/4
70	5/3	7/3	3/5	1/6	9/5
95	0/4	4/5	1/6	0/7	9/6
120	7/5	8/5	6/6	7/9	5/9
150	4/6	4/6	3/9	8/10	4/10
185	0/7	9/8	2/10	7/11	4/11
240	8/7	9/9	4/11	2/13	7/10
300	6/8	0/11	7/12	7/14	*3/14
300	-	-	-	-	**7/14

جدول (5-5) حداکثر جریان اتصال کوتاه نامتقارن مجاز به زمین (کابل های زره دار سیمی با عایق PVC و هادی سیمی) برای یک ثانیه در سطح ولتاژ 0.6/1KV

* 300/150mm2

** 300/185mm2

مقطع هادی	زره آلومینومی تک رشته ای	زره فولادی
		دو رشته ای	سه رشته ای	چهار رشته ای
mm2	KA	KA	KA	KA
50	6/1	4/2	9/2	3/3
70	6/2	8/2	3/3	9/4
95	0/3	1/4	8/4	4/5
120	2/3	-	2/5	6/7
150	8/4	-	4/7	4/8
185	2/5	-	2/8	4/9
240	7/5	-	4/9	5/10
300	3/6	-	2/10	7/11

جدول (5-6) حداکثر جریان اتصال کوتاه نامتقارن مجاز به زمین (کابل های زره دار سیمی با عایق XLPE و هادی آلومینیوم مفتولی) برای سطح ولتاژ 0.6/1KV برای یک ثانیه

 

 

 

مقطع هادی	زره آلومینومی تک رشته ای	زره فولادی
		دو رشته ای	سه رشته ای	چهار رشته ای	چهار رشته با سطح مقطع کاهش یافته نولی
mm2	KA	KA	KA	KA	KA
50	8/1	6/3	0/3	5/3	3/3
70	7/2	1/3	5/3	1/5	0/5
95	1/3	4/4	0/5	7/5	6/5
120	3/3	9/4	5/5	0/8	3/6
150	8/4	4/5	8/7	0/9	6/8
185	4/5	4/7	6/8	9/9	7/9
240	0/6	4/8	7/9	3/11	9/10
300	4/6	2/9	5/10	4/12	*8/11
300	4/6	2/9	5/10	4/12	**4/12

جدول (5-7) حداکثر جریان اتصال کوتاه نامتقارن مجاز به زمین (کابل های زره دار سیمی با عایق XLPE و هادی مسی) برای سطح ولتاژ 0.6/1KV برای یک ثانیه

* mm2 150/300

** mm2 185/300

نیروهای الکترومغناطیسی و پاره شدن کابل

       جریان اتصال کوتاه در کابل های چند رشته ای نیروهای الکترومغناطیسی به وجود می آورند که رشته های کابل را از یکدیگر جدا نموده و چنانچه این رشته ها به طور محکم با هم بسته نشده باشند ، کابل تمایل به از هم گسیختگی خواهد داشت. این اثر در کابل های با عایق کاغذی که فاقد پوشش مسلح می باشند از اهمیت خاصی برخوردار است زیرا ممکن است عایق در این شرایط آسیب ببیند. مسلح نمودن کابل ها باعث جلوگیری از آسیب از این نیروها می شود.

اثرات ترمومکانیکی

       افزایش گرمای زیاد در تنیجه جریان اتصال کوتاه باعث ایجاد انبساط در هادی های کابل شده و انبساط به وجود آمده باعث بروز مشکلاتی از قبیل پیشروی طولی در کابل های چند رشته ای و یا جابجایی کابل در صورتی که به طور مناسب نصب نشده باشد ، خواهد شد. پیشروی هادی در هادی های تک مفتولی از اهمیت بیشتری برخوردار است.

طراحی مفصل ها و سرکابل ها

       اثرات ناشی از جریان اتصال کوتاه در مفصل های کابل های دفن شده در زمین مهم می باشد زیرا که به علت فشار وارده از زمین بر روی سطح کابل هادی های کابل ممکن است در داخل کابل به طور طولی افزایش یافته و داخل مفصل یا سرکابل شوند ، مقدار این نیروی پیش رونده خیلی زیاد بوده مثلاً 50N/mm2 و برای کابل های با اندازه بزرگتر اهمیت آن بیشتر می باشد. اگر مواد پُر کننده ی مفصل ها و ترمینال ها (سرکابلها) به اندازه کافی نرم باشد که اجازه پیشروی هادی ها را بدهد نیروی ذکر شده باعث ایجاد نقص در داخل سرکابل یا مفصل می شود و پس از خنک شدن هادی ها تنش به وجود آمده در آن ها باعث ایجاد مشکلات دیگری خواهد شد و به همین دلیل حد نهایی دما برای اتصالات لحیم شده هادی ها c°160 در نظر گرفته شده است. از عوامل دیگری که باید در نظر گرفته شوند آن است که نگهدارنده ها و چفت و بست ها بایستی مناسب انتخاب شده تا در دمای به وجود آمده در آن ها باعث ایجاد اشکال در مفصل نشود.

اختلاف بین هادی های مسی و آلومینیوم

       اگرچه ضریب انبساط آلومینیوم از مس بیشتر است و لیکن تنش به وجود آمده در آن به علت اینکه ضریب مدولاسیون الاستیک[1] آن کمتر است همانند مس خواهد بود. بنابراین نیروهای درهم شکننده برای هر دو فلز تقریباً مشابه یکدیگر می باشند.

       وقتی که محدودیت ها توسط غلاف های سربی و یا نیروهای الکترومغناطیسی تحت تإثیر قرار می گیرند ، نوع فلز هادی از لحاظ تئوری هیچ فرقی ندارد ولیکن در رابطه با نیروهای ضربه ای آلومینیوم از ضریب کمتری نسبت به مس برخوردار است زیرا که برای یک مقدار مشخصی از جریان ، اندازه سطح مقطع هادی آلومینیوم از مس بزرگتر می باشد.

شرایط نصب و کابل کشی

به طوری که قبلاً ذکر شده است اثرات نیروی پیشروی طولی در کابل هایی که در زمین کشیده شده اند از مهم ترین پارامترها می باشند.

       در کابل هایی که دارای عایق ترموپلاستیک و غلاف خارجی می باشند بایستی از افزایش زیاد فشار محلی (موضعی) جلوگیری نمود زیرا که باعث تغییر شکل دادن عایق و غلاف می شود. این مورد ممکن است به علت رعایت نکردن شعاع انحنا در موقع کابل کشی و یا مناسب نبستن وسایل نگهدارنده درکابل ها پیش آید. موارد نامبرده بالا در مورد کابل های با عایق ترموست که سطح مقطع آن ها بزرگتر است نیز صادق می باشد.

 

 

 

 

پیوست الف

ظرفیت جریان قابل حمل توسط کابل های توزیع با عایق PVC

جداول داده شده در این قسمت شامل مقادیر نامی کابل های با عایق PVC می باشند.

الف) طرح کابل

هادی ها

برای کایل های تک رشته ای هادی ها از مس و آلومینیوم چند مفتولی و یا تک مفتولی و به شکل دایره می باشند و برای کابل های چند رشته ای هادی های مسی یا آلومینیومی به صورت قطاعی می باشند.

لایه زیرین پوشش زره

این لایه برای کابل های تک رشته ای از نوع PVC اکسترود شده و برای کابل های چند رشته ای از PVC اکسترود شده یا نوار پلاستیکی می باشد.

زره

فرض بر این است که زره کابل ها از نوع آلومینیوم برای کابل های تک رشته و فولاد گالوانیزه برای کابل های چند رشته می باشد.

غلاف

غلاف از نوع PVC اکسترود شده می باشد.

مقادیر نامی جریان

مقادیر نامی جریان بر اساس دمای محیط 30°C محاسبه شده است.

حداکثر دمای هادی

این دما 70°C می باشد.

کابل کشی در هوا

دمای محیط 30 درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده است و کابل در برابر اشعه مستقیم خورشید محافظت شده است. و کابل ها حداقل 2 سانتیمتر از دیوار فاصله دارند و در صورتی که در کانال نصب شوند روی آن ها ÷وشیده نمی شود و مدارهای مجاور همدیگر بایستی دارای فضای مناسب از یکدیگر باشند تا بر یکدیگر اثر گرمایی نداشته باشند.

کابل های نصب شده در زمین

دمای زمین 15 درجه سانتیگراد درنظر گرفته شده است.

مقاومت حرارتی زمین 1.2KM/W در نظر گرفته شده است.

عمق کانال کابل کشی تا ولتاپ یک کیلو ولت 50 سانتیمتر در نظر گرفته شده است.

کابل های تک رشته ای:

اطلاعات داده شده برای عملکرد سه فاز یه یا چهار کابل تک رشته کاربرد دارد.

هم بندی

فرض بر این است که زره ها به طور کاملاً صلب به یکدیگر متصل شده اند (یعنی هر دو انتهای آن ها) برای مدارهای خیلی کوتاه ممکن است فقط یک طرف هم بندی شود ولی در این حالت بایستی به ولتاژهایی که در حالت اتصال کوتاه در طول کابل به وجود می آید دقت شود.

آرایش افقی کابل ها

مقادیر نامی داده شده بر این اساس است که فاصله بین مراکز دو کابل مجاور بیش از 2 برابر آن ها باشد. در صورتی که کابل ها عمودی نصب گردند مقادیر نامی کاهش پیدا می کند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ظرفیت جریان قابل حمل توسط کابل های توزیع با عایق XLPE

جداول داده شده در این قسمت شامل مقادیر نامی جریان دهی کابل های با عایق XLPE می باشند.

طرح کابل

کابل XLPE با ولتاژ 0.6/1KV

هادی ها

برای کابل های تک رشته ای هادی ها از مس و آلومینیوم چند مفتولی و یا تک مفتولی به شکل دایره می باشند و برای کابل های چند رشته ای هادی های مسی یا آلومینیوم به صورت قطاعی می باشد.

پوشش زیر زره

از جنس PVC و به صورت اکترود شده می باشد.

زره

کابل ها می توانند دارای زره و یا بدون زره باشند ، زره می تواند به صورت نوار از فولاد گالوانیزه و یا به صورت مفتول باشد.

غلاف

جنس غلاف از PVC اکسترود شده می باشد.

 

 

کابل های XLPE با ولتاژ بین 0.6/1KV تا 19/33KV

هادی ها

هادی ها از جنس مس و آلومینیوم چند مفتولی به شکل دایره می باشند.

پوشش های الکترواستاتیکی

پوشش الکترواستاتیکی نیمه هادی به صورت اکسترود شده روی هادی و نواری یا اکسترود شده روی عایق می باشد.

پوشش الکترواستاتیکی فلزی

از سیم های مسی برای کابل های تک رشته ای و نوار مسی برای کابل های سه رشته استفاده می شود.

پوشش زیر زره

از جنس PVC اکسترود شده برای کابل سه رشته ای می باشد.

زره

از جنس فولاد گالوانیزه می باشد.

غلاف

از جنس PVC اکسترود شده می باشد.

 

 

 

 

 

مقادیر جریان نامی:

مقادیر جریان دهی کابل ها بر اساس استاندارد IEC-287 محاسبه شده است و برای سایر شرایط ضریب تصحیح بخش سوم از جزوه حاضر می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

حداکثر دمای هادی

حداکثر دمای هادیc °90 در نظر گرفته شده است.

کابل کشی در هوا

برای کابل های فشار ضعیف 30 درجه سانتیگراد و برای کابل های فشار متوسط 35 درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده است. کابل ها در برابر اشعه مستقیم خورشید محافظت شده اند و جریان هوا محدود نشده است و کابل ها حداقل 2 سانتیمتر از دیوار فاصله دارند و درصورتی که کابل در کانال باشد روی آن پوشانده نشده است. و فواصل مدارها طوری است که اثر گرمایی از سایر مدارها بر روی کابل مفروض وجود ندارد.

نصب کابل در زمین

       دمای 15 درجه سانتیگراد و مقاومت حرارتی زمین 1.2Km/W ، عمق دفن برای کابل های فشار ضعیف 5/0 متر و کابل های فشار متوسط 8/0 متر در نظر گرفته شده است.

کابل های تک رشته ای

اطلاعات برای عملکرد سه یا چهار کابل تک رشته ای در سیستم سه فاز کاربرد دارد.

هم بندی

       برای نصب به صورت مثلثی بر این است که زره به صورت کاملاً صلب به یکدیگر متصل شده اند (یعنی هر دو انتهای آن ها) برای مدارهای خیلی کوتاه ممکن است فقط یک طرف هم بندی شود ولی در این حالت بایستی به ولتاژهایی که در حالت اتصال کوتاه در طول کابل به وجود می آید دقت شود.

آرایش افقی

       مقادیر نامی داده شده بر این اساس است که فاصله بین مراکز دو کابل مجاور بیش از 2 برابر قطر خارجی آن ها باشد ، در صورتی که کابل ها عمودی نصب گردند مقادیر نامی کاهش پیدا می کند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

---

 

تغیرات ولتاژ خروجی توسط تنظیم پتانسیومتردورانی وپتانسیو متر خطی

 

تغیرات ولتاژ خروجی توسط تنظیم پتانسیومتردورانی وپتانسیو متر خطی

 

موارد مصرف صنعتي :

            ·       پتانسیومتر دورانی مقاومت نوع کربنی

            ·       ولت متر دیجیتالی

            ·       منبع برق 12ولت

 

شرح آزمایش:

           ابتدا مقاومت متغییر دروانی را در روی دستگاه شناسایی می کنیم و سپس با استفاده از سیم های مدار اتصال بین پتانسیومتر دورانی منبع برق 12 ولت و یک ولت متر دیجیتال را برقرار میسازیم سپس پتانسیومتر دورانی 100 کیلواهمی را در جهت پادساعتگرد می چرخانیم تا در حداقل مقدار قرار بگیرد بعد از آن که  ولت متر را بطور صحیح قرار دادیم ابتدا  از ولتاژ ورودی که12ولت است وبا استفاده از سیم های اتصال به ترمینال(c)پتانسیومتر دورانی وصل کرده و از قسمت (B)به جاروبک پتانسیومتر به ولت متر وصل کرده واز (Vo)دستگاه به(A) پتانسیومتر وصل میکنیم. دستگاه را روشن می کنیم سپس پتانسیومتر را به ترتیب در وضعیت های 1 تا 10 قرار میدهیم و در هر وضعیت مقدار ولتاژ را میخوانیم و ثبت میکنیم یعنی با قرار دادن هر کدام ازرنج ها وبا تغییر دادن مقاومت  ولتاژ ورودی نسبت به رنج های پتانسیومتر دورانی ولتاژ خروجی را روی ولت متر دیجیتالی خوانده ودر جدول مربوطه را میدهیم

 

	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	Control setting
	11.85	11.72	9.94	8.35	6.88	5.25	3.64	1.91	0.16	0.01	outputvoltage

 

به سوالات زیر جواب دهید:

1-ولتاژ در طول بخش خطیV9-V2))چقدر است.

که در جدول موجود است.

2-ولتاژ در هر قسمت از این بخش چقدر است؟

که در جدول موجود است.

3-چرا این رابطه در دو انتها غیر خطی است؟

وقتی که اندازه کمیت بالا میرود یعنی از مقدار وضعیت موجود خارج می شود و این اندازه بیش از ظرفیتش می باشد و همچنین نباید در مقیاس پائینتر نیز استفاده کرد و اینکه دستگاههای اندازه گیری نباید از محدوده 30 تا 50 درصد مقیاس کامل بکار برد.

آزمایش پتانسیومتر خطی

موارد مصرف صنعتي :

1-پتانسیومتر خطی   2-ولت متر دیجیتالی       3-سیم های اتصال          4- منبع ولتاژ 5+و5- ولت

شرح آزمایش:

       ابتدا منبع برق5 ولت را توسط سیم های اتصال ترمینال(C)پتانسیومتر خطی وصل کرده واز ترمینال (B) پتانسیو متر به ولت متر دیجیتالی واز ترمینال (A)به منبع ولتاژ 5-ولت وصل می کنیم. ولتاژ ورودی که به مقاومت داخلی پتانسیو متر خطی ولتاژ وارد می شود. تغییراتی توسط مقاومت روی ولتاژ که به تغییر روی رنج های مختلف که از 1تا10 کیلو اهم می باشد.ولتاژ خروجی تغییر می یابد وبا خواندن ولتاژ خروجی نسبت به رنج پتانسیومتر  1تا10 کیلو اهم در جدول مزبور قرار داده ونمودار مربوطه ترسیم شده است.

10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	Control setting
4/99	3.98	2.87	1.89	0.71	-0.5	-1.75	-2.88	-4.15	-5.03	Output voltage

 

سوالات:

1-با استفاده از مالتی متر دیجیتال و انتخاب مقیاس مناسب (20 کیلو اهمی) مقاومت بین اتصالA وجاروبکB وقتی که جاروبک در وضعیت9 قرار دهید و اندازه گیری را تکرار کنید.

دستگاه خاموش بود 10.83 کیلو اهم

2-جاروبک را در 2 قرار دهید و اندازه را تکرار کنید؟

 2.25 کیلو اهم

3-مقاومت بین دو وضعیت 9و2را محاسبه کنید. ولتاز بین این دو وضعیت را محاسبه نمائید؟

که در جدول موجود است.

4-ولتاژ را به ازائ هر کیلوات اهم حساب کنید؟

که در جدول موجود است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

مدار پل وتستون

موارد مصرف صنعتي :

1-آمپلی فایر تفاضل

2-آمپلی فایر بهره درشت وریز  

 3-ولت متر آنالوگ

شرح آزمایش:

    در شکل زیر یک دستگا ه صفر کنند ه دیده می شود که البته به جای گا لوانومتر در این آزمایش ابتدا تر کیب آمپلی فایر و ولت متر را تنظیم می کنیم که وقتی بهره آمپلی فایر شماره 2 در حد اکثر مقدار قرار دارد ورودی صفر در آمپلی فایر تفاضلی مساوی خرو جی صفر در ولت متر آنالگ با شد . و ولت متر و آ مپلی فایر را مانند شکل زیر به هم وصل می کنیم ابتدا دو ورودی آمپلی فایر تفاضلی را را که اتصال کو تا ه هستند به هم وصل می کنیم و در نتیجه ورو دی این آمپلی فایر ها صفر میبا شد و سپس خرو جی آ مپلی فایر تفاضلی را با سیمی به ورو دی آ مپلی فایر شماره وصل می کنیم وسپس در آ مپلی فایر شما ره 2 کنترل در شت بهره را در روی 10 و کنترل ریز بهره را در روی 1 قرار می دهیم و سپس دستگاه را روشن کرده و توسط کنترل آ فست آمپلی فایر شماره 2 ولت متر را صفر می کنیم  این تنظیم مشکل و حساس است و به همین خاطر ابتدا ولتمتر روی بهره 10 آمپلی فایر صفر شد در حین آ زمایش درجه حرارت دستگاه ممکن است تغییر نماید و این تغییر در اندازه گیری موثر می باشد و به همین خاطر گاهی دستگاه را صفر می کنیم و زمانی که سو یچ پل وتستون در حالت ((  IN   می با شد یعنی مقاومت مجهول وجود دارد کنترل در شت بهره آمپلی شماره 2 را در روی 10 قرار می دهیم و سپس مقاومت 10- دوری متغیر را طوری تنظیم می کنیم که ولت متر تقریبا صفر باشد سپس کنترل بهره در شت آ مپلی فایر شما ره 2 را در روی 100 قرار داده و دو با ره با تغییر دادن مقاومت متغیر پل ولت متر آ نا لگ را صفر می نماییم و با این کار در واقع پل وتستون در حالت تعادل قرا ر می گیرد . در این آ زما یش ابتدا کلید مر بو ط به مقاومت مجهول را در وضعیت  out  قرار داده تا مقاومت Rx از مدار خارج شود سپس مقا ومت متغییر خطی 10 کیلو اهمی را وارد مدار می کنیم که این کار به این تر تیب است که  تر مینا ل های A و  B در این پتا نسیو متر را به تر تیب به تر مینا لها ی   C و   V0وصل می کنیم و در حالی که پتا نسیومتر خطی در حد اکثر مقدار خود یعنی 10 کیلو اهم است مقاومت آن را به این تر تیب که بهره در شت آمپلی فایر شماره 2 در 10 قرار دارد و با استفاده از مقاومت متغییر پل وتستون وضعیت تعا دل را در پل ایجاد می کنیم سپس با قرار دادن بهره در شت در 100 تنظیم نهایی را برای با لا نس کردن پل انجام می دهیم در این حالت عدد مربو ط به مقاومت متغییر پل را یاد داشت کرده و بقیه مقاومت های پل  را محاسبه می کنیم و این کار را در وضعیت های 1 تا 10 قرار می دهیم و این عمل را تکرار کرده و جدول زیر را  پرمیکنیم .

 

R4=(R2*R3)/R1	R1 (10-R3)	R3	Dial reading Balane	10k اهمresistor Setting(R4)
1.15	5.1	4.9	490	10
1.77	5.3	4.70	470	9
1.55	5.62	4.38	438	8
33.3	5.94	4.06	406	7
1.16	6.32	3.68	368	6
6.26	6.57	3.43	343	5
4.48	7.28	2.72	272	4
16.47	7.92	2.08	208	3
1.92	8.62	1.38	138	2
0.0087	9.9927	0.73	0.73	1

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

اندازه گیری بار وارده توسط نیروسنج تیری

موارد مصرف صنعتي :

1-آمپلی فایر با بهره ریز و درشت      2-ولت متر آنالوگ    3 –کرنش سنج   4-آمپلی فایر x100         5-آمپلی فایر ابزاری

 

شرح آزمایش:

کرنش سنج مخصوص اندازه گیری نیرو از یک شبکه کوچک سیم نازک تشکیل یافته است ودر روی یک جسم الاستیک قرار دارد . شکل (4-1) واین قطعه در روی تیر که هدف ان اندازه گیری کرنش ایجاد شده است طوری چسبانده میشود که تغییرات طول تیر در امتداد محور طول المان کرنش سنج باشد .

شروع آزمایش :

ابتدا در آمپلی فایر بهره درشت را روی (100)قرار می دهیم دستگاه را روشن میکنیم بدون هیچ گونه بار گذاری روی کرنش سنج توسط آفست آمپلی فایر ولت متر را صفر می کنیم  حال 10عدد سکه هم وزن را روی کرنش سنج قرار می دهیم وبا استفاده از بهره ریز آمپلی فایر شماره 1 مقدار ولتاژ خروجی را روی 7ولت قرارمی دهیم.دوباره سکه ها رو بر داشته مجددا یکی از سکه رو کرنش قرار داده ومقدار ولتاژ خوانده و در جدول مربوطه درج می کنیم متقابلا منحی داده های جدول نسبت به تغییرات ولتاژ خروجی نسبت به سکه ها رسم شده.

 

 

 

 

 

10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	Number ofcoins
6.9	6	5.2	4.8	4	3.1	2.5	2	1.1	0.8	Output voltage

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

ترانسفورمر تفاضلی متغییر خطیLVDT

موارد مصرف صنعتي :

1-سیم پیچ LVTD              2-ولت متر آنالوگ       3-آمپلی فایر با بهره ریزودرشت

4-آمپلی فایر A.C            5-فیلتر 40KHZ            6-ریکتو فایر یا یکسو کننده

7-متناوب کننده برق 40KHZ

شرح آزمایش:

       در این آزمایش ابتدا خروجی L V D T  یکسو میگردد و سپس با استفاده از ولت متر دیجیتال و آنالو گ اندازه گیری میشود ولت متر آنالگ ولتاز خروجی را نسبت به وضعیت آهنربایی بهتر نشان میدهد . مدار را ابتدا تشکیل میدهیم که مدار متشکل از یک عدد    L V D Tو آمپلی فایر و فیلتر و یک سو کننده جریا ن القایی متناوب و ولت متر تشکیل شد ه است را به هم وصل میکنیم .

فیلتر 40 کیلو هرتز یعنی فقط خروجی آن فقط 40 کیلو هرتز را رد میکند . وظیفه دیود یکسو کننده است سپس آمپلی فایر AC را در روی 1000 قرار داده و سپس پیچ کنترل بهره درشت آمپلی فایر شماره 1 را روی 100 و بهره ریز آن را روی 2 % قرار میدهیم . سپس با به کار بردن پیچ افست آمپلی فایر شماره  1و با ایجاد اتصال کوچک 2 ورودی آمپلی فایر تفاضلی و اتصال موقت خروجی به آمپلی فایر شماره 1 خروجی مدار را صفر مینماییم با چاخاندن قسمت غلطکی LVDT بعد از این کار دوباره ورودی آمپلی فایر شماره 1 رابه خروجی یکسو کننده جریان متناوب وصل میکنیم .و سپس موقعیت هسته آهن ربایی را در وضعیت خنثی قرا ر میدهیم و بایستی در این حالت ولتاژ خروجی که در ولت متر دیجیتال میباشد در حداقل مقدار خود باشد و سپس این مقدار را در جدول ثبت مینماییم و پیچ تنظیم L V D T  رادر جهت عقربه ساعت دید از طرف چپ 4 دور چرخانده ودر هر دور ولتاژ خروجی را در ولت متر آنالگ و دیجیتال خوانده ودر جدول یاد داشت میکنیم وسپس پیچ تنظیم L V D T  را این بار از وضعیت خنثی در خلاف جهت عقربه ساعت چها دور چرخانده و در هر دورولتاژ خرو جی را مینویسیم .

 

 

4	3	2	1	0	-1	-2	-3	-4	Core   position (turns from neutral)
0.485	0.415	0.306	0.1657	0.133	0.167	0.304	0.408	0.472	Digital Voltmeter
7.5	6.5	4.9	2.3	0	2.3	4.9	6.4	7/ 2	Analoge Voltmeter

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 سوالات؟

1-توضیح دهید چرا ولتاژ اندازه گیری در ولت متر های دیجیتالی وآنالوگ با هم متفاوت است؟ کدام یک را قابل قبول می دانید

آنالوگ – برای کالیبراسیون وتحلیل استفاده می شود.برای اینکه در دیجیتال آمپلی فایر به دلیل بزرگی عدد استفاده نشد ولی در  آنالوک چون عدد کوجک است استفاده می شود.

2-آیا در این اندازه  گیری فاز جریان متناوب قابل تشخیص است یا نه؟

هسته به سمت Aحرکت می کند ولتاژالقا شده درآن بیشتر ازسیم پیچی Bشده  وخروجی آن به صورت آنچه درشکل  Aنشان داده شده می شود وقتی هسته دروسط باشد ولتاژ القا شده درAوBمساوی ودرنتیجه هسته  در وسط میماند. و وقتی هسته یه سمت B حرکت کند یعنی ولتاژ در سیم پیچ B بیشتر القا شده است.

3- حساسیت دستگاه را با استفاده از مشخصات دستگاه تعیین کنیید؟

 

H= 14∆Qo∆Qi'>

Y=0.192x +0.04

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

اندازه گیری جابجائی توسط خازن با ظرفیت متغیر

موارد مصرف صنعتي :

1- آمپلی فایر بهره ریز و درشت               2-پل وتسون                          3-منبع برق5   

4-فیلتر 40khz                                  5-آمپلی فایر A.C                 6-خازن متغییر

7-ریکتو فایر ویا یکسو کننده 

شرح آزمایش:

          ابتدا از ترمینال ولت متر به به ترمینال (O/P)آمپلی فار شماره یک وصل از (I/P) همان به ترمینال (O/P)آمپلی فایر وصل واز ترمینال (B)آمپلی فایر به ترمینال(A)پل وتسون وصل می کنیم واز ترمینال (A) آمپلی فایر به ترمینال(O/P) یکسو کننده وصل واز (I/P) یکسو کننده به ترمینال (O/P)فیلتر واز ترمینال(I/P) فیلتربه ترمینال (O/P)آمپلی فایرA.C وصل و از ترمینال(I/P)آمپلی فایر  A.Cبه ترمینال(O/P)خازن وصل و از ترمینال(I/P)خازن به ترمینال(O/P)متناوب کننده برق واز منبع برق (5+) ولت به ترمینال (D) پل وتسون وصل کنید؟ابتدا صفحه خازن (هسته مرکزی)را با پیچاندن کامل از استوانه بیرونی خارج کردیم سپس علامت روی پیچ که وجود داشته در بالا قرار دادیم در این حالت خازن در وضعیت تقریبا در حداقل ظرفیت قرار دارد بهره آمپلی فایر A.C را روی(100)قرار دادیمدستگاه را روشن کرده وبهره درشت آمپلی فایر شماره 1را روی(100)وبهره ریز را روی(0.4) با استفاده از پیچ تنظیم آفست خروجی آمپلی فایر را صفر کنید. با تنظیم پتانسیو متر 10 دوری وقتی که هسته مرکزی خازن کاملا بیرون باشد خروجی ولتاژ ولت متر باید صفر باشد و با پیچاندن هسته مرکزی در هر دور یک ولتاژ ایجاد می شود که در جدول فوق نوشته و نمودار آن رسم شده.

 

 

 

 

 

50 pf	Scraw full in                 Screw full out									25 pf	Approximate Capacitance
10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0	Turns  of   screw
2.54	2.36	2.17	1.95	1.73	1.48	1.31	1.19	0.80	0.48	0	Output voltage

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

اندازه گیری سرعت زاویه ای توسط تا کوژنراتور

موارد مصرف صنعتي :

1-ولت متر آنالوگ        2-دستگاه شمارنده تایمر          3 -DC موتور

4-پتانسیو متر سیمی        5-آمپلی فایر                    4-دور سنج

 

شرح آزمایش:                             

              بعد از تشکیل دادن مدار دستگاه شمارنده تا یمر را در حالت شمارند ه قرار می دهیم  و سپس مدت آن را برای یک ثانیه تنظیم میکنیم و سپس در آمپلی فایر شماره یک بهره درشت را در 10 و بهره ریز آن را روی 1% قرار می دهیم و سپس اتصال را بر قرار کرده  و سپس با استفاده از پتا نسیو متر سیمی 10کیلو اهمی ولتا ژ ورودی به موتور برق را در حدی تنظیم میکنیم که دور آن مساوی rps 5  باشد در این آزمایش با تغییر مقاومت پتانسیو متر ولتاژ خروجی آن در حدی تنظیم مییشود که بتواند موتور برق را با سرعت خاصی بچر خاند و با تغییر ولتاژ دور موتور برقی نیز تغییر میکند و با استفاده از دستگاه شمارنده مستقیما دور موتور را ثبت میکنیم و سپس دور های 5و10و20و30و40 rps  را در موتور برقی ایجاد کرده و در هر دور ولتاژ خروجی ترانسدیوسر را توسط ولت متر آنالگ اندازه گرفته و در جدول ثبت نموده و با استفاده از اعداد جدول منحنی تغییرات را رسم میکنیم .

 

 

 

 

 

 

40	30	20	10	5	rpm
9.1	7	4.9	2.1	1	Voltage

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

اندازه گیری سرعت دورانی توسط ترانسدیوسر مادون قرمز

موارد مصرف صنعتي :

1-سنسور مادونه قرمز           2-دور سنج یا شمارنده         3-موتور D.C 

4- ولت متر آنالوگ               5-آمپلی فایر قدرت            6-ولت متر دیجیتالی

7-پتانسیو متر سیمی

شرح آزمایش:                           

       ابتدا از ولت متر دیجیتالی به ترمینال (o/p)دور سنج  یاسنسور مادونه قرمزوصل می کنیم واز همان ترمینال به (I/P)شمارنده دور وصل می کنیم واز ترمینال (I/P)موتورD.Cبه ترمینال (O/P)آمپلی فایر قدرت وصل واز همان ترمینال به ترمینال(+)ولت متر آنالوگ وصل می کنیم و از همان ترمینال به (O/P) آمپلی فایر قدرت وصل واز ترمینال (I/P)آمپلی فایر قدرت به ترمینال (B) پتانسیو متر سیمی وازترمینال(C) پتانسیو متر سیمی به منبع ولتاژ (12+)ولت وصل وترمینال (A) پتانسیو متر به ولتاژ (0V) وصل شود.دستگاه را روشن می کنیم محور با دست بچرخانید(با استفاده از دیسک بزرگ آلومینیومی)ولتاژ خروجی از ترانسدیوسر را وقتی که اشعه مادونه قرمز می تابدو زمانی که قطع می شود را یاداشت کردیم عدد شمارنده را با کلیدRESET صفر کنیدبا استفاده از دکمه تنظیم پتانسیومتر سیمی 10 کیلو اهمی 2 ولت به اکتروموتوربرق دهید بااستفاده از یک زمان سنج زمان را کنترل کنید برای دقت کار دکمه RESETرا فشار داده ونگه دارید. ودر زمان مناسب آن را رها کردیم تا این که شمارش شروع شود و لحظه ای که یک دقیقه تمام می شود دکمه COUNTرا در وضعیت time قرار دهیدتا شمارش قطع شود. این عمل را برای ولتاژ های 2 و3 و4 و10 ولت انجام داده ایم در جدول مذبور با رسم منحنی قابل مشاهده است.

 

 

 

 

10	9	8	7	6	5	4	3	2	Voltage
43	38	35	30	25	21	16	12	8	rps

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

اندازه گیری درجه حرارت

موارد مصرف صنعتي :

1- حس گر IC که از 16 ترانز یستور و9 مقاومت و 2 خازن به شماره IC (LM335) خروجی 10 ولت به ازای هر کلوین

2-سنسوره REF

شرح آزمایش:      

            ابتدا ولت متر دیجیتال را به خرو جی INT منظور خرو جی وصل میکنیم داخل محفظه گرم که در حال حاضر غیر فعال است وصل می کنیم و ولتاژ خرو جی مستقیما مربو ط به حرارت داخل محفظه است و بازای هر  K  تغییر در درجه حرارت ولت متر 10 میلی ولت تغییر ولتاژ نشان می دهد  و اگر ولت متر بر حسب ولت نشان دهد عدد خوانده شده را در 100 ضرب می کنیم  تا درجه حرارت کلوین بدست بیاید  . وسپس این عدد رادر خانه صفر جدول نوشته و سپس با اتصال منبع

12 ولتی به ورودی گرم کن و با اندازه گیری زمان در هر دقیقه ولتاژ خرو جی و در نتیجه   درجه حرارت محفظه رادر  جدول یاد داشت میکنیم  وسپس نمودار مربوط را رسم میکنیم .   

 

 

 

 

 

 

 

10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0	Time(minuts)
3.31	3.30	3.29	3.27	3.25	3.22	3.18	3.13	3.06	3	3.02	Int.Voltage(volts)
331	330	329	327	325	322	318	313	306	300	302	k	Temperature
58	57	56	54	52	49	45	40	33	27	29	c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

گرما یاب مقاومتی

موارد مصرف صنعتي :

1-سنسور IC  گرما     2-پتانسیومتر خطی  با مقاومت (10) اکیلو اهمی 3-منبع (5)ولتی

شرح آزمایش:     

        دستگاه رو روشن کرده وپتانسیو متر (10) کیلو اهمی را طوری تنظیم کردیمکه افت ولتاژدر طول پلاتین RTDکه (1.8) میلی ولت می باشد این کار موجب کالیبراسیون RTD برای درجه حرارت اتاق می شود ابتدا با استفاده از ترانسدیوسر IC درجه حرارت اتاق اندازه می گیریم برای این منظور ولت متر دیجیتالی را در مقیاس (20) ولت قرار داده و ولتاژ خروجی را از ترمینال(INI) اندازه گرفتیم این ولتاژ متناسب با درجه حرارت محییط بود و اگر آنرا در (100) ضرب کنیم درجه حرارت محیط بر حسب کلوین بدست می آید. منبع برق 12 ولتی dc را به ورودی گرمکن وصل می کنیم تا این مقاومت اطراف ترانسدیوسر RTD را گرم کند ولتاژ خروجی از RTD را در مقیاس 200 ولتی  اندازه بگیریم همزمان با این کار ولتاژ خروجی از سنسورIC را در مقیاس 20 ولتی توسط  ولت متر دیجیتالی اندازه بگیرید.

با تشکیل جدول : اندازه گیری مقدار ولتاژ در هر 10 دقیقه انجام داده و ولتاژ را در جدول با توجه به فرمول (R=100*0.38XC) بر حسب کلوین سلیوس و مفاومت RTD بر حسب اهم قرار دادیم.

 

 

 

 

 

 

 

10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0		Time(minute)
478	478	478	478	478	478	478	478	478	302	269	K	RTD Temperature
58	57	56	54	52	49	45	40	33	27	26	C
125.4	125	124.6	124.1	123.5	122.5	121.1	119.3	118.8	114.5	110	اهم	RTD Resistance

 

 

 

 

سوالات :

 

1- وقتی درجه حرارت از20درجه به 50درجه سانتی گرادمی رسد ، تغییر مقاومت RTDچقدراست.

که در جدول موجود است

2- رابطه بین مقاومت ودرجه حرارت چگونه است ؟

درمنحنی که بااستفاده ازاعدادبدست آمده ازولت متروصل کردیم منحنی از4درجه سانتی گرادبه بعد

رفتار خطی ازخود نشان می دهد درحالیکه درمنحنی که ازاعداد بدست آمده ازفرمول برای مقاومت

 RTPنصب کردیم رابطه بین درجه حرارت ومقاومت ازاول خطی است وعلت اینکه ازقسمتی

ازمنحنی غیرخطی درآمده به خطادرحین آزمایش ربط داده شود.

3- توان حرارتی تلف شده درترانسدیوسرRTDراوقتی که درجه حرارت آن 50درجه است حساب کنید.

در جدول موجود است.

4- وقتی 50درجه سانتی گراد توسط ICوRTDاندازه گیری می شود ، تفاوتی بین دودستگاه ملاحظه

می شود  یانه ؟اگرتفاوت است علت آن چی می تواند باشد؟

بلی تفاوت دیده می شود –ازمشخصاتICاین است که به ازای هردرجه کلوین 10 میلی ولت

خروجی داریم وولتاژخروجی مستقیمآ نشانگردرجه حرارت برحسب کلوین می باشد این درحالیست

که درRTPبا افزایش درجه حرارت مقاومت آن افزایش می یابد که آن مقاومت را اندازه می گیریم که

معادل ولتاژخروجی ازآن است .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

ترمیستور

موارد مصرف صنعتي :

1-پل وتسون                         

2- دستگاه ترمستور   NTC

شرح آزمایش: 

        تر میستور به علت اینکه مقاومت الکتریکی آن نسبت به در جه حرارت تغییر می یابد به منظور اندازه گیری در جه حرارت ساخته شده است . ترمیستور ها در انواع میله ای و دیسکی و تسبیحی وجود دارد .

تغییرات مقاومت تر میستور در مقابل تغییرات در جه حرارت داخل محفظه گرمکن دارای گستره وسیع تری است  به همین خاطر اندازه گیری درجه حرارت در این گستره باید خیلی سریع انجام شود.  در این آ زمایش ترمیستور به طور سری با یک مقاومت معلوم و متغییر به منبع 5 ولت وصل است .

خروجی A  از تر میستور مربوط به محفظه گرمکن به یک مقاومت ثابت یک کیلو اهم وسپس به

مقاومت متغیر پل وتستون به طور سری وصل می کنیم در عین حال خروجی پل را به ولت متر دیجیتال نیز وصل می کنیم .  و سپس برای هر کدام از اندازه گیری ها مقاومت متغیر را طوری تنظیم میکنیم که ولتا ژ در مقاومت تر میستور و مقاومت متغیر پل نصف ولتاژ ورودی باشد  ویعنی اینکه مقاومت خوانده شده در المان متغییر پل در وا قع همان مقاومت الکتریکی ترمیستور در نظر گرفته می شود .

مراحل آزمایش :

              ابتدا مدار را وصل میکنیم و سپس سو یچ مقاومت های R=12KΩ ,RX  را در وضعیت   OUT قرار می دهیم  با این کار 2 مقاومت مزبور از مدار پل خارج می شوند و سپس مقاومت متغیرپل   در روی 500 اهم تنظیم می کنیم . دستگاه را روشن کرده و مقاومت متغیر پل را در حدی قرار می دهیم که ولتاز خرو جی از جارو بک 5/2 ولت باشد در این حالت مقاومت مربوطه را یاد داشت میکنیم و سپس با اندازه گیری ولتاژ خرو جی از INT  سنسور دمایی  IC  درجه حرارت داخل محفظه را تعیین می کنیم و سپس کمیت های مر بو طه را بعد از زمان های اندازه گیری تعیین ودر جدول یاد داشت می کنیم . و در زمان صفر هنوز محفظه کرم نشده است  و در جه حرارت اندازه گیری شده مربوط به در جه حرارت اتا ق می با شد المان محفظه گرم را به منبع 12 ولت وصل کرده و و در هر د قیقه پل را طوری تنظیم می کنیم که ولتا ژ خرو جی 5/2 ولت باشد و مقاومت پل را در جدول یاد داشت می کنیم و واز این طریق مقاومت تر میستور را حساب می کنیم . وسپس همزمان با اندازه گیری ولتاژ و تعیین مقاومت تر میستور در جه حرارت محفظه را با استفاده از IC  اندازه می گیریم و آنرا بر حسب کلوین و سانتی گراد در جدول یادداشت  می کنیم  و بد ین تر تیب در هر در جه حرارت اندا زه گیری شده مقاومت تر میستور مشخص می شود . وسپس بر حسب اعدادی که در جدول ثبت گردیده است منحنی مربو طه را رسم می کنیم .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0	Time(minutes)
478	478	478	478	478	478	478	478	478	302	269	k	Temperature (from IC Traansduser)
58	57	56	54	52	49	45	40	33	27	26	c
84	88	95	104	139	140	170	236	281	384	443	Dial Reading for 2.5v
0.841	0.881	0.951	1.041	1.391	1.401	1.701	2.361	2.811	3.841	5.43	Thermistor Resistance (10xDial reading+1)

 

 

 

 

 

سوالات :

            ·        با استفاده از جدول فوق منحنی تغییرات مقاومت ترمیستور نسبت به درجه حرارت را رسم کنید؟

          که در جدول موجود است.

            ·        در منحنی مزبور وقتی ترمیستور 4/3 کیلو اهم است، درجه حرارت محفظه را تعیین کنید؟

           که در جدول موجود است.

            ·        به نظر شما این اندازه گیری هاتا چه حد قابل قبول است؟

به نظرمی آید RTPوIC دراندازه گیری درجه حرارت بهترعمل کرده اند باتوجه به نمودارمربوط  به ترمیستورمیزان خطی بودن آن  کم است وشاید بادقت بیشتربتوان کمی آن رااصلاح کرد .

 

 

 

 

(آشنایی با تاسیسات الکتریکی)

عنوان :

 

گزارش کار  کارآموزی

 

(آشنایی با تاسیسات الکتریکی)

 

 

استاد مربوطه  :

 

 

تهیه و تنظیم:

 

 

 

بخش اول : آشنایی با تاسيسات الكتريكي

آشنايي با جريان سه فاز

جريان سه فاز در مداري كه سيم بندي القاء شونده آن (آرميچر) از سه دسته سيم پيچ جدا كه هر كدام نسبت به هم 120 درجه الكتريكي اختلاف فاز دارند تهيه مي شود.

انواع اتصال در سيستم سه فاز

در سيستم سه فاز معمولاً‌ از سه نوع اتصال استفاده مي شود :

الف- اتصال ستاره

ب- اتصال مثلث

ج- اتصال مختلط

-محاسبه جريان و ولتاژ در اتصال ستاره

همانطور كه مي دانيم در اتصال ستاره اختلاف سطح هر فاز با سيم نول ولتاژ فازي (UP) و اختلاف سطح هر فاز با فازي ديگر ولتاژ (Ul) را تشكيل مي دهند. مقدار ولتاژ خط از مجموع دو ولتاژ فازي بدست مي آيد. به همين جهت براي بدست آوردن مقدار Ul بايد برآيند دو ولتاژ فازي را رسم و مقدار آن را محاسبه نماييم. بدين ترتيب كه يكي از بردارها را در امتداد و به اندازه خودش رسم كرده و سپس بردار را با بردار پهلويش رسم مي كنيم. رابطه روبرو برقرار است :

اما جرياني كه از هر كلاف عبور مي كند همان جريان خط مي باشد. يعني در اتصال ستاره جريان خط مساوي جريان فاز است .             IL=IP

-محاسبه جريان و ولتاژ در اتصال مثلث

در اين روش كلافهاي مصرف كننده يا مولد به شكل مثلث قرار مي گيرند. همانطور كه مي دانيم ولتاژ خط UL در اتصال مثلث همان ولتاژي است كه در دو سر كلاف قرار دارد يعني در اتصال مثلث ولتاژ خط برابر با ولتاژ فاز است :              UL = UP

اما جرياني كه از هر خط مي گذرد مجموع برداري جريان دو كلاف بعدي است. پس جريان هر خط 73/1 برابر جريان هر فاز است :             

-اتصال مختلط تركيبي از اتصالهاي ستاره و مثلث مي باشد.

توان در مدارهاي سه فاز

در يك اتصال سه فاز توان كل از مجموع توانهاي هر فاز بدست مي آيد : P = P₁+P₂+P₃    

اگر بار متعادل باشد داريم :      P₁ = P₂ = P₃ = Pph

پس توان كل مي تواند سه برابر توان هر فاز باشد :      P = 3Pph

                                                     P = Up.lp.COS (j)

در اتصال ستاره توان بصورت زير بدست مي آيد :

                                              و            ip=iL

در اتصال مثلث هم رابطه بالا صادق مي باشد.

روشهاي اندازه گيري توان

معمولاً براي اندازه گيري در سيستم سه فاز از دو روش زير استفاده مي كنند :

الف- روش چهار سيم (3 واتمتري)

ب- روش سه سيم (2 واتمتري)

الف- روش چهار سيم :

در اين روش با استفاده از 3 واتمتر كه سر راه هر فاز قرار مي گيرد و سيم نول توان هر فاز جداگانه اندازه گيري شده و مجموع اين سه واتمتر توان كل مي باشد. اگر بار كاملاً متعادل باشد هر سه واتمتر داراي مقادير مساوي مي شوند. پس در يك بار متعادل فقط از يك واتمتر هم مي توان استفاده كرد.

ب- روش سه سيم :

در اين روش بدون سيم نول عمل مي شود. دو واتمتر كه هر كدام بين دو فاز قرار مي گيرد البته فاز وسط براي فازهاي اول و سوم مشترك است توان كل از مجموع دو واتمتر بدست مي آيد.

مزاياي سيستم سه فاز

1-در جريان تكفاز مقدار قدرت لحظه اي در قسمتهايي به صفر مي رسد اما در جريان سه فاز هيچگاه توان لحظه اي صفر نمي شود چون اگر يكي از فازها مقدارش به صفر برسد فازهاي ديگر داراي مقادير هستند.

2-راه اندازي موتورهاي آسنكرون : مي دانيم كه براي گردش موتورهاي آسنكرون احتياج به ميدان دوار است كه اين ميدان با جريان تكفاز ساخته نمي شود.

3-تبديل جريان متناوب به جريان مستقيم : دامنه يكسو در تبديل سيستم سه فاز به جريان مستقيم داراي ضربان كمتري نسبت به جريان يكسو شده توسط جريان متناوب تكفاز بوده و ضريب بهره آن زياد است.

عايق كابلها

براي پوشش عايقي سيم ها از پلاستيك / لاستيك و يا از كاغذ استفاده مي شود. امروز كابل با عايق پلي وينل pvc بيشتر از كابلهاي ديگر بكار مي رود. عايق ديگري بنام پلي اتيلن نيز وجود دارد. عايق اكثر كابلهاي جريان قوي از كاغذ آغشته به روغن تهيه مي شود.

از عايق لاستيكي در جاهايي كه احتياج به چرخش زياد باشد نيز استفاده مي كنند.

ساختمان كابلهاي فشار قوي و حفاظت آنها :

قسمت اصلي ساختمان كابلها هادي و عايق آن است. ضمناً كابل را بايد در مقابل پديده هاي زير حفاظت نمود :

الف- حفاظت در مقابل فشار و ضربه هاي مكانيكي

ب- حفاظت در مقابل زنگ زدگي و اكسيد شدن هادي

پ- حفاظت در مقابل اثرات شيميايي و پوسيدگي

ت- حفاظت در مقابل اثرات ميدان الكتريكي و اتصال كوتاه شدن و ميدان هاي خارجي و جريان زياد

علايم اختصاري كابلها

علايم اختصاري كابلهاي لاستيكي و پلاستيكي به شرح زير است :

1-كابل با هادي مسي مطابق استاندارد VDE	N
2-كابل با هادي آلومينيومي مطابق استاندارد	NA
3-عايق پروتودور PVC اولين Y در توالي حرف	Y
4-عايق پروتونن PET اولين Y2 در توالي حرف	Y2
5-علامت كاغذ متاليزه دور عايق سيم	H
6-باندراژ محافظ فولادي	F
7-باندراژ محافظ فولادي	R
8-باندراژ محافظ فولادي به شكل نوار	B
9-هادي مسي متمركز در كابلهاي فشار ضعيف	C
10-علامت سيم صفر كه بصورت لوله دور عايق سه سيم ديگر پيچيده شده	C
11-سيم زمين	C
12-كابل خرطومي	CW
13-غلاف مسي	S
14-مفتول نگهدارنده براي كابلها در هوا	T
15-غلاف پروتودور	Y
16-روپوش پروتونن	Y2

 

بعد از حروف اختصاري تعداد سيم هاي داخل كابل و مقطع آنها با عدد مشخص و نوع مقطع با حروف زير تعيين مي شود :

r : مقطع گرد        s : مقطع مثلثي        e : هادي يك رشته اي       m : هادي چند رشته اي

معمولاً ولتاژ نامي فازي را با Vo و ولتاژ خطي را با حرف V بعد از علامات اختصاري ذكر مي كنند.

مثال : مشخصات كابل زير را بخوانيد.                           NYY       3*50+ 25 sm

(0/6 / 1kv)                                                                                                      

كابل سه فاز با هادي مسي به مقطع 50 ميلي متر مربع و سيم نول به مقطع 25 ميلي متر مربع با مقطع مثلثي چند رشته اي با عايق و غلاف پروتودور (pvc) براي ولتاژ 6/0 كيلو وات فازي و 1 كيلو ولت خطي بدون محافظ. چون اين كابل داراي نوار محافظ نيست در جايي مصرف مي شود كه هيچگونه فشار مكانيكي به آن وارد نشود.

 

فيوز

از فيوز براي محافظت سيم و كابل ودستگاههاي اندازه گيري؛ ترانسفورماتور؛ ماشينهاي الكتريكي و ديگر مصرف كننده ها در مقابل جريانهاي اضافي و اتصال كوتاه استفاده مي شود. البته فيوز در جايي بكار مي رود كه ارزش نصب يك رله و يا يك كليد جريان را نداشته باشد.

فيوزها براساس مقدار ولتاژ و نوع ساختمان قطع كننده شان به انواع زير تقسيم مي شوند :

الف- فيوز حرارتي ذوب شونده

ب- فيوز حرارتي (بي متال)

پ- فيوز مغناطيسي

ت- فيوز توان بالا NH

ث- فيوز فشار قوي HH

الف- فيوزهاي حرارتي ذوب شونده :

در فيوز ذوب شونده يك سيم حرارتي وجود دارد كه سر راه جريان بسته مي شود و در اثر عبور جريان زياد گرم شده و در درجه حرارت معيني ذوب مي شود و مدار را قطع مي كنند جرقه اي كه در زمان قطع ايجاد مي شود باعث سوختن وسياه شدن كنتاكت و عايق هاي اطراف مي شود كه بايستي برطرف گردد.

براي برطرف نمودن اثر جرقه سيستم حرارتي را در داخل يك فشنگ چيني يا سفالي عبور مي دهند و اطراف سيم را با ذرات كوارتز پر مي كنند جرقه ايجاد شده در اثر قطع توسط براده كواتز خنك شده و از بين مي رود.

براي تشخيص فيوز ساخته از پولك نشانه استفاده مي كنند. اين پولك توسط سيم نازكي محكم شده است.

اين سيم نازل در هنگام ذوب شدن سيم داخل فيوز پاره شده و پولك توسط نيروي فنر كوچك كه در زير آن قرار گرفته قدري به خارج پرتاب مي شود و نشان مي دهد كه فيوز سوخته است. ضمناً رنگ پولك فيوز نشان دهنده جريان اسمي فيوز است. (جدول1-1)                                 

جريان نامي	2	4	6	10	16
رنگ پولك	صورتي	قهوه اي	سبز	قرمز	خاكستري

 

جريان نامي	20	25	35	50	63
رنگ پولك	آبي	زرد	سياه	سفيد	مسي

 

جريان نامي	80	100	125	160	200
رنگ پولك	نقره اي	قرمز	زرد	مسي	آبي

 

ب-فيوز حرارتي بي متال

فيوز حرارتي بي متال براي حفاظت در مقابل بار اضافي مدار را قطع مي كند. بي متال در مقابل حرارت ناشي از بار اضافي لحظه اي تغيير شكل داده و باعث قطع مدار مي شود.

پ-فيوز مغناطيسي

فيوزهاي مغناطيسي نيز تابع شدت جريان هستند. در اثر بروز اضافه بار ميدان مغناطيسي سيم پيچي فيوز قوي شده و براساس خاصيت جذب يك هسته آهني مدار را قطع مي كند. در اين فيوزها زمان قطع خط را مي توان بوسيله فنر تنظيم كرد. در بين فيوزهاي مغناطيسي فيوز سريع نيز وجود دارد كه قطع مدار در زمان معيني تنظيم نمي شود بلكه فيوز با عبور جريان بيشتر از نامي خط فوراً قطع مي گردد.

ت- فيوز توان بالا

در شبكه هاي فشار ضعيف با توان زياد از فيوزهاي NH استفاده مي شود. اين فيوزها داراي دسته اي مي باشند كه توسط آن فيوزها در جاي خود مي اندازند و يا خارج مي كنند و به آن فيوزكش گويند.

 

ث- فيوز فشار قوي

فيوزهاي H.H براي فشار قوي مورد استفاده قرار مي گيرند و خيلي بلندتر از فيوزهاي معمولي تا 500 ولت است. براي حفاظت ترانسفورماتورهاي توزيع و اندازه گيري مورد استفاده قرار مي گيرند.

فيوز H.H فقط در جايي بكار برده مي شود كه قدرت اتصال كوتاه از MVA400 تجاوز نكند. ساختمان فيوز H.H شبيه فيوز فشار ضعيف است. در داخل يك لوله چيني يا فيبري بزرگ سيم فيوز بصورت مارپيچ قرار گرفته و در دو انتها به دو کلاهك فلزي محكم شده است. سيم فيوز بطور آزاد در داخل براده كوارتز قرار گرفته يا مدار در داخل لوله دندانه است و سيم از داخل دندانه ها عبور كرده است. فيوزهاي فشار قوي داراي يك سيم فرعي اند كه با قطع شدن آن دکمه اي به خارج پرتاب مي شود و نشان مي دهد كه فيوز سوخته است. مي توان از حركت اين دكمه براي مدار فرعي استفاده كرد كه از قطع فيوز در داخل اطاق فرمان اطلاع حاصل كرد.

 

انتخاب نوع فيوز

براي خطوط ساده فيوزهاي ذوب شونده جهت حفاظت كافي است. اما در شبكه هاي گسترش يافته با مصرف كنندگان صنعتي تنها فيوزهاي ذوب شونده كافي نيست. زيرا در صورت سوختن يكي از سه فيوز قبل از دو فيوز ديگر موتور تحت ولتاژ دو فاز باقي مانده و خطر سوختن آن در بين است. بايد از فيوز بي متال و مغناطيسي استفاده كرد مقدار فيوز براي كابل يا سيم معلوم با توجه به شدت جريان مجاز عبوري از سيم و جريان نامي فيوز انتخاب مي شود.

جداول زير جريان مجاز سيم و فيوز را مشخص مي كنند.

تعيين افت ولتاژ مجاز و انتخاب سطح مقطع هادي

خطوط هادي الكتريسيته در حقيقت مقاومتهاي الكتريكي هستند كه از آنها جريان عبور مي كند. با اتصال مصرف كننده به چنين خطوطي و عبور جريان از آنها در خط افت ولتاژ پديد مي آيد.

با توجه به قانون اهم :            مقاومت خط ×  جريان مصرفي = افت ولتاژ

                                                            DU = l.R

در انتهاي خط ولتاژ به اندازه DU2 كمتر از ولتاژ ابتداي خط است. آنچه كه براي مصرف كننده مهم است تامين توان نامي آن است.

براي رسيدن به اني امر بايد نكات زير را درگرفت :

الف- سطح مقطع كابل و در نتيجه مقاومت آن را بايد طوري انتخاب كرد كه افت توان از حد معيني تجاوز نكند و در ضمن حرارت ايجاد شده در اثر عبور جريان از حد معيني تجاوز نكند.

ب- هاديها بايد استحكام مكانيكي كهفي داشته باشند. حداكثر افت ولتاژ به درصد در شبكه هاي گوناگون مطابق جدول زير مي باشد :

ولتاژ نامي شبكه	220/330	KV6	KV30	KV60
حداكثر افت ولتاژ	%5/3	%5	%10	%10

 

افت ولتاژ قابل در فشار ضعيف براي مصرف كننده هاي مختلف چنين است :

1-افت ولتاژ در مورد مصرف كننده هاي روشنايي 5/1 درصد

2-افت ولتاژ در مورد مصرف كننده هاي الكترومغناطيسي مانند موتور و غيره 3 درصد

موازي بستن آلترناتورها :

اتصال يك آلترناتور با آلترناتور ديگر بطور موازي و يا اتصال آلترناتوري به يك شبكه جريان متناوب را عمل سنكرونيزاسيون مي نامند. و براي سنكرونيزاسيون مناسب شرايط زير لازم است :

الف- تساوي ولتاژ موثر آلترناتورها

ب- متناسب بودن سرعت به طوري كه فركانسها باهم برابر باشند.

پ- تساوي فازها

بخش دوم : وسايل كنترل ساده

كليدها

جهت كنترل وسايل الكتريكي و مصرف كننده ها از وسايل مختلفي استفاده مي شود كه ساده ترين اين وسايل كليدها هستند. بطور كلي كليد وسيله اي است كه با تغيير حالتي كه در اين وسيله ايجاد مي شود. باعث قطع يا وصل مدار مي شود. عمل تغيير حالت كليد از نيروي مكانيكي ناشي مي شود و نيز اينكه اين نيروي مكانيكي مستقيماً به كليد اعمال شود و يا توسط انرژي ديگر مثل الكتريسيته.

مي توان كليدها را كلاً به دو دسته تقسيم نمود :

الف- كليدهاي ساده :

براي تغيير حالت احتياج به انرژي مكانيكي دارند كه بصورتهاي يك پل و دو پل و سه پل و … ساخته مي شوند كه از نظر ساختمان خود نيز به چند دسته تقسيم مي گردند.

ب- كليدهاي مركب :

اين كليدهاي نيروي مكانيكي را جهت تغيير حالت از انرژي واسطه اي دريافت مي كنند مثل رله ها و كنتاكتورها.

انواع كليدهاي ساده :

كليدهاي ساده بطور كلي به دو دسته تقسيم بندي مي شوند :

كليدهاي لحظه اي (شستي ها)

كليدهاي دائمي كه معمولاً از نظر ساختمان بصورتهاي اهرمي و غلطكي و زبانه اي ساخته مي شوند كه در مورد هركدام توضيحاتي داده مي شود.

1-كليد اهرمي  ساده

كليد اهرمي ساده از جمله ساده ترين كليدها بوده و بوسيله اهرمي كه به تيغه هاي كليد نيرو وارد مي كند ارتباط برقرار مي نمايد. تيغه هاي كليد به صورت يكنواخت به كنتاكتهاي ثابت وصل مي شوند. معمولاً از كليدها بيشتر براي جداكردن مدارهاي كم جريان استفاده مي كنند. در صنعت اغلب به اين «كليد چاقويي» و يا «كليد كاردي» مي گويند. در كليدهاي جريان كمتر با استفاده از دو كنتاكت كه با فاصله قرار دارند با بستن رشته سيم نازكي عمل فيوز را براي هر تيغه انجام مي دهند و در كليدهاي قدرت بالاتر از فيوزهاي كاردي (NH) در زير تيغه استفاده مي كنند.

2-كليدغلطكي

ساختمان اين كليدها از يك استوانه عايق كه حول محوري بصورت غلطك حركت مي كند تشكيل شده در روي استوانه در قسمتهاي لازم قطعات هادي بصورت نوار قرار داده شده فرم استوانه و قطعات هادي بصورتي است كه با حركت استوانه در حول محورش مي تواند كنتاكتهاي ثابتي را به هم وصل و يا از هم جدا نمايد.

3-كليد زبانه اي

در كليد غلطكي به خاطر تماس و سائيدگي كه بين نوار هادي و كنتاكتهاي ثابت بوجود مي آيد از عمر كليد كاسته مي شود. به همين خاطر از كليد غلطكي كمتر استفاده مي شود و بجاي آن از كليد زبانه اي استفاده مي شود.

در اين كليد بجاي قراردادن نوار هادي روي استوانه استوانه را طوري طراحي مي كنند كه داراي برجستگي و فرورفتگي هايي مي باشد كه اين استوانه حول محور خود حركت كرده و زبانه هايي را بالا و پائين مي برد. زبانه مزبور كنتاكتهاي متحرك را به كنتاكتهاي ثابت وصل و يا‌آنها را از هم جدا مي كند. اين كليد بصورتهاي روكار  و توكار بكار مي رود.

راه اندازي الكتروموتور با استفاده از كليدهاي ساده :

مصرف كننده هاي سه فاز و الكتروموتورهاي با قدرت كم را مي توان بطور مستقيم به شبكه وصل كرد. در راه اندازي به طور مستقيم از انواع كليدهاي ساده استفاده مي كنند. معمولاً اين گونه كليدها 6 كنتاكت دارند كه سه كنتاكت ورودي با حرفهاي R,S,T و سه كنتاكت خروجي به حرفهاي U,V,W مشخص و داراي دو حالت قطع و وصل مي باشند كه با علامتهاي (O) براي قطع و (I) براي وصل. در نقشه هاي الكتريكي كليدها را در حالت قطع نشان مي دهند.

راه اندازي موتورها با استفاده از كليد ستاره – مثلث :

همانطوريكه گفته شد موتورهاي قدرت پائين را مي توان بطور مستقيم به شبكه وصل كرد.

اما الكتروموتور با قدرتهاي بالاتر را به علت جريان نسبتاً زياد در راه اندازي نبايد مستقيماً به شبكه وصل كرد بلكه بطور تدريجي، كه روشهاي مختلفي براي اين كار  وجود دارد كه ساده ترين آنها راه اندازي به روش ستاره مثلت است كه هم با كليدهاي ساده و هم مركب قابل اجرا مي باشد.

كليدهاي ستاره- مثلث ساده نيز معمولاً بصورت غلطكي و زبانه اي ساخته مي شدند.

اين كليد ابتدا سيم پيچهاي موتور را بصورت ستاره به شبكه وصل مي كند. پس از اينكه موتور به سرعت نرمال خود رسيد، با تغيير حالت كليد سيم پيچهاي موتور را به حالت مثلث در شبكه قرار مي دهد.

پس كليد داراي سه حالت قطع – ستاره و مثلث مي باشد.

بخش سوم : كليدهاي مركب

كليدهاي مركب

همانطور كه گفته شد كليدهاي مركب نيروهاي مكانيكي جهت قطع و وصل را از انرژي واسطه اي مانند الكتريسيته دريافت مي كنند مانند رله و كنتاكتور.

تعريف رله :

بطور كلي رله به دستگاهي گفته مي شود كه در اثر تغيير كميت الكتريكي و يا كميت فيزيكي مشخص تحريك شده و موجب بكار افتادن دستگاه يا ماشيني بشود.

تعريف كنتاكتور :

كنتاكتور نيز يك رله است (كليد بوبين دار) كه مانند كليد ساده سه فاز داراي سه كنتاكت براي وصل مدار قدرت و كنتاكتهاي كمكي جهت مدار فرمان مي باشد و اساس كارش بر مبناي بوبين سيم پيچي شده با هسته آهني است.

-سيم پيچ كنتاكتور ممكن است با جريان مستقيم يا متناوب و يا ولتاژ هاي 330، 220، 127، 110 و … و با جريان كم تحريك شود. هسته آهني از دو قسمت كه يكي ثابت و ديگري متحرك است ساخته شده.

قسمتي كه در زير قرار گرفته ، ثابت و قسمت بالائي متحرك است و توسط فنر از قسمت ثابت فاصله مي گيرد. سيم پيچ كنتاكتور روي قرقره پيچيده در وسط هسته جاي مي گيرد. زماني كه اين بوبين تحريك شود بخش ثابت هسته بخش متحرك را به سمت خود مي كشد و هنگامي كه بوبين از منبع انرژي قطع شود.

فنرها قسمت متحرك را مجدداً به جاي خود برمي گردانند.

بر روي قسمت متحرك، كنتاكتهاي كنتاكتور نصب شده است كه با حركت هسته بالا و پائين مي روند.

و با كنتاكتهاي ثابتي كه در اطراف كنتاكتور قرار دارد تماس برقرار مي كنند. بدين ترتيب كه كنتاكتهايي كه از نظر الكتريكي باز بودند، در اثر جذب هسته بالايي بسته و كنتاكتهاي بسته باز مي شوند.

كنتاكتهاي يك كنتاكتور به دو دسته اصلي و فرعي تقسيم مي شوند :

كنتاكتهاي اصلي براي ورود جريان سه فاز از شبكه به مصرف كننده و كنتاكتهاي فرعي به عنوان كنترل در مدار فرمان عمل مي كنند. معمولاً جرياني كه كنتاكتهاي فرعي مي توانند از خود عبور دهند كمتر از جرياني است كه كنتاكتهاي اصلي از خود عبور مي دهند.

ساختمان داخلي كنتاكتور بصورت زير مي باشد :

قاب نگهدارنده كنتاكتهاي بالايي

تيغه اصلي

بوبين

هسته

حلقه اتصال كوتاه

كنتاكت اصلي

كنتاكت فرعي

بست نگهدارنده

فنر

قاب نگهدارنده كنتاكتهاي پايين

كانال جداكننده

پين نگهدارنده

كنتاكت اصلي

كنتاكت فرعي

بست نگهدارنده

مشخصات كنتاكتور :

مشخصات الكتريكي و حرارتي و مكانيكي هر كنتاكتور بصورت زير مي باشد :

الف- ولتاژ نامي :

هر كنتاكتور ممكن است در شبكه هاي مختلفي از ولتاژ و فركانس كار كند لذا بايد قطعات آن از نظر عايق تحمل ولتاژ و فركانس شبكه مزبور را داشته باشد.

ب- جريان نامي :

حجم و شكل هر كنتاكتور مانند هر كليد ديگر بايد متناسب باشد با جرياني كه آن را قطع و وصل مي كند و نيز نوع بار مهم است. به عنوان مثال كنتاكتور 63 آمپري براي يك بار القايي مي تواند جريان بيشتري را براي يك بار اهمي مثلاً روشنايي تحمل كند. به همين دليل شرايط كار در 4 حالت زير استاندارد شده است :       RC₁­ , RC₂ , RC₃ , RC₄

ولتاژ نامي	جريان نامي	انرژي مصرفي	درجه حرارت	جريان حرارتي	تعداد تيغه ها
زمان قطع	زمان وصل	عمر مكانيكي	نرم (استاندارد)	---------- --	-------------

 

RC₁ :

اين نوع شامل كليه دستگاههاي غيرالقايي مي باشد.

نوع RC₂ :

اين حالت براي راه اندازي الكتروموتور با رتور سيم پيچي مي باشد. جريان راه اندازي تقريباً دو برابر جريان نامي موتور است البته مقدار دقيق جريان بستگي به مقاومت مدار رتور دارد.

در حالت بازشدن تيغه ها جريان نامي موتور را قطع مي كنند. ولتاژي كه در دو سرآنها بوجود مي آيد تابعي است از نيروي ضدمحركه موتور و حالت قطع به اساني انجام مي پذيرد.

نوع RC₃  :

اين حالت براي راه اندازي الكتروموتورهاي القايي رتور قفسي است. در حالت بسته شدن كنتاكتور جريان راه اندازي الكتروموتور را تحمل مي كند و در زمان بازشدن جريان نامي كه توسط موتور از شبكه كشيده مي شود را قطع مي كند.

نوع RC₄ :

اين حالت شامل راه اندازي، ترمز، تغيير جهت جريان در الكتروموتورهاي رتور قفسي است. در اين حالت نيز جريان در زمان بسته شدن كنتاكتور جريان راه اندازي 5 تا 7 برابر جريان موتور است. قطع در اين نوع تقريباً مشكل است.

الف- انرژي مصرفي :

ب- انرژي مصرفي :

سيم پيچ بوبين هر كنتاكتور را مي توان براي كار با ولتاژهاي مختلف طراحي نمود از 12 ولت جريان مستقيم تا 500 ولت جريان متناوب. البته اگر جريان مستقيم به سيم پيچ داده شود، بهتر است.

به همين علت در بعضي از كنتاكتورها با استفاده از يكسوكننده ها جريان متناوب شبكه را براي مصرف سيم پيچ كنتاكتور يكسو مي كنند.

به علت عبور جريان از سيم پيچ بوبين، كنتاكتور بصورت يك مصرف كننده، مقداري توان مصرف كرده و گرم مي شود. يك كنتاكتور خوب بايد داراي مصرف داخلي كم باشد. براي كم كردن مصرف كنتاكتور مي توان از يك مقاومت كه بعد از عمل كردن كنتاكتور با سيم پيچ بوبين سري مي شود استفاده كرد.

پ- درجه حرارت كار :

كنتاكتور نيز مانند ديگر وسايل، در درجه حرارت معيني از محيط بايد قابل كاركردن باشد. معمولاً درجه حرارت كار كنتاكتور از 20- تا 60+ سانتي گراد است.

ت- جريان حرارتي :

حداكثر جرياني كه در اثر عبور آن كنتاكتور خراب مي شود را جريان حرارتي كنتاكتور مي نامند.

و اين جريان غير از جريان نامي كنتاكتور است. جريان مزبور نيز روي كنتاكتورها نوشته مي شود.

ث- تعداد تيغه ها :

همانطور كه گفته شد هر كنتاكتور داراي دو قسمت تيغه است. تيغه هاي اصلي كه معمولاً سه تيغه باز براي قطع و وصل مدار قدرت و تعدادي تيغه هاي فرعي باز و بسته كه در اصطلاح به آن تيغه هاي كمكي گويند.

ج- زمان قطع و وصل :

عمر مكانيكي :

هر كنتاكتور پس از زمان معيني فرسوده و غيرقابل استفاده مي گردد. اين زمان را عمر مكانيكي كنتاكتور مي نامند.

د- نرم (استاندارد) كنتاكتور :

كنتاكتورها با استاندارهاي مشخصي ساخته مي شوند كه استانداردها بصورت زير با علامتهاي اختصاري آمده است :

1-نرم آلماني	VDE – DIN
2-نرم فرانسوي	UTE – NF
3-نرم انگليسي	B.S
4-نرم كانادايي	CSA
5-نرم انتشارات كميسيون بين المللي الكترونيك	I.E.C

 

آشنايي با قطع كننده هاي ولتاژ (سكسيونرها) و كليدهاي قدرت (ديژنكتورها).

به طور كلي كليدها وسيله ارتباط سيستمهاي مختلف هستند و باعث عبور و يا قطع جريان مي شود. كليد در حالت بسته يعني عبور جريان و يا در حالت باز يعني قطع جريان داراي مشخصاتي به شرح زير مي باشد :

1-در حالت قطع داراي استقامت الكتريكي كافي و مطمئن در كل قطع شدگي است.

2-در حال وصل بايد كليد در مقابل كليه جريانهايي كه امكان عبور آن در مدار هست حتي جريان اتصال كوتاه مقاوم و پايدار باشد و اين جريانها و اثرات ناشي از آن نبايد كوچكترين اختلالي در وضع كليد و هدايت صحيح جريان به وجود آورد. بدين ترتيب بايد كليد فاز قوي در مقابل اثرات ديناميكي و حرارتي جريانها مقاومت باشد. البته براي اينكه ساختمان كليد ساده تر و از نظر اقتصادي مقرون به صرفه باشد. اغلب استقامت الكتريكي و ديناميكي و حرارتي كليد را توسط دستگاههاي حفاظتي تا حدودي محدود مي كنند كليدهاي فشار قوي را مي توان برحسب وظايفي كه به عهده دارند به انواع مختلف زير تقسيم نمود :

1-كليد بدون بار يا سكسيونر

2-كليد قابل قطع زير بار يا سكسيونر قابل قطع زير بار

3-كليد قدرت يا ديژنكتور

1-سكسيونر ساده :

سكسيونر وسيله قطع و وصل سيستمهايي است كه تقريباً بدون جريان هستند به عبارتي ديگر سكسيونر قطعات و وسايلي را كه فقط زير ولتاژ هستند از شبكه جدا مي سازد. برحسب اين تعريف در صورتي كه اختلاف پتانسياي بين دو كنتاكت سكسيونر ظاهر نشود قطع آن بلامانع است. همينطور وصل سكسيونر كه بين دو كنتاكت آن تفاوت پتانسيلي موجود نباشد مجاز خواهد بود از آنچه گفته شد چنين نتيجه مي شود كه در واقع سكسيونر يك ارتباط دهنده يا قطع كننده مكانيكي بين سيستمها است. سكسيونر بايد در حالت بسته يك ارتباط مكانيكي محكم و مطمئن در كنتاكت هر قطب برقرار سازد و مانع افت ولتاژ گردد لذا بايد مقاومت عبور جريان در محدوده سكسيونر كوچك باشد تا حرارتي كه در اثر كار مداوم در كليد ايجاد مي شود از حد مجاز تجاوز نكند.

اين حرارت توسط ضخيم كردن تيغه و بزرگ كردن سطح تماس در كنتاكت و فشار تيغه در كنتاكت دهنده كوچك نگه داشته مي شود در ضمن بايد سكسيونر طوري ساخته شود كه در اثر جرم و وزن تيغه يا فشار باد و برف و غيره خود به خود بسته نشود.

 

موارد استعمال سكسيونرها :

به منظور حفاظت اشخاص و متصديان مربوطه در مقابل برق زدگي بكار برده مي شود به اين جهت طوري ساخته مي شوند كه در حالت قطع شدگي يا چسبندگي به طور واضح وآشكار قابل رويت باشند. يعني در هواي آزاد انجام گيرند. از‌ آنجايي كه سكسيونر باعث بستن يا بازكردن مدار الكتريكي نمي شود (براي بازكردن و بستن هر مدار الكتريكي فشار قوي احتياج به يك كليد ديگري خواهيم داشت به نام) كليد قدرت كه قادر است مدار را تحت هر شرايطي باز كند سكسيونر وسيله اي است براي ارتباط كليد قدرت به شين و يا هر قسمت ديگري از شبكه كه داراي پتانسيل است. سكسيونر را مي توان از نظر ساختماني به انواع مختلف زير تقسيم نمود :

1- تيغه اي        2- كشويي        3-دوراني         4-قيچي اي.

براي جلوگيري از قطع و وصل بي موقع و در زير بار سكسيونر معمولاً بين سكسيونر و كليد قدرت چفت و بست مكانيكي يا الكتريكي به نحوي برقرار مي شود كه هنگام وصل بودن كليد قدرت سكسيونر را به هيچ وجه نتوان قطع يا وصل كرد.

مشخصات مهم يك سكسيونر كه گوياي مشخصات فني و استقامت الكتريكي و ديناميكي است.

ولتاژ نامي  V_n

جريان نامي I_n

جريان اتصال كوتاه ضربه اي  I_s

جريان اتصال كوتاه كوتاه مدت (معمولاً 1 تا 3 ثانيه) I_th

سكسيونرهاي قابل قطع زيربار :

به علت اينكه در بيشتر شبكه ها و پستهاي كوچك كليد قدرت و سكسيونر و وسايل اضافي مربوط به چفت و بست آنها مبالغ زيادي از مخارج و هزينه كل تاسيسات را شامل مي گردد و به علت اينكه در اغلب موارد نصب كليد قدرت با مزاياي قطع و وصل سريع آن حتماً لازم و ضروري نيست كليد سكسيونر قابل قطع زير بار طرح و ساخته شد سكسيونر قابل قطع زير بار در ضمن اينكه بايد وظيفه يك سكسيونر را انجام دهد يعني در ضمن برداشتن ولتاژ يا قطع شدگي قابل رويت و مطمئن در مدار شبكه فشار قوي بوجود آورد بايد قادر باشد مانند يك ديژنكتور نيز قدرتها و جريانهاي كوچك الكتريكي را نيز قطع كند لذا هر سكسيونر قابل قطع زير بار بايد داراي وسيله اي براي قطع فوري جرقه باشد. سكسيونر قابل قطع زيربار اصولاً داراي قدرت وصل بسيار زياد است و مي تواند شدت جريانهايي با شدت 25 تا 75 كيلوآمپر را به خوبي وصل كند.

ولي قدرت قطع آن كم واز 400 تا 1500 آمپر تجاوز نمي كند لذا نتيجه مي شود كه اين كليدها براي قطع جريان اتصال كوتاه ساخته نشده و مناسب هم نمي باشند. در صورتي مي توان از سكسيونر قابل قطع زيربار در شبكه هاي فشار قوي استفاده كرد كه مجهز به فيوزهاي فشارقوي باشند فيوزهاي فشار قوي در ولتاژ 20 كيلو ولت داراي قدرت قطعي در حدود 400 مگاولت آمپر مي باشند كه جريان اتصال را در همان مراحل ابتدايي قطع مي كنند از آنچه گفته شد نتيجه مي شود كه سكسيونر قابل قطع زيربار فقط براي قطع جريان نامي شبكه مناسب است و جريان اتصال كوتاه را فيوز قطع مي كند نه كليد البته بايد متذكر شد كه پس از قطع جريان اتصال كوتاه توسط سوختن فيوز ساچمه فيوز به طور خودكار باعث قطع سكسيونر به صورت سه فازه خواهد شد چون سكسيونر قابل قطع زيربار بايد مدارهاي حاصل جريان را قطع و وصل بكند. بنابراين بايستي مجهز به محفظه احتراق بوده كه در داخل آن محفظه احتراق جرقه و قوس الكتريكي حاصل از قطع و وصل جريان را خاموش كند.

به محض فرمان قطع كليد تيغه اصلي از كنتاكت تيغه اصلي از كنتاكت ثابت كليد جدا مي شود و قوس الكتريكي كه ايجاد مي گردد در اثر دو عامل زير خاموش مي گردد :

1-در اثر حرارت قوس الكتريكي مقداري گاز از سطح داخلي عايق متصاعد شده كه باعث خنك شدن جرقه شده و عمل خاموش شدن جرقه را سهل تر مي سازد.

2-فاصله بين دو كنتاكت داراي جرقه در اثر بازشدن فنر در داخل محفظه احتراق به سرعت زياد شده اين اضافه فاصله باعث قطع جرقه مي گردد.

 

كليد قدرت يا ديژنكتور :

ديژنكتور كليدي است كه مي تواند در موقع لزوم جريان عادي شبكه و در موقع بروز خطا جريان اتصال كوتاه و يا جريان اتصال زمين و يا هر نوع جرياني با هر اختلاف فازي را سريعاً قطع كند در اتصال سه فاز كه يك حالت خاصي از بار متعادل است با اينكه فرمان قطع به هر سه قطب كليد يكجا و در يك زمان داده مي شود ولي قطع هر سه فاز تقريباً در فاصله يك چهارم پريود كه معمولاً از نظر زماني بسيار كوتاه است انجام مي گيرد. در انتخاب ديژنكتور بايد به نكات زير توجه شود :

1-ولتاژ نامي كليد كه معمولاً برابر ولتاژ شبكه اي است كه كليد در آن نصب مي شود و مي تواند حدود 15% هم از ولتاژ شبكه كوچكتر باشد.

2-جريان نامي كليد كه مساوي با بزرگترين جريان كار معمولي شبكه است.

3-قدرت نامي قطع ديژنكتور كه بايد با قدرت اتصال كوتاه در محل كليد مطابقت كند در ضمن با همين قدرت قطع قدرت وصل نامي ديژنكتور نيز عملاً مشخص مي شود زيرا برحسب تعريف VDE بايد قدرت وصل كليد در حدود 5/2 برابر قدرت قطع آن باشد.

انواع ديژنكتورها :

1- روغني           2-كم روغن            3-هوايي ‍(هواي فشرده)           4-گازي(گاز SF6)

كليدهاي با قطع و وصل خودكار :

در وسايل خانگي، صنعتي و تجاري كليدهاي بسياري يافت مي شوند كه فرمان قطع خود را از سيستم يا وسيله ديگري دريافت مي كنند و در نتيجه وسايل متصل به مداري را بطور اتوماتيك كنترل مي كنند برخي از انواع مهم اين كليدها را در ذيل تشريح مي كنيم :

1-كليدهاي ساعتي : اين كليدها براي قطع و وصل اتوماتيك مدارها در ساعت معين بكار گرفته مي شوند. برخي از اين مدارها نظير چراغهاي ويترينها و چراغ خيابانها مي باشند. در انتخاب اين نوع كليدها لازم است به جريان مدار وظرفيت كليدها كه برحسب آمپر داده مي شود توجه شود.

اين كليدها ساختمانهاي مختلف دارند. در يك نوع آن از موتور كوچكي كه از نوع سنكرون انتخاب مي شود استفاده مي شود كه البته در صورت قطع برق از كار مي ايستد. در نوع ديگر ساعت مجهز به فنر است كه توسط موتور برقي كوك مي شود و در صورت قطع برق بكار خود ادامه مي دهد و دچار اختلال نمي گردد. در وصل كليدهاي ساعتي حتماً بايد فيوزي براي حفاظت موتور و فيوز ديگري براي حفاظت مدار بكار برد.

2-كليد فشاري : اين كليدها از تغييرات فشار فرمان مي گيرند و براي كنترل موتورهايي كه تلمبه و يا كمپرسورها را مي گردانند يا براي قطع توربين هاي بزرگ در صورت كم شدن فشار روغن ياتاقانها مورد استفاده قرار مي گيرند.

3-كليد حدي (محدود كننده ماميكر و سوئيچ) : اين كليدها از حركت و برخورد ماشين با وسايل متحرك به نقطه ثابتي فرمان مي گيرد و حركت آنها را كنترل مي كند. اين كليدها در جرثقيل ها و آسانسورها در مكاني كه حداكثر تغيير مكان مجاز دستگاه را معين مي كند نصب مي شود و دستگاه در برخورد به دسته آن مدار را قطع مي كند و سبب توقف مي گردد. از اين كليد در مدارهاي فرمان براي كنترل و محدود كردن حركت قسمتهاي مكانيكي، تغيير جهت حركت و در تايمرها و شناورها و … بعنوان كليد قطع يا وصل استفاده مي شود. ساختمان اين كليد مانند شستي بوده و توسط سيستم متحرك به آن نيروي فشار وارد شده و يا كشيده مي شود. به همين دليل سر اهرم متحرك آن بفرمهاي مختلف ساده، قرقره اي، گلوله اي و … مي باشد. در ميكروسوئيچ نيز مانند شستي، يا برطرف شدن نيروي مكانيكي وارده به اهرم آن مجدداً انرژي ذخيره در فنر ميكروسوئيچ آن را به حالت اول برمي گرداند.

4-كليدهاي حرارتي : اين كليدها از تغييرات درجه حرارت فرمان قطع و وصل مي گيرند و در وسايل مثل سيستم حرارتي مركزي و يا يخچال و اتوبرقي مورد استفاده قرار مي گيرند.

بي متال ‍(رله حرارتي) :

جهت حفاظت موتور در برابر اضافه بار از قطع كننده حرارتي (بي متال) استفاده مي شود اساس كار رله حرارتي مانند فيوز حرارتي بي متال مي باشد. رله حرارتي داراي سه كنتاكت ورودي و سه كنتاكت خروجي مي باشد كه در مدارات قدرت و بين كنتاكتور و موتور قرار مي گيرد دور هر بي متال چند دور سيم مقاومت دار پيچيده شده كه از آن جريان عبور مي كند. در اثر عبور جريان از سيم بي متالها گرم شده و خم مي شوند. مقدار خم شدن بي متال بستگي به درجه حرارت و همچنين مقدار جريان عبوري از موتور دارد. گرماي حاصل بيش از حد مجاز بي متال را خم كرده و روي كنتاكت كناري كه در مدار فرمان قرار مي گيرد اثر گذاشته و تيغه وصل را قطع نموده و مي تواند تيغه به كنتاكت ديگري وصل شده و لامپ خبر را روشن و آژيري را به صدا درآورد. روي هر بي متال پيچ تنظيم جريان نيز وجود دارد كه توسط آن مي توان جريان را به اندازه لازم تنظيم نمود ‍(با توجه به جريان نامي موتور). پس از عمل كردن بي متال كنتاكتور قطع شده و بي متال مجدداً سرد و به حالت اول خود بازمي گردد، در اغلب بي متالها كنتاكت باز شده و پس از سردشدن بي متال به حالت اول خود باز نمي گردد و بسته نمي شود و بايستي با فشار دادن دكمه اي كه روي بي متال قرار دارد مجدداً به حالت وصل درآورد.

در بعضي رله هاي حرارتي حالت MAN و AUTO وجود دارد كه با قراردادن اهرم روي AUTO پس از عمل كردن رله، مجدداً بعد از مدتي به حالت اوليه درمي آيد.

 

تايمر(كليد زماني) :

تايمر كليدي است مركب كه مانند شستي يا ميكروسوئيچ به مدار كنتاكتور فرمان مي دهد. فرق تايمر با شستي يا ميكروسوئيچ در نوع فرمان دادن آن مي باشد شستي بوسيله دست فرمان مي گيرد، اما تايمر پس از گذشت مدت زماني كه روي آن تنظيم مي شود بطور خودكار فرمان مي دهد. بنابراين مي توان گفت كه تايمر يك شستي اتوماتيك است. تايمر جزء كليدهاي مركب است، چون از انرژي واسطه اي براي قطع و وصل استفاده مي كند. تايمر موارد استعمال زيادي در صنعت دارد، يكي از مهمترين مورد استعمال تايمر در راه اندازي موتورهاي سه فازه بصورت ستاره و مثلث مي باشد.

تايمرها در انواع مختلف ساخته مي شوند كه به شرح چند نوع آن مي پردازيم :

1-تايمر موتوري (رله زماني موتوري) : اين تايمر داراي يك موتور كوچك جريان متناوب يك فاز مي باشد كه با عبور جريان به حركت درآمده و سرعت آن توسط چرخ دنده هايي كم شده و صفحه ديسك مانندي كه روي آن يك زايده قرار دارد را به حركت در مي آورد. (اين صفحه در روي محور موتور قرار دارد) با رسيدن اين زايده به ميكروسوئيچ داخل تايمر باعث فشار به اهرمي شده و كنتاكتهاي ديگر را قطع مي نمايد. زمان عمل تايمر بستگي به محل صفحه و در حقيقت بستگي به فاصله زايده روي صفحه تا اهرم ميكروسوئيچ دارد. لذا براي تنظيم زمان تايمر مي توان پيچي كه روي تايمر مي باشد و مدرج است را براي زمان دلخواه تنظيم نمود.

2-تايمر الكترونيكي : از اين تايمر براي تنظيم زمانهاي كمتر از ثانيه تا چند ثانيه استفاده مي شود. ساختمان اين تايمر از مدارات و اجزاء الكترونيكي استفاده شده و با شارژ يا شارژ شدن يك خازن، بوبين رله تحريك مي شود. در ساده ترين نوع تايمر الكترونيكي يعني در تايمر نوع خازني رله هنگامي وصل مي شود كه خازن شارژ شده و ولتاژ دو سر آن برابر ولتاژ وصل رله شود (پس از وصل رله بار ذخيره شده در خازن روي مقاومتي كه توسط كنتاكت باز رله به دو سر خازن وصل مي شود) تخليه مي گردد. در اين مدار با تغيير ظرفيت خازن مي توان تايمر را تنظيم نمود.

3-تايمر پنيوماتيك : اين تايمر داراي يك كپسول هوا و يك بوبين (سيم پيچ) با هسته آهني مي باشد. وقتي كه بوبين تحريك شود، هسته متحرك را جذب مي نمايد، در اثر جذب هسته متحرك اهرم بالاي آن قطعه اي را كه بشكل دم آهنگري است فشار خواهد داد و هواي داخل دم از طريق سوپاپ خارج مي شود. وقتي كه بوبين از تحريك خارج شود. فنر دم را منبسط مي كند. دم  از طريق سوپاپ تنظيم از هوا پر مي شود. انبساط دم در رابطه با پيچ تنظيم فرق مي كند. كار اين تايمر شبيه تايمر موتوري مي باشد با اين تفاوت كه تايمر موتوري پس از وصل موتور آن به ولتاژ شروع بكار كرده و بعد از زمان تعيين شده براي آن عمل مي كند ولي تايمر پنيوماتيك پس از قطع بوبين آن از ولتاژ شروع به كار كرده و بعد از زمان تعيين شده براي آن عمل مي كند.

4-تايمر حرارتي (رله زماني حرارتي) : اين تايمر داراي بي متال مي باشد و زمانيكه جريان وارد آن مي شود گرم شده و پس از مدتي عمل قطع يا وصل را انجام مي دهد. دقت اين تايمر زياد نيست (سرما و گرماي محيط روي آن اثر مي گذارد) به همين جهت از آن در برق صنعتي استفاده نمي كنند، ولي بصورت رله زماني و راه پله در سيم كشي ساختمان مور داستفاده قرار مي گيرد.

تايمرها بطور كلي به دو نوع تقسيم بندي مي شوند :

الف- تايمر با تاخير در وصل (ON – DELAY) به اين نوع تايمر بايد انرژي داده شود و سپس رله عمل كرده و كنتاكتي را باز يا بسته نمايد. مانند رله زماني موتوري.

ب- تايمر با تاخير در قطع (OFF – DELAY) اين تايمر بعد از قطع انرژي عمل كرده و كنتاكتي را باز يا بسته مي نمايد. مانند رله زماني پنيوماتيكي.

زمان تعيين شده در تايمرها خيلي دقيق بوده و حدود دهم ثانيه مي باشد.

تايمرها را همواره بايستي همراه كنتاكتور بكار برد و هيچ وقت نبايد از آن بجاي كليد استفاده نمود.

تغیرات ولتاژ خروجی توسط تنظیم پتانسیومتردورانی وپتانسیو متر خطی

تغیرات ولتاژ خروجی توسط تنظیم پتانسیومتردورانی وپتانسیو متر خطی

 

موارد مصرف صنعتي :

            ·       پتانسیومتر دورانی مقاومت نوع کربنی

            ·       ولت متر دیجیتالی

            ·       منبع برق 12ولت

 

شرح آزمایش:

           ابتدا مقاومت متغییر دروانی را در روی دستگاه شناسایی می کنیم و سپس با استفاده از سیم های مدار اتصال بین پتانسیومتر دورانی منبع برق 12 ولت و یک ولت متر دیجیتال را برقرار میسازیم سپس پتانسیومتر دورانی 100 کیلواهمی را در جهت پادساعتگرد می چرخانیم تا در حداقل مقدار قرار بگیرد بعد از آن که  ولت متر را بطور صحیح قرار دادیم ابتدا  از ولتاژ ورودی که12ولت است وبا استفاده از سیم های اتصال به ترمینال(c)پتانسیومتر دورانی وصل کرده و از قسمت (B)به جاروبک پتانسیومتر به ولت متر وصل کرده واز (Vo)دستگاه به(A) پتانسیومتر وصل میکنیم. دستگاه را روشن می کنیم سپس پتانسیومتر را به ترتیب در وضعیت های 1 تا 10 قرار میدهیم و در هر وضعیت مقدار ولتاژ را میخوانیم و ثبت میکنیم یعنی با قرار دادن هر کدام ازرنج ها وبا تغییر دادن مقاومت  ولتاژ ورودی نسبت به رنج های پتانسیومتر دورانی ولتاژ خروجی را روی ولت متر دیجیتالی خوانده ودر جدول مربوطه را میدهیم

 

	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	Control setting
	11.85	11.72	9.94	8.35	6.88	5.25	3.64	1.91	0.16	0.01	outputvoltage

 

به سوالات زیر جواب دهید:

1-ولتاژ در طول بخش خطیV9-V2))چقدر است.

که در جدول موجود است.

2-ولتاژ در هر قسمت از این بخش چقدر است؟

که در جدول موجود است.

3-چرا این رابطه در دو انتها غیر خطی است؟

وقتی که اندازه کمیت بالا میرود یعنی از مقدار وضعیت موجود خارج می شود و این اندازه بیش از ظرفیتش می باشد و همچنین نباید در مقیاس پائینتر نیز استفاده کرد و اینکه دستگاههای اندازه گیری نباید از محدوده 30 تا 50 درصد مقیاس کامل بکار برد.

آزمایش پتانسیومتر خطی

موارد مصرف صنعتي :

1-پتانسیومتر خطی   2-ولت متر دیجیتالی       3-سیم های اتصال          4- منبع ولتاژ 5+و5- ولت

شرح آزمایش:

       ابتدا منبع برق5 ولت را توسط سیم های اتصال ترمینال(C)پتانسیومتر خطی وصل کرده واز ترمینال (B) پتانسیو متر به ولت متر دیجیتالی واز ترمینال (A)به منبع ولتاژ 5-ولت وصل می کنیم. ولتاژ ورودی که به مقاومت داخلی پتانسیو متر خطی ولتاژ وارد می شود. تغییراتی توسط مقاومت روی ولتاژ که به تغییر روی رنج های مختلف که از 1تا10 کیلو اهم می باشد.ولتاژ خروجی تغییر می یابد وبا خواندن ولتاژ خروجی نسبت به رنج پتانسیومتر  1تا10 کیلو اهم در جدول مزبور قرار داده ونمودار مربوطه ترسیم شده است.

10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	Control setting
4/99	3.98	2.87	1.89	0.71	-0.5	-1.75	-2.88	-4.15	-5.03	Output voltage

 

سوالات:

1-با استفاده از مالتی متر دیجیتال و انتخاب مقیاس مناسب (20 کیلو اهمی) مقاومت بین اتصالA وجاروبکB وقتی که جاروبک در وضعیت9 قرار دهید و اندازه گیری را تکرار کنید.

دستگاه خاموش بود 10.83 کیلو اهم

2-جاروبک را در 2 قرار دهید و اندازه را تکرار کنید؟

 2.25 کیلو اهم

3-مقاومت بین دو وضعیت 9و2را محاسبه کنید. ولتاز بین این دو وضعیت را محاسبه نمائید؟

که در جدول موجود است.

4-ولتاژ را به ازائ هر کیلوات اهم حساب کنید؟

که در جدول موجود است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

مدار پل وتستون

موارد مصرف صنعتي :

1-آمپلی فایر تفاضل

2-آمپلی فایر بهره درشت وریز  

 3-ولت متر آنالوگ

شرح آزمایش:

    در شکل زیر یک دستگا ه صفر کنند ه دیده می شود که البته به جای گا لوانومتر در این آزمایش ابتدا تر کیب آمپلی فایر و ولت متر را تنظیم می کنیم که وقتی بهره آمپلی فایر شماره 2 در حد اکثر مقدار قرار دارد ورودی صفر در آمپلی فایر تفاضلی مساوی خرو جی صفر در ولت متر آنالگ با شد . و ولت متر و آ مپلی فایر را مانند شکل زیر به هم وصل می کنیم ابتدا دو ورودی آمپلی فایر تفاضلی را را که اتصال کو تا ه هستند به هم وصل می کنیم و در نتیجه ورو دی این آمپلی فایر ها صفر میبا شد و سپس خرو جی آ مپلی فایر تفاضلی را با سیمی به ورو دی آ مپلی فایر شماره وصل می کنیم وسپس در آ مپلی فایر شما ره 2 کنترل در شت بهره را در روی 10 و کنترل ریز بهره را در روی 1 قرار می دهیم و سپس دستگاه را روشن کرده و توسط کنترل آ فست آمپلی فایر شماره 2 ولت متر را صفر می کنیم  این تنظیم مشکل و حساس است و به همین خاطر ابتدا ولتمتر روی بهره 10 آمپلی فایر صفر شد در حین آ زمایش درجه حرارت دستگاه ممکن است تغییر نماید و این تغییر در اندازه گیری موثر می باشد و به همین خاطر گاهی دستگاه را صفر می کنیم و زمانی که سو یچ پل وتستون در حالت ((  IN   می با شد یعنی مقاومت مجهول وجود دارد کنترل در شت بهره آمپلی شماره 2 را در روی 10 قرار می دهیم و سپس مقاومت 10- دوری متغیر را طوری تنظیم می کنیم که ولت متر تقریبا صفر باشد سپس کنترل بهره در شت آ مپلی فایر شما ره 2 را در روی 100 قرار داده و دو با ره با تغییر دادن مقاومت متغیر پل ولت متر آ نا لگ را صفر می نماییم و با این کار در واقع پل وتستون در حالت تعادل قرا ر می گیرد . در این آ زما یش ابتدا کلید مر بو ط به مقاومت مجهول را در وضعیت  out  قرار داده تا مقاومت Rx از مدار خارج شود سپس مقا ومت متغییر خطی 10 کیلو اهمی را وارد مدار می کنیم که این کار به این تر تیب است که  تر مینا ل های A و  B در این پتا نسیو متر را به تر تیب به تر مینا لها ی   C و   V0وصل می کنیم و در حالی که پتا نسیومتر خطی در حد اکثر مقدار خود یعنی 10 کیلو اهم است مقاومت آن را به این تر تیب که بهره در شت آمپلی فایر شماره 2 در 10 قرار دارد و با استفاده از مقاومت متغییر پل وتستون وضعیت تعا دل را در پل ایجاد می کنیم سپس با قرار دادن بهره در شت در 100 تنظیم نهایی را برای با لا نس کردن پل انجام می دهیم در این حالت عدد مربو ط به مقاومت متغییر پل را یاد داشت کرده و بقیه مقاومت های پل  را محاسبه می کنیم و این کار را در وضعیت های 1 تا 10 قرار می دهیم و این عمل را تکرار کرده و جدول زیر را  پرمیکنیم .

 

R4=(R2*R3)/R1	R1 (10-R3)	R3	Dial reading Balane	10k اهمresistor Setting(R4)
1.15	5.1	4.9	490	10
1.77	5.3	4.70	470	9
1.55	5.62	4.38	438	8
33.3	5.94	4.06	406	7
1.16	6.32	3.68	368	6
6.26	6.57	3.43	343	5
4.48	7.28	2.72	272	4
16.47	7.92	2.08	208	3
1.92	8.62	1.38	138	2
0.0087	9.9927	0.73	0.73	1

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

اندازه گیری بار وارده توسط نیروسنج تیری

موارد مصرف صنعتي :

1-آمپلی فایر با بهره ریز و درشت      2-ولت متر آنالوگ    3 –کرنش سنج   4-آمپلی فایر x100         5-آمپلی فایر ابزاری

 

شرح آزمایش:

کرنش سنج مخصوص اندازه گیری نیرو از یک شبکه کوچک سیم نازک تشکیل یافته است ودر روی یک جسم الاستیک قرار دارد . شکل (4-1) واین قطعه در روی تیر که هدف ان اندازه گیری کرنش ایجاد شده است طوری چسبانده میشود که تغییرات طول تیر در امتداد محور طول المان کرنش سنج باشد .

شروع آزمایش :

ابتدا در آمپلی فایر بهره درشت را روی (100)قرار می دهیم دستگاه را روشن میکنیم بدون هیچ گونه بار گذاری روی کرنش سنج توسط آفست آمپلی فایر ولت متر را صفر می کنیم  حال 10عدد سکه هم وزن را روی کرنش سنج قرار می دهیم وبا استفاده از بهره ریز آمپلی فایر شماره 1 مقدار ولتاژ خروجی را روی 7ولت قرارمی دهیم.دوباره سکه ها رو بر داشته مجددا یکی از سکه رو کرنش قرار داده ومقدار ولتاژ خوانده و در جدول مربوطه درج می کنیم متقابلا منحی داده های جدول نسبت به تغییرات ولتاژ خروجی نسبت به سکه ها رسم شده.

 

 

 

 

 

10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	Number ofcoins
6.9	6	5.2	4.8	4	3.1	2.5	2	1.1	0.8	Output voltage

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

ترانسفورمر تفاضلی متغییر خطیLVDT

موارد مصرف صنعتي :

1-سیم پیچ LVTD              2-ولت متر آنالوگ       3-آمپلی فایر با بهره ریزودرشت

4-آمپلی فایر A.C            5-فیلتر 40KHZ            6-ریکتو فایر یا یکسو کننده

7-متناوب کننده برق 40KHZ

شرح آزمایش:

       در این آزمایش ابتدا خروجی L V D T  یکسو میگردد و سپس با استفاده از ولت متر دیجیتال و آنالو گ اندازه گیری میشود ولت متر آنالگ ولتاز خروجی را نسبت به وضعیت آهنربایی بهتر نشان میدهد . مدار را ابتدا تشکیل میدهیم که مدار متشکل از یک عدد    L V D Tو آمپلی فایر و فیلتر و یک سو کننده جریا ن القایی متناوب و ولت متر تشکیل شد ه است را به هم وصل میکنیم .

فیلتر 40 کیلو هرتز یعنی فقط خروجی آن فقط 40 کیلو هرتز را رد میکند . وظیفه دیود یکسو کننده است سپس آمپلی فایر AC را در روی 1000 قرار داده و سپس پیچ کنترل بهره درشت آمپلی فایر شماره 1 را روی 100 و بهره ریز آن را روی 2 % قرار میدهیم . سپس با به کار بردن پیچ افست آمپلی فایر شماره  1و با ایجاد اتصال کوچک 2 ورودی آمپلی فایر تفاضلی و اتصال موقت خروجی به آمپلی فایر شماره 1 خروجی مدار را صفر مینماییم با چاخاندن قسمت غلطکی LVDT بعد از این کار دوباره ورودی آمپلی فایر شماره 1 رابه خروجی یکسو کننده جریان متناوب وصل میکنیم .و سپس موقعیت هسته آهن ربایی را در وضعیت خنثی قرا ر میدهیم و بایستی در این حالت ولتاژ خروجی که در ولت متر دیجیتال میباشد در حداقل مقدار خود باشد و سپس این مقدار را در جدول ثبت مینماییم و پیچ تنظیم L V D T  رادر جهت عقربه ساعت دید از طرف چپ 4 دور چرخانده ودر هر دور ولتاژ خروجی را در ولت متر آنالگ و دیجیتال خوانده ودر جدول یاد داشت میکنیم وسپس پیچ تنظیم L V D T  را این بار از وضعیت خنثی در خلاف جهت عقربه ساعت چها دور چرخانده و در هر دورولتاژ خرو جی را مینویسیم .

 

 

4	3	2	1	0	-1	-2	-3	-4	Core   position (turns from neutral)
0.485	0.415	0.306	0.1657	0.133	0.167	0.304	0.408	0.472	Digital Voltmeter
7.5	6.5	4.9	2.3	0	2.3	4.9	6.4	7/ 2	Analoge Voltmeter

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 سوالات؟

1-توضیح دهید چرا ولتاژ اندازه گیری در ولت متر های دیجیتالی وآنالوگ با هم متفاوت است؟ کدام یک را قابل قبول می دانید

آنالوگ – برای کالیبراسیون وتحلیل استفاده می شود.برای اینکه در دیجیتال آمپلی فایر به دلیل بزرگی عدد استفاده نشد ولی در  آنالوک چون عدد کوجک است استفاده می شود.

2-آیا در این اندازه  گیری فاز جریان متناوب قابل تشخیص است یا نه؟

هسته به سمت Aحرکت می کند ولتاژالقا شده درآن بیشتر ازسیم پیچی Bشده  وخروجی آن به صورت آنچه درشکل  Aنشان داده شده می شود وقتی هسته دروسط باشد ولتاژ القا شده درAوBمساوی ودرنتیجه هسته  در وسط میماند. و وقتی هسته یه سمت B حرکت کند یعنی ولتاژ در سیم پیچ B بیشتر القا شده است.

3- حساسیت دستگاه را با استفاده از مشخصات دستگاه تعیین کنیید؟

 

H= 14∆Qo∆Qi'>

Y=0.192x +0.04

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

اندازه گیری جابجائی توسط خازن با ظرفیت متغیر

موارد مصرف صنعتي :

1- آمپلی فایر بهره ریز و درشت               2-پل وتسون                          3-منبع برق5   

4-فیلتر 40khz                                  5-آمپلی فایر A.C                 6-خازن متغییر

7-ریکتو فایر ویا یکسو کننده 

شرح آزمایش:

          ابتدا از ترمینال ولت متر به به ترمینال (O/P)آمپلی فار شماره یک وصل از (I/P) همان به ترمینال (O/P)آمپلی فایر وصل واز ترمینال (B)آمپلی فایر به ترمینال(A)پل وتسون وصل می کنیم واز ترمینال (A) آمپلی فایر به ترمینال(O/P) یکسو کننده وصل واز (I/P) یکسو کننده به ترمینال (O/P)فیلتر واز ترمینال(I/P) فیلتربه ترمینال (O/P)آمپلی فایرA.C وصل و از ترمینال(I/P)آمپلی فایر  A.Cبه ترمینال(O/P)خازن وصل و از ترمینال(I/P)خازن به ترمینال(O/P)متناوب کننده برق واز منبع برق (5+) ولت به ترمینال (D) پل وتسون وصل کنید؟ابتدا صفحه خازن (هسته مرکزی)را با پیچاندن کامل از استوانه بیرونی خارج کردیم سپس علامت روی پیچ که وجود داشته در بالا قرار دادیم در این حالت خازن در وضعیت تقریبا در حداقل ظرفیت قرار دارد بهره آمپلی فایر A.C را روی(100)قرار دادیمدستگاه را روشن کرده وبهره درشت آمپلی فایر شماره 1را روی(100)وبهره ریز را روی(0.4) با استفاده از پیچ تنظیم آفست خروجی آمپلی فایر را صفر کنید. با تنظیم پتانسیو متر 10 دوری وقتی که هسته مرکزی خازن کاملا بیرون باشد خروجی ولتاژ ولت متر باید صفر باشد و با پیچاندن هسته مرکزی در هر دور یک ولتاژ ایجاد می شود که در جدول فوق نوشته و نمودار آن رسم شده.

 

 

 

 

 

50 pf	Scraw full in                 Screw full out									25 pf	Approximate Capacitance
10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0	Turns  of   screw
2.54	2.36	2.17	1.95	1.73	1.48	1.31	1.19	0.80	0.48	0	Output voltage

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

اندازه گیری سرعت زاویه ای توسط تا کوژنراتور

موارد مصرف صنعتي :

1-ولت متر آنالوگ        2-دستگاه شمارنده تایمر          3 -DC موتور

4-پتانسیو متر سیمی        5-آمپلی فایر                    4-دور سنج

 

شرح آزمایش:                             

              بعد از تشکیل دادن مدار دستگاه شمارنده تا یمر را در حالت شمارند ه قرار می دهیم  و سپس مدت آن را برای یک ثانیه تنظیم میکنیم و سپس در آمپلی فایر شماره یک بهره درشت را در 10 و بهره ریز آن را روی 1% قرار می دهیم و سپس اتصال را بر قرار کرده  و سپس با استفاده از پتا نسیو متر سیمی 10کیلو اهمی ولتا ژ ورودی به موتور برق را در حدی تنظیم میکنیم که دور آن مساوی rps 5  باشد در این آزمایش با تغییر مقاومت پتانسیو متر ولتاژ خروجی آن در حدی تنظیم مییشود که بتواند موتور برق را با سرعت خاصی بچر خاند و با تغییر ولتاژ دور موتور برقی نیز تغییر میکند و با استفاده از دستگاه شمارنده مستقیما دور موتور را ثبت میکنیم و سپس دور های 5و10و20و30و40 rps  را در موتور برقی ایجاد کرده و در هر دور ولتاژ خروجی ترانسدیوسر را توسط ولت متر آنالگ اندازه گرفته و در جدول ثبت نموده و با استفاده از اعداد جدول منحنی تغییرات را رسم میکنیم .

 

 

 

 

 

 

40	30	20	10	5	rpm
9.1	7	4.9	2.1	1	Voltage

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

اندازه گیری سرعت دورانی توسط ترانسدیوسر مادون قرمز

موارد مصرف صنعتي :

1-سنسور مادونه قرمز           2-دور سنج یا شمارنده         3-موتور D.C 

4- ولت متر آنالوگ               5-آمپلی فایر قدرت            6-ولت متر دیجیتالی

7-پتانسیو متر سیمی

شرح آزمایش:                           

       ابتدا از ولت متر دیجیتالی به ترمینال (o/p)دور سنج  یاسنسور مادونه قرمزوصل می کنیم واز همان ترمینال به (I/P)شمارنده دور وصل می کنیم واز ترمینال (I/P)موتورD.Cبه ترمینال (O/P)آمپلی فایر قدرت وصل واز همان ترمینال به ترمینال(+)ولت متر آنالوگ وصل می کنیم و از همان ترمینال به (O/P) آمپلی فایر قدرت وصل واز ترمینال (I/P)آمپلی فایر قدرت به ترمینال (B) پتانسیو متر سیمی وازترمینال(C) پتانسیو متر سیمی به منبع ولتاژ (12+)ولت وصل وترمینال (A) پتانسیو متر به ولتاژ (0V) وصل شود.دستگاه را روشن می کنیم محور با دست بچرخانید(با استفاده از دیسک بزرگ آلومینیومی)ولتاژ خروجی از ترانسدیوسر را وقتی که اشعه مادونه قرمز می تابدو زمانی که قطع می شود را یاداشت کردیم عدد شمارنده را با کلیدRESET صفر کنیدبا استفاده از دکمه تنظیم پتانسیومتر سیمی 10 کیلو اهمی 2 ولت به اکتروموتوربرق دهید بااستفاده از یک زمان سنج زمان را کنترل کنید برای دقت کار دکمه RESETرا فشار داده ونگه دارید. ودر زمان مناسب آن را رها کردیم تا این که شمارش شروع شود و لحظه ای که یک دقیقه تمام می شود دکمه COUNTرا در وضعیت time قرار دهیدتا شمارش قطع شود. این عمل را برای ولتاژ های 2 و3 و4 و10 ولت انجام داده ایم در جدول مذبور با رسم منحنی قابل مشاهده است.

 

 

 

 

10	9	8	7	6	5	4	3	2	Voltage
43	38	35	30	25	21	16	12	8	rps

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

اندازه گیری درجه حرارت

موارد مصرف صنعتي :

1- حس گر IC که از 16 ترانز یستور و9 مقاومت و 2 خازن به شماره IC (LM335) خروجی 10 ولت به ازای هر کلوین

2-سنسوره REF

شرح آزمایش:      

            ابتدا ولت متر دیجیتال را به خرو جی INT منظور خرو جی وصل میکنیم داخل محفظه گرم که در حال حاضر غیر فعال است وصل می کنیم و ولتاژ خرو جی مستقیما مربو ط به حرارت داخل محفظه است و بازای هر  K  تغییر در درجه حرارت ولت متر 10 میلی ولت تغییر ولتاژ نشان می دهد  و اگر ولت متر بر حسب ولت نشان دهد عدد خوانده شده را در 100 ضرب می کنیم  تا درجه حرارت کلوین بدست بیاید  . وسپس این عدد رادر خانه صفر جدول نوشته و سپس با اتصال منبع

12 ولتی به ورودی گرم کن و با اندازه گیری زمان در هر دقیقه ولتاژ خرو جی و در نتیجه   درجه حرارت محفظه رادر  جدول یاد داشت میکنیم  وسپس نمودار مربوط را رسم میکنیم .   

 

 

 

 

 

 

 

10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0	Time(minuts)
3.31	3.30	3.29	3.27	3.25	3.22	3.18	3.13	3.06	3	3.02	Int.Voltage(volts)
331	330	329	327	325	322	318	313	306	300	302	k	Temperature
58	57	56	54	52	49	45	40	33	27	29	c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

گرما یاب مقاومتی

موارد مصرف صنعتي :

1-سنسور IC  گرما     2-پتانسیومتر خطی  با مقاومت (10) اکیلو اهمی 3-منبع (5)ولتی

شرح آزمایش:     

        دستگاه رو روشن کرده وپتانسیو متر (10) کیلو اهمی را طوری تنظیم کردیمکه افت ولتاژدر طول پلاتین RTDکه (1.8) میلی ولت می باشد این کار موجب کالیبراسیون RTD برای درجه حرارت اتاق می شود ابتدا با استفاده از ترانسدیوسر IC درجه حرارت اتاق اندازه می گیریم برای این منظور ولت متر دیجیتالی را در مقیاس (20) ولت قرار داده و ولتاژ خروجی را از ترمینال(INI) اندازه گرفتیم این ولتاژ متناسب با درجه حرارت محییط بود و اگر آنرا در (100) ضرب کنیم درجه حرارت محیط بر حسب کلوین بدست می آید. منبع برق 12 ولتی dc را به ورودی گرمکن وصل می کنیم تا این مقاومت اطراف ترانسدیوسر RTD را گرم کند ولتاژ خروجی از RTD را در مقیاس 200 ولتی  اندازه بگیریم همزمان با این کار ولتاژ خروجی از سنسورIC را در مقیاس 20 ولتی توسط  ولت متر دیجیتالی اندازه بگیرید.

با تشکیل جدول : اندازه گیری مقدار ولتاژ در هر 10 دقیقه انجام داده و ولتاژ را در جدول با توجه به فرمول (R=100*0.38XC) بر حسب کلوین سلیوس و مفاومت RTD بر حسب اهم قرار دادیم.

 

 

 

 

 

 

 

10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0		Time(minute)
478	478	478	478	478	478	478	478	478	302	269	K	RTD Temperature
58	57	56	54	52	49	45	40	33	27	26	C
125.4	125	124.6	124.1	123.5	122.5	121.1	119.3	118.8	114.5	110	اهم	RTD Resistance

 

 

 

 

سوالات :

 

1- وقتی درجه حرارت از20درجه به 50درجه سانتی گرادمی رسد ، تغییر مقاومت RTDچقدراست.

که در جدول موجود است

2- رابطه بین مقاومت ودرجه حرارت چگونه است ؟

درمنحنی که بااستفاده ازاعدادبدست آمده ازولت متروصل کردیم منحنی از4درجه سانتی گرادبه بعد

رفتار خطی ازخود نشان می دهد درحالیکه درمنحنی که ازاعداد بدست آمده ازفرمول برای مقاومت

 RTPنصب کردیم رابطه بین درجه حرارت ومقاومت ازاول خطی است وعلت اینکه ازقسمتی

ازمنحنی غیرخطی درآمده به خطادرحین آزمایش ربط داده شود.

3- توان حرارتی تلف شده درترانسدیوسرRTDراوقتی که درجه حرارت آن 50درجه است حساب کنید.

در جدول موجود است.

4- وقتی 50درجه سانتی گراد توسط ICوRTDاندازه گیری می شود ، تفاوتی بین دودستگاه ملاحظه

می شود  یانه ؟اگرتفاوت است علت آن چی می تواند باشد؟

بلی تفاوت دیده می شود –ازمشخصاتICاین است که به ازای هردرجه کلوین 10 میلی ولت

خروجی داریم وولتاژخروجی مستقیمآ نشانگردرجه حرارت برحسب کلوین می باشد این درحالیست

که درRTPبا افزایش درجه حرارت مقاومت آن افزایش می یابد که آن مقاومت را اندازه می گیریم که

معادل ولتاژخروجی ازآن است .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان آزمایش:

ترمیستور

موارد مصرف صنعتي :

1-پل وتسون                         

2- دستگاه ترمستور   NTC

شرح آزمایش: 

        تر میستور به علت اینکه مقاومت الکتریکی آن نسبت به در جه حرارت تغییر می یابد به منظور اندازه گیری در جه حرارت ساخته شده است . ترمیستور ها در انواع میله ای و دیسکی و تسبیحی وجود دارد .

تغییرات مقاومت تر میستور در مقابل تغییرات در جه حرارت داخل محفظه گرمکن دارای گستره وسیع تری است  به همین خاطر اندازه گیری درجه حرارت در این گستره باید خیلی سریع انجام شود.  در این آ زمایش ترمیستور به طور سری با یک مقاومت معلوم و متغییر به منبع 5 ولت وصل است .

خروجی A  از تر میستور مربوط به محفظه گرمکن به یک مقاومت ثابت یک کیلو اهم وسپس به

مقاومت متغیر پل وتستون به طور سری وصل می کنیم در عین حال خروجی پل را به ولت متر دیجیتال نیز وصل می کنیم .  و سپس برای هر کدام از اندازه گیری ها مقاومت متغیر را طوری تنظیم میکنیم که ولتا ژ در مقاومت تر میستور و مقاومت متغیر پل نصف ولتاژ ورودی باشد  ویعنی اینکه مقاومت خوانده شده در المان متغییر پل در وا قع همان مقاومت الکتریکی ترمیستور در نظر گرفته می شود .

مراحل آزمایش :

              ابتدا مدار را وصل میکنیم و سپس سو یچ مقاومت های R=12KΩ ,RX  را در وضعیت   OUT قرار می دهیم  با این کار 2 مقاومت مزبور از مدار پل خارج می شوند و سپس مقاومت متغیرپل   در روی 500 اهم تنظیم می کنیم . دستگاه را روشن کرده و مقاومت متغیر پل را در حدی قرار می دهیم که ولتاز خرو جی از جارو بک 5/2 ولت باشد در این حالت مقاومت مربوطه را یاد داشت میکنیم و سپس با اندازه گیری ولتاژ خرو جی از INT  سنسور دمایی  IC  درجه حرارت داخل محفظه را تعیین می کنیم و سپس کمیت های مر بو طه را بعد از زمان های اندازه گیری تعیین ودر جدول یاد داشت می کنیم . و در زمان صفر هنوز محفظه کرم نشده است  و در جه حرارت اندازه گیری شده مربوط به در جه حرارت اتا ق می با شد المان محفظه گرم را به منبع 12 ولت وصل کرده و و در هر د قیقه پل را طوری تنظیم می کنیم که ولتا ژ خرو جی 5/2 ولت باشد و مقاومت پل را در جدول یاد داشت می کنیم و واز این طریق مقاومت تر میستور را حساب می کنیم . وسپس همزمان با اندازه گیری ولتاژ و تعیین مقاومت تر میستور در جه حرارت محفظه را با استفاده از IC  اندازه می گیریم و آنرا بر حسب کلوین و سانتی گراد در جدول یادداشت  می کنیم  و بد ین تر تیب در هر در جه حرارت اندا زه گیری شده مقاومت تر میستور مشخص می شود . وسپس بر حسب اعدادی که در جدول ثبت گردیده است منحنی مربو طه را رسم می کنیم .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0	Time(minutes)
478	478	478	478	478	478	478	478	478	302	269	k	Temperature (from IC Traansduser)
58	57	56	54	52	49	45	40	33	27	26	c
84	88	95	104	139	140	170	236	281	384	443	Dial Reading for 2.5v
0.841	0.881	0.951	1.041	1.391	1.401	1.701	2.361	2.811	3.841	5.43	Thermistor Resistance (10xDial reading+1)

 

 

 

 

 

سوالات :

            ·        با استفاده از جدول فوق منحنی تغییرات مقاومت ترمیستور نسبت به درجه حرارت را رسم کنید؟

          که در جدول موجود است.

            ·        در منحنی مزبور وقتی ترمیستور 4/3 کیلو اهم است، درجه حرارت محفظه را تعیین کنید؟

           که در جدول موجود است.

            ·        به نظر شما این اندازه گیری هاتا چه حد قابل قبول است؟

به نظرمی آید RTPوIC دراندازه گیری درجه حرارت بهترعمل کرده اند باتوجه به نمودارمربوط  به ترمیستورمیزان خطی بودن آن  کم است وشاید بادقت بیشتربتوان کمی آن رااصلاح کرد .

 

 

 

 

تلفات 23/5 درصدی برق در شبکه انتقال و توزیع

تلفات 23/5 درصدی برق در شبکه انتقال و توزیع

 

مرکز پژوهشهای مجلس شورای اسلامی ضمن بررسی آخرین وضعیت تولید و مصرف برق در کشور و علل خاموشی ها، تلفات 23/5 درصدی برق در شبکه انتقال و توزیع را عامل خاموشی های اخیر دانست.به گزارش فارس به نقل از دفتر اطلاع رسانی مرکز پژوهشها، محمدرضا محمدخانی مدیر، محمدحسن معادی رودسری معاون و هاشم خویی مدیر گروه نیروی دفتر مطالعات انرژی و صنایع و معادن این مرکز در یک میزگرد خبری شرکت، وضعیت تولید و مصرف برق و علل خاموشی ها را تحلیل و بررسی کردند. محمدخانی سهم نیروگاههای حرارتی، برق آبی و بادی را در تولید انرژی کشور به ترتیب 90/8 درصد، 9/13 درصد و 7% اعلام کرد و گفت: درمیان نیروگاههای حرارتی نیز سهم نیروگاههای بخاری، گازی، سیکل ترکیبی و دیزلی در تولید برق به ترتیب 34/46 درصد، 32/92 درصد، 17 درصد و 0/92 درصد است. وی میزان تلفات در شبکه انتقال و توزیع برق نیروگاهها را طبق آخرین گزارشها در سال گذشته 23/54 درصد ذکر کرد و افزود: این میزان در سال 1385 برابر با 22/83 درصد بوده است. در ادامه رودسری سهم سرانه برق مصرفی در ایران را در سال 1386 برابر با 2195 کیلووات ساعت ذکر کرد وگفت: در همین سال سرانه مصرف برق در قطر 17937، کانادا 15950، آمریکا 11949، کویت 9493، ژاپن 7321، فرانسه 6830، کره 6640، آلمان 6173، عربستان سعودی 5611، روسیه 4409، ترکیه 1561، چین 1140 و هند 380 کیلووات ساعت بوده است که اگر متوسط مصرف جهانی مدنظر قرار داده شود، مصرف برق سرانه مردم ایران از متوسط جهانی کمتر بوده است. وی همچنین مصرف خانگی برق در ایران را برای هر نفر ایرانی در سال 1385 (2005) حدود 56/84 کیلووات ساعت ذکر کرد و افزود: همین شاخص برای اهالی کشورهای آمریکا، کانادا، قطر، کویت، عربستان سعودی، ترکیه، روسیه، آلمان، فرانسه، ژاپن، کره جنوبی، هند، چین، انگلیس، مصر و اردن در همان سال به ترتیب 385/7، 393/51، 330/25، 650/06، 272/46، 35/94، 63/1، 143/2،
 206/76، 217/89، 88/17، 7/98، 18/16، 162/6، 38/89 و 45/79 کیلووات ساعت بوده است و این مقایسه نشان می دهد که ایران در بخش خانگی نسبت به کشورهای ترکیه، هند، چین، اردن و مصر مصرف سرانه بیشتر و در مقایسه با بقیه کشورها مصرف سرانه کمتری دارد. وی شدت انرژی در ایران را نسبت به سایر کشورها بالا توصیف کرد و گفت: بالابودن شدت انرژی ناشی از وجود تجهیزات کهنه، پرمصرف و انرژی بر در صنایع ایران است. خویی از صاحبنظران صنعت برق کشور نیز در این جلسه گفت: در سال 1386 حدود 48 میلیارد کیلووات ساعت تفاوت بین میزان تولید و فروش برق وجود داشته است که از وجود 23/53 درصد تلفات در شبکه نیروگاهها، انتقال و توزیع حکایت می کند و اگر این رقم به 13/53 درصد کاهش داده شود، بیش از 20 میلیارد کیلووات ساعت برق به ظرفیت آماده توزیع کشور اضافه خواهد شد ضمن اینکه اگر قرار بر تولید باشد برای تولید این مقدار برق باید نیروگاهی با ظرفیت 4900 مگاوات ایجاد شود که به عنوان مثال در مورد یک نیروگاه بخاری هزینه آن حدود دو میلیارد دلار خواهد بود. ضمن اینکه 20میلیارد کیلووات ساعت کاهش تلفات با توجه به قیمت 773 ریالی در نظر گرفته شده برای هر کیلووات ساعت در قانون بودجه 1387، حدود 15/5 هزار میلیارد ریال (معادل 1/5 میلیارد دلار) درآمد نصیب کشور خواهد کرد. خویی ضمن مروری بر جدول تلفات شبکه های توزیع به تفکیک شرکت های برق منطقه ای و شرکت های توزیع گفت: تلفات برق در نقاط شبیه به هم از نظر جغرافیایی و اقلیمی بسیار متفاوت است به گونه ای که بیشترین تلفات برق مربوط به شهر اهواز با 42/93 درصد بوده و کمترین آن نیز مربوط به شبکه برق اصفهان با 6/37 درصد و بعد از آن مربوط به توزیع برق شمال غرب تهران با 6/95 درصد است. خویی اضافه کرد: اگر دلیل اتلاف بالای برق در اهواز (42/93 درصد) وجود رطوبت هوا باشد چرا این میزان در استان هرمزگان و بوشهر که تقریبا در همان شرایط آب و هوایی قرار دارند به ترتیب از 17/67 و 17/22 درصد فراتر نمی رود؟ ضمن اینکه تلفات برق در شمال غرب تهران 6/95 درصد، در جنوب غرب تهران 16/55 درصد و در کرج حدود 25/5 درصد است و دلیلی برای این تفاوت هم وجود ندارد.

استفاده از تکنولوژی پردازش P2P در شبکه های توزیع انرژی الکتریکی

استفاده از تکنولوژی پردازش P2P در شبکه های توزیع انرژی الکتریکی

 

 

 

واژه های كلیدی: حجم بالای محاسباتی- تكنولوژی پردازش نظیر به نظیر- پتانسیل محاسباتی

 

 

 

چكیده:

      تحولات جدید در عرصه صنایع و سخت افزارها و نرم افزارها و همچنین ظهور بسترهای جدید مخابراتی از یك سو و افزایش انتظارات مشتركان برق از سویی دیگر موضوع مدیریت شبكه های  توزیع را با چالشهای جدی روبرو ساخته است. اتوماسیون شبكه های توزیع با هدف بهبود كیفیت برق، حجم بالای محاسباتی را ایجاد نموده كه در آن متغیرهای مختلف در تعامل با یكدیگر به بهبود وضعیت سیستم می انجامند. ظهور این حجم  بالای محاسباتی لزوم ارائه راهكارهای فنی و اقتصادی را در این عرصه اجتناب ناپذیر می نماید. در این مقاله ضمن معرفی تكنولوژی P2P به تبیین دلایل بروز چالش كارائی محاسباتی در شبكه های توزیع پرداخته شده است. در پایان ظرفیتهای محاسباتی بالقوه در یك شبكه نمونه بررسی و نتایج آن مورد نقد قرار گرفته است.

1. معرفی تکنولوژی P2P و تاریخچه آن

1.1 Peer to Peer  چیست؟

این قسمت خلاصه ای از سابقه و تاریخ دوره این P2P است و تعریف آن را در متن جاری شرح می دهد. برای مثال تکنولوژی های رایج  P2Pبه همراه طبقه بندی ها و رفتارشان به شرح زیر آمده است.

1.2 peer to peer بصورت تاریخی

P2P اساسا" برای تشریح ارتباطات دو نقطه استفاده می­شود. به عنوان مثال مکالمه تلفنی نقطه به نقطه است. در واقع اینترنت به عنوان سیستم نقطه به نقطه شروع به کار کرد. هدف اصلی آرپانت ، به اشتراک گذاری منابع محاسباتی گرداگرد ایالات متحده آمریکا بود. چالش آن ارتباط مجموعه ای از منابع توزیع شده با استفاده از ارتباطات شبکه مختلف به همراه یک معماری شبکه مشترک بود. میزبانان اولیه آرپانت چندین دانشگاه ایالات متحده مانند دانشگاه LA[1] و دانشگاه Santa Barbara و دانشگاه Utah و سریلانکا بود. آن ها پیشتر بصورت سایت های مستقل با وضعیت مساوی بودند و آرپانت آن ها را به یکدیگر مرتبط کرد اما نه مانند master/slave یا ارتباط client/server بلکه ترجیحا" به صورت نقاط محاسباتی مساوی.

اینترنت از اواخر دهه 1960 تا 1994 مدلی از یک اتصال را داشت. ماشین ها فرضی بوده و همیشه فعال و متصل بودند و آدرس IP دائمی به آن ها اختصاص داده شده بود. سیستم DNS اصلی برای این محیط طراحی شده بود که یک تغییر در آدرس IP غیرعادی و نادر فرض می­شد و انتشار روی سیستم روزها به طول می انجامید. در هر حال با اختراع Mosaic، مدل دیگری شروع به پیدایش در مقابل کاربرانی نمود که به اینترنت به وسیله مودم های Dial up وصل می­شدند. این پدیده نوع دوم ارتباط بود زیرا کامپیوترهای شخصی مکررا" به شبکه به صورت غیرمنتظره وارد و خارج می شدند. لذا، بدلیل اینکه ISPها بدون آدرس های IP شروع به اجرا کردند. آن ها به آدرس های IP پویا برای هر جلسه با دادن آدرس IP متفاوت به هر رایانه شخصی در subnet ممکن، دسترسی پیدا کردند. این طبیعت زودگذر و ناپایدار از رایانه­های شخصی برای مرتبط شدن با موجودیت های دائمی DNS جلوگیری نمود، از این رو کاربران رایانه های شخصی را از میزبانی هر داده یا موارد کاربردی شبکه به صورت محلی باز می داشت.

شکل (1): نمونه یک شبکه P2P

در مدت زمان کوتاهی سرویس گیرنده های رایانه های شخصی به خوبی کار کردند. به مرور زمان سخت افزار و نرم افزار توسعه یافت و منابع استفاده نشده در پشت چهره نوع دوم اتصال وجود داشتند که وجود اشتباهاتی را ثابت می کرد ، با آرایه گسترده ای از پردازنده های آماده داده شده که قبلا" ذکر شد ، انجمن نرم افزاری به صورت جدی شروع به استفاده از کاربردهای P2P کرد.

1.3       تعریف مدرن Peer to Peer

با ظهور تکنولوژی جدید در اواخر دهه 1990 یک تعریف جدید برای نقطه به نقطه به شرح زیر پدیدار شد.

P2P  طبقه­ای از درخواست هاست که بهره وری منابع را برای مثال، ذخیره سازی، ظرفیت و حضور بشر در حوالی اینترنت مقدور می سازد[2].

شکل(2) : الگوریتم SETI برای انجام تحلیل داده­ای توزیع شده بر روی داده­های رادیو تلسکوپی

2. کاربردهای پردازش P2P در حال حاضر

2.1 File sharing/storage programs e.g. Gnutella [3], Napster [4], LimeWire, Kazaa[6] Freenet [7], Popular Power [8], have taken the spotlight by providing a way of sharing audio and video files.

2.2  CPU resource-sharing systems e.g. SETI@HOME[9], United Devices [10], Entropia [11]

2.3  Instant messaging  (برای مثال ICQ [12]).

2.4  Conferencing applications e.g. NetMeeting [13] for white-boarding, voice over IP

 

 

در این مقاله بر کاربرد دوم P2P تاکید شده است که مثال کاربردی آن به شرح زیر آمده است.

استفاده SETI@Home از پردازش توزیع شده

در سال 1996، [1]SETI@Home اقدام به تجربه علمی از رایانه­های متصل به اینترنت در جستجو برای اطلاعات ماورای عالم خاکی(SETI)[3] کرده بود. SETI یک برنامه مبتنی بر محافظ صفحه نمایش را برای کاربران توزیع می­کند که از الگوریتمهای تحلیل سیگنالهای مختلف برای پردازش داده­های رادیو تلسکوپ استفاده می­کند.

درحین نوشتن، بالای3 میلیون کاربر علامت دار شده­اند و بالای یک میلیون سال از زمانCPU را برای داده­ها استفاده می­کنند. نرم افزار سرویس گیرنده[4] (برای مثال محافظ صفحه نمایش) با سرویس­دهنده[5] برای داونلود داده­ها جهت پردازش مادامی که مسئله حل شود، ارتباط برقرار کرده، سپس نتیجه را به سرویس­دهنده برمی­گرداند(شکل 2). اگر این اجرا، موفقیت لازم را کسب نکند در اینصورت از آن صرفنظر می­شود.

 

 

پروژه­های مشابه دیگری نیز وجود دارد

·  شبکه توزیع شده که از توان محاسباتی بمنظور رمزگشایی پیغامهای رمزدار شده غیرقابل شکست پیشین استفاده می­کند.

·  شرکتهایی نظیر United Devices و Entropiaکه تعداد گوناگونی از مسائل هم با سود و هم بدون سود تجاری را حل می­­کنند.

شکل (3) نیز از زاویه­ای دیگر، بهره وری cpu را در حین استفاده از اینترنت به تصویر می­کشد.

3. ظرفیت سنجی استفاده از P2P در شبکه های توزیع

مدیریت شبکه های توزیع به دو روش زیر صورت میپذیرد:

3.1.

شکل (3): بهره وری CPU حین استفاده از اینترنت

 

مدیریت شبکه ها بصورت استاتیک: : در این روش با نمونه برداری از شبكه، متوسطی از پارامترهای اساسی سیستم بدست می آید كه همچون نماینده داده ها در یك سیستم دینامیك عمل خواهد كرد. بدین ترتیب نمونه های محدودی از كمیت و كیفیت پارامترهای اساسی سیستم در دست خواهد بود كه با ورود آنها به نرم افزارهای شبیه ساز و اعمال ماژولهای مختلف محاسباتی، اقدام به شبیه سازی پاسخ سیستم صورت می­پذیرد. در این روش خروجی سیستم شبیه سازی شده به عنوان ورودی لازم برای كوردیناسیون رله ها و دستورالعمل های مانور و تركیب بندی و آرایش سیستم خواهد بود.

3.2. مدیریت شبکه ها بصورت دینامیک: در این روش محاسبات در زمان واقعی انجام شده و نتایج حاصل شده بصورت online به تجهیزات موجود، اعم از رله ها و ادوات کنترل و ... اعمال می شود.

 

تحولات جدید در صنایع، تغییرات عمده در فرهنگ و رفاه عمومی، گسترش و پیچیدگی مصارف و تعاملات دو سویه آنها با شبکه، حجم وآشفتگی توابع تصمیم گیری در شبکه، تجدید ساختار در شبکه های قدرت و ظهور دیرهنگام مباحث بازار برق، مباحث پیشرفته امروزی در خصوص کیفیت برق، ظهور سیستمهای جدید سخت افزاری و نرم افزاری، تحولات در عرصه ارتباطات و اطلاعات و ایجاد بسترهای جدید برای مدیریت و تکنیکها و تاکتیکها و توابع تصمیم گیری، همه و همه مجموعه شبکه های توزیع را با چالشی مهم مواجه نموده است.

از طرفی، مصرف کنندگان نهایی انرژی الکتریکی همواره خواستار دریافت مداوم برق با کیفیت مناسب هستند. بنابراین در بهره برداری از شبکه های توزیع دو اصل اساسی ذیل مطرح میگردد:

ü      تداوم ارائه سرویس[6] به مصرف کنندگان،

ü      حفظ کیفیت مناسب سرویس

با توجه به موارد مذکور، رویکر به سمت مدیریت شیکه بصورت دینامیک از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از آنجائیکه مدیریت چنین شبکه نیاز به پردازش های فراوانی نظیر آنچه که در ذیل آمده است، حجم انبوهی از داده ها و محاسبات را تحمیل می نماید و نیاز به پردازنده های بسیار قوی و گرانقیمت را هر چه بیشتر آشکار می سازد.

·        کنترل اتوماتیک

o       جداسازی باسبارها به صورت اتوماتیک

•         ایزوله نمودن خطا

•         تشخیص اضافه بار

•         بازیابی سرویس

o       Feeder Deployment Switching & Automatic Sectionalizing

•         پیدا نمودن محل خطا

•         ایزوله نمودن خطا

•         ترکیب بندی مجدد فیدر

•         بازیابی سرویس

o       Integrated Volt/Var Control

•         کنترل ولتاژ باس بار

•         کنترل توان راکتیو و پست

•         کنترل ولتاژ نقاط فیدر

•         جبران سازی افت خط

•         کنترل جریان گردشی ترانسها

o       Substation Transformer Load Balancing

•         حداقل کردن اضافه بارها

•         کاهش تلفات بار ترانس

•         بازیابی بار سردCLPU[7]

·         جمع آوری و پردازش اطلاعات

o       Analog Data Freeze

o       Data Logging

o       Data Monitoring

 

بخش اعظم پردازشهای فوق به عهده مرکز کنترل (دیسپاچینگ) میباشد. همچنین ارتباط مرکز کنترل با پستهای توزیع بصورت شعاعی بوده و در صورت بروز برخی سوانح، امکان عدم دسترسی به پست وجود خواهد داشت.

لذا با استفاده از قابلیت پردازش P2P میتوان بر این مشکلات فائق آمد و از سایر پیامدهای مثبت آن نیز بهره مند شد.

با استفاده از این تکنولوژی، پستهای توزیع علاوه بر اتصال به دیسپاچینگ، به یکدیگر نیز ارتباط داده می شوند و از قابلیتهای زیر برخوردار می گردند:

a)    مرکز کنترل میتواند با بیش از دو مسیر به پست دسترسی داشته باشد،

b) با برخی از نرم افزارهای موجود می توان از حدود 80% زمان پردازنده های موجود در پستها که به غیر از مواقع بروز حادثه آزاد است، استفاده نمود،

c)    کمتر شدن حجم پردازش در مرکز کنترل،

d) رفع مشکلات بوجود آمده در اثر حوادث غیر مترقبه، عدم تامین بار مصرف کنندگان، تعمیر یا سرویس تجهیزات در اسرع وقت،

e) دارا بودن ابرکامپیوتری با CPU هایی به تعداد رایانه­های فعال جوجود در پستهای توزیع و انتقال کشورها

برای مثال در سال 2001، برنامه SETI@home که از پردازش توزیع شده برای تجزیه و تحلیل داده­های رادیوتلسکوپ استفاده می­کند، توانست 2.6 میلیون کاربر را جذب کند که بالای پانصد هزار سال از زمان CPU خود را برای جستجوی اطلاعات ماورای‌ عالم‌ خاكی‌ اهدا کردند.

4. بسترها و موانع موجود برای نهادینه سازی تکنولوژی پردازش P2P در شبکه های توزیع

4.1.  بسترهای موجود:

سیستم های مخابراتی امروزه بر اساس فن آوری جدید شبکه های مخابراتی، ماهواره ای و تکنیک های فیبر نوری پیاده سازی می گردد. تصمیم گیری درباره چگونگی ایجاد ارتباط با تجهیزات موجود در اتوماسیون توزیع وابسته به شرایط اجرایی و عملی کشور و شرکت های توزیع می باشد. بطور کلی فاکتورهای موثر در طراحی سیستم های مخابراتی برای اتوماسیون شبکه های توزیع عبارتند از:

4.1.1 پروتکل مورد استفاده: واحدهای مختلف در سیستم اتوماسیون باید قادر باشند با استفاده از پروتکل های استاندارد با همدیگر ارتباط برقرار کنند تا یکپارچگی سیستم حفظ شود. در حال حاضر در سیستم اتوماسیون شبکه های توزیع از پروتکل های مختلفی استفاده می شود. که مهمترین آنها عبارتند از: DNP 3.0 و  IEC870و سیستم MODBUS. از میان این سیستم ها، پروتکل MODBUS ارائه شده توسط شرکت Modicon با اتکا به سیستم های برنامه ریزی منطقی تهیه شده و بدلیل سادگی و امکان ارتباط با RTU با کدهای باینری و ASCII دارای کاربرد فراوانی می باشد و بسادگی قابلیت امکان ارتباط با سیستم SCADA را دارا می باشد. سیستم پروتکل DNP کاربر را دارا می باشد. این پروتکل توسط شرکت Harris تدوین شده و در حال حاضر در صنعت برق دارای کاربرد فراوانی می باشد. پروتکل تعریف شده در استاندارد IEC870 مشابه استاندارد DNP 3.0 بوده و بیشتر در کشورهای اروپایی کاربرد دارد. اخیرا پروتکل جدیدی بنام UCA2.0 تدوین شده است که در حال طی کردن مراحل تکاملی می باشد و از همه استانداردهای معرفی شده ساده تر و جامعتر است.

محیط مخابراتی: محیط مخابراتی امروزه براساس فن آوری های مختلفی پیاده سازی شده اند که به اختصار مطابق جدول ذیل نمونه هایی از آنها که تاکنون در شبکه های برق استفاده شده­اند، با ذکر محاسن و کاربردهای هر یک آورده شده اند و نحوه ارسال اطلاعات به مرکز اتوماسیون توزیع با توجه به ساختار منطقه، توپولوژی شبکه، تعدادو حجم دستگاهها و امکانات مخابراتی موجود کشور استفاده کننده، بستگی داشته که بسیار متنوع خواهند بود.

---

Latin America[1]

“P2P is a class of applications that takes advantage of resources e.g. storage, cycles, content, human presence, available at the edges of the Internet”

[2]

[3]  Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI)

Client [4]

Server [5]

[6] Continuity of Service

[7] Cold Load Pick Up

چیلر های ابزرپشن

 

اساس کار خنک کننده های جذبی (چیلر های ابزرپشن )

اگر داخل بالن شیشه ای مقداری آب مقطر بریزیم سپس با درپوش و اتصالات مناسب بوسیله پمپ خلاء و یا واکیوم نمائیم ومانومتری دقیق ( جیوه ای ) میزان خلاء را نشان دهد. با توجه به دمای محیط مشاهده خواهیم کرد در درجه ای از فشار ( وکیوم نسبی ) آب داخل بالن شروع به جوشیدن می کند. ( بدون اینکه چراغ یا هیتری جهت گرم کردن ظرف بکار گرفته باشیم ) و نهایتا بعد از چند لحظه جداره ظرف کاملا سرد خواهد شد.

اساس کار چیلرهای جذبی را می توان با آزمایش فوق شرح داد.

اکنون بر اساس این آزمایش می توان به چند اصل فیزیکی و نهایتا تولید برودت پی برد. در وهله اول باید توضیح دهیم چگونه آب بدون اینکه توسط شعله یا هیتری گرم شود شروع به جوشیدن نموده است؟ پدیده جوش یا به اصطلاح علمی تغییر فاز از حالت مایع به بخار به رابطه دو عامل دما و فشار مایع و همچنین ساختار ملوکولی آن بستگی دارد.

در شرایط فشار یک اتمسفر در 100 درجه H2O به عنوان مثال: آب یا سانتیگراد به جوش خواهد آمد حال اگر عامل فشار تغییر یابد و در ظرفی در بسته فشار آب را به 2 اتمسفر برسانیم در 120 درجه بجوش می آید ( مانند آنچه در دیگهای زود پز اتفاق می افتد ) عکس این عمل نیز صادق است یعنی اگر داخل این ظرف را به وسیله پمپ واکیوم، خلاء نمائیم یعنی از شرایط طبیعی که فشار یک اتمسفر است به سمت کاهش فشار حرکت کنیم مثلا در نیم اتمسفر، آب در 81 درجه سانتیگراد به جوش خواهد آمد. و 6 ( حدود یک صدم فشار جو ) آب با mmHg اگر خلاء را بیشتر کنیم تا دمای حدود 6 درجه سانتیگراد به جوش خواهد آمد. این خاصیت در مایعات مختلف فرق می کند، مثلا مایع آمونیاک یا الکل یا مایع فریونهای مختلف هر کدام در فشار معیین تغییر فاز خواهند داد و تبخیر خواهند شد. مانند آنچه در یخچالهای خانگی اتفاق می افتد، بنابراین از نقش دو عامل فشارو دمای مایع

در تبخیر آگاه شدیم.

اکنون توضیح خواهیم داد که چرا در اثر تبخیر، کاهش دما اتفاق می افتد .

چرا جداره ظرف سرد می شود، بر اساس آنچه که شرح داده شد وقتی دمای آب در شرایط طبیعی به 100 درجه سانتیگراد می رسد آب تبخیر می شود،

اگر حین تبخیر یا بخار شدن عامل گرمایش ( چراغ یا هیتر ) را خاموش کنیم عمل جوش یا تبخیر متوقف می شود، بنابراین درمی یابیم که عمل تبخیر نیاز به دریافت انرژی دارد ( اصطلاحا تبخیر یک فرآیند گرماگیر است )، و این فرآیند می تواند در فشار بالاتر از فشار جو باشد ( مانند دیگهای زود پز ) یا پایین تر از فشار جو مانند آنچه در بالن مورد آزمایش یا - چیلر جذبی عمل می شود. اما باید دانست که جسمی که از دمای 273درجه سانتیگراد گرمتر باشد می تواند برای جسم سردتر خود مولد گرما

باشد. مثلا آب 10 درجه سانتیگراد که از طریق لوله های آب چیلد وارد چیلر جذبی می شود می تواند تامین کننده گرمای نهان تبخیر جهت آب مقطری که داخل چیلر جذبی به علت پایین بودن فشار در حال تبخیر شدن است باشد و در اثر این گرمادهی دمای خود آب چیلد کاهش می یابد و مثلا به 6 درجه سانتیگراد تغییر خواهد نمود مانند آنچه در چیلر جذبی آب و لیتیوم بروماید اتفاق می افتد و این آن چیزی است که ما به آن نیاز داریم و از آن جهت خنک نمودن هوا در هواسازها و فن کوئلها یا پروسه های صنعتی استفاده می نمائیم.

مثال فوق کاملا اساس وپایه کارچیلرهای جذبی آب ولیتیوم بروماید می باشد.

در قسمت اواپراتور چیلرهای جذبی که آب سرد جهت مصارف برودتی استفاده می شود خلاء یا فشار واقعی حدود 4 الی 6 میلیمتر جیوه است و آب فقط تحت این فشاربعنوان مبرد تبخیر می شود. و گرمای نهان تبخیر را از می کند.ودرنتیجه آنرا سرد می نماید اما بخارحاصل توسط لیتیوم بروماید درقسمت جاذب یاابزربرجذب می گردد

که ( LiBr ) و مانع از افزایش فشار داخل اواپراتور می گردد. این محلول بخار آب را جذب و خود رقیق گشته به قسمت ژنراتور هدایت می شود و در

آنجا توسط بخار یا آب داغ که داخل لوله های ژنراتور در جریان است غلیظ می گردد. برای جذب مجدد بخار راهی قسمت ابزربر می شود و بخار جدا

شده کندانس شده و به قسمت اواپراتور باز می گردد.

بالن توضیح داده شده در مثال فوق مانند بخش اواپراتور در چیلرهای جذبی عمل می کند.

عملکرد اجزای اصلی

1- اواپراتور:

در این محل مبرد ( آب مقطر ) بر روی سطوح لوله های اواپراتور از طریق نازلهایی پاشیده شده و تبخیر می گردد، و ابتدا با توجه به اینکه عمل تبخیر یک فرآیند گرماگیر است گرمای آب چیلد که در داخل لوله های اواپراتور جریان دارد را جذب می کند . در شرایط استاندارد ( پایدار ) فشار در مخزن پایین ( آب سیستم تهویه مطبوع ) که شامل

6 می باشد و مبرد در mmHgabs اواپراتور و ابزربر می باشد حدود دمای حدود 3 درجه سانتیگراد تبخیر می گردد. در این فرآیند که انرژی 2484 کیلو ژول بر کیلوگرم نیاز دارد آب چیلد با دمای 12 / معادل با 89درجه

UPSچیست ؟

UPSچیست ؟
یو پی اس در لغت به معنی منبع برق بدون وقفه است و در اصطلاح به دستگاهی گفته می شود كه نقش حفاظت از كامپیوتر و دستگاههای حساس الكترونیكی را بر عهده دارد.UPS سیستمی است كه در مسیر برق ورودی دستگاههای الكتریكی قرار گرفته و كیفیت برق ورودی را افزایش می دهد . بطوریكه تحت هر شرایطی تغذیه دستگاهها ی مذكور عاری از نویز و نوسان و بدون وقفه باشد . جهت نیل به این مقصود UPS دو عمل انجام می دهد : 1- بالا بردن كیفیت برق ورودی با حذف نویز و اغتشاشات در شبكه و كاهش نوسانات آن 2- ایجاد یك سیتم جانشین (Back-UP ) هنگام قطع شبكه .

 

زمان برقدهی یا Backup time دستگاه یو پی ا س چقدر است ؟     
مدت زمان برقدهی در UPS ها به دو عامل بستگی دارد : 1-تعداد سیستمها و میزا ن بار 2-ظرفیت باطر ی مورد استفاده ( با توجه به زمان Backup مورد نیاز می توان ظرفیت باطریها را محاسبه نمود.) در نتیجه این زمان متغیری از توان مصرفی خروجی و تعداد و ظرفیت باطریها به كار رفته می باشدو به زمان برقدهی UPS در صورت قطع برق برای مصرف كننده اطلاق می گردد.

 

 

تفاوت بین یو پی ا س Online و Offline( Standby )چیست ؟    
بطور كلی UPS ها ر از روی مسیر تغذیه با ر می توان به دو گروه تقسیم بندی نمود . اختلاف اساسی دو نوع UPS در انتخاب مسیر های تغذیه اصلی و جانشین می باشد .در نوع Standby مسیر اصلی ورودی فیلتر شده برق شهر است كه در حالت خطا در شبكه ، اینورتر از انرژی ذخیره شده در باتری از طریق سو ئیچ انتقال به بار وصل شده و تغذیه آنرا تامین می نماید . در نوع Online بار خروجی همواره از اینورتر و باتری ،‌كه از طریق شارژر متصل به شبكه و در حالت شارژ دائم است ، تغذیه می گردد و تنها در حالت خطا در اینورتر است كه سوئیچ انتقال بار را از طریق شبكه فیلتر شده تغذیه می نماید . در UPS های Standby در مسیر اصلی تغییرات آهسته شبكه و برخی اغتشاشات آن به خروجی منتقل می شود و در هر تغییر ناگهانی و شدید برق شبكه یك انتقال بار از شبكه به اینورتر انجام می گیرد و پس از بازگشت حالت نرمال انتقال دیگری از اینورتر به شبكه انجام می شود كه هر دو شامل زمان انتقال می باشند . در UPS های Standby شارژر فقط جریان با تری را تامین می كند و بنا براین كم حجم و بسیار كوچك است ولی شارژر UPS های Online با یستی علاوه بر جریان باتری جریان مورد نیاز اینورتر را نیز تامین كند كه شارژر بسیار بزرگتری را می طلبد . حرارت تولید شده در یك UPS از نوع Online به مراتب بیشتر از حرارت تولید شده در UPS های Standby است زیرا انتقال توان به شارژر و سپس اینورتر بیش از 3% تلفات خواهد داشت كه این تلفات به حرارت تبدیل شده و طول عمر قطعات را كاهش می دهد . ولی در UPS های Standby از آنجائیكه اینورتر تنها در زمان خطا در شبكه و انتقال بار از شبكه به اینورتر ، شروع بكار می كند و نیز شارژر تنها جریان شارژ با تریها را كه بسیار كمتر از جریان ورودی اینورتر است ، تامین می كند تلفات حرارتی بسیار كمتر بوده و بهمراه تلفات بوجود آمده در فیلتر در مجموع تلفات كمتری از UPS های Online دارند و از راندمان بالاتری برخوردارند .در مجموع از نظر كیفیت برق خروجی و اطمینان UPS های Online نسبت به Standby از عملكرد بهتری برخوردارند ولی از نظر قیمت ، راندمان و طول عمر UPS های Standby نسبت به Online ارجحیت دارند .

سایر محصولات هژیر صنعت كدام است؟    
شركت هژیر صنعت تولید كننده دستگاه UPS در مدلهای Offline و Online در توانهای مختلف –استابلایزر –شارژرهای صنعتی –اینورترهای صنعتی و ارائه كننده باطری خشك می باشد.

 

استابلایزر چیست ؟   
استابلایزر یا تثبیت كننده ولتاژ ، دستگاهی است كه نوسانات ولتاژ برق شهر را در با دقت خروجی و دقت قابل قبولی تثبیت كرده و به دستگاهی كه متصل شده ، ارسال می كند.

 

مزایای استابلایزر هژیر صنعت چیست؟      
1- قبول ولتاژ ورودی از برق شهر در رنج وسیع از 170 V الی 260 V و تثبیت نوسانات در خروجی در محدوده 220 V ± / 3بطوریكه خروجی حداكثر در رنج 228 V ~ 212 V تغییر خواهد كرد . - 2استفاده از تكنولوژی تركیب سری و موازی ترانسهای تثبیت كننده بطوریكه در جریان و ولتاژ خروجی پیوستگی كامل وجود داشته و بار بدون وجود شوگهای لحضه ای و چشمك های كوتاه به صورت پیوسته وكاملا مطلوب تغذیه می گردد. 3- به علت استفاده از رله ها در اولیه ترانسهای كاهنده رله ها كه پر مخاطره ترین قطعه در استابلایزرهای معمولی با روش Tap Change هستند در مقام مقایسه از طول عمر بسیار بالاتری برخوردار میگردند . 4- به علت استفاده از تكنولوژی تركیب ترانسها راندمان سیستم بسیار بالا بوده ( بیش از 98% ) و تلفات حرارتی ناچیز است كه موجب افزایش طول عمر قطعات و چند برابر شدن

 

 

 

 

MTBF دستگاه می گردد. 5-وجود حفاظت ثانویه در خروجی بطوریكه هرگاه و به هر دلیلی یكی از Step های افزایش یا كاهش عمل نكنند و خروجی از محدوده8 %220 ± خارج شود خروجی قطعه شده و بارهای خروجی حفاظت می شوند.

 

تفاوت UPS سینوسی و شبه سینوسی در چیست ؟                                                                  
شكل موج برق شبكه كه بعنوان ورودی دستگاههای الكترونیكی و الكتریكی مورد استفاده قرار می گیرد به شكل منحنی سینوسی با ولتاژ RMS نامی برابر 220V می باشد . برخی بارها به مقدار RMS ولتاژ شبكه حساسند مانند لامپهای روشنایی و برخی دیگر به مقدارپیك ولتاژ شبكه نیاز دارند مانند كامپیوترها و دیگر دستگاههای با تغذیه سو ئیچینگ. شكل موج دیگری كه در خروجی بعضی UPS ها مشاهده می گردد بنام پله ای یا شبه سینوسی معروف است . در این UPS ها بار با شكل موج پله ای با ولتاژ پیك معادل پیك شبكه و مقدار RMS برابر با RMS شبكه تغذیه می شود . بهترین شكل موج خروجی برای UPS ها ،‌شكل موج سینوسی هم دامنه و سنكرون با شبكه می باشد . در این UPS ها سیستم كنترل با تغییر بهره مدار رگولاسیون بروشهای مختلف PWM خروجی را علیرغم تغییرات بار و ولتاژ باتری در مقدار ثابت نگاه می دارد .

UPS هایی كه در داخل كیس كامپیوتر نصب می شود چیست و از چه تكنولوژی بر خوردار می باشد؟
این UPS ها بسیار محدود ارائه شده و با نام نصب در جای Floppy drive معرفی می شوند ولی عملا جایگزین فضای منبع تغذیه كامپیوتر می شوند و جایگزین می گردند و منبع تغذیه برداشته می شود . تكنولوژی آنها بر اساس مبدل DC به DC می باشد و هنگام قطع برق بجای ولتاژ متناوب مشابه برق شهر ، ولتاژ DC به تغذیه كامپیوتر وارد می كنند كه عمر قطعات و المانهای مدار قدرت تغذیه كامپیوتر را كاهش می دهند. بعلت فضای محدود داخل كیس كامپیوتر باطریهای آنها بسیار كوچك و با ظرفیت كم می باشند كه زمان Backup را برای یك كامپیوتر به مقدار 5 الی 7 دقیقه محدود می كنند.چنانچه UPS به هر دلیلی دچار خرابی شود كامپیوتر بدون منبع تغذیه شده و حتی با برق شهر هم كار نمی كند و عملا كامپیوتر بلا استفاده می شود.این UPS ها عموما از تكنولوژی SMD و IC های خاص استفاده می كنند كه اكثرا غیر قابل تعمیر بوده و تعویض كلی آنها هزینه سنگینی را بر مصرف كننده تحمیل می كند و بطور كلی از خدمات پس از فروش خوبی برخوردار نیستند.قیمت آنها در مقایسه با UPS های External با زمان پشتیبانی حدود 20 تا 30 دقیقه و خروجی AC و با استابلایزر ، بسیار بالاتر می باشد.

 

مزایای UPS هژیر صنعت چیست ؟  
1- دارای حجم کوچک ، نهایت استفاده از فضای داخلی 2- استحکام مکانیکی بالا 3- ساخت ترانس با استفاده از ماشینهای اتوماتیک و شارلاک شده در پمپ خلاء 4- قطعات فلزی داخلی جعبه آبکاری شده 5- مجهز به سیستم تهویه اتوماتیک می باشد. 6- بردها از جنس فایبر گلاس ، به صورت ماژولار 7- ارتباط بین بردها توسط كانكتور و Flat Cable 8- راندمان بالا 9- سیستم شارژ تمام تریستوری همراه با تكنولوژی جدید Turbo pulse controlled charger جهت حداكثر استفاده از عمر مفید باطری 10- ساخت شكل موج سینوسی با استفاده از تكنولوژی نوین مدولاسیون دلتا با پایداری فوق العاده تحت بارهای گوناگون 11- مجهز به سیستم استابلایزر جهت تثبیت نوسانات ولتاژ 12- دارای بسته بندی مناسب به همراه یونولیت برای حفاظت دستگاه در حین حمل و نقل 13- دارای امكان برقراری ارتباط با كامپیوتر ( Optional ) جهت Shut down كردن در محیط های UNIX , Novell , Windows NT , Windows 95 & 98 , Windows 3.1 , DOS و . . . 14- AC to DC Galvanic Isolation 15-Hot Swapable Battery ( امكان تعویض باطری در حین كاركرد UPS در حالت برق شهر ) 16- دارای Circuit Breaker در مسیر باطری برای حفاظت باطریها 17- دارای یكسال ضمانت بدون پرسش و ده سال خدمات پس از فروش مجهز به حفاظتهای زیر : الف- حفاظت در مقابل اضافه بار خروجی همراه با آلارم صوتی و نوری در حالت اینورتر ب- حفاظت در مقابل اضافه بار خروجی توسط فیوز در حالت برق شهر ج- حفاظت در مقابل اتصال كوتاه خروجی همراه با آلارم صوتی و نوری د- حفاظت در مقابل تخلیه بیش از حد باطری همراه با آلارم صوتی و نوری و قطع اتوماتیك خروجی ه- پس از قطع خروجی در حالت دشارژ باطری ، دارای حفاظت ثانویه جهت قطع كامل جریان باطری برای جلوگیری از آسیب دائمی باطری و dead شدن آن و- دارای حفاظت تعداد اشتباه باطری (تعداد كمتر یا بیشتر ) ز- دارای حفاظت Back Feed ح- حفاظت در مقابل Sag , Surge ت- حفاظت در مقابل اتصال معكوس باطری بدون قطع فیوز و بدون ایجاد هرگونه آسیب به دستگاه و- اعمال شوك به باطری ی- حفاظت در مقابل اتصال كوتاه شارژر

 

نرم افزار در چه محیطهایی قابل اجرا است ؟وجود نرم افزار چه مزیتی دارد ؟
نرم افزار در محیطهای DOS--Windows-(XP-2000-98) –Novell قابل اجرا می باشد . نرم افزار می تواند سیستم را بگونه ای هوشمند نماید كه بعد از نصب نرم افزار بر روی سیستم در زمان تمام شدن ظرفیت باطری و قبل از دشارژ شدن باطریها با دادن آلارمهای صوتی و تصویری یوزر را متوجه و قبل از     اینكه UPS خاموش گردد سیستم را Shutdown نماید و بدینوسیله مانع از پاك شدن و از بین رفتن اطلاعات می گردد.

كاربرد UPS ها ی هژیر صنعت برای مصارف خانگی و صنعتی چگونه است ؟
UPS های هژیر صنعت در دو سری با باطری داخلی و باطری بیرونی ارائه می شود. كه در مورد باطری داخلی در ابعاد كوچك و توانهای پائین می توان برای سیستمهای خانگی استفاده گردد. ولی در مورد تعداد سیستمهای بالا از UPS های باطری بیرونی و دستگاههای حساس از UPS های Online استفاده میشود.

آیا محصولات هژیر صنعت گارانتی دارد ؟ نحوه گارانتی به چه صورت است؟
تمامی دستگاههای تولید این شركت و همچنین باطریها دارای یكسال گارانتی و ده سال خدمات پس از فروش می باشند .

فرق UPS و ژنراتور در چیست ؟ چرا نمی توان از ژنراتور برای كامپیوتر استفاده كرد ؟ آیا می توان از ژنراتور و UPS بطور همزمان استفاده نمود؟                                                                                              
بعد از قطع برق زمان سوئیچینگ یو پی اس كمتر از 4 میلی ثانیه می باشد كه به سرعت برای تولید برق وارد مدار می گردد اما ژنراتور با تاخیر و با مدت زمان طو لانی تر وارد مدار می شود كه با توجه به اینكه كامپیوتر بعد از 20 میلی ثانیه وقفه Reset خواهد شد و با توجه به حساسیت با لای كامپیوتر و دستگاههای الكترونیكی و همچنین ولتاژ شدیدی كه در هنگام وارد شدن به مدار توسط ژنراتور تولید می شود و این امر سبب آسیب به سیستمها می گردد استفاده از ژنراتور برای كامپیوتر مناسب نخواهد بود. به علت عدم پیش بینی مدت زمان قطع برق در عموم سازمانها از ژنراتور استفاده می شود ،كه برای استفاده از UPS و ژنراتور بطور همزمان باید یو پی اس را بین برق شهر و ژنراتور و سیستمها قرار داد كه معمولا از UPS هایی با ظرفیت باطری كمتری استفاده می كنند كه با وارد شدن ژنراتور داخل مدار و پیش از تخلیه باطری UPS، ژنراتور شروع به تامین برق نماید .

واحد های اندازه گیری میزان توان خروجی UPS كدامند؟      
بیشترین واحد كابردی برای اندازه گیری میزان توان خروجی دستگاهها ی الكترونیكی وات (W) یا ولت آمپر (VA ) می باشد.

باطر ی ارائه شده توسط هژیر صنعت چیست؟
شركت هژیر صنعت نماینده انحصاری فروش باطری Supreme می باشد ، باطریهایی كه توسط شركت هژیر صنعت ارائه می شود از نوع خشك با تكنولوژی كره می باشد كه همگی تولید جدید هستند و در نتیجه باطریها ازكارایی بالایی برخوردار می باشند .این باطریها Long Life بوده و دارای طول عمر 7 الی10 سال می باشد و از قابلیت شارژ پذیری خوبی برخوردار هستند .این باطر ی عاری از هرگونه نشتی و بی نیاز از سرویس و نگهداری بوده و همچنین از حجم معقولی برخوردار است .

 

انواع باطریها چیست و بهترین باطری پیشنهادی جهت استفاده از یوپی اس كدام است؟
1-باطری خشك 2-باطر سیلد اسید (ژله ای ) 3-باطری اسیدی باطری خشك بهترین نوع باطر ی برای استفاده یو پی اس می باشد ، از مزایای این باطری عبارتند از : طول عمر طولانی –راندمان بالا –عدم نیاز به نگهداری و سرویس-عدم تولید بخار اسید

کابل های فشار قوی با عایق (XLPE)

کابل های فشار قوی با عایق (XLPE)

 

چکیده:

تجدید نظر در بازار ذخیره الكتریكی و رشد گسترده آگاهی، ایجاد بازار جدید جالب برای راه حل‌های مقدماتی انتقال قدرت در تكنولوژی كابل‌ها قالب‌ریزی شده‌است. در همین اثناء پیشرفت در همه زمینه‌ها، توسعه استفاده از ( XLPE ) (رد شدن از پلی اتیلن وصل شده)، سیستم‌هیا عایقی كابل‌ها را تا مرز 500 kv را فراهم كرده است. كاربرد سیستم كابل‌های امروزی اغلب نسبت به خطوط هوایی مناسب‌تر است. در حالی‌كه روش‌های صنعتی جدید قادر هستند كابل‌های زیردریایی ها را با فیبر‌های نوری هماهنگ كرده و مفصل انعطاف‌پذیری با طول‌های بیشتر از قبل ارائه بدهند.پیشرفت بیشتر سیستم های عایقی فشار قوی موقعیت خلاقانه ABB را در مورد ولتاژهای بالای DC ارائه می‌دهد.

سیستم كابل‌های با ولتاژ 220 kv  و بالاتر قسمتی ازتوان بالای زیر بنای ترانسفورماتورهای قدرت مدرن روز هستند. این همه حاوی این است،‌ اگر چه یك وظیفه مهم تأمین كننده این است، به سیستم های نمایشی با قابلیت اطمینان بالا به خاطر فشارهای الكتریكی بالا در چنین سطح ولتاژی كه كابل و لوازم جانبی كلاً هماهنگ شده‌اند، اطمینان كامل را بدهد.

 تجدید نظر در بازار ذخیره الكتریكی و رشد گسترده آگاهی، ایجاد بازار جدید جالب برای راه حل‌های مقدماتی انتقال قدرت در تكنولوژی كابل‌ها قالب‌ریزی شده‌است. در همین اثناء پیشرفت در همه زمینه‌ها، توسعه استفاده از ( XLPE ) (رد شدن از پلی اتیلن وصل شده)، سیستم‌هیا عایقی كابل‌ها را تا مرز 500 kv را فراهم كرده است. كاربرد سیستم كابل‌های امروزی اغلب نسبت به خطوط هوایی مناسب‌تر است. در حالی‌كه روش‌های صنعتی جدید قادر هستند كابل‌های زیردریایی ها را با فیبر‌های نوری هماهنگ كرده و مفصل انعطاف‌پذیری با طول‌های بیشتر از قبل ارائه بدهند.پیشرفت بیشتر سیستم های عایقی فشار قوی موقعیت خلاقانه ABB را در مورد ولتاژهای بالای DC ارائه می‌دهد.

سیستم كابل‌های با ولتاژ 220 kv  و بالاتر قسمتی ازتوان بالای زیر بنای ترانسفورماتورهای قدرت مدرن روز هستند. این همه حاوی این است،‌ اگر چه یك وظیفه مهم تأمین كننده این است، به سیستم های نمایشی با قابلیت اطمینان بالا به خاطر فشارهای الكتریكی بالا در چنین سطح ولتاژی كه كابل و لوازم جانبی كلاً هماهنگ شده‌اند، اطمینان كامل را بدهد.

رفع محدودیت – تغییر قانون‌ها

سیستم كابل‌های فشار قوی یك قسمت اساسی دارد كه در محیطی مناسب، جدید، ویژه قرار می‌گیرد؛ هنگامیكه می‌آید و جایگزین خطوط هوایی می‌شود؛ با كابل‌های زیر زمینی. هزینه سیستم كابل‌های فشار قوی در طول دهه اخیر كاهش یافته و احتمالاً بیشتر هم پایین می‌آید. در همین زمان عملكرد كابل XLPE شدیداً افزایش پیدا كرده است. پیام جدید وجود دارد كه سیستم كابل‌های XLPE قادر است با خطوط هوایی، به طور تكنیكی، محیطی و به صورت اقتصادی رقابت كند. این یك اصل ویژه است در رنج ولتاژ 12 الی 170 كیلو ولت.

این ویژگی كابل‌های XLPE را از طرح انتقال خطوط هوایی در یك منظر جدید متمایز كرده‌است. در جاهایی كه پاسخ كابل‌ها اغلب چایگزین گیرایی داشته باشد.

 *عایق فشار قوی – عملكرد و پیشرفت

روند برقرار شده خوب به سمت یك عایق ضخیم كوچكتر ادامه خواهد داشت نتایج یك كابل باریك‌تر با امتیازات بیشتر، طول خطی طولانی‌تر در اطراف آن، نصب راحت‌تر، مفصل كوچكتر، انقباض و انبساط حرارتی، كاهش مواد عایقی به كاررفته. تجارب اموخته شده در طو ل توسعه كابل‌EHV_XLPE (extra high voltage XLPE)، توسعه یافتن مواد و فرایندها و خدمات فوق‌العاده XLPE، توانسته است ضخامت این كابل‌ها را تا 12-15 میلیمتر برای خطوط 132 kv كاهش دهد.

 

 

 

*كابل‌های زیرزمینی با خطوط هوایی متمایزند

البته، امنیت، زیست محیطی، قابلیت اطمینان وپارامترهای اقتصادی عملیاتی سیستم‌كابل‌های XLPE را از خطوط هوایی متمایز می‌سازد. برای سیستم كابل XLPE مدرن، نسبت هزینه كاهش یافته و فواید زیست‌محیطی و قابلیت اطمینان اغلب از مسایل روشن و مهم هستند. به خاطر گذشتن بزرگشان  از مناطق تكه‌تكه، كابل‌ها معمولاً كمتر نشان داده می‌شوند. در مقایسه با خطوط هوایی MVA تلفات را از دست می‌دهند. چكیده‌ای از فواید سیستم كابل XLPE در جدول زیر داده شده است.

 

میزان خطوط هوایی بعضی اوقات محدو می‌شود به وسیله زمستانی بالا كه شامل تعدادی زیادی وسایل گرمایی الكتریكی است. ددر طول روزهای گرم تابستان خطوط هوایی 50% الكتریسیته كمتری نسبت به زمستان حمل می‌كنند. این گیرایی كمتر مجبور است در آینده حل شود. در مناطقی كه محدودیت‌های هوایی وجود داردبرای مثال فواید كابل‌XLPE زیر زمینی آن‌ها را یك جذب كننده خالص می‌سازد.خطوط زیرزمینی انتقال تقریباً ظرفیت بالا وبهتری برای دوره‌های زمانی كوتاه‌تر از 90دقیقه را  به خاطر مقدار زیاد حرارت بالای اطراف خاك دارد.

*قابلیت سیستم كابل 400-500 kv

IEC تاكید می‌كند كه قابلیت اطمینان و هماهنگی مهم كابل‌ها و لوازم جانبی با توصیف عملكرد كلی سیستم، مقاومت كابل، اتصالات و ترمینال‌ها ثابت شده است. برنامه آزمون فراگیری شامل یك جفت آزمون صلاحیت در جزئیات IEC 62067 توضیح داده شده است.

ABB به عنوان تأمین كننده سیستم كابل‌های 400 kv   در سال 1995 واجد شرایط شده است.

 

*كیفیت مواد و تولید

تنها تأمین كننده‌های تأئید شده رسانیدن(تحویل داده) مواد لازم را بنا نهاده‌اند. همه تولیدات ABB برای كابل‌های فشارقوی و لوازم جانبی توسط ISO 9001 و ISO 14001 تأئید شده است.

هسته كابل‌های XLPE از یك مواد صنعتی خشك تولید شده‌است. سیستم عایقی كابل شامل لایه هدایت كننده در یك پروسه فشرده شده‌است. و برای عایق‌ها و مواد هدایت‌كننده در یك محل تمیز در  سه مرحله فشرده شده‌است.

 

*طراحی كابل

كابل مسی هدایت كننده كه یك منطقه 2500میلی‌متر مربع دارد كه به پنج جزء برای كاهش اثر پوستی تقسیم بندی شده‌است. ABB از هادی‌های برش زده استفاده می‌كند. كه ساخته‌ شده‌اند از عایق‌های مفتولی برای عبور با هم از 1000میلیمتر مربع پوشش براق متشكل از سیم‌های مسی درون یك بستر كاغذی كشی برای كاهش تأثیر مكانیكی و حرارتی انتقال داده شده عایق. تعداد سیم‌ها و مجموع عبوری به نایز مداری شبكه بستگی دارد. سفتی در طول سیم با هوای میانی درون پوسته سیم با پوردهای فشرده به پایان می رسد.

محافظ خارجی در مقابل تأثیر مكانیكی و پوسیدگی بوسیله یك پوشش محكم، فشرده و محدود ساخته شده است از HDPE(پلی اتیلن با دانسیته بالا). یك رشته فلزی درون قسمت داخلی غلاف به صورت افشان درون كابل نگه داشته‌شده‌است.

نتایج وزن پایین و لاغر كابل چندین استفاده دارد: طول بزرگتری از كابل می‌تواند روی قرقره‌ها پیچیده شود، از جریان‌های گردابی بالا كه درون غلاف كابل افت می‌كنند جلوگیری می‌شودو همچنین ظرفیت جریان عبوری بهینه سازی می‌شود.

 

*امكان قدرت هوایی

-         یك لایه هدایت كننده فشرده برای اندازه‌گیری غلاف خارجی

-         یك لایه عقبی سرخ رنگ فشرده برای سلامتی فوق‌العاده در اتفاقات محیطی

امكان دیگر كابل‌های طراحی شده پیشنهاد دارد كه حل كند درجه حرارت كنترل شده را با كابل‌های نوری. فیبرها محصور هستند درون یك تیوپ استیلف تقریباً با همان سایز به عنوان سیم پوششی كه منسجم شده درون پوشش كابل. درجه حرارت كنترل شده در این روش امكان بهینه سازی بارها را فراهم می‌سازد.

 

*قسمت سیستم كابل‌های 220-500 kv

در كابل‌های ولتاژ متوسط معمول است كه در مورد دور یقطعات فكر كنیم. حتی اگر این تأمین كننده‌های متفاوت بیایند، آن‌ها می‌توانند به یكدیگر ملحق شوند. و به عنوان یك سیستم كامل كار خواهند كرد. و این علت محدودیت دادن برای خیابان‌های الكتریكی در ساختمان تجهیزات در       IEC 60502  است.

كابل‌های HV و همچنین EHV و لوازم فرعی به عنوان سیستم طراحی می‌شوند. نه وجود ساختمان تجهیزات كابل‌ها و نه سطح ولتاژ ، فقط تست تجهیزات در IEC 60840 وIEC 62067 .

 

 

 

*طراحی كابل 400 kv XLPE

در سال 1996 ،ABB یك سفارش از خدمات عمومی برای تامین و نصب یك سیستم كابلXLPE 400 كیلو ولتی رد یك تونل زیرزمینی طولانی به طول 6.3 كیلومتر در مركز برلین دریافت كرد.

تونل مطرح شده در 25 تا 35 متری زمین واقع شده‌است و یك قطر سه متری دارد.

سیستم كابل با هادی‌های مسی قطعه‌قطعه شده 1600 میلیمتر مربعی و یك خازن انتقالی 1100MVA دارد؛ و بخشی از یك خط انتقال ضربدری میان شبكه فشارقوی شرق و غرب شكل گرفته است. كابل به صورت سه فاز منسجم به صورت قائم نصب شده است. یكی بالای دیگری با طراحی خاص . 7.2 متر دور از هم و با یك مدار كوچك در وسط هر فاصله مسیر كابل تقسیم شده به 9 قسمت كه تقریباً 730 متر طولانی‌تر است. انتهای GIS روی دو پست فرعی و اتصال ABB جدید نصب شده و برای اتصال كابل‌های طولانی مورد استفاده قرار گرفته است. كابل نصب شده تشكیل شده از سه قطعه اصلی با سه قطعه كوچكتر میان هر قطعه اصلی. مدار كابل در دساكبر سال 1998 به درون خدمات عمومی رفت.

*پروژه‌های كابل‌های زیر آبی جدید

در سال 1998 پروژه كانال جزایر الكترونیكی را تحویل داد كه توان تولید از فرانسه به جرسی را تقویت می‌كند كه برای اولین بار جرسی را به شبكه میانی اروپا متصل كرد. بخش زیردریایی این پروژه در ژول 2000 تكمیل شد.

اجزاء اصللی تحویل داده شده برای این پروژه عبارتند از:

-         كابل‌های زیردریایی میان فرانسه و جرسی و میان جرسی و گیونرسی(تقریباً به طول 70 كیلومتر)

-         پست‌های فرعی GIS

-         ترانسفورماتورهای جدید و راكتورها

دوتا از كابل‌های زیر آبی از همان شیوه طراحی شده‌اند. به عبارت دیگر سه هسته جدا شده از پوشش با عایق XLPE می‌باشد ك ههر كدام یك فیبر نوری با 24 فیبر مجتمع در آن برای ارتباط سیستم و قطع داخلی را شامل می‌شود. كالب‌ها سیم‌های لاكی دوبل دارند.( به عبارت دیگر یك لایه داخلی از لاك كش نشان و یك لایه خارجی كه لاك سنگی نامیده می‌شود)برای حفاظت آزاد از آسیب‌هایی كه می‌تواند سبب جریان جزر و مدی شود.

كابل یك قطر تقریباً 250 میلیمتری و وزنی در حدود 58 كیلوگرم بر متر را در هوا دارد. همچنین هر دو كابل‌ها بوسیله كارخانه در طول كاملشان تحویل داده می‌شوند.

سیستم‌های كنترلی جدا از هم در عملیات كامپیوتری اتصال كابل‌ها نصب شده‌اند. كه در سال 2003 كامل شده‌است.

*برق فشار قوی DC  (HVDC)

برق DC فشار قوی كه از سال 1997 به جریان انداخته شد. نوآوری دیگر ABB در زیر زمین است. كه تكنولوژی كابل‌های فشار قوی پیشرفته را متحد كرد. كابل‌ها جریان مستقیم فشار قوی را برای انتقال قدرت حجیم د رفواصل طولانی و عنمدتاً زیر آب بكار برده می‌شوند.

تكنولوژی كابل‌های قدیمی بر پایه سیستم عایقی كاغذ آغشته به روغن چسپنده سبك بنا نهاده شده است. چرا كه این كابل‌ها فواید تكنیكی زیادی دارند. ساخت پروسه آهسته و تولید آخر از نظر مكانیكی حساس است.  صنعت نیز زمان زیادی خود به دنبال یك كابل HVDC فشاری از نوع مورد استفاده در سیستم AC می‌باشد.

SPECIAL UPS

SPECIAL UPS

برخی از مصرف کننده های الکتریکی و الکترونیکی در بازار وجود دارند ، که تغذیه ورودی AC آنها با برق شبکه موجود در منطقه مطابقت نمی کند .

شرکت توانیرو با بکارگیری متخصصان طراح و متفکر درصدد حل این مشکل نیز بر آمده و با ساخت انواع اینورتر ، UPS ، مبدلهای DC/AC  و AC/DC  با ولتاژ و فرکانس خارج از استاندارد ایران گامی مؤثر در عرصه تولید و طراحی نهاده است .

از نمونه تولیدات این شرکت در این زمینه می توان به اینورتر با ولتاژ خروجی 100الی 400Vو فرکانس 60  الی 400Hzاشاره نمود.

CHARGER

بسته به نوع باتریهای موجود در بازارو انواع مصرف ، شارژر های این شرکت در ولتاژ ها وجریانهای مختلف طراحی و تولید میگردد.

شارژرهای شرکت توانیرو بنا به درخواست مشتری ، با ورودی سه فاز و تک فاز و در توانهای مختلف ساخته می شوند .

این شارژر ها دارای کنترل ولتاژ و جریان می باشد و قابلیت شارژ انواع باتریهای خشک و تر را دارد. برخی از این شارژر ها بسته به نوع مصرف مشتری بصورت منبع تغذیه DC نیز مورد استفاده قرار میگیرند.

مشخصات شارژر های توانیرو :
دارای کنترل کننده های ولتاژ و جریان
دارای نشاندهنده های جریان و ولتاژ
دارای نشانگر باتری FULL
حفاظت در برابر اتصال کوتاه و اتصال معکوس باتری
دارای حفاظت فیوزی
دارای مدار کنترل تریستوری
(175V - 250V)	محدوده کارکرد ولتاژ ورودی

STABILIZER

انواع نوسانات ایجاد شده از برق شهر که به دلایل مختلفی بوجود می آیند ، می توانند به مصرف کننده ها صدمه وارد کنند .ایجاد افت ولتاژ ( Sag - Surg ) در خطوط انتقالی برق ، می تواند یکی از عوامل مؤثر برای آسیب رساندن به دستگاههای الکتریکی و الکترونیکی شما باشد ، برای حل این مشکل بسته به ضریب حساسیت مصرف کننده میتوان از انواع تثبیت کننده های برق استفاده نمود .

استابلایزر ها یا تثبیت کننده های برق شهر دستگاههایی هستند که بصورت الکترونیکی یا مکانیکی و یا ترکیبی از این دو روش ، بسته به حساسیت مصرف کننده ها ساخته شده و نوسانات برق شبکه را کنترل میکنند .استابلایزرهای توانیرو در دو نوع STATIC ،(ثابت) و SERVO MOTOR ،(با موتور متحرک فرمان بر) ساخته می شود . این نوع استابلایزر ها با سنجش دائمی ولتاژ شبکه و مقایسه آن با محدوده از پیش تعیین شده خود عملیات کنترل و تصحیح  برق را انجام میدهند .

 استابلایزرها بنا به درخواست مشتری در انواع تک فاز ورودی، تک فاز خروجی(1:1)و سه فاز ورودی ، سه فاز خروجی(3:3) و در توانهای مختلف ارائه میگردد .

مشخصات استابلایزر های توانیرو :
(AC 275-450 / 160-260 VAC)	محدوده ولتاژ ورودیAC
حداکثر سرعت تنظیم : 90V /Sec
راندمان بالا (%98 <)
محافظت در برابر ولتاژ زیاد / ولتاژ کم
انتخاب حالت با کلید بای پس
کیفیت بسیار زیاد اجزاء
خروجی بدون اعوعاج
استحکام زیاد
دارای نشاندهنده های وضعیت بار و خروجی ( لامپ و وسائل اندازه گیری )

 

 

 

 

 

بسیاری از دستگاههای برقی مانند لوازم پزشكی، مخابراتی و حتی‌ لوازم خانگی نسبت به نوسانات سطح ولتاژ حساس بوده، به طوری كه گاه این نوسانات سبب بروز آسیب های جدی در این دستگاه ها می گردد، لذا مصرف كنندگان برای پیشگیری از خسارات احتمالی از تثبیت كننده های ولتاژ و یا استابلایزر استفاده می كنند.

استابلایزرهای مورد استفاده در دو نوع رله ای یا Tapchange و نوع مجهز به اتوترانس با موتور DC‌ ارائه می گردند. استابلایزرهای رله ای از بهای كمتری برخوردار می باشند و دقت تثبیت كمی دارند.

در این نوع استابلایزرها به علت سری بودن رله ها با بار خروجی، رله ها پس از مدتی كارایی خود را از دست داده و دستگاه  استابلایزر نیاز به تغییر پیدا می كند.

استابلایزرهای نوع اتوترانس با موتور DC دارای دقت خروجی بالایی ( حدودا 1 الی 3 درصد) می باشند و در خروجی هیچ چشمك و یا قطع كوتاه مدت دیده نمی شود، اما در مقابل از بهایی حدود 5 برابر استابلایزرهای نوع اول برخوردار بوده و به علت فرسایش جاروبك ها نیاز به تغییر اداواری دارند.

استابلایزر هژیر صنعت:

استابلایزر هژیرصنعت از مزایای هر دو نوع دستگاه فوق بهره مند هستند و دارای دقت حدود 3 درصد خروجی بوده و بدون هیچ چشمك عمل تثبیت را به صورت پیوسته انجام میدهد.

استابلایزر یا تثبیت كننده ولتاژ ، دستگاهی است كه نوسانات ولتاژ برق شهر را در با دقت خروجی و دقت قابل قبولی تثبیت كرده و به دستگاهی كه متصل شده ، ارسال می كند.

 

مزایای استابلایزر هژیر صنعت چیست؟
1- قبول ولتاژ ورودی از برق شهر در رنج وسیع از 170 V الی 260 V و تثبیت نوسانات در خروجی در محدوده 220 V ± / 3بطوریكه خروجی حداكثر در رنج 228 V ~ 212 V تغییر خواهد كرد . 2- استفاده از تكنولوژی تركیب سری و موازی ترانسهای تثبیت كننده بطوریكه در جریان و ولتاژ خروجی پیوستگی كامل وجود داشته و بار بدون وجود شوگهای لحضه ای و چشمك های كوتاه به صورت پیوسته وكاملا مطلوب تغذیه می گردد. 3- به علت استفاده از رله ها در اولیه ترانسهای كاهنده رله ها كه پر مخاطره ترین قطعه در استابلایزرهای معمولی با روش Tap Change هستند در مقام مقایسه از طول عمر بسیار بالاتری برخوردار میگردند . 4- به علت استفاده از تكنولوژی تركیب ترانسها راندمان سیستم بسیار بالا بوده ( بیش از 98% ) و تلفات حرارتی ناچیز است كه موجب افزایش طول عمر قطعات و چند برابر شدن MTBF دستگاه می گردد. 5-وجود حفاظت ثانویه در خروجی بطوریكه هرگاه و به هر دلیلی یكی از Step های افزایش یا كاهش عمل نكنند و خروجی از محدوده8 %220 ± خارج شود خروجی قطعه شده و بارهای خروجی حفاظت می شوند.

كلياتي درباره نگهداري ماشين ها

قبل از پرداختن به مسئله عيب يابي و تعمير ماشين هاي الكتريكي، مسئله اساسي و مقدماتي انتخاب مصالح و لوازم الكتريكي مناسب با شرايط مختلف كار مطرح مي شود. چه بسا پيدايش بسياري از عيوب و نواقص و همچنين وارد آمدن خسارت هاي گوناگون مي تواند نتيجه عدم رعايت مسئله فوق ، يعني تطابق مصالح و لوازم به كار برده شده با شرايط ويژه محيط كار باشد.

تطابق مصالح و لوازم به كار برده شده از نظر شرايط شبكه تغذيه و شرايط شبكه مصرف و نيز شرايط محيط كاري كه قرار است اين وسايل در آن ها مورد استفاده قرار گيرند، مورد بررسي مي باشد.

آنچه كه مربوط به تطابق با شرايط شبكه مصرف و تغذيه مي شود مربوط به چگونگي انتخاب كابل ها، مشخصات ماشين ها ، مقطع رساناهاي لازم، انتخاب نوع كنتاكتورها، فيوزها و غيره است.

عدم تطابق شرايط محيط سبب بروز معايبي در دستگاه هاي مورد نظر مي گردد. حتي اگر شرايط تطابق با شبكه مصرف و تغذيه كاملا رعايت شده باشد.

مشخصات شرايط تطابق با محيط را مي توان در چند گروه عمده زير خلاصه كرد:

الف) مصالح ضد انفجاري:

در نسبت هاي معين، مخلوطي از هوا و گازها و بخارات احتراقي ايجاد جوي قابل احتراق مي كنند. در چنين محيطي ، مصالح و ابزار مورد استفاده بايد از نوعي انتخاب شوند كه بروز هرگونه انفجار و خطرات ناشي از آن منتفي گردد. از اين رو بايد استفاده از ابزار و لوازمي كه ايجاد جرقه و يا قوس الكتريكي مي كند و يا نقاطي از آن به درجه حرارت هاي بالا دست مي يابد، ممنوع گردد. همچنين در اين اماكن استفاده از موتورهاي ضد انفجاري توصيه مي شود. اين نوع موتورها به مراقبت هاي ويژه اي احتياج دارند.

ب) مصالح مورد استفاده در مناطق گرم و خشك يا گرم و مرطوب:

در مناطق گرم و خشك بايد مراقب افزايش غير طبيعي درجه حرارت ماشين بود، از اين رو جريان كار و يا بار ماشين بايد در رابطه با شرايط محيط، محدود شود. در مناطق گرم و مرطوب بايد در درجه اول ، نظر خود را به وضعيت عايق بندي سيم پيچ ها معطوف داشت. زيرا در اثر رطوبت عايق ها شديدا در معرض پوسيدگي قرار مي گيرند. از اين رو مراقبت متوالي از سيم پيچ ها و اندازه گيري مقاومت عايق ها در فواصل زماني معين ضرورت پيدا مي كند. همچنين رطوبت هوا در پوسيدگي فلز و زنگ زدن آن اثر قطعي داشته، مراقبت هاي ويژه خود را مي طلبد.

ج) مصالح مورد استفاده در آب و هواي دريايي:

پوسيدگي پوسته هاي فلزي و پيچ و مهره ها در هواي مرطوب و مملو از املاح مناطق دريايي و يا مجاور درياها بر همگان معلوم است. در چنين مناطقي جلوگيري از پوسيدگي پوسته هاي فلزي و مراقبت از كيفيت كنتاكتها و پاكيزگي آنها بايد همواره مد نظر باشد.در مورد افزايش درجه حرارت ماشين ها باد يادآور شد كه سازندگان ماشين هاي الكتريكي عموما ماشين ها را براي كار در ارتفاعي كمتر از 1000 متر از سطح دريا محاسبه مي كنند. بدين ترتيب غلظت هواي تهويه تا حد معيني مورد نظر است. همچنين درجه حرارت هواي آزاد را هميشه كمتر از 40 درجه سانتيگراد و درجه حرارت مايع تبريد را كمتر از 20 درجه ساتيگراد در نظر مي‌گيرند.

در كشورهايي مثل ايران با هواي گرم و خشك، كار ماشين‌ها در محيط آزاد بايد شرايط جوي مثل چگالي هوا و درجه حرارت هوا و آب، در زير تابش مستقيم آفتاب دخالت يابد و موافق با آن تدابيري اتخاذ شود تا از افزايش غير طبيعي درجه حرارت ماشين جلوگيري به عمل آيد.

 

دستوراتي در باره مراقبت هاي پيشگيرانه ماشين ها:

طبيعتا دستورات لازم براي انجام مراقبت هاي پيشگيرانه، در جهت جلوگيري از پيدايش نقائص در ماشين ها ، بستگي به نوع ماشين، توان كار، شرايط ويژه كار، طول مدت زمان كار بي وقفه ماشين و ..... دارد. با اين وجود دستورالعمل هايي كلي، در جهت پيشگيري از بروز عيب و نگهداري ماشين ها مي توان پيشنهاد كرد.

اين دستورالعمل ها شامل اندازه گيري ها و اقدامات ساده‌اي مي‌شود كه بايد بر روي ماشين بدون نياز به پياده و اوراق كردن آن انجام داد. اين اقدامات و اندازه‌گيري‌ها عبارتند از :

- بررسي وضع ماشين به هنگام توقف ( تا لحظه توقف كامل )

- نظافت ماشين

- اندازه‌گيري‌ها و كنترل‌هاي مكانيكي و الكتريكي

- بررسي‌هاي لازم قبل از راه‌اندازي مجدد ماشين.

بررسي وضع ماشين به هنگام توقف

- وجود هرگونه لرزشي را در ماشين – به ويژه در سرعت‌هاي كم – در سطح پوسته، در بلبرينگ‌ها، در ياتاقان‌ها و يا سطح جاروها رديابي كنيد.

- وجود احتمالي ضربانات را در سطح صفحات كوپلينگ رديابي كنيد.

- با استفاده از علامتي كه بر انتهاي محور ماشين قرار داده‌ايد، تحقيق كنيد كه توقف گردانه در حالت بي تفاوتي انجام مي‌پذيرد. به عبارت ديگر تحقيق كنيد كه تعادل گردانه خوب است و لنگر نمي‌اندازد.

- به محض توقف گردانه، درجه حرارت كلكتور و يا هريك از حلقه‌هاي جريان گيري را اندازه‌گيري كنيد.

نظافت ماشين

- هواي فشرده و خشك را چه از طرف كلكتور و چه از طرف بادبزن به داخل ماشين بدميد.

- شيارهاي بين تيغه‌هاي كلكتور را به كمك برس مخصوصي از ابريشم شيشه پاك كنيد.

- در صورت لزوم روغن يا ياطاقان را تعويض كنيد.

اندازه‌گيري‌ها و كنترل‌هاي مكانيكي و الكتريكي

- عدم مدور بودن احتمالي كلكتور و حلقه هاي جريان‌گيري را با دستگاه اندازه گيري مخصوص بررسي كنيد. و در صورت لزوم كلكتور و حلقه‌هاي جريان‌گيري را تراش دهيد.

- مقاومت عايق‌بندي سيم‌پيچ‌ها را در چهارحالت گرم، سرد، قبل از دميدن هواي فشرده و بعد از دميدن آن اندازه‌گيري كنيد.

- مقاومت عايق‌بندي را بين سيم‌پيچ‌ها و شاسي و بين سيم‌پيچ‌هاي مستقل از يكديگر اندازه‌گيري كنيد.

- به كمك ترازوهاي فنري، فشار وارد بر جاروبكها را در حالي كه در جاي خود قرار دارند، اندازه‌گيري كنيد.

- در صورت لزوم، از طريق اندازه‌گيري فاصله هوايي، فرسايش ياطاقان‌ها را در چهار نقطه مختلف، به فاصله فضايي 90 درجه از يكديگر اندازه‌گيري كنيد. اين اندازه‌گيري‌ها را بايد هم از طرف كلكتور و هم از طرف بادبزن انجام داد.

- پيدايش احتمالي لكه‌ها و اثرات سوختگي بر روي كلكتور و يا حلقه‌هاي جريان‌گيري را بررسي كنيد.

- تحقيق كنيد كه سطح جانبي جاروها كاملا صاف و عاري از آثار فرسودگي است و در سطح تماس جاروها آثار سوختگي و ترك برداشتن به چشم نمي‌خورد. مطمئن شويد كه جاروها آزادانه در جاي خود حركت مي‌كنند و ميله پشت جاروها درست در وسط راس آن قرار گرفته است.

مراقبت‌هاي لازم به هنگام توقف طولاني ماشين:

- از وارد آوردن ضربه به كلكتور و يا حلقه‌هاي جريان‌گيري و يا پاشيدن روغن و يا جرم‌گيري اين قطعات كاملا جلوگيري نماييد. بدين منظور سطح كلكتور و حلقه‌ها را به كمك قطعات مقوا يا پارچه كاملا بپوشانيد.

 

 

1-2 پرونده شناسايي ماشين‌ها:

در كارگاه‌هايي كه در آن تعداد زيادي موتور وجود دارد، لازم است كه براي هر موتور پرونده‌اي تهيه گردد و به منظور تسهيل در كار شناسايي ماشين‌ها حروف و يا اعداد مشتركي را بر بدنه ماشين و پرونده شناسايي نوشت.

هر پرونده بايد حداقل حاوي اطلاعات زير باشد:

- تاريخ شروع بهره‌برداري از ماشين.

- مشخصات الكتريكي و مكانيكي ماشين.

- تاريخ انجام اقدامات مختلف، معايب مشاهده شده، تعميرات انجام شده، تعويض ذغال‌ها، تراش حلقه‌ها و كلكتور، جايگزيني بلبرينگ‌ها و غيره

- تاريخ بازديد‌هاي متناوب

به طور خلاصه در پرونده ماشين، كليه اطلاعات لازم از شروع بهره‌برداري از ماشين تا لحظه حاضر، همراه با كليه اقدامات انجام شده بر روي ماشين منعكس است. همچنين وضعيت كليه قطعات جانبي ماشين مانند كنتاكتورها، قطع‌كننده‌ها ، فيوزها و غيره نيز در آن منعكس است. در واقع پرونده نگهداري ماشين به مثابه شناسنامه ماشين است كه كليه اقدامات انجام شده بر روي آن از لحظه شروع بهره‌برداري تا اكنون را منعكس مي‌سازد.

با استفاده از پرونده شناسايي ماشين مي نوان عيب يابي را سريعا انجام داد و به هنگامي كه نقصي تكرار مي‌شود، علل بروز عيب را با دقت هر چه بيشتر شناسائي نموده و به رفع آن پرداخت. ضمنا" مي‌نوان آماري از بروز نواقص تهيه كرد و نقطه ضعف‌هاي ماشين را شناسائي نمود. به علاوه هرگاه پرسنل كارگاه تعمير به دلايلي تعويض شوند جانشينان آنها با استفاده از پرونده ماشين مي توانند از وضعيت كلي ماشي آگاه شوند و براي رفع عيب ماشين و بازدهي بيشتر وارد عمل شوند.

انضمام نقشه كابل‌بندي ماشين به پرونده شناسايي ماشين به تعميركار كمك جدي خواهد كرد. علامت‌گذاري كابل‌ها و يا مشخص كردن آن‌ها با رنگ‌هاي مختلف، شناختن مقطع كابل‌ها و غيره نيز اطلاهات تكميلي با ارزشي هستند. ضمنا" شناخت اجزاي شبكه تغذيه موتور نيز حائز اهميت است. شناسائي اجزاي مختلف قفسه ( تابلو) برق‌رساني، محل فيوزها و كاليبر آن‌ها ، محل كنتاكتورها و قطه‌كننده‌هاي قفسه تغذيه، همگي بسيار مفيد واقع مي‌شوند. در يك كلام، كليه شرايط لازم بايد در دسترس تعميركار قرار گيرد تا بتواند بدون اتلاف وقت و با اجتناب از جستجوهاي كوركورانه و بي‌هدف، به كار تعمير پرداخت.

سیستم های خنک کنندگی در ترانسفورماتور

 وبلاگ برق-شبکه های انتقال و توزیع

سیستمONAN   (روغن طبیعی – هوا طبیعی) : در این سیستم ، هوا به طور طبیعی با سطح خارجی رادیاتورهای در تماس است و رادیاتورها به طور طبیعی با هوا خنک می شوند . همچنین گردش روغن در ترانسفورماتور نیز به طور طبیعی صورت می گیرد ؛ یعنی روغن گرم بالا می رود و روغن سرد ، جای آن را می گیرد .این نوع سیستم خنک کنندگی مختص ترانسفورماتورهای با قدرت کم است ؛ زیرا با افزایش قدرت ترانسفورماتور ، حرارت سیم پیچ ها زیاد می شود و روغن باید با سرعت بیشتری در تماس با هوای بیرون قرار گیرد و عمل خنک کنندگی با سرعت بیشتری انجام شود . از این نوع سیستم برای ترانسفورماتورهای قدرت تا MVA 30  مورد استفاده قرار می گیرد .

سیستم ONAF (روغن طبیعی – هوا اجباری) : در این سیتم ، گردش روغن در داخل ترانسفورماتور به طور طبیعی صورت می گیرد ؛ ولی فن های نصب شده روی بدنه رادیاتورها ، سرعت تماس هوای خارج با بدنه رادیاتور را افزایش می دهد . لذا روغن سریعتر خنک می شود و طبعاً می توان توان ترانسفورماتور را بالا برد . دمیدن هوا توسط فن ها می تواند به طور مداوم یا با فاصله تناوبی انجام شود ؛ بدین صورت که عملکرد فن می تواند تابعی از درجه حرارت روغن داخل ترانسفورماتور باشد و هنگامی که دمای روغن از حد معینی افزایش یافت ، فن ها به طور خودکار وارد مدار می شوند . البته هنگامی که درجه حرارت محیط خیلی بالا باشد ، ترانسفورماتور می تواند بدون سیستم فن و با خنک شدن طبیعی ، تقریباً تا دو سوم  توان نامی خود کار کند و در صورتی که بخواهیم با توان نامی کار کند ، باید فن ها شروع به کار کنند . این نوع سیستم خنک کنندگی به طور وسیعی در ترانسفورماتورهای قدرت با توان بین 30 تا 60 مگا ولت آمپر مورد استفاده قرار می گیرد .

 سیستمONAN   (روغن طبیعی – هوا طبیعی) :

در این سیستم ، هوا به طور طبیعی با سطح خارجی رادیاتورهای در تماس است و رادیاتورها به طور طبیعی با هوا خنک می شوند . همچنین گردش روغن در ترانسفورماتور نیز به طور طبیعی صورت می گیرد ؛ یعنی روغن گرم بالا می رود و روغن سرد ، جای آن را می گیرد .این نوع سیستم خنک کنندگی مختص ترانسفورماتورهای با قدرت کم است ؛ زیرا با افزایش قدرت ترانسفورماتور ، حرارت سیم پیچ ها زیاد می شود و روغن باید با سرعت بیشتری در تماس با هوای بیرون قرار گیرد و عمل خنک کنندگی با سرعت بیشتری انجام شود . از این نوع سیستم برای ترانسفورماتورهای قدرت تا MVA 30  مورد استفاده قرار می گیرد .

سیستم ONAF (روغن طبیعی – هوا اجباری) :

در این سیتم ، گردش روغن در داخل ترانسفورماتور به طور طبیعی صورت می گیرد ؛ ولی فن های نصب شده روی بدنه رادیاتورها ، سرعت تماس هوای خارج با بدنه رادیاتور را افزایش می دهد . لذا روغن سریعتر خنک می شود و طبعاً می توان توان ترانسفورماتور را بالا برد .

دمیدن هوا توسط فن ها می تواند به طور مداوم یا با فاصله تناوبی انجام شود ؛ بدین صورت که عملکرد فن می تواند تابعی از درجه حرارت روغن داخل ترانسفورماتور باشد و هنگامی که دمای روغن از حد معینی افزایش یافت ، فن ها به طور خودکار وارد مدار می شوند . البته هنگامی که درجه حرارت محیط خیلی بالا باشد ، ترانسفورماتور می تواند بدون سیستم فن و با خنک شدن طبیعی ، تقریباً تا دو سوم  توان نامی خود کار کند و در صورتی که بخواهیم با توان نامی کار کند ، باید فن ها شروع به کار کنند .

این نوع سیستم خنک کنندگی به طور وسیعی در ترانسفورماتورهای قدرت با توان بین 30 تا 60 مگا ولت آمپر مورد استفاده قرار می گیرد .

 سیستم OFAF (روغن اجباری – هوا اجباری) :

در این سیستم ، گردش روغن در داخل ترانسفورماتور به کمک فن ، سرعت داده می شود تا انتقال حرارت با سرعت بیشتری انجام گیرد . فن های هوا نیز بدنه رادیاتورها را در تماس بیشتری با هوا قرار می دهند تا روغن را سریعتر خنک کنند . در این سیستم با توجه به سرعت بسیار بالای خنک کنندگی سیم پیچ ها ، می توان قدرت نامی ترانسفورماتور را به مقدار قابل توجهی افزایش داد . لازم به ذکر است که عموماً از این نوع سیستم خنک کنندگی در ترانسفورماتورهای با توان بیش از MVA 60 استفاده می شود

 سیستم OFWF  (روغن اجباری – آب اجباری) :

در این سیستم ، ابتدا روغن توسط پمپ از بالای ترانسفورماتور وارد رادیاتور می شود تا پس از عبور از آن ، از پایین رادیاتور وارد ترانسفورماتور گردد . در رادیاتور ، آب خنک کنندگی هم در توسط پمپ در خلاف مسیر روغن در رادیاتور عبور می کند که باعث کاهش دمای روغن می شود . از این نوع سیستم در ترانسفورماتورهای با توان بیش از MVA 60 مورد استفاده قرار می گیرد .

سیستم ODWF (روغن اجباری در سیم پیچ و هسته – آب اجباری) :

در ترانسفورماتورهای با قدرت های بسیار بالا ، به منظور کاهش هرچه بیشتر دمای سیم   پیچ ها و هسته باید روغن را توسط پمپ ها ، با فشار و جهت مناسب از قسمت تحتانی تانک ترانسفورماتور به داخل سیم پیچ ها و هسته هدایت نمود . همچنین مشابه روش قبل ، با استفاده از رادیاتور و چرخش روغن در داخل آن و به واسطه تماس غیر مستقیم با آب خنک کنندگی ، دمای روغن به مقدار مورد نظر کاهش می یابد .

هسته فریت

هسته ترانسفورماتور

 هسته آهن

هسته ترانسفورماتور متشکل از ورقه های نازک است که سطح آنها با  توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه می شود. برای کم کردن تلفات آهنی هسته ترانسفورماتور را نمی توان به طور یکپارچه ساخت. بلکه معمولا آنها را  از  ورقه های  نازک  فلزی  که  نسبت به یکدیگر عایق‌اند، می سازند. این ورقه ها از آهن بدون پسماند با  آلیاژی از  سیلیسیم  (حداکثر 4.5 درصد) که دارای قابلیت هدایت الکتریکی و قابلیت هدایت مغناطیسی زیاد است ساخته می شوند. در اثر زیاد شدن مقدار سیلیسیم ، ورقه‌های دینام شکننده می شود. برای عایق کردن ورقهای ترانسفورماتور ، قبلا از یک کاغذ نازک مخصوص که در یک سمت این ورقه چسبانده می شود، استفاده می کردند اما امروزه بدین منظور در هنگام ساختن و نورد این ورقه ها یک لایه نازک اکسید فسفات یا سیلیکات به ضخامت 2 تا 20 میکرون به عنوان عایق در روی آنها می مالند و با آنها روی ورقه ها را می پوشانند. علاوه بر این ، از لاک مخصوص نیز برای عایق کردن  یک طرف ورقه ها استفاده می شود. ورقه های ترانسفورماتور دارای یک لایه عایق هستند. هسته ترانس معمولی که معمولا از نوع آهن نسبتا خالص تر از آهن های موجود و شناخته شده استفاده شده است. این آلیاﮊ آهن که به صورت اشکال مختلف برای قرار گرفتن در قرقره ترانسفورماتورها ساخته می شوند.

مزایا هسته ترانس آهن :

• 1- فراوانی
• 2- پایین بودن قیمت
• 3- عمر زیاد
• 4- فرم دهی آسان

معایب هسته ترانس آهن :

• 1-  خاصیت القایی کم
• 2- ضد آب نبودن
• 3- وزن زیاد
• 4- تولید نویز بالا

هسته فریت:

با رشد تکنولوﮊی و استفاده از دستگاهها با عملکرد بسیار حساس به تغذیه خود مخترعان را بر این داشت که منابع تغذیه ای باخروجی بسیار صاف وایزوله شده و نویز خروجی بسیارکم برای استفاده در مدارات طراحی کنند .

این  کار مستلزم استفاده از آلیاﮊ و قطعاتی  با  خاصیت  القایی بالا بود که بر اساس محاسبات  و تحقیقات گسترده و تجربیات مخترعان و آلیاﮊهای کشف شده و با توجه به  قیمت و قابل  دسترس بودن آن ها و انعطاف ان ها در مقابل اشکال در خواستی صنعتی به آلیا ﮊی به نام فریت  رسیدند که این آلیا ﮊ می توانست خیلی از نیاز ها و درخواست های مخترعان از یک آلیا ﮊ ایده آل برای این کار را فراهم کند .

از فاصله هوایی بین هسته های فریت استفاده های گوناگونی در منابع تغذیه سوئیچینگ می شود.
خصوصیت منحصر به فرد فریت‌ها ، نسبت به آهن و دیگر مواد فرومغناطیس ، عایق بودن  آنها است. قاومت ویژه نوعی فریت‌ها 1 تا 104 اهم است ، در حالیکه از آهن10-7 اهم است. به خاطر این مقاومت ویژه بالا ، فریت‌ها  در معرض جریانهای  گردابی قرار ندارند و می‌توان از  آنها  در فرکانسهای بالا بعنوان هسته پیچک استفاده کرد ، مثلا در پیچکهای rf ، ترانسفورماتور تلویزیون و حافظه‌های مغناطیس کامپیوترها.

مزایای هسته فریت :

• 1- خاصیت القایی خوب
• 2- ضدآب بودن
• 3- تولید نویز کم
• 4- سبک بودن

معایب:

• 1- شکننده بودن
• 2- قابل انعطاف نبودن

انواع هسته فریت :
این آلیاﮊ به دلیل استفاده در دستگاههای حساس با فرم های غیر متعارف لازم است دارای اندازه و تیپ های مختلفی باشد. که انواع آن عبارت است از :
 

• 1-     EE
• 2-     EC
• 3-     RM
• 4-     ET , FT , PM
• 5-     UF , UI , UU
• 6-     PQ
• 7-     EI
• 8-     UYF
• 9-     EFD , EP
• 10-  I
• 11-  POT
• 12-  TOROID
• 13-  EMI SUPPRESSOR
• 14-  DOUBLE-APERTURE & MULTI-APERTURE  

قیمت
به دلیل تحریم هایی که از سایر کشورهای تولید کننده این قطعه در ایران شده است این قطعه دارای قیمتی نا ثابت و بالاتر از قیمت واقعی آن برای مصرف کننده می باشد.این عمل باعث شده است که تولید کنندگان انبوه پاور سوئیچ ها در کشورمان با مشکلات مالی زیادی روبرو شوند.  ولی برای  مصارف کم و معمول قیمت این  قطعه نسبتا مناسب  است که با  توجه  به خاصیت این هسته با قیمت  کمتر از 5000 ریال  در بازارهای ایران برای  مصارف  عادی عرضه می گردد.

گروه برداری اتصالات ترانسفورماتورها

اصولاً در ترانسفورماتورها بین ولتاژ اولیه و ثانویه ، اختلاف فازی حاصل می شود که مقدار آن ، بستگی به طریقه اتصال بین سیم پیچ های مختلف داخل ترانسفورماتور دارد . پس ابتدا باید نحوه اتصالات سیم پیچ های اولیه و ثانویه را مشخص نمود . برای مشخص نمودن اتصالات سیم پیچ های ترانسفورماتور از حروف اختصاری استفاده می شود . به این ترتیب که اتصال ستاره با Y ، اتصال مثلث با D و اتصال زیگزاگ را با Z نشان می دهند . در ضمن اگر اتصال مورد نظر در طرف فشار قوی باشد ، با حروف بزرگ  و اگر در طرف فشار ضعیف باشد ، با حروف کوچک نمایش می دهند ؛ مثلاً اتصال ستاره – ستاره با Yy و یا اتصال مثلث – زیگزاگ با Dz مشخص می شود ( لازم به ذکر است که حروف معرف اتصال طرف ولتاژ بالا یا فشار قوی ، در ابتدا ، و حروف معرف اتصال طرف ولتاژ پایین ، بعد از آن قرار می گیرد ) . حال اگر در طرف ستاره یا زیگزاگ ، مرکز ستاره یا زیگزاگ ، زمین شده باشد ، متناسب با اینکه اتصال مربوطه در طرف ولتاژ بالا یا پایین باشد ، به ترتیب از حروف N یا n استفاده می شود ؛ مثلاً Yzn یعنی اتصال ستاره – زیگزاگ که مرکز زیگزاگ ، زمین شده است و اتصال ستاره در طرف ولتاژ بالا ، و زیگزاگ در طرف ولتاژ پایین است .

 

بعلاوه در ترانسفورماتورها ، هر فاز اولیه با فاز مشابه اش در ثانویه ، اختلاف فاز مشخصی دارد که جزء خصوصیات آن ترانسفورماتور به شمار می آید ؛ مثلاً ممکن است این زاویه 0، 30 ، 150 ، 180 و ... باشد . برای آنکه زاویۀ مذکور ، اختلاف فاز را برای هر ترانسفورماتور مشخص نمایند به صورت مضربی از عدد 30 تبدیل می کنند و مضرب مشخص شده را در جلوی حروف معرف اتصالات طرفین ترانسفورماتور می آورند . مثلاً مشخصه YNd11 بیانگر اتصال اولیه ستاره با مرکز ستاره زمین شده و ثانویه ، مثلث است که اختلاف زاویه بین اولیه و ثانویه برابر 330 می باشد . به این عدد گروه ترانسفورماتور می گویند .

 

به طور کلی مطابق استاندارد IEC76-4 ، نوع اتصالات ترانسفورماتورها می تواند مطابق یکی از اعداد 11،10،8،7،6،5،4،2،1،0 باشد . اصولاً اتصالات ترانسفورماتورها به چهار دستۀ مجزا تقسیم می شوند که عبارتند از :

دستۀ یک : به ترانسفورماتورهایی گفته می شود که دارای گروه 0،4 یا 8 هستند .
دستۀ دوم : به ترانسفورماتورهایی گفته می شود که دارای گروه 2،6 یا 10 هستند .
دستۀ سوم : به ترانسفورماتورهایی گفته می شود که دارای گروه 1 یا 5 هستند .
دستۀ چهارم : به ترانسفورماتورهایی گفته می شود که دارای گروه 7 یا 11 هستند .
اما دو موضوع مهم در گروه و اتصال ترانسفورماتورها ، تعیین گروه آنها با توجه به نوع اتصال ، و یا یافتن نوع اتصال سیم پیچ ها با توجه به دانستن گروه ترانسفورماتور می باشد .

 الف ) تعیین گروه ترانسفورماتور با توجه به معلوم بودن اتصالات سیم پیچ ها

این موضوع را با شرح یک مثال بیان می کنیم . فرض کنید که اتصالات سیم پیچ های ترانسفورماتور ، به صورت ستاره – مثلث و مطابق با شکل زیر باشد . ابتدا بر روی این اتصالات ، سرهای ورودی و خروجی سیم پیچ ها با U,V,W (برای سیم پیچ اولیه) و u,v,w (برای سیم پیچ ثانویه) مشخص می شوند . سپس بردار نیروی محرکه تمام سیم پیچ ها را از انتهای هر فاز به سمت ابتدای هر فاز رسم می نماییم . لازم به ذکر است که سر سیم پیچ ها به معنای ابتدای فاز خواهد بود و طبعاً سر دیگر سیم پیچ ها به معنای انتهای فاز می باشد .

 

برای یافتن گروه ترانسفورماتور ، دو دایره متحدالمرکز با قطرهای متفاوت رسم می کنیم و ساعت های 1 تا 12 را بر روی آن مشخص می سازیم . ابتدا بر روی دایره بزرگتر ، بردارهای ولتاژ سیم پیچ های اولیه رسم می شود . در اینجا با توجه به اتصال اولیه به صورت ستاره ، بردارهای OU ، OV و OW بر روی  ساعت های 12 (یا صفر) ، 4 و 8 رسم می گردد . توجه شود که بین سرهای خروجی ، 4 ساعت یا 120 درجه  اختلاف فاز می باشد . سپس نوبت به ترسیم بردارهای ولتاژ سیم پیچ های ثانویه می رسد . با توجه به اتصال مثلث سیم پیچ های ثانویه ، باید بردار ولتاژ vu در راستای بردار ولتاژ OU اولیه ، بردار ولتاژ wv ثانویه هم راستا با بردار ولتاژ OV اولیه ، و بردار ولتاژ uw ثانویه در راستای بردار ولتاژ OW اولیه رسم گردد . البته بردارهای هم راستا باید به گونه ای رسم شوند که اولاً بین سرهای خروجی ، معادل 4 ساعت اختلاف فاز داشته باشد ، و ثانیاً توالی فاز uvw (در جهت عقربه های ساعت) در ثانویه رعایت شود . حال با توجه به موقعیت ولتاژ u ثانویه که بر روی عدد 1 قرار گرفته است ، در می یابیم که گروه این نوع اتصال ، معادل 1 می باشد . به عبارت دیگر ، بین ولتاژ اولیه و ثانویه ، 30 درجه اختلاف فاز وجود دارد .

 

 ب) تعیین اتصال سیم پیچ های ترانسفورماتور با توجه به معلوم بودن گروه آن

مشابه قسمت قبل ، این موضوع را با مثالی بیان می کنیم . فرض کنید که می خواهیم اتصال ترانسفورماتور Yd11 را رسم نماییم . در شکل زیر نحوه یافتن اتصالات یک ترانسفورماتور Yd11 نشان داده شده است .

در این روش  بر روی نمودار دایره ای ، و با توجه به اتصال سیم پیچ اولیه ، بردارهای ولتاژ OU ، OV و OW رسم می شود . سپس با توجه به گروه 11 ترانسفورماتور ، بردارهای uv ، vw و wu (با در نظر گرفتن این نکته که سر u روی عدد 11 ، سر v روی عدد 3 ، و سر w بر روی عدد 7 قرار گیرد) رسم    می شود .  پس از رسم نمودار دایره ای ، سیم پیچ اولیه و اتصالات آن رسم می شود و بر روی آن ، بردارهای ولتاژ مشخص می گردد . حال با توجه به مطالب گفته شده ، کافی است که سرهای خروجی را در ثانویه ترانسفورماتور تعیین نماییم . انتخاب سرهای خروجی باید به گونه ای صورت گیرد تا بردارهای ولتاژ سیم پیچ های اولیه و ثانویه با بردارهای ولتاژ اولیه و ثانویه بر روی نمودار ، یکسان باشد . در نهایت باید سرهای همنام u ، v و w ثانویه به هم متصل گردند تا اتصال مثلث کامل گردد که این روند در شکل نشان داده شده است .

گرفته شده از:

---

شبکه های انتقال و توزیع

کاربرد کنترل کننده های دور موتور

کاربرد کنترل کننده های دور موتوردر صرفه جویی

مقدمه

بحت انرژي از دو ديدگاه اقتصادي و زيست محيطي حائز اهميت است . بهينه سازي مصرف انرژي به اين معني است كه  بتوان با استفاده از تجهيزات و يا مديريت بهتر همان كار را ولي با مصرف انرژي كمتر انجام بدهيم .

صرفه جوئي انرژي مي تواند با استفاده از تجهيزات بهتر نظير : عايق بندي مطلوب ، افزايش راندمان سيسمتهاي حرارتي، و بازيابي تلفات حرارتي بدست آيد از طرف ديگر اعمال مديريت انرژي، بمنظور درك سيستمهاي موجود و طريقه استفاده از آنها،  ميتواند در كاهش مصرف انرژي نقش مهمي داشته باشد. در سياست گذاري انرژي بايد سازمانها رويكرد سيستمي داشته باشند. براي مثال در بهينه سازي مصرف انرژي الكتريكي هدف تنها كاهش هزينه هاي انرژي يك يا چند الكتروموتور مشخص نيست،  بلكه بايد آثار اقدامات مورد نظر روي ساير سيستمها نيز بدقت مورد توجه قرار گيرد. در یک بنگاه اقتصادی صرفه جوئی انرژی میتواند موجب برتری رقابتی بنگاه گردد.

در اغلب بخشهاي صنعتي انرژي الكتريكي مهمترين منبع انرژي صنعت بشمار مي رود . از آنجا كه موتورهاي الكتريكي، مصرف كننده اصلي انرژي الكتريكي در كارخانجات صنعتي ميباشند. لذا بهينه سازي مصرف انرژي در موتورهاي الكتريكي كه موضوع مقاله  است از اهميت ويژه اي برخوردار خواهد بود . براي درك اهميت بهينه سازي مصرف انرژي به اين مورد اشاره مي كنيم كه اگر راندمان موتورهاي الكتريكي القائي موجود در اروپا تنها به ميزان 1% افزايش يابد، هزينه مصرف انرژي الكتريكي به ميزان 6/1 ميليارد دلار در سال كاهش خواهد يافت .

آمار منتشر شده از سوي وزارت نيرو نشان مي دهد در سال 1373 ،  5/38% از كل انرژي الكتريكي مصرف شده در ايران توسط موتورهاي الكتريكي بوده است[F1]. البته اين ميزان در كشورهاي صنعتي تا 65% مي رسد و شاخص خوبي براي نشان دادن سطح صنعتي شدن يك كشور مي باشد[10] .  اهداف بهينه سازي مصرف انرژيرا میتوان بصورت زیر بیان نمود:

• استفاده منطقي از انرژي
• حفظ منابع انرژي
• اصلاح ميزان مصرف انرژي در بخشهاي مصرف كننده انرژي
•  كاهش گازهاي گلخانه اي و آلودگي هوا
• اصلاح وضعيت موجود
•  کسب برتری رقابتی در بنگاههای اقتصادی

مي توان اقدامات مختلفي براي صرفه جوئي انرژي الكتريكي در الكتروموتورهاي صنعتي بعمل آورد. در حالت كلي اين اقدامات به دو دسته تقسيم ميشود:

• 1-     اقدامات مربوط به طراحي موتور
• 2-     اقدامات مربوط به بهره برداري از موتورها

اقدامات مربوط به بهره برداري از موتورها را نيز ميتوان به دو دسته تقسيم نمود:

• 1-     اقدامات روي موتور، نظير تهويه، روغنكاري، و بارگذاري
• 2-     استفاده از درايو یا کنترل کننده دور موتور

در اين مقاله نخست روشهاي بهينه سازي مصرف انرژي در موتورهاي الكتريكي را مورد بحث قرار مي دهيم  سپس كاربرد درايوها در كنترل موتورهاي الكتريكي و تاثيري كه آنها مي تواند در صرفه جوئي مصرف انرژي بگذارند مورد بررسي قرار خواهد گرفت .

1- مصرف انرژي در موتورهای الکتریکی
در سالهاي اخير بهينه سازي مصرف انرژي در صنايع بدلايل اقتصادي و زيست محيطي اهميت بيشتري يافته و موجب شده است كه اقدامات عملي گسترده اي در اين زمينه بعمل آيد. علي رغم اينكه يكي از بزرگترين مصرف كنندگان انرژي الكتريكي در بخش صنعت موتورهاي الكتريكي مي باشند ، ليكن در زمينه افزايش بازدهي مبدلهاي انرژي الكتريكي به مكانيكي مستقر در صنايع اقدامات عملي چنداني بعمل نيامده است. بديهي است كه  افزايش بازدهي محرك هاي صنعتي نه تنها از نظر اقتصادي مورد توجه استفاده كنندگان مي باشد بلكه در برنامه‌ريزي انرژي در سطح ملي نيز حائز اهميت است .

مطالعات انجام شده در صنایع ایران حکایت از وضعیت نابسامان انتخاب و بهره برداری از موتورهای الکتریکی دارد [F1]. بر اساس این تحقیقات اغلب موتورها بزرگتر از میزان نیاز انتخاب شده و در شرائط بدی نگهداشت میشوند. استفاده از موتورهای با راندمان بالا در ایران رایج نبوده و گزارش موثری از استفاده از درایو جهت صرفه جوئی انرژی در دست نیست. كاربردهاي صنعتي بسياري مي تو.ان يافت كه موتورها در بازدهي بسيار پايين تر از مقدار حداكثر قرار دارند . بعنوان مثال در يكي از كارخانجات صنعتي كشورمان در يك مورد ، متوسط توان مصرفي در يك موتور القائي سه فاز صنعتي تنها 28% توان نامي اندازه گيري شده است [F1]. بديهي است  پايين بودن توان خروجي، تا اين حد تاثيرات منفي قابل توجهي بر بازدهي و ضريب توان موتور خواهد داشت .

از سوی دیگر دولت نیز نتوانسته است در ترویج فرهنگ استفاده بهینه از انرژی الکتریکی توفیقات خوبی داشته باشد. بعنوان مثال وزارت نیرو و سازمانهای وابسته به آن که مشخصا در زمینه بهینه سازی مصرف انرژی الکتریکی در سطح کلان عمل میکند هنوز در ارتباط با کاهش مصرف داخلی نیروگاهها اقدام موثری بعمل نیاورده است. در حالیکه پتانسیل صرفه جوئی انرژی الکتریکی زیادی در نیروگاهها وجود دارد.

2- موانع در سیاست گذاری انرژی

در ایران موانعی که سر راه بهینه سازی مصرف انرژی الکتریکی وجود دارد را میتوان بصورت زیر دسته بندی نمود:

•  سیاست دولت در پرداخت سوبسید به صنایع
• عدم آگاهی مدیران صنایع از روشهای صرفه جوئی انرژی الکتریکی
• ضعف دانش فنی مهندسین مرتبط با بهینه سازی مصرف انرژی
• نگرانی از ضریب اطمینان درایو و آثار منفی آن روی شبکه و موتور
• نداشتن یک رویکرد سیستمی در استفاده از موتورهای با راندمان بالا

3- انتخاب موتور مناسب
موتورهاي القائي سه فاز و يك فاز به دليل تنوع  مصرف در كاربردهاي زيادي مورد استفاده قرار مي گيرند. مشخصه هاي بارمكانيكي ناشي از كاربرد و مورد مصرف مي باشد. بديهي است موتور در صورتي مي تواند بار مكانيكي متصل به آن را تامين كند كه مشخصه عملكردي موتور منطبق بر مشخصه بار مكانيكي باشد .

3-1- تطابق موتور و بار
همانطور كه در بالا  اشاره شد موتور و بار داراي مشخصه هاي خاص خود مي باشند . منظور از تطابق بين موتور و بار انطباق بين مشخصه هاي موتور و مشخصه هاي بار متصل به محور موتور ميباشد .

مشكل اصلي در صنايع كشور آن است كه در اغلب موارد تطابق مطلوبي بين مشخصه هاي بار و موتور وجود ندارد. توان اغلب موتورها بيش از بار متصل به محور شان مي باشد و با توجه به اينكه قيمت تمام شده موتور متناسب با توان آن مي‌باشد، لذا بديهي است انتخاب موتور با توان بيش از نياز بار، علاوه بر افزايش هزينه اوليه موتور موجب افزايش ساير هزينه ها از قبيل كابل كشي و نصب و راه اندازي و تعمير خواهد شد .

 از طرف ديگر در صورتيكه موتور انتخاب شده بزرگتر از حد لازم باشد در اين صورت موتور در حالت بار كامل و يا نزديك به بار كامل كار نكرده و لذا بازدهي آن پايين تر از مقدار حداكثر آن خواهد بود . و خود اين امر اشكالات جدي در بهينه سازي مصرف انرژي ايجاد خواهد كرد .

در موتورهاي القائي سه فاز در صورت كاهش ميزان بازدهي موتور ، به ويژه به ميزان كمتر از 80% بار كامل ، شاهد كاهش قابل توجه در بازدهي موتور خواهيم بود . متاسفانه در اكثر  موارد به اين نكته توجه نشده و تنها تاثير نامطلوب انتخاب موتور بزرگتر از حد لازم بر هزينه اوليه مورد توجه قرار مي گيرد . در صورتيكه محاسبات انجام شده حاكي از آن است كه تاثير  انتخاب نامناسب موتور بر هزينه هاي متغير (هزينه اتلاف انرژي اضافي) قابل توجه و بمراتب بيش از افزايش هزينه ثابت اوليه مي باشد .

يك مثال  اين موضوع را روشن خواهد كرد :

مثال : فرض مي كنيم براي انجام يك كار مكانيكي  ، موتور القائي سه فاز با توان خروجي 110 كيلو وات مناسب باشد و بجاي آن موتور با توان 132 كيلو وات انتخاب شود . اطلاعات زير را مورد توجه قرار مي دهيم :

•  بازدهي موتور در بار كامل = 2/94%
• بازدهي موتور در 3/83% بار كامل = 5/92%
• طول عمر مفيد موتور = 15 سال
• ضريب كاركرد = 8/0

با انجام كمي محاسبات مي توان نتيجه گرفت كه مصرف انرژي در طول 15 سال بمقدار 600/937 كيلو وات ساعت افزايش پيدا خواهد كرد. مطالب فوق اين واقعيت را بيان مي كند كه انتخاب موتور مناسب به لحاظ اقتصادي حائز اهيمت فراوان بوده و لذا تطابق بين بار و موتور از اهميت ويژه اي برخوردار است . انتخاب موتور بزرگتر از حداقل مورد نياز به دلايل زير غير اقتصادي مي باشد :

• 1-     با افزايش توان موتور قيمت آن يعني هزينه اوليه افزايش مي يابد .
• 2-      با افزايش توان موتور  هزينه هاي نگهداري و تعميرات آن افزايش مي يابد .
• 3-    با افزايش توان موتور بدليل پايين آمدن ضريب بار ، بازدهي موتور كاهش يافته و بدين ترتيب انرژي تلف شده افزايش مي يايد .

3-2- موتورهای با راندمان بالا (Energy Efficient Motors)

گرچه قیمت موتورهای با راندمان بالا بیشتر از موتورهای استاندارد است، ولی در اغلب کاربردها استفاده از آنها کاملا اقتصادی است. مخصوصا در کاربردهائی که:

• مدت زمان روشن بودن موتور بیش از زمان خاموش بودن ان باشد
• مدت زمان روشن بودن موتور بیش از 2000 ساعت در سال باشد
• گشتاور بار نسبتا ثابت بوده و موتور بدرستی به بار تطبیق شده باشد.

استفاده از موتورهای با راندمان بالا توصیه میشود. بارهائی چون میکسرها، نقاله ها و فیدرها از این نوع هستند. اهمیت موضوع وقتی آشکار میشود که توجه کنیم که هزینه انرژی مصرفی یک الکتروموتور در طول عمر مفید آن 10 تا 20 برابر قیمت موتور است[16].  موتورهای با راندمان بالا علاوه بر صرفه جوئی انرژی معمولا مزیتهای دیگری نیز دارند. برای مثال آنها جریان های بیشتری را در هنگام راه اندازی تحمل میکنند و حرارت و نویزکمتری تولید میکنند. هر چند که موتورهای با راندمان بالا تنها 2 تا 3 درصد راندمان را بهبود میدهند، اما اگر در انتخاب و بکارگیری آنها بجای یک موتور کل سیستم در نظر گرفته شود، اثر بخشی کار بالا خواهد رفت. با رویکرد سیستمی به موضوع و در نظر گرفتن عوامل دیگر نظیر هزینه های تعمیر و نگهداشت و بهره برداری میتوان به کارائی این موتورها بیشتر پی برد.  ميزان صرفه جوئي انرژي در صورت استفاده از موتور با راندمان بالا، به جاي موتورهاي استاندارد از رابطه زير قابل محاسبه است:

در رابطه فوق hp توان موتور بر حسب اسب بخار، l ضريب بار( در صد از بار كامل تقسيم بر 100)، hr ساعات كار در طول سال، c متوسط قيمت انرژي (قيمت هر كيلووات ساعت انرژي)، std راندمان موتور استاندارد (%)، و ee راندمان موتور با راندمان بالا (%) است.
توصيه ميشود هنگام خريد موتور و يا سفارش ساخت ماشين به سازندگان ماشين از موتورهاي با راندمان بالا استفاده گردد. همچنين معمولا اقتصادي است كه بجاي سيم پيچي كردن موتورهاي سوخته و استفاده مجدد از آنها، از موتورهاي با راندمان بالا استفاده گردد. زمان بازگشت سرمايه(به سال) در خريد اين نوع موتورها، بطور ساده عبارت خواهد بود از:

4- اقدامات مورد نياز براي بهبود عملكرد سیستمهای مرتبط با الكتروموتورها

يك موتور معمولا با اجزا و سيستمهاي ديگر در ارتباط است. براي بهبود عملكرد الكتروموتورها لازم است سيستمهاي مرتبط با موتور نيز در نظر گرفته شود. اين سيستمها شامل شبكه برق، كنترل كننده هاي موتور، الكتروموتور و سيستم انتقال نيرو ميگردد.

4-1-   كيفيت توان  Power Quality

مسائل كيفيت توان شبكه شامل كليه اختلالات شبكه برق مثل عدم تقارن در ولتاژ، افت ولتاژ، چشمك زدن، اسپايك، سيستم ارت بد ، هارمونيكها و نظاير آن ميشود [5]. از آنجا كه كيفيت توان تاثير زيادي در اتلاف انرژي دارد، لازم است يك مهندس مجرب وضعيت شبكه برق تاسيسات را زير نظر داشته باشد.

4-2- تثبيت ولتاژ شبكه

تا آنجا كه ممكن است بايد ولتاژ اعمالي به موتور نزديك به ولتاژ كار موتور باشد. گرچه تغييرات 10% در ولتاژ موتور مجاز است اما از نقطه نظر اتلاف انرژي ميزان انحراف از ولتاژ نامي موتور بايد كمتر از 5% باشد. تغيير ولتاژ موتور موجب افت ضريب قدرت، عمر مفيد موتور و راندمان ميگردد [6]. شكل(1)

شکل(1): بررسی تائیر تغییرات ولتاژ اعمالی به موتور روی تورک، جریان راه اندازی، جریان بار کامل، راندمان و ضریب قدرت

اگر ولتاژ موتور بيش از 5% كاهش پيدا كند، راندمان بين 2 تا 4 درصد افت پيدا كرده و دماي موتور حدود 15 درجه افزايش مي يابد و اين افزايش دما عمر عايق موتور را كاهش خواهد داد. در شكل(2) عمر موتور در دماهاي كار مختلف و با كلاسهاي عايقي مختلف نشان داده شده است.

شکل (2): بررسی تاثیر دمای کلافهای موتور روی عمر مفید آن برای موتورهای با کلاس عایقی مختلف

4-3-    عدم تقارن فاز
عدم تقارن فاز بايد كمتر از 1% باشد. عدم تقارن فاز بصورت زير توسط NEMA تعريف شده است:

براي مثال اگر ولتاژهاي فاز بترتيب 462 و 463 و 455 ولت باشد. متوسط ولتاژ سه فاز برابر با 460 ولت ميشود و در صد عدم تقارن بصورت زير محاسبه خواهد شد:

ضريب قدرت
ضريب قدرت پائين موجب افزايش جريان كابلها و ترانسقورماتورها و افت ولتاژ شده و بدين ترتيب باعث كاهش ظرفيت سيستم تغذيه ميشود [7]. ضريب قدرت پائين ناشي از بار كم در شفت موتور است. در شكل (3) منحنيهاي ضريب قدرت براي بارهاي مختلف و رنجهاي تواني متفاوت موتورها آمده است[8] . بوضوح مشاهده ميشود با كاهش بار موتور ضريب قدرت تغييرات قابل توجهي ميكند.

5- روشهاي عملي براي افزايش بازدهي موتور
اشاره شد كه بالا بردن بازدهي متوسط موتورهاي القائي به لحاظ اقتصادي از اهميت ويژه اي برخوردار است . بديهي است نحوه عمل و دستيابي به نتايج مطلوب وابسته به نوع و اندازه موتور ، شرايط بارگذاري ، نحوه نگهداري و غيره بوده و لذا نمي توان دستور العمل كلي براي ارتقاء بازدهي كليه موتورهاي القائي ارائه داد. بطور كلي اقدامات  لازم براي بالا بردن بازدهي موتورهاي القائي را مي توان به دو دسته تقسيم نمود . دسته اول تمهيداتي است كه در زمان طراحي و ساخت موتور بايد بكار گرفت . دسته دوم شامل مجموعه اقدامات عملي جهت بالا بردن بازدهي موتورهاي القائي در حال كار در صنايع مي شود .

اقدامات عملي ساده اي منجر به افزايش راندمان كار مي گردد به عنوان مثال مقدار معمول جريان بي باري در موتورهاي القائي سه فاز در محدوده 3 تا 5 درصد جريان نامي موتور است . ولي در بررسي هاي بعمل آمده مشاهده شده است كه در اكثر موراد جريان بي باري موتور بيشتر از اين مقدار بوده و در برخي موارد تا 12% جريان نامي افزايش يافته است . اين افزايش در جريان بي باري موتور بعلت عدم نگهداري صحيح از موتور است . در اكثر موارد اين شرائط نامطلوب در حالات بارگذاري نيز مشاهده مي شود. به اين معني كه با اعمال بار مكانيكي غیر مفید به محور موتور ، بصورت اصطكاكهای مکانیکی ناشي از عدم نگهداري صحيح، موجب میشود که موتور بار اعمال شده را در جريان الكتريكي بيشتري تامين مي كند . و در واقع بخشي از توان الكتريكي ورودي صرف تامين بار و قسمت ديگر آن براي غلبه بر اصطكاك مكانيكي مصرف مي شود .

بدين ترتيب موارد زير را در ارتباط با تلفات اهمي موتور ميتوان بيان كرد :

• 1-     تلفات اهمي موتور متغير بوده و تابعي از ميزان و نحوه بارگذاري موتور مي باشد .
• 2-    در بسياري از موارد عدم نگهداري صحيح از قسمتهاي چرخان موتور به ويژه بلبرينگ  محور موتور ، موجب ايجاد بار مجازي ناشي از افزايش اصطكاك مكانيكي شده و لذا جريان ورودي موتور در حالت  بي باري و بار از حد مطلوب و اعلام شده توسط سازنده بيشتر خواهد شود
• 3-    افزايش جريان ورودي موتور موجب بالا رفتن تلفات اهمي و حرارت ايجاد شده در سيم پيچ شده و لذا درجه حرارت اطراف سيم پيچ افزايش خواهد يافت .

از مشخصات بارز تلفات مكانيكي موتور دشواري محاسبه ميزان  و تعيين منابع آن است .  بخش عمده تلفات مكانيكي در قسمت هاي چرخان موتور بوده و ناشي از اصطكاك و بار مي باشد و لذا ميزان تلفات مكانيكي تا حد زيادي وابسته به شرايط نگهداري موتور دارد . با روغن كاري مناسب و بموقع بلبرينگ و نظافت  قسمتهاي چرخان موتور و همچنين اطمينان از بالانس بودن محور ، ميتوان تلفات مكانيكي موتور را به حداقل رساند بدين ترتيب در ارتباط با تلفات مكانيكي موتور ميتوان موارد زير را اظهار داشت :

• 1-     ميزان تلفات مكانيكي تابعي از شرايط نگهداري موتور مي باشد .
• 2-    با انجام اقدامات مناسب در نگهداري موتور مي توان تلفات مكانيكي را بسادگي در مقدار حداقل خود نگه داشت.
• 3-      تلفات مكانيكي نيز منجر به افزايش درجه حرارت بويژه در قسمتهاي چرخان موتور مي شود .

انواع تلفات موتور بدون توجه به نوع آن منجر به ايجاد حرارت مي شود بدين ترتيب خنك كاري موتور بويژه در شرائطي كه موتور زير بار است از اهميت ويژه اي برخوردار است . بالا رفتن درجه حرارت موتور باعث كاهش عمر مفيد آن مي‌شود .

در موارد زيادي مشاهده شده است  كه بدليل عدم رعايت نكات ساده و مهم در نگهداري موتور باعث كاهش بازدهي سيستم خنك كن شده و درجه حرارت موتور در حالت بار نامي افزايش پيدا كند . در اين گونه موارد گاهي اوقات بجاي رفع اشكال نگهداري، اقدام به جايگزين كردن موتور با توان بيشتر مي شود كه اين امر خود منجر به كاهش بازدهي سيستم و اتلاف انرژي خواهد شد .

بر اساس تجارب شركت پرتو صنعت نوع ديگري از اشكالات مربوط به سيم پيچي موتورهاي معيوب توسط افراد غير متخصص مي شود.  مشاهدات ما نشان مي دهد كه در برخي از موارد موتور بدفعات مورد سيم پيچي قرار مي گيرد . عدم رعايت نكات فني در عايق بندي موتور سيم پيچي شده و همچنين استفاده از ابزار و آلات غير اصولي در درآوردن سيم پيچي سوخته شده موتور نتايج بدي بدنبال دارد .

بعنوان يك اصل تجربي موتورهائي كه به اين شيوه سيم پيچي مجدد مي شوند براي كار با اينورتر يا كنترل كننده دور موتور مناسب نيستند. اغلب اين موتورها بدليل آسيب هائي كه به مدار مغناطيسي آنها در حين سيم پيچي وارد مي شود از جريان بي باري بالاتر از حد معمول برخوردار بوده و عايق بندي آنها براي كار  با اينورتر مناسب نمي باشد . اين نوع موتورها حرارت بيشتري نسبت به موتورهاي سالم دارند و تلفات انرژي زيادي ايجاد مي كنند . ضمناً اين موتورها بمراتب آسيب پذيرتر از موتورهاي فابريك مي باشند . توصيه مي شود در سيم پيچي موتورهاي آسيب ديده از تكنيسين هاي مجرب و ابزارآلات  مناسب استفاده شود . ضمناً تا زمانيكه اطمينان از فرآيند كار حاصل نشده باشد از استفاده از اين نوع موتورها همراه با كنترل كننده دور موتور اجتناب گردد .

توصيه مي شوداگر قصد تعويض اين نوع موتورها را داريد و يا ميخواهيد موتورهاي جديدي تهيه كنيد، موتورهائي تهيه كنيد كه راندمان بالاتري داشته باشند.

6- دستور العملهاي لازم براي بهبود عملكرد موتورهاي الكتريكي
اشاره شد كه عوامل موثر در بازدهي موتورهاي الكتريكي را مي توان بصورت زير بيان نمود :

• عوامل موثر در مراحل طراحي و ساخت
• عوامل موثر در بهره برداري

بررسی عوامل موثر فوق خارج از حوصله اين مقاله است. یک مطالعه خوب از عوامل فوق توسط آقای دکتر اوروعی در سال 1373 انجام گرفته است .[F1] در اینجا بطور خلاصه به عوامل موثر در بهره برداری از موتور که به افزایش بازدهی آنها منجر خواهد شد اشاره میشود.در جدول(1)  خلاصه اي از عوامل موثر در بازدهي موتورهاي الكتريكي آمده است .

جدول (1) عوامل موثر در بازدهي موتورهاي الكتريكي

همان طور كه مشاهده مي شود مجموعه اقدامات ساده فوق خصوصاً اقداماتي كه به عوامل وابسته به شرايط نگهداري موتور مي شود مي تواند منجر به صرفه جوئي اقتصادي قابل توجهي شود .

براي اطمينان يافتن از اينكه بازدهي موتورهاي مستقر در صنايع و ساير كاربردها در حد مطلوب قرار دارد مي توان نسبت به تدوين شناسنامه صنعتي براي هر موتور ( و بويژه موتورهاي بزرگ) اقدام نموده و با ثبت اطلاعات مورد نظر از جمله موارد زير بازدهي اين موتور ها را مورد بررسي قرار داد :

• ميزان بار (درصد از بار كامل)
• ميزان تغييرات بار ( درصد از بار كامل)
• ميزان تغييرات سرعت (درصد از سرعت سنكرون)
• ميزان تغييرات ولتاژ شبكه (درصد از ولتاژ نامي)

توصيه ميشود كارخانجاتي كه در آنها تعداد موتور مورد استفاده زياد مي باشد نسبت به جمع آوري اطلاعات فوق و اقدامات اصلاحي اقدام نمايند.

7- دسته بندي اقدامات  لازم براي بهينه سازي مصرف انرژي
براي روشن شدن تاثير اقدامات مختلف براي افزايش بازدهي موتورهاي الكتريكي در جدول(2)  نتايج قابل انتظار اين اقدامات براي دسته اي از موتورهاي القائي با توان خروجي 2/2 تا 30 كيلو وات نمايش داده شده است[F1] .

جدول (2) : اقدامات محتلف براي افزايش بازدهي موتورهاي الكتريكي با توان 2/2 تا 30 كيلو وات .

8- تكنولوژي الكترونيك  قدرت و درایوهای AC
تکنولوژی الکترونیک قدرت(Power Electronics)، بهره وری و کیفیت فرایندهای صنعتی مدرن را بی وقفه بهبود میبخشد. امروزه با کمک همین تکنولوژی امکان استفاده از منابع انرژی غیرآلاینده بازیافتی(Renewable Energy)، نظیر باد و فتو ولتائیک فراهم شده است. تخمین زده میشود که با استفاده از الکترونیک قدرت، حدود 15 تا 20 درصد امکان صرفه جوئی انرژی الکتریکی وجود دارد[17]. در واقع با کاهش بیوقفه قیمت ها در عرصه الکترونیک قدرت زمینه برای حضور آنها در کاربردهای صنعتی، حمل ونقل و حتی خانگی فراهم میگردد.

نیروی محرک بيشتر پمپها و  فن ها  موتورهاي القائي هستند که در دور ثابت کار میکنند. ليكن در سالهاي اخير با پيشرفتهاي انجام گرفته در زمينه تكنولوژي الكترونيك قدرت ، استفاده از موتورهاي القائي قفس سنجابي همراه با كنترل كننده دور موتور (AC DRIVE يا اينورتر يا بطور ساده درايو) رو به گسترش است . درایوها دستگاههائی هستند که توان ورودی با ولتاژ و فرکانس ثابت را به توان خروجی با ولتاژ و فرکانس متغیر تبدیل میکنند. باید توجه کرد که دور یک موتور تابعی از فرکانس منبع تغذیه آن است. برای این منظور یک درایو نخست برق شبکه را به ولتاژ DC تبدیل کرده و سپس آنرا با استفاده از یک اینورتر مجددا به ولتاژ AC  با فرکانس و ولتاژ متغیر تبدیل میکند. در شکل(4) قسمتهای اصلی یک درایو ولتاژ پائین نشان داده شده است. همانطور که مشاهده میکنید قسمت اینورتر متشکل از سوئیچهای قدرتی است که در سالهای اخیر تغییرات تکنولوژیک زیادی پیدا کرده اند. در واقع با معرفی سوئیچهای قدرتی چون IGBT با قیمتهای رو به کاهش، زمینه برای عرضه درایوهای با قیمت مناسب فراهم شد. در هر حال خاطر نشان میکنیم که شکل موج خروجی درایو ترکیبی از پالسهای DC با دامنه ثابت است. این موضوع موجب میشود که خود درایو منشا اختلالاتی در کار موتور شود. برای مثال کیفیت شکل موج خروجی درایو میتواند سبب اتلاف حرارتی اضافی ناشی از مولفه های هارمونیکی فرکانس بالا در موتور شده و یا موجب نوسانات گشتاور Torque Pulsation در موتور گردد. با این حال درایوهای امروزی بدلیل استفاده از سوئیچهای قدرت سریع این نوع مشکلات را عملا حذف کرده اند.

شکل(4): ساختمان یک کنترل کننده دور موتور ( فقط قسمتهای قدرت نشان داده شده است).

كنترل كننده هاي دور موتورهاي الكتريكي هر چند كه ادوات پيچيده اي هستند ولي چون در ساختمان آنها از مدارات الكترونيك قدرت استاتيك استفاده مي شود و فاقد قطعات متحرك مي باشند،  از عمر مفيد بالائي برخوردار هستند . مزيت ديگر كنترل كننده هاي دور موتور توانائي آنها در عودت دادن انرژي مصرفي در ترمزهاي مكانيكي و يا مقاومت هاي الكتريكي به شبكه مي باشد . در چنين شرائطي با استفاده از كنترل كننده هاي دور مدرن مي توان از اتلاف اين نوع انرژي جلوگيري نمود . بطوريكه در برخي كاربردها قيمت انرژي بازيافت شده از اين طريق ، در كمتر از يكسال معادل هزينه سرمايه گذاري سيستم بازيافت انرژي مي شود .

9- كنترل كننده هاي دور موتور
تا اينجا درمورد مجموعه اقداماتي كه  براي بهينه سازي مصرف انرژي ميتوانستيم روي موتورهاي الكتريكي اعمال كنيم بحث شد. اشاره شد كه در كشور ايران در سال 73 بيش از 35 درصد مصرف انرژي در موتورهاي الكتريكي بخش صنعت بوده است . البته اين مقدار در كشورهاي صنعتي تا 65 در صد نيز ميرسد. اين امر اهميت بهينه سازي مصرف انرژي در موتورهاي الكتريكي را نشان ميدهد. در اين قسمت از مقاله در مورد تاثير استفاده از كنترل كننده هاي دور موتور در كاهش مصرف انرژي صحبت خواهيم كرد. سعي ميكنيم با استفاده از تعدادي مثال اهميت

موضوع را نشان دهيم . بطور خلاصه در كاربردهاي صنعتي زيادي، صرفه جوئي كه با استفاده از كنترل كننده دور موتور در مصرف انرژي حاصل ميشود بمراتب بيشتر از اقدامات برشمرده در قسمتهاي قبلي مقاله است.

استفاده از موتورهاي مجهز به كنترل كننده دور موتور ، امكان اعمال تغييرات لازم در سرعت موتور فن و يا پمپ را بطور دائم فراهم آورده و بدين ترتيب مي توان با توجه به فرآيند مورد نظر از اتلاف انرژي ايجاد شده در تنظيم كننده هاي مكانيكي جلوگيري نمود . با استفاده از درایو موتور به بار تطبیق داده شده ، و هر گونه نياز به خاموش و روشن كردن موتور و یا ادوات تنظیم کننده نظیر شیر یا دمپر حذف مي گردد . همچنين كنترل سرعت دقيق و متعاقب آن توان خروجي قابل دسترسي بوده و با توجه به استفاده از مدارات الكترونيكي ، استهلاك قسمتهاي كنترل كننده در حد بسيار پايين خواهد بود . تصميم گيري در مورد استفاده از موتور با كنترل كننده دور متغيير بستگي به نوع كاربرد مورد نظر دارد . از آنجا كه هزينه اوليه اين سيستمها (كنترل كننده دور موتور) بيش از ساير روشها مي باشد و با توجه به اينكه صرفه جوئي ناشي از بالا بودن بازدهي تنها بصورت كاهش هزينه راهبري نمايان مي شود، لذا استفاده از موتورهاي مجهز به كنترل كننده دور در طول زمان منجر به صرفه جوئي اقتصادي مي شود . معمولاً بسته به نوع كاربرد زمان  بازگشت سرمايه گذاري بين يك تا سه سال متغير خواهد بود .

متاسفانه در اكثر موارد مهمترين عامل در انتخاب محرك  قيمت اوليه است. بدين معني كه سيستم بر مبناي كمينه سازي هزينه اوليه انتخاب مي شود. در حاليكه در طول عمر مفيد آن هزينه قابل توجهي صرف انرژي تلف شده و يا تعمير و نگهداري مي شود .

 در شکل(5) میزان استفاده از کنترلرهای دور متغیر نشان داده شده است.

کنترل کننده های دور موتور انواع مختلفی دارند. آنها قادرند انواع موتورهای AC و DC را کنترل کنند. قیمت کنترلرها وابسته به نوع تکنولوژی بکار رفته در ساختمان آنها میباشد. ساده ترین روش کنترل موتورهای AC روش تثبیت نسبت ولتاژ به فرکانس(یا کنترل V/F ثابت) میباشد. اینک این روش، بطور گسترده در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد. این نوع کنترلرها از نوع اسکالر بوده و بصورت حلقه باز با پایداری خوب عمل میکنند. مزیت این روش سادگی سیستمهای کنترلی آن است. در مقابل این نوع کنترلرها برای کاربردهای با پاسخ سریع مناسب نمیباشند.
روبوتها و ماشینهای ابزار نمونه هائی از کاربردهای با دینامیک بالا هستند. در این کاربردها روشهای کنترلی برداری استفاده میشود. در روشهای کنترلی برداری با تفکیک مولفه های جریان استاتور به دو مولفه تورک ساز و فلو ساز، و کنترل آنها با استفاده از رگولاتورهای PI ترتیبی داده میشود که موتور AC  نظیر موتور DC کنترل شود. و بدین ترتیب تمام مزایای موتور DC از جمله پاسخ گشتاور سریع آنها در موتورهای AC نیز در دسترس خواهد بود. برای مثال پاسخ گشتاور در روشهای  برداری حدود 10 – 20ms و در روشهای کنترل مستقیم گشتاور(Direct Torque Control) این زمان حدود 5ms است.  اینک روشهای کنترل برداری متعددی پیاده سازی شده است که بررسی آنها خارج از حوصله این مقاله است. در هر حال نوع کنترلر مطلوب، متناسب با کاربرد انتخاب میگردد. در شکل(6) خلاصه ای از انواع روشهای کنترل موتورهای AC نمایش داده شده است.

شکل(6): خلاصه ای از انواع روشهای کنترل موتورهای AC

10- مزاياي استفاده از كنترل كننده هاي دور موتور
مزاياي استفاده از كنترل كننده هاي دور موتور هم در بهبود بهره وري توليد و هم در صرفه جوئي مصرف انرژي در كاربردهائي نظير فنها ، پمپها، كمپروسورها و ديگر محركه هاي كارخانجات ، در سالهاي اخير كاملا مستند سازي شده است. كنترل كننده هاي دور موتور قادرند مشخصه هاي بار را به مشخصه هاي موتور تطبيق دهند. اين اسباب توان راكتيو ناچيزي از شبكه ميكشند و لذا نيازي به تابلوهاي اصلاح ضريب بار ندارند. در زير به مزاياي استفاده از كنترل دور موتور اشاره ميشود:

• 1-   در صورت استفاده از كنترل كننده هاي دور موتور بجاي كنترلرهاي مكانيكي، در كنترل جريان سيالات، بطور مؤثري در مصرف انرژي صرفه جوئي حاصل ميشود. اين صرفه جوئي علاوه بر پيامدهاي اقتصادي آن موجب كاهش آلاينده هاي محيطي نيز ميشود.
• 2-    ويژگي اينكه كنترل كننده هاي دور موتور قادرند موتور را نرم راه اندازي كنند موجب ميشود علاوه بر كاهش تنشهاي الكتريكي روي شبكه ، از شوكهاي مكانيكي به بار نيز جلو گيري شود. اين شوكهاي مكانيكي ميتوانند باعث استهلاك سريع قسمتهاي مكانيكي ، بيرينگها و كوپلينگها، گيربكس و نهايتا قسمتهائي از بار شوند. راه اندازي نرم هزينه هاي نگهداري را كاهش داده و به افزايش عمر مفيد محركه ها و قسمتهاي دوار منجر خواهد شد.
• 3-   جریان کشیده شده از شبکه در هنگام راه اندازی موتور با استفاده از درایو کمتر از 10% جریان اسمی موتور است.
• 4-     کنترل کننده های دور موتور نیاز به تابلوهای اصلاح ضریب قدرت ندارند.
• 5-   در صورتي كه نياز بار ايجاب كند با استفاده از كنترل كننده دور ، موتور ميتواند در سرعتهاي پائين كار كند . كار در سرعتهاي كم منجر به كاهش هزينه هاي تعمير و نگهداشت ادواتي نظير بیرینگها، شيرهاي تنظيم كننده و دمپرها خواهد شد.
• 6-   يك كنترل كننده دور قادر است رنج تغييرات دور را ، نسبت به ساير روشهاي مكانيكي تغيير دور، بميزان قابل توجهي افزايش دهد. علاوه بر آن از مسائلي چون لرزش و تنشهاي مكانيكي نيز جلو گيري خواهد شد.
• 7-   كنترل كننده هاي دور مدرن امروزي با مقدورات نرم افزاري قوي خود قادرند راه حلهاي متناسبي براي كاربردهاي مختلف صنعتي ارائه دهند.

11- مديريت بهينه سازي مصرف انرژي و نقش كنترل كننده هاي دور موتور
امروزه در كشورهاي صنعتي الزامات زيست محيطي از يكسو و رقابت بنگاههاي اقتصادي از سوي ديگر ، مديريت بهينه سازي انرژي را در بصورت يك امر غير قابل اجتناب در آورده است. مجموعه اقداماتي كه براي صرفه جوئي انرژي در كارخانجات صورت ميگيرد شامل مواردي چون جايگزيني موتورهاي الكتريكي با انواع موتورهاي با بازدهي بالا، استفاده از كنترل كننده هاي دور موتور در كاربردهائي كه اتلاف انرژي در آنها زياد است، بازيافت انرژي از پروسه هاي حرارتي و نظاير انها ميشود. نتايج اعمال چنين اقداماتي نشان ميدهد در موارد زيادي ، و بخصوص در جاهائي كه از فنها ، پمپها، و كمپروسورها در فرايند توليد استفاده ميشود، بكارگيري كنترل كننده هاي دور موتور  علاوه بر انعطاف پذير نمودن كنترل فرايند، تاثير قابل توجهي در كاهش مصرف انرژي داشته است. در بسياري از موارد زمان بازگشت سرمايه بين يك تا سه سال ميباشد.

کمتر از 10% موتورها مجهز به درایو هستند. در حالیکه در بیش از 25% آنها استفاده از درایو توجیه اقتصادی دارد[16].

بر اساس مطالعات انجام گرفته توسط اتحادیه اروپا [10] تا سال 2005 میلادی پتانسیل صرفه جوئی انرژی بالغ بر 63.5 TWh در صنایع کشورهای عضو اتحادیه اروپا وجود دارد. که از این میزان بیش از 44.7 TWh آن توجیه اقتصادی دارد. این میزان صرفه جوئی انرژی تنها در سایه استفاده از موتورهای با راندمان بالا و درایو بدست میاید. که سهم درایو در صرفه جوئی دارای توجیه اقتصادی حدود 63% است. نتایج چنین مطالعاتی را بطور خلاصه در جدول(3) مشاهده میکنید.

جدول(3): پتانسیل فنی و اقتصادی صرفه جوئی انرژی با استفاده از موتورهای با راندمان بالا(EEM) و کنترل دور(VSD) در کشورهای عضو اتحادیه اروپا تا سال 2005.

مطالعه فوق با تفکیک بار پتانسیل اقتصادی صرفه جوئی انرژی را نیز در اتحادیه اروپا مشخص نموده است. که نتایج آنرا در شکل(7)  مشاهده میکنید.

شکل(7): پتانسیل صرفه جوئی اقتصادی درکشورهای عضو اتحادیه اروپا به تفکیک نوع بار

12- پمپها و فنها
چيزي حدود 40 درصد انرژي مصرفي در بخش صنعت در پمپها و فنها مصرف ميشود. برای مثال در انگلستان ترکیب مصرف کنندگان انرژی در موتورها و در کاربردهای صنعتی بصورت زیر است[15].

شکل(8): میزان انرژی مصرفی توسط بارهای مختلف در انگلستان

اغلب اين سيستمها از موتورهاي القائي با روتور قفس سنجابي استفاده ميكنند. و  خروجي توسط ادواتي چون شيرهاي تنظيم كننده و دمپرها كنترل ميشوند. متاسفانه مقادير قابل توجهي انرژي توسط اين فنها و پمپها تلف ميشوند.  موتورهاي بكار رفته در اغلب اين ادوات از مقدار مورد نياز بزرگتر بوده و سيستمهاي مكانيكي تنظيم كننده جريان سيالات در آنها بسيار تلفاتي ميباشند. به اين عوامل بايد هزينه هاي قابل توجه تعمير و نگهداشت نيز اضافه شود. با توجه به اینکه هزینه های خرید پمپ معمولا کمتر از 5 درصد هزینه های بهره برداری آن در طول عمر سیستم پمپ است، کیفیت بهره برداری عامل مهمتری در تصمیم گیری برای انتخاب سیستمهای پمپ بشمار میرود.

شکل(9): مقایسه انرژی مصرفی کنترل فلو با شیر و درایو

انتخاب پمپ ها معمولا بر اساس حداکثر دبی مورد انتظار صورت میگیرد. در حالیکه اغلب اوقات هرگز فلوی ماکزیمم مورد استفاده قرار نمیگیرد. این امر منجر به بزرگ شدن پمپ ها شده و بدین ترتیب مقدمات کار برای اتلاف انرژی و استهلاک هر چه سریعتر سیستم های پمپ فراهم میشود. اگر یک پمپ در دور نامی خود کار کند و دبی خروجی پمپ به مصرف برسد سیستم در راندمان مطلوب خود کار خواهد کرد. اما اگر تنها 50 درصد دبی حداکثر مورد نیاز باشد چه اتفاقی خواهد افتاد؟ بدیهی است که در این حالت نیز موتور در دور نامی خود کار خواهد کرد و توان مصرفی اضافی توسط موتور تلف خواهد شد. از سوی دیگر برای کنترل دبی خروجی لازم خواهد بود از ادوات مقاومتی نظیر شیر خفه کن استفاده گردد. با استفاده از كنترل كننده هاي دور موتور ميتوان جريان سيالات در پمپ ها را با اعمال تغيير دور موتور ، كنترل نمود. امروزه اين روش بدليل انعطاف پذيري و صرفه جوئي اقتصادي قابل توجه جايگزين روشهاي سنتي متكي بر تنظيم جريان سيال با استفاده از شيرهاي تنظيم كننده مكانيكي و دمپرها ميشود.  در شکل(9) تفاوت دو روش در میزان مصرف انرژی نشان داده شده است.

13- قوانین افینیتی در کاربردهای پمپ و فن

قوانین افینیتی در کاربردهای پمپ و فن های سانتریفوژ پایه نظری صرفه جوئی انرژی با استفاده از درایو هستند. بر طبق این قوانین و در یک پمپ یا فن سانتریفوژ، روابط زیر حاکم است:

                                    Q ~ N                           فلو یا حجم : Q   ,   سرعت  : N

                                    H ~ N2                          هد یا فشار   : H 

                                    P ~ N3                            توان ورودی : P

با توجه به شکل(10) فلو/ ولوم بصورت خطی با دور پمپ/فن تغییر میکند. برای مثال اگر دور موتور نصف شود فلو نیز نصف خواهد شد. از طرف دیگر با توجه به منحنی وسط فشار یا هد متناسب با مربع دور تغییر میکند. در این حالت اگر دور موتور نصف شود، فشار یا هد چهار برابر کاهش پیدا کرده و به 25% خواهد رسید. منحنی سمت راست نشان میدهد که اگر دور موتور نصف شود مصرف توان 8 برابر کاهش پیدا کرده و به 12.5% خواهد رسید

شکل(10): نمایش تصویری قوانین افینیتی در کاربردهای پمپ و فن سانتریفوژ

به خاطر میسپاریم با استفاده از كنترل كننده هاي دور موتور و كاهش تنها 15 درصد دور ميتوان به ميزان 40  درصد در مصرف انرژي صرفه جوئي كرد. حال اجازه بدهید کمی دقیقتر به رفتار یک پمپ توجه کنیم. شکل(11) مشخصات یک سیستم پمپ را نشان میدهد. هد استاتيك عبارتست از اختلاف ارتفاع پمپ و تانك مقصد.  بديهي است كه اگر يك پمپ نتواند به اين ارتفاع غلبه كند دبي خروجي صفر خواهد بود. مولفه دوم هد اصطکاکی است . که در واقع بیانگر توان مورد نیاز جهت غلبه بر تلفات ناشی از عبور سیال از لوله ها، شیرها، زانوها و دیگر اجزای سیستم لوله کشی میباشد. این تلفات کلا وابسته به سرعت عبور سیال بوده و غیر خطی است. با اضافه کردن دو منحنی، منحنی سیستم بدست میاید.

در شکل(12) منحنی های سیستم و منحنی پمپ باهم نشان داده شده است. نقطه كار يك پمپ محل تلاقي منحني پمپ و منحني سيستم مي باشد. با توجه به این منحنی ها روشن میشود که میزان فلو در این سیستم 800 لیتر در ثانیه و هد 60 متر میباشد. اگر بخواهیم نقطه کار را تغییر بدهیم لازم خواهد بود چیزی به سیستم اضافه نمائیم.

 یک روش متداول در اینجا استفاده از شیر خفه کن است. در شکل(13) تاثیر عملکرد شیر خفه کن در نقطه کار پمپ را مشاهده میکنید. در واقع شیر اصطکاک مسیر سیال را افزایش داده و باعث افت فلو میگردد. با وجود اینکه با حضور شیر فلو  به 600 لیتر در ثانیه کاهش پیدا کرده ولی در توان مصرفی سیستم تغییر محسوسی ایجاد نشده است. حال نگاهی دقیقتر به موضوع خواهیم داشت. همانطور که در شکل(14) مشاهده میکنید، برای دستیابی به فلوی مورد نظر از دو روش کنترل فلو با استفاده اشیر و کنترل با استفاده از درایو استفاده شده است . در روش کنترل فلو با شیر میزان توان مصرفی 0.875 درصد و در کنترل فلو با درایو توان مصرفی 0.42 درصد توان نامی میباشد. برای مثال اگر توان نامی پمپ 100KW باشد. تفاوت توان مصرفی دو روش برابر خواهد بود با:

(100KW x 0.875) – (100KW x 0.42) =  45.5KW

شکل(14) مقایسه توان مصرفی یک سیستم پمپ در دو حالت: الف) کنترل فلو با استفاده از شیر خفه کن (شکل سمت چپ) . ب) کنترل فلو با استفاده از درایو (شکل سمت راست).

شكل (15) - ميزان مصرف انرژي در يك پمپ در پنج حالت : با استفاده از شیر برگشتی، با استفاده از شیر خفه کن،  با قطع و وصل پمپ، با استفاده از کوپلینگ هیدرولیک، با استفاده از كنترل كننده دور موتور

هر چند كه در سيستمهائي كه هد استاتيك بالا ئي دارند با تغيير دور،  راندمان پمپ هم به ميزان زيادي تغيير ميكند، ولي مزاياي ديگر درايو استفاده از آن را بخوبي توجيه ميكند. براي مثال ميزان فشار هيدروليك وارد شده به پره هاي پمپ سانتريفوژ با مجذور سرعت افزايش مييابد. اين نيروها به بيرينگهاي پمپ اعمال شده و عمر مفيد آنها را كاهش خواهد داد. خاطر نشان ميشود كه عمر بيرينگها بطور معكوس با توان هفتم سرعت متناسب است. از سوي ديگر با كاهش دور نويز و نوسانات سيستم نيز كاهش پيدا ميكند.

درشكل (15)  ميزان مصرف انرژي در يك پمپ در پنج حالت : با استفاده از شیر برگشتی، با استفاده از شیر خفه کن،  با قطع و وصل پمپ، با استفاده از کوپلینگ هیدرولیک، و با استفاده از كنترل كننده دور موتور نمایش داده شده است. با توجه به این شكل تاثير قابل توجه كنترل كننده دور موتور در كاهش انرژي مصرفي ، نسبت به روشها، مشاهده ميشود. در روش شیر برگشتی متناسب با نیاز مقداری از دبی خروجی پمپ به وروی آن عودت داده میشود. بدیهی است که در این حالت توان مصرفی برای هر دبی خروجی ثابت خواهد بود.

امروزه در كشورهاي پيشرفته بعنوان يك برخورد اوليه در كاهش سريع مصرف انرژي، مجهز نمودن اين نوع فنها و پمپها به درايو ميباشد.

نكاتي كه بايد در طراحي سيستمهاي پمپ مورد توجه قرار گيرند عبارتند از:

•             - سيستم را بزرگ انتخاب نكنيد. حتي اگر بعدها نياز به توسعه پيدا كرديد. باز مطلوب آن است كه بعدا كنار سيستم موجود پمپ بيشتري اضافه كنيد
•             - توجه كنيد كه هزينه هاي خريد پمپ در مقايسه با هزينه هاي انرژي آن در طول عمر پمپ ناچيز است. پس پمپهاي با راندمان بالا را استفاده كنيد.
•             - از درايو براي كنترل فلو استفاده كنيد
•             - بجاي استفاده از يك پمپ بزرگ از تعدادي پمپ كوچك بطوريكه مجموع آنها ظرفيت مورد نياز را تامين نمايد، استفاده كيد. بدين ترتيب ميتوانيد در صورت عدم نياز به ظرفيت   اضافي آن را از مدار خارج كنيد.

14-  مثال از محاسبات صرفه جوئي انرژي در فن

براي روشن شدن تاثير استفاده از درايو در كاربرد فن به مثال زير توجه ميكنيم. نخست اشاره ميكنيم به قوانين حاكم بر

سير تكاملي ژنراتورهاي سنكرون

مهندس حسين هوشيار- دكتر ابوالفضل واحدي- مهندس مهدي ثواقبي فيروز‌آبادي

(از ابتدا تا پايان دهه 1980)

هدف از انجام اين تحقيق بررسي سير تحقيقات انجام شده با موضوع طراحي ژنراتور سنكرون است. به اين منظور، بررسي مقالات منتشر شده IEEE كه با اين موضوع مرتبط بودند، در دستور كار قرار گرفت. به عنوان اولين قدم كليه مقالات مرتبط در دهه‌هاي مختلف جستجو و بر مبناي آنها يك تقسيم‌بندي موضوعي انجام شد. سپس سعي شد بدون پرداختن به جزييات، سيرتحولات استخراج‌ شود. رويكرد كلي اين بوده است كه تحولات داراي كاربرد صنعتي بررسي شود.

با توجه به گستردگي موضوع و حجم مطالب، اين گزارش در دو بخش ارايه شده است. در بخش اول ابتدا پيشرفتهاي اوليه ژنراتورهاي سنكرون از آغاز تا دهه 1970 بررسي شده است و در ادامه تحولات دهه‌هاي 1970 و 1980 به تفصيل مورد توجه قرار گرفته‌اند. در پايان هر دهه يك جمعبندي از كل فعاليتهاي صورت گرفته ارايه و سعي شده است ارتباط منطقي پيشرفتهاي هر دهه با دهه‌هاي قبل و بعد بيان شود.

ماشين سنكرون همواره يكي از مهمترين عناصر شبكه قدرت بوده و نقش كليدي در توليد انرژي الكتريكي و كاربردهاي خاص ديگر ايفاء كرده است.

ساخت اولين نمونه ژنراتور سنكرون به انتهاي قرن 19 برمي‌گردد. مهمترين پيشرفت انجام شده در آن سالها احداث اولين خط بلند انتقال سه فاز از لافن به فرانكفورت آلمان بود. دركانون اين تحول؛ يك هيدروژنراتور سه فاز 210 كيلووات قرار گرفته بود.

عليرغم مشكلات موجود در جهت افزايش ظرفيت وسطح ولتاژ ژنراتورها، در طول سالهاي بعد تلاشهاي گسترده‌اي براي نيل به اين مقصود صورت گرفت.
مهمترين محدوديتها در جهت افزايش ظرفيت، ضعف عملكرد سيستمهاي عايقي و نيز روشهاي خنك‌سازي بود. در راستاي رفع اين محدوديتها تركيبات مختلف عايقهاي مصنوعي، استفاده از هيدروژن براي خنك‌سازي و بهينه‌سازي روشهاي خنك‌سازي با هوا نتايج موفقيت‌آميزي را در پي داشت به نحوي كه امروزه ظرفيت ژنراتورها به بيش از MVA1600 افزايش يافته است.
در جهت افزايش ولتاژ، ابداع پاورفرمر در انتهاي قرن بيستم توانست سقف ولتاژ توليدي را تا حدود سطح ولتاژ انتقال افزايش دهد به نحوي كه برخي محققان معتقدند در سالهاي نه چندان دور، ديگر نيازي به استفاده از ترانسفورماتورهاي افزاينده نيروگاهي نيست.
همچنين امروزه تكنولوژي ژنراتورهاي ابررسانا بسيار مورد توجه است. انتظار مي‌رود با گسترش اين تكنولوژي در ژنراتورهاي آينده، ظرفيتهاي بالاتر در حجم كمتر قابل دسترسي باشند.
تاريخچه
ژنراتور سنكرون تاريخچه‌اي بيش از صد سال دارد. اولين تحولات ژنراتور سنكرون در دهه 1880 رخ داد. در نمونه‌هاي اوليه مانند ماشين جريان مستقيم، روي آرميچر گردان يك يا دو جفت سيم‌پيچ وجود داشت كه انتهاي آنها به حلقه‌هاي لغزان متصل مي‌شد و قطبهاي ثابت روي استاتور، ميدان تحريك را تامين مي‌كردند. به اين طرح اصطلاحاً قطب خارجي مي‌گفتند. در سالهاي بعد نمونه ديگري كه در آن محل قرار گرفتن ميدان و آرميچر جابجا شده بود مورد توجه قرار گرفت. اين نمونه كه شكل اوليه ژنراتور سنكرون بود، تحت عنوان ژنراتور قطب داخلي شناخته و جايگاه مناسبي در صنعت‌برق پيدا كرد. شكلهاي مختلفي از قطبهاي مغناطيسي و سيم‌پيچهاي ميدان روي رتور استفاده شد، در حالي كه سيم‌پيچي استاتور، تكفاز يا سه‌فاز بود. محققان بزودي دريافتند كه حالت بهينه از تركيب سه جريان متناوب با اختلاف فاز نسبت به هم بدست مي‌آيد. استاتور از سه جفت سيم‌پيچ تشكيل شده بود كه در يك طرف به نقطه اتصال ستاره و در طرف ديگر به خط انتقال متصل بودند.
در واقع ايده ماشين جريان متناوب سه فاز، مرهون تلاشهاي دانشمندان برجسته‌اي مانند نيكولا تسلا، گاليلئو فراريس، چارلز برادلي، دبروولسكي، هاسلواندر بود.
هاسلواندر اولين ژنراتور سنكرون سه فاز را در سال 1887 ساخت كه تواني در حدود 8/2 كيلووات را در سرعت 960 دور بر دقيقه (فركانس 32 هرتز) توليد مي‌كرد. اين ماشين داراي آرميچر سه فاز ثابت و رتور سيم‌پيچي شده چهار قطبي بود كه ميدان تحريك لازم را تامين مي‌كرد. اين ژنراتور براي تامين بارهاي محلي مورد استفاده قرار مي‌گرفت.
در سال 1891 براي اولين بار تركيب ژنراتور و خط بلند انتقال به منظور تامين بارهاي دوردست با موفقيت تست شد. انرژي الكتريكي توليدي اين ژنراتور توسط يك خط انتقال سه فاز از لافن به نمايشگاه بين‌المللي فرانكفورت در فاصله 175 كيلومتري منتقل مي‌شد. ولتاژ فاز به فاز 95 ولت، جريان فاز 1400 آمپر و فركانس نامي 40 هرتز بود. رتور اين ژنراتور كه براي سرعت 150 دور بر دقيقه طراحي شده بود، 32 قطب داشت. قطر آن 1752 ميليمتر و طول موثر آن 380 ميليمتر بود. جريان تحريك توسط يك ماشين جريان مستقيم تامين مي‌شد. استاتور آن 96 شيار داشت كه در هر شيار يك ميله مسي به قطر 29 ميليمتر قرار مي‌گرفت. از آنجا كه اثر پوستي تا آن زمان شناخته نشده بود، سيم‌پيچي استاتور متشكل از يك ميله براي هر قطب / فاز بود. بازده اين ژنراتور 5/96% بود كه در مقايسه با تكنولوژي آن زمان بسيار عالي مي‌نمود. طراحي و ساخت اين ژنراتور را چارلز براون انجام داد.
در آغاز، اكثر ژنراتورهاي سنكرون براي اتصال به توربينهاي آبي طراحي مي‌شدند، اما بعد از ساخت توربينهاي بخار قدرتمند، نياز به توربوژنراتورهاي سازگار با سرعت بالا احساس شد. در پاسخ به اين نياز اولين توربورتور در يكي از زمينه‌هاي مهم در بحث ژنراتورهاي سنكرن، سيستم عايقي است. مواد عايقي اوليه مورد استفاده مواد طبيعي مانند فيبرها، سلولز، ابريشم، كتان، پشم و ديگر الياف طبيعي بودند. همچنين رزينهاي طبيعي بدست آمده از گياهان و تركيبات نفت خام براي ساخت مواد عايقي مورد استفاده قرارمي‌گرفتند. در سال 1908 تحقيقات روي عايقهاي مصنوعي توسط دكتر بايكلند آغاز شد. در طول جنگ جهاني اولي رزين‌هاي آسفالتي كه بيتومن ناميده مي‌شدند، براي اولين بار همراه با قطعات ميكا جهت عايق شيار در سيم‌پيچهاي استاتور توربوژنراتورها مورد استفاده قرار گرفتند. اين قطعات در هر دو طرف، با كاغذ سلولز مرغوب احاطه مي‌شدند. در اين روش سيم‌پيچهاي استاتور ابتدا با نوارهاي سلولز و سپس با دو لايه نوار كتان پوشيده مي‌شدند. سيم‌پيچها در محفظه‌اي حرارت مي‌ديدند و سپس تحت خلا قرار مي‌گرفتند. بعد از چند ساعت عايق خشك و متخلخل حاصل مي‌شد. سپس تحت خلا، حجم زيادي از قير داغ روي سيم‌پيچ‌ها ريخته مي‌شد. در ادامه محفظه با گاز نيتروژن خشك با فشار 550 كيلو پاسكال پر و پس از چند ساعت گاز نيتروژن تخليه و سيم‌پيچها در دماي محيط خنك و سفت مي‌شدند. اين فرآيند وي پي‌آي ناميده مي‌شد.
در اواخر دهه 1940 كمپاني جنرال الكتريك به منظور بهبود سيستم عايق سيم‌پيچي استاتور تركيبات اپوكسي را برگزيد. در نتيجه اين تحقيقات، يك سيستم به اصطلاح رزين ريچ عرضه شد كه در آن رزين در نوارها و يا وارنيش مورد استفاده بين لايه‌ها قرار مي‌گرفت.
در دهه‌هاي 1940 تا 1960 همراه با افزايش ظرفيت ژنراتورها و در نتيجه افزايش استرسهاي حرارتي، تعداد خطاهاي عايقي به طرز چشمگيري افزايش يافت. پس از بررسي مشخص شد علت اكثر اين خطاها بروز پديده جدا شدن نوار يا ترك خوردن آن است. اين پديده به علت انبساط و انقباض ناهماهنگ هادي مسي و هسته آهني به وجود مي‌آمد. براي حل اين مشكل بعد از جنگ جهاني دوم محققان شركت وستينگهاوس كار آزمايشگاهي را بر روي پلي‌استرهاي جديد آغاز كرده و سيستمي با نام تجاري ترمالاستيك عرضه كردند.
نسل بعدي عايقها كه در نيمه اول دهه 1950 مورد استفاده قرار گرفتند، كاغذهاي فايبرگلاس بودند. در ادامه در سال 1955 يك نوع عايق مقاوم در برابر تخليه جزيي از تركيب 50 درصد رشته‌هاي فايبرگلاس و 50 درصد رشته‌هاي PET بدست آمد كه روي هادي پوشانده مي‌شد و سپس با حرارت دادن در كوره‌هاي مخصوص، PET ذوب شده و روي فايبرگلاس را مي‌پوشاند. اين عايق بسته به نياز به صورت يك يا چند لايه مورد استفاده قرار مي‌گرفت. عايق مذكور با نام عمومي پلي‌گلاس و نام تجاري داگلاس وارد بازار شد.
مهمترين استرسهاي وارد بر عايق استرسهاي حرارتي است. بنابراين سيستم‌هاي عايقي همواره در ارتباط تنگاتنگ با سيستم‌هاي خنك‌سازي بوده‌اند. خنك‌سازي در ژنراتورهاي اوليه توسط هوا انجام مي‌گرفت. بهترين نتيجه بدست آمده با اين روش خنك‌سازي يك ژنراتور MVA200 با سرعت rpm1800 بود كه در سال 1932 در منطقه بروكلين نيويورك نصب شد. اما با افزايش ظرفيت ژنراتورها نياز به سيستم خنك‌سازي موثرتري احساس شد. ايده خنك‌سازي با هيدروژن اولين بار در سال 1915 توسط ماكس شولر مطرح شد. تلاش او براي ساخت چنين سيستمي از 1928 آغاز و در سال 1936 با ساخت اولين نمونه با سرعت rpm3600 به نتيجه رسيد. در سال 1937 جنرال الكتريك اولين توربوژنراتور تجاري خنك شونده با هيدروژن را روانه بازار كرد. اين تكنولوژي در اروپا بعد از سال 1945 رايج شد. در دهه‌هاي 1950 و 1960 روشهاي مختلف خنك‌سازي مستقيم مانند خنك‌سازي سيم‌پيچ استاتور با گاز، روغن و آب پا به عرصه ظهور گذاشتند تا آنجا كه در اواسط دهه 1960 اغلب ژنراتورهاي بزرگ با آب خنك مي‌شدند. ظهور تكنولوژي خنك‌سازي مستقيم موجب افزايش ظرفيت ژنراتورها به ميزان MVA1500 شد.
يكي از تحولات برجسته‌اي كه در دهه 1960 به وقوع پيوست توليد اولين ماده ابررساناي تجاري يعني نيوبيوم- تيتانيوم بود كه در دهه‌هاي بعدي بسيار مورد توجه قرار گرفت.

تحولات دهه 1970
در اين دهه تحول مهمي در فرآيند عايق كاري ژنراتور رخ داد. قبل از سال 1975 اغلب عايقها را توسط رزينهاي محلول در تركيبات آلي فرار اشباع مي‌كردند. در اين فرآيند، تركيبات مذكور تبخير و در جو منتشر مي‌شد. با توجه به وضع قوانين زيست محيطي و آغاز نهضت سبز در اوايل دهه 1970، محدوديتهاي شديدي بر ميزان انتشار اين مواد اعمال شد كه حذف آنها را از اين فرآيند در پي داشت. در نتيجه استفاده از مواد سازگار با محيط زيست در توليد و تعمير ماشينهاي الكتريكي مورد توجه قرار گرفت. استفاده از رزينهاي با پايه آبي يكي از اولين پيشنهاداتي بود كه مطرح شد، اما يك راه‌حل جامعتر كه امروزه نيز مرسوم است، كاربرد چسبهاي جامد بود. در همين راستا توليد نوارهاي ميكاي رزين ريچ بدون حلال نيز توسعه يافت.
از ديگر پيشرفتهاي مهم اين دهه ظهور ژنراتورهاي ابررسانا بود. يك ماشين ابررسانا عموماً‌از يك سيم‌پيچ ميدان ابررسانا و يك سيم‌پيچ آرميچر مسي تشكيل شده است. هسته رتور عموماً آهني نيست، چرا كه آهن به دليل شدت بالاي ميدان توليدي توسط سيم‌پيچي ميدان اشباع مي‌شود. فقط در يوغ استاتور از آهن مغناطيسي استفاده مي‌شود تا به عنوان شيلد و همچنين منتقل كننده شار بين قطبها عمل كند. عدم استفاده از آهن، موجب كاهش راكتانس سنكرون (به حدود pu5/0- 3/0) در اين ماشينها شده كه طبعاً موجب پايداري ديناميكي بهتر مي‌شود. همانطور كه اشاره شد، اولين ماده ابررساناي تجاري نيوبيوم- تيتانيوم بود كه تا دماي 5 درجه كلوين خاصيت ابررسانايي داشت. البته در دهه‌هاي بعد پيشرفت اين صنعت به معرفي مواد ابررسانايي با دماي عملكرد 110 درجه كلوين انجاميد. براين اساس مواد ابررسانا را به دو گروه دما پايين مانند نيوبيوم – تيتانيوم و دما بالا مانند BSCCO-2223 تقسيم مي‌كنند. از اوايل دهه 1970 تحقيقات بر روي ژنراتورهاي ابررسانا با استفاده از هاديهاي دما پايين آغاز شد. در اين دهه كمپاني وستينگهاوس تحقيقات براي ساخت يك نمونه دوقطبي را با استفاده هاديهاي دماپايين آغاز كرد. نتيجه اين پروژه ساخت و تست يك ژنراتور MVA5 در سال 1972 بود.
در سال 1970 كمپاني جنرال الكتريك ساخت يك ژنراتور ابررسانا را با استفاده از هادي‌هاي دماپايين، با هدف نصب در شبكه آغاز كرد.
ساخت و تست اين ژنراتور MVA20، دو قطب و rpm3600 در سال 1979 به پايان رسيد. در اين ماشين از روش طراحي هسته هوايي بهره‌ گرفته شده بود و سيم‌پيچ ميدان آن توسط هليم مايع خنك مي‌شد. اين ژنراتور، بزرگترين ژنراتور ابررساناي تست شده تا آن زمان (1979) بود.
در سال 1979 وستينگهاوس و اپري ساخت يك ژنراتور ابررساناي MVA300 را آغاز كردند. اين پروژه در سال 1983 به علت شرايط بازار جهاني با توافق طرفين لغو شد.
در همين زمينه كمپاني زيمنس ساخت ژنراتورهاي دماپايين را در اوايل دهه 1970 شروع كرد. در اين مدت يك نمونه رتور و يك نمونه استاتور با هسته آهني براي ژنراتور MVA 850 با سرعت rpm3000 ساخته شد، اما به دليل مشكلاتي تست عملكرد واقعي آن انجام نشد.
در اين دهه آلستوم نيز طراحي يك رتور ابررسانا براي يك توربو ژنراتور سنكرون را آغاز كرد. اين رتور در يك ماشين MW250 به كار رفت.
با توجه به اهميت خنك‌سازي در كاركرد مناسب ژنراتورهاي ابررسانا، همگام با توسعه اين صنعت، طرحهاي خنك‌سازي جديدي ارايه شد. در 1977 اقاي لاسكاريس يك سيستم خنك‌سازي دوفاز (مايع- گاز) براي ژنراتورهاي ابررسانا ارايه كرد. در اين طرح بخشي از سيم‌پيچ در هليم مايع قرار مي‌گرفت و با جوشش هليم دردماي 2/4 كلوين خنك مي‌شد. جداسازي مايع ازگاز توسط نيروي گريز از مركز ناشي از چرخش رتور صورت مي‌گرفت.

جمع‌بندي تحولات دهه 1970
با بررسي مقالات IEEE اين دهه (28 مقاله) در موضوعات مختلف مرتبط با ژنراتور سنكرون به نتايج زير مي‌رسيم:
1- شايان ذكر است بررسي كل مقالات در دهه‌هاي مختلف نشان مي‌دهد كه زمينه‌هاي اصلي مورد توجه طرحهاي بدون جاروبك، سيستمهاي خنك‌سازي، سيستمهاي تحريك، روشهاي عددي، سيستم عايقي، ملاحظات مكانيكي، ژنراتور آهنرباي دائم، پاورفرمر و ژنراتورهاي ابررسانا بوده‌اند. تمركز اكثر تحقيقات بر روي كاربرد مواد ابررسانا در ژنراتورها بوده است.
2- استفاده از روشهاي كامپيوتري براي تحليل و طراحي ماشينهاي الكتريكي آغاز شد.
3- حلالها از سيستمهاي عايق كاري حذف شدند و تكنولوژي رزين ريچ بدون حلال ارايه شد.

تحولات دهه 1980
در اين دهه نيز همچون دهه‌هاي گذشته سيستم‌هاي عايقي از زمينه‌هاي مهم تحقيقاتي بوده است. در اين دهه آلستوم يك فرمول جديد اپوكسي بدون حلال كلاس F در تركيب با گلاس فابريك و نوع خاصي از كاغذ ميكا با نام تجاري دورتناكس را ارايه داد. اين سيستم عايق كاري داراي استحكام مكانيكي بيشتر، استقامت عايقي بالاتر، تلفات دي‌الكتريك پايينتر و مقاومت حرارتي كمتري نسبت به نمونه‌‌هاي قبلي بود.
در ادامه كار بر روي پروژه‌هاي ابررسانا، در سال 1988 سازمان توسعه تكنولوژي صنعتي و انرژيهاي نو ژاپن پروژه ملي 12 ساله سوپر جي‌ام را آغاز كرد كه نتيجه آن در دهه‌هاي بعدي به ثمر رسيد.
سيستم‌هاي خنك‌سازي ژنراتورهاي ابررسانا هنوز در حال پيشرفت بودند. در اين زمينه مي‌توان به ارايه طرح سيستم خنك‌سازي تحت فشار توسط انستيتو جايري ژاپن اشاره كرد. اين طرح كه در سال 1985 ارايه شد داراي يك مبدل حرارتي پيشرفته و يك مايع‌ساز هليم با ظرفيت 350 ليتر بر ثانيه بود.
در اين مقطع شاهد تحقيقاتي در زمينه مواد آهن‌رباي دائم بوديم. استفاده از آهنرباهاي نئوديميوم – آهن- بورون در اين دهه تحول عظيمي در ساخت ماشينهاي آهنرباي دائم ايجاد كرد. مهمترين خصوصيت آهنرباهاي نئوديميوم- آهن- بورون انرژي مغناطيسي (BHmax) بالاي آنهاست كه سبب مي شود قيمت هر واحد انرژي مغناطيسي كاهش يابد. علاوه بر اين، انرژي زياد توليدي امكان به كارگيري آهنرباهاي كوچكتر را نيز فراهم مي‌كند، بنابراين اندازه ساير اجزا ماشين از قبيل قطعات آهن و سيم‌پيچي نيز كاهش مي‌يابد و در نتيجه ممكن است هزينه كل كمتر شود. شايان ذكر است حجم بالايي از تحقيقات انجام شده اين دهه در زمينه ژنراتورهاي بدون جاروبك و خودتحريكه براي كاربردهاي خاص بوده كه به علت عموميت نيافتن در صنعت ژنراتورهاي نيروگاهي از شرح آنها صرفنظر مي شود.

جمع‌بندي تحولات دهه 1980
با بررسي مقالات IEEE اين دهه (41 مقاله) در موضعات مختلف مرتبط با ژنراتور سنكرون به نتايج زير مي‌رسيم:
1- تمركز موضوعي مقالات در شكل نشان داده شده است.
2- روشهاي قبلي عايق كاري به منظور كاهش مقاومت حرارتي عايق بهبود يافت.
3- مطالعات وسيعي روي ژنراتورهاي سنكرون بدون جاروبك بدون تحريك صورت گرفت.
4- فعاليت روي پروژه‌هاي ژنراتورهاي ابررساناي آغاز شده در دهه قبل ادامه يافت.
5- سيستمهاي خنك‌سازي جديدي براي ژنراتورهاي ابررسانا ارايه شد.
6- روش اجزاي محدود در طراحي و تحليل ژنراتورهاي سنكرون خصوصاً ژنراتورهاي آهنرباي دائم به شكل گسترده‌اي مورد استفاده قرار گرفت.

از ابتداي دهه 1990 تاكنون
مهندس مهدي ثواقبي فيروزآبادي- دكتر ابوالفضل واحدي- مهندس حسين هوشيار


هدف از انجام اين تحقيق بررسي سير تحقيقات انجام شده با موضوع طراحي ژنراتور سنكرون است. به اين منظور، بررسي مقالات منتشر شده در IEEE كه با اين موضوع مرتبط بودند، در دستور كار قرار گرفت. به عنوان اولين قدم كليه مقالات مرتبط در دهه‌هاي مختلف جستجو و بر مبناي آنها يك تقسيم‌بندي موضوعي انجام شد. سپس سعي شد بدون پرداختن به جزييات، سير تحولات استخراج شود. رويكرد كلي اين بوده كه تحولات داراي كاربرد صنعتي بررسي شوند.
با توجه به گستردگي موضوع و حجم مطالب اين گزارش در دو بخش ارايه شده است. در بخش اول پيشرفتهاي ژنراتورهاي سنكرون از آغاز تا انتهاي دهه 1980 بررسي شد. در اين بخش تحولات اين صنعت از ابتداي دهه 1990 تاكنون مورد توجه قرار گرفته است. در پايان هر دهه يك جمعبندي از كل فعاليتهاي صورت گرفته ارايه و سعي شده است ارتباط منطقي بين پيشرفتهاي هر دهه با دهه‌هاي قبل و بعد بيان شود.
در پايان گزارش با توجه به تحقيقات انجام شده و در حال انجام، تلاش شده نمايي از پيشرفتهاي عمده مورد انتظار در سالهاي آينده ترسيم شود.

تحولات دهه 1990
در اين دهه نيز همچون دهه‌هاي گذشته تلاشهاي زيادي در جهت بهبود سيستمهاي عايقي صورت گرفت. در اين ميان مي‌توان به ارايه سيستمهاي عايق ميكاپال كه توسط كمپاني جنرال الكتريك از تركيب انواع آلكيدها و اپوكسيها در سال 1990 بدست آمده بود، اشاره كرد. درسال 1992 شركت وستينگهاوس الكتريك يك سيستم جديد عايق سيم‌پيچ رتور كلاس F را ارايه كرد. اين سيستم شامل يك لايه اپوكسي ‌گلاس بود كه با چسب پلي‌آميد- اپوكسي روي هادي مسي چسبانده مي‌شد. مقاومت در برابر خراشيدگي، استرسهاي الكتريكي و مكانيكي و كاهش زوال حرارتي از مزاياي اين سيستم بود. گروه صنعتي ماشينهاي الكتريكي و توربين نانجينگ عايق سيم‌پيچ رتور جديدي از جنس نومكس اشباع شده با وارنيش چسبي را در سال 1998 ارايه كرد. از مهمترين مزاياي اين سيستم مي‌توان به انعطاف‌پذيري و استقامت عايقي، بهبود اشباع شوندگي با وارنيش، تميزكاري آسان و عدم جذب رطوبت اشاره كرد. در اواخر دهه 1990 تلاشهايي براي افزايش هدايت گرمايي عايقها صورت گرفت. آقاي ميلر از شركت زيمنس- وستينگهاوس روشي را ارايه كرد كه در آن لايه پركننده مورد استفاده در طرحهاي قبلي به وسيله رزينهاي مخصوصي جايگزين مي‌شد. مزيت اصلي اين روش پرشدن فاصله هوايي بين لايه پركننده و ديواره استاتور بود كه موجب مي‌شد هدايت گرمايي عايق استاتور به طرز چشمگيري افزايش پيدا كند.
دراين دهه مسائل مكانيكي در عملكرد ماشينهاي سنكرون بيشتر مورد توجه قرار گرفت. در سال 1993 آقاي جانگ از دانشگاه بركلي روشي براي كاهش لرزش در ژنراتورهاي آهنرباي دائم ارايه كرد. لرزش در ژنراتورهاي آهنرباي دائم در اثر نيروهاي جذبي اعمال شده توسط آهنرباهاي دائم گردان به استاتور است. در اين روش لرزشها با استفاده از سنسورهاي ماكسول، روش اجزاء محدود و بسط فوريه مورد بررسي قرار مي‌گرفت و نهايتاً براي كاهش لرزشها، ابعاد هندسي جديدي براي آهنرباها ارايه مي‌شد البته با اين شرط كه كارايي ماشين افت نكند.
همزمان با پيشرفتهاي مذكور، افزايش سرعت و حافظه كامپيوترها و ظهور نرم‌افزارهاي قدرتمند موجب شد تا راه براي استفاده از كامپيوترها در تحليل و طراحي ژنراتورهاي سنكرون بيش از پيش باز شود. در سال 1995 آقاي كوان روشي براي طراحي سيستمهاي خنك‌سازي با هيدروژن ارايه كرد كه بر مبناي محاسبات كامپيوتري ديناميك شاره پايه‌ريزي شده بود. دراين روش بااستفاده از يك مدل معادل سيستم خنك‌سازي، توزيع دما در بخشهاي مختلف ژنراتور پيش‌بيني مي‌شد.
نحوه پياده‌سازي سيستمهاي خنك‌سازي نيز از جمله موضوعاتي بود كه مورد توجه قرار گرفت. در سال 1995 اقاي آيدير تاثير مكان حفره‌هاي تهويه برميدان مغناطيسي ژنراتور سنكرون را با استفاده از روش اجزاء محدود مورد بررسي قرار داد و نشان داد كه انتخاب مكان مناسب حفره‌هاي تهويه جهت جلوگيري از افزايش جريان مغناطيس‌كنندگي و پديده اشباع بسيار حائز اهميت است. مكان حفره‌ها تاثير قابل توجهي بر شار يوغ دارد.
از مهمترين تحولاتي كه در اين دهه در زمينه ژنراتورهاي ابررسانا صورت گرفت مي‌توان به نتايج پروژه سوپرجي‌ام كه از دهه قبل در ژاپن آغاز شده بود، اشاره كرد. حاصل اين پروژه ساخت و تست سه مدل رتور ابررسانا براي يك استاتور بود. مدل اول كه در تركيب با استاتور، خروجي MW79 را مي‌داد در سال 1997 و مدل دوم در سال 1998 با خروجي MW7/79 تست شد. نهايتاً مدل سوم كه داراي يك سيستم تحريك پاسخ سريع بود در سال 1999 تست و در شبكه قدرت نصب شد.
با بكارگيري مواد ابررساناي دمابالا در اين دهه، تكنولوژي ژنراتورهاي سنكرون ابررسانا وارد مرحله جديدي شد. كمپاني جنرال الكتريك طراحي، ساخت و تست يك سيم‌پيچ دمابالا را در اواسط اين دهه به پايان رساند. در ادامه، همكاري وستينگهاوس و شركت ابررساناي آمريكا به طراحي يك ژنراتور ابررساناي دما‌بالاي 4 قطب، rpm1800، Hz60 انجاميد.
اين دهه شاهد پيشرفتهاي مهمي در زمينه سيستمهاي تحريك مانند ظهور سيستمهاي تحريك استاتيك الكترونيكي بود. استفاده از اينگونه سيستمها باعث انعطاف‌پذيري در طراحي سيستمهاي تحريك و جذب مشكلات نگهداري جاروبك در اكسايترهاي گردان مي‌شد. يكي از اولين نمونه‌هاي اين سيستمها در سال 1997 توسط آقاي شافر از كمپاني باسلر الكتريك آلمان ارايه شد.
در اين مقطع زماني كاربرد سيستمهاي ديجيتال در تحريك ژنراتورها آغاز شد. يكي از اولين نمونه‌هاي سيستم تحريك ديجيتالي، سيستمي بود كه در سال 1999 توسط آقاي ارسگ از دانشگاه زاگرب كرواسي ارايه شد.
در ادامه تلاشهاي صورت گرفته براي بهبود خنك‌سازي، شركت زيمنس- وستينگهاوس طرح يك ژنراتور بزرگ با خنك‌سازي هوايي را در سال 1999 ارايه داد. ارايه اين طرح آغازي بر تغيير طرحهاي خنك‌سازي از هيدروژني به هوايي بود. استفاده از عايقهاي استاتور نازك دمابالا و كاربرد محاسبات كامپيوتري ديناميك شاره موجب اقتصادي شدن اين طرح نسبت به خنك‌سازي هيدروژني شد.
پايان دهه 90 مصادف با ظهور تكنولوژي پاورفرمر بود. در اوايل بهار سال 1998 دكتر ليجون از كمپاني ABB سوئد، ايده توليد انرژي الكتريكي در ولتاژهاي بالا را ارايه كرد. مهمترين ويژگي اين طرح استفاده از كابلهاي فشار قوي پلي‌اتيلن متقاطع معمول در سيستمهاي انتقال و توزيع در سيم‌پيچي استاتور است.
در اين طرح به علت سطح ولتاژ بسيار بالا از كابلهاي استوانه‌اي به منظور حذف تخليه جزيي و كرونا استفاده مي‌شود.
در سال 1998 اولين نمونه پاورفرمر در نيروگاه پرجوس واقع در شمال سوئد نصب شد. اين پاورفرمر داراي ولتاژ نامي KV45، توان نامي MVA11 و سرعت نامي rpm600 بود.
يكي از مسائل مهم مطرح در پاورفرمر فيكس شدن دقيق كابلها در شيارها به منظور جلوگيري از تخريب لايه بيروني نيمه هادي كابل در اثر لرزشها است. به اين منظور كابلها را با استفاده از قطعات مثلثي سيليكون – رابر فيكس مي‌كنند.
به علت پايين بودن جريان سيم‌پيچ استاتور پاورفرمر تلفات مسي ناچيز است، لذا استفاده از يك مدار خنك‌سازي آبي كافي است. سيستم خنك‌سازي دماي عملكرد كابلها را در حدود 70 درجه سانيگراد نگه مي‌دارد، در حالي كه طراحي عايقي كابلها براي دماي نامي 90 درجه انجام شده است. لذا مي‌توان پاورفرمر را بدون مشكل خاصي زير اضافه بار برد.

جمعبندي تحولات دهه 1990
با بررسي مقالات IEEE اين دهه (157 مقاله) در موضوعات مختلف مرتبط با ژنراتور سنكرون به نتايج زير مي‌رسيم:
1- تمركز موضوعي مقالات
2- فعاليت روي ژنراتورهاي ابررساناي دمابالا آغاز شد.
3- كاربرد سيستمهاي تحريك استاتيك و ديجيتال گسترش يافت.
4- روشهاي كاهش لرزش حين عملكرد ژنراتور مورد توجه قرار گرفت.
5- در اوايل دهه رويكرد طراحان بهبود عملكرد سيستمهاي خنك‌سازي هيدروژني بود، اما در اواخر دهه سيستمهاي خنك‌سازي با هوا به دلايل زير مجدداً مورد توجه قرار گرفتند:
الف) توليد عايقهاي استاتور نازكتر با مقاومت حرارتي پايينتر
ب) ظهور روشهاي محاسبات كامپيوتري ديناميك شاره
ج) ارزاني و سادگي ساخت سيستمهاي خنك‌سازي با هوا
6- تكنولوژي پاورفرمر ابداع شد.
7- رويكرد طراحان از افزايش ظرفيت ژنراتورها به سمت ارايه طرحهاي برنده- برنده يعني كيفيت و هزينه مورد قبول براي مشتري و توليد‌كننده تغيير كرد.

تحولات 2000 به بعد
همچون دهه‌هاي پيش، روند روزافزون استفاده از روشهاي عددي خصوصاً‌روش اجزاء محدود ادامه يافت. آقاي زوليانگ يك روش اجزاء محدود جديد را با بهره‌گيري از عناصر قوسي شكل در مختصات استوانه‌اي ارايه كرد. مزاياي اين روش دقت زياد و فرمولبندي ساده بود. اين روش براي تحليل ميدان درشكلهاي استوانه‌اي مانند ماشينهاي الكتريكي بسيار مناسب است.
در سال 2004 آقاي شولت روش نويني براي طراحي ماشينهاي الكتريكي ارايه داد كه تركيبي از روش اجزاء محدود و روشهاي تحليلي بود. از روش تحليلي براي طراحي اوليه بر مبناي گشتاور، جريان و سرعت نامي و از روش اجزاء محدود براي تحليل دقيق ميدانها به منظور تكامل طرح اوليه استفاده مي‌شد. به اين ترتيب زمان و هزينه مورد نياز طراحي كاهش مي‌يافت.
در زمينه عايق تلاشها جهت بهبود هدايت گرمايي در سال 2001 به ارايه يك سيستم با هدايت گرمايي بالا توسط كمپانيهاي توشيبا و ونرول ايزولا انجاميد. اثر بهبود هدايت گرمايي دراين سيستم نسبت به سيستم معمول مشهود است.
در زمينه ژنراتورهاي ابررسانا مي‌توان به تحولات زير اشاره كرد. در سال 2002 كمپاني جنرال‌الكتريك برنامه‌اي را با هدف ساخت و تست يك ژنراتور MVA100 آغاز كرده است. هسته رتور و استاتور اين ژنراتور مانند ژنراتورهاي معمولي است. هدف اين است كه يك رتور معمولي بتواند ميدان حاصل از سيم‌پيچي ابررسانا را بدون اشباع شدن از خودعبور دهد. مهمترين قسمتهاي اين پروژه، سيم‌پيچ ميدان دمابالا و سيستم خنك‌سازي است
از سال 2000 به بعد فعاليتهاي گسترده‌اي در جهت ساخت و نصب پاورفرمرها صورت گرفته است كه نتيجه آن نصب چندين پاورفرمر در نيروگاههاي مختلف است. اين پاورفرمها و مشخصات آنها عبارتند از:
• پاورفرمر نيروگاه توربو ژنراتوري اسكيلزتونا سوئد با مشخصات KV136، MVA42، rpm3000
• پاورفرمر نيروگاه هيدرو ژنراتوري پرسي سوئد با مشخصات kv155، MVA75، rpm125
• پاورفرمر نيروگاه هيدروژنراتوري هلجبرو سوئد با مشخصات KV78، MVA25، rpm4/115
• پاورفرمر نيروگاه هيدرو ژنراتوري ميلرگريك كانادا با مشخصات KV25، MVA8/32، rpm720
• پاورفرمر نيروگاه هيدروژنراتوري كاتسورازاوا با مشخصات KV66، MVA9، rpm5/428

جمعبندي تحولات 2000 به بعد
با بررسي مقالات IEEE اين سالها (149 مقاله) در موضوعات مختلف مرتبط با ژنراتور سنكرون به نتايج زير مي‌رسيم:
1- تمركز موضوعي مقالات
2- تلاشهاي زيادي براي بهبود هدايت حرارتي عايق سيم‌پيچي استاتور خنك شونده با هوا با هدف رسيدن به ظرفيتهاي بالاتر صورت گرفت.
3- پاورفرمرها در نيروگاههاي مختلف نصب شدند.
4- فعاليت روي پروژه‌هاي ژنراتورهاي ابررساناي دمابالا آغاز شده در دهه قبل ادامه يافت.
5- كاربرد سيستمهاي تحريك ديجيتال به خصوص سيستمهاي با چند ريزپردازنده گسترش يافت.
6- استفاده از روشهاي عددي در طراحي و آناليز ژنراتورهاي سنكرون به ويژه سيستمهاي خنك‌سازي بسيار گسترش يافت.

نتيجه‌گيري
ژنراتورهاي سنكرون همواره حجم عمده‌اي از تحقيقات را در دهه‌هاي مختلف به خود اختصاص داده‌اند، تا جايي كه بعد از گذشت بيش از 100 سال از ارايه اولين نوع ژنراتور سنكرون همچنان شاهد ظهور تكنولوژيهاي جديد دراين عرصه هستيم. تكنولوژيهاي كليدي كماكان مسائل عايق كاري و خنك‌سازي هستند.
تكنولوژي پيشرفته توليد ژنراتور و ريسك بالقوه موجود باعث شده است تعداد سازندگان مستقل ژنراتور كاهش يابد.
متاسفانه، علي‌رغم اينكه بالا بردن نقطه زانويي اشباع مواد مغناطيسي مي‌تواند تاثير به سزايي در پيشرفت ژنراتورها داشته باشد، تاكنون دستاورد مهمي در اين زمينه حاصل نشده است. البته تلاشهايي در گذشته براي كاهش تلفات الكتريكي لايه‌هاي هسته صورت گرفته است، اما پيشرفتهاي حاصله منوط به كاهش ضخامت لايه‌ها يا افزايش غيرقابل قبول قيمت آنهاست. متاسفانه پيشرفت مهمي نيز در آينده پيش‌بيني نمي‌شود.
نياز امروزه بازار ژنراتورهايي است كه به نحوي پكيج شده باشند كه به راحتي در سايت قابل نصب باشند. پكيجهايي كه از يكپارچگي بالايي برخوردارند به طوري كه نويز حاصل از عملكرد ژنراتور را در خود نگاه مي‌دارند، در برابر شرايط جوي مقاومند، ترانسفورماتور جريان و ترانسفورماتور ولتاژ دارند، نقطه نوترال در آنهاتعبيه شده و حفاظت اضافه ولتاژ دارند. همچنين سيستم تحريك نيز در اين پكيجها تعبيه شده است و تقريباً بي‌نياز از نگهداري هستند.
پيش‌بيني مي‌شود روند جايگزيني سيستمهاي خنك‌سازي هيدروژني به وسيله سيستمهاي خنك سازي با هوا ادامه يابد و اين در حالي است كه بهبود بازده سيستمهاي خنك‌سازي هيدروژني همچنان مورد توجه است.
با توجه به حجم گسترده تحقيقات در حال انجام روي ژنراتورهاي ابررساناي دمابالا، توليد گسترده اينگونه ژنراتورها در آينده نزديك قابل پيش‌بيني است. پيشرفتهاي مورد نياز در اين زمينه به شرح زير است:
• توليد هاديهاي رشته‌اي و استفاده از آنها به جاي نوارهاي دمابالاي امروزي جهت افزايش چگالي جريان
• افزايش قابليت خم كردن سيمهاي دمابالا به منظور ايجاد شكل سه‌بعدي مناسب سيم‌پيچي رتور درنواحي انتهايي سيم‌پيچ
• استفاده از سيم‌پيچي لايه‌‌اي به جاي سيم‌پيچي‌هاي پنكيك به منظور حداقل سازي اتصالات بين كويلها
از موضوعات قابل توجه ديگري كه پيش‌بيني مي‌شود صنعت ژنراتور را در سالهاي آينده تحت تاثير قراردهد، توليد انبوه پاورفرمر و رسيدن به سطوح بالاتر ولتاژ است به طوريكه در آينده نزديك پاور فرمرهايي با ولتاژ KV170 براي نيروگاههاي توربو ژنراتوري و KV200 براي نيروگاههاي هيدروژنراتوري ساخته خواهند شد و اميد است كه سطح ولتاژ خروجي آنها به KV400 هم برسد.
انتظار مي‌رود پيشرفت سيستمهاي عايقي ادامه يابد. ممكن است از تكنولوژيهاي جديد عايقي مانند سيستمهاي عايق پليمري پيشرفته استفاده شود و اين سيستمها بتوانند با نوارهاي ميكا-گلاس امروزي رقابت كنند. اين پيشرفتها مي‌تواند به بهبود كابلهاي پاور فرمر نيز بينجامد.

گرفته شده از:

---

ماهنامه صنعت برق

كاهش مصرف انرژي الكتريكي الکترو

كاهش مصرف انرژي الكتريكي الکترو موتور ها

محمدرضا جهانگيري‌ پژوهشگاه‌ نيرو

الكتروموتورها از جمله‌ مهمترين‌ مصرف‌ كنندگان‌ انرژي‌ الكتريكي‌ در بخش‌هاي‌صنعتي‌، كشاورزي‌، خانگي‌، تجاري‌ و عمومي‌ بوده‌ و بطور متوسط در حدود 40 تا 50 درصد از برق‌ توليدي‌ كشور را مصرف‌ مي‌كنند. در ميان‌ اين‌ تجهيزات‌ موتورهاي‌ كوچك‌ ومتوسط (0/25 تا 150 اسب‌ بخار) عمدتاپ ازنوع‌ القايي‌ با روتور قفس‌ سنجبي‌ بوده‌ و اين‌بخش‌ از الكتروموتورها در حدود 60 تا 70 در صد از گل‌ مصرف‌ برق‌ الكتروموتورها را به‌خوداختصاص‌ مي‌دهند. باز دهي‌ عملي‌ اين‌ الكترو موتورهاي‌ كوچك‌ ومتوسط در شرايطبهره‌ برداري‌ سالانه‌ در حدود 50 تا 90 درصد است‌ و به‌ طور ميانگين‌ در حدود 25 تا 35در صد از انرژي‌ الكتريكي‌ مصرفي‌ در آنها تلف‌ مي‌شود كه‌ با توجه‌ به‌ اين‌ امر، پتانسيل‌فراواني‌ براي‌ كاهش‌ تلفات‌ اين‌ الكتروموتورها در كشور پيش‌ بيني‌ مي‌شود. در اين‌نوشتار يكي‌ از فن‌ آوريهاي‌ جديد و متناسب‌ با شرايط كشور براي‌ كاهش‌ تلفات‌ اين‌ دسته‌از تجهيزات‌ الكتريكي‌ بيان‌ شده‌ و مزاياي‌ آن‌ با توجه‌ به‌ امكانات‌ و پتانسيل‌هاي‌ بالقوه‌موجود، ارزيابي‌ مي‌شود .

الكترو موترها گروهي‌ از تجهيزات‌الكتريكي‌ هستند كه‌ بر اساس‌ روابط بين‌جريانهاي‌ الكتريكي‌ و ميدانهاي‌ مغناطيسي‌،باعث‌ تبديل‌انرژي‌ الكتريكي‌ به‌ انرژي‌مكانيكي‌ مي‌شوند. در حين‌ اين‌ عمل‌ (تبديل‌انرژي‌ الكتريكي‌ به‌ مكانيكي‌) مقداري‌ ازانرژي‌ تلف‌ مي‌شود. با توجه‌ به‌ اين‌ امر كيفيت‌ساخت‌ اين‌ تجهيزات‌ براي‌ دسترسي‌ به‌حداكثر بازدهي‌ اقتصادي‌ از اهميت‌ فراواني‌ برخوردار بوده‌ و در نتيجه‌ سازندگان‌ اين‌تجهيزات‌ مي‌توانند نقش‌ بسيار مهمي‌ دركاهش‌ مصرف‌ و تلفات‌ انرژي‌ الكتريكي‌داشته‌ باشند. مهمترين‌ عوامل‌ ايجاد تلفات‌ درموتورهاي‌ الكتريكي‌ عبارتند از :

ة عبور جريان‌ الكتريكي‌ در سيم‌ پيچ‌هاي‌استاتور و روتور و مقاومت‌ الكتريكي‌ اين‌هاديها
ة مغناطيس‌ شدن‌ متوالي‌ هسته‌ موتور ونيزجريانهاي‌ گردابي‌ ايجادي‌ درآن‌
ة تلفات‌ ناشي‌ از اصطكاك‌هاي‌ مكانيكي‌
ة اثرات‌ پارازيتي‌ (تلفات‌ اضافي‌ )
باتوجه‌ به‌ اين‌ كه‌ هرساله‌ مقادير فراواني‌از انرژي‌ الكتريكي‌ به‌ دليل‌ عدم‌ بازدهي‌مناسب‌ الكتروموتورها به‌ صورت‌ تلفات‌ به‌هدر مي‌رود بنابراين‌ در بسياري‌ از كشورهاكوشش‌هاي‌ فراواني‌ در جهت‌ بهبود بازدهي‌ وعملكرد اين‌ تجهيزات‌ بعمل‌ آمده‌ وسعي‌ شده‌است‌ تا در نظر گرفتن‌ امكانات‌ بالــــقوه‌ و
فن‌ آوريهاي‌ موجود ونيز قيمت‌ مواد اوليه‌ وهزينه‌هاي‌ تحميلي‌، مناسب‌ترين‌ گزينه‌هابراي‌ بهبود كارايي‌ موتورها بكار گرفته‌ شود.اين‌ روند بخصوص‌ هنگامي‌ مشخص‌ترمي‌شود كه‌ بدانيم‌ امروزه‌ در بسياري‌ ازكشورهاي‌ پيشرفته‌ يا درحال‌ توسعه‌، رعايت‌استانداردهاي‌ حداقل‌ مقادير مجاز بازدهي‌الكتروموتورها به‌ صورت‌ اجباري‌ در آمده‌ است‌و محدوده‌هايي‌ كه‌ اين‌ استانداردها پيشنهادكرده‌اند بگونه‌اي‌ است‌ كه‌ در بسياري‌ ازحالات‌ تنها با صرف‌ هزينه‌هاي‌ بالا و استفاده‌از فن‌ آوريهاي‌ جديد، دسترسي‌ به‌ آنها ميسراست‌ .
دركشور ما نيز با وجود اين‌ كه‌ بازدهي‌ اكثرالكتروموتورهاي‌ مورد استفاده‌ (ساخت‌ داخل‌يا وارداتي‌) حتي‌ از مقادير استاندارد ازايه‌ شده‌در دهه‌ 70 ميلادي‌ نيز پايين‌تر است‌، اما تاكنون‌ اقدامات‌ حدي‌ در زمينه‌ بهبود كارايي‌اين‌ تجهيزات‌ بعمل‌ نيامده‌ است‌. (شكل‌(2)روند افزايش‌ بازدهي‌ الكتروموتورهاي‌ باقدرت‌ 20 اسب‌ بخار (15 كيلووات‌) را از دهه‌70 ميلادي‌ تاكنون‌ نشان‌ مي‌دهد. همان‌ گونه‌كه‌ در اين‌ شكل‌ ديده‌ مي‌شود در اواسط دهه‌70 ميلادي‌، بازده‌ چنين‌ اكتروموتورهايي‌ درحدود 87تا 88 در صد بوده‌ است‌ كه‌ متاسفانه‌در حال‌ حاضر اين‌ مقدار براي‌ موتورهاي‌ مورداستفاده‌ در كشور به‌ حدود 85 تا86 در صدمحدود مي‌شود اين‌ در حالي‌ است‌ كه‌الكتروموتورهاي‌ هم‌ قدرت‌ استاندارد امروزي‌در دنيا باز در حدود 89 تا90 درصدبازدهي‌دارند سه‌ تاپنج‌ در صد بازدهي‌ بيشتر نسبت‌به‌ موتورهاي‌ مورداستفاده‌ در كشور)
در اينجا لازم‌ است‌ تا براي‌ پي‌ بردن‌ به‌اهميت‌ واقعي‌ بهبود بازدهي‌ الكتروموتورهاتوجه‌ بيشتري‌ به‌ اين‌ اطلاعات‌ معطوف‌ شودبه‌ عنوان‌ مثال‌ كافي‌ است‌ پتانسيل‌ كاهش‌اوج‌ بار شبكه‌ سراسري‌ را در نظر داشته‌ باشيم‌.همان‌ گونه‌ كه‌ بيان‌ شد بازدهي‌ متوسطالكتروموتورهاي‌ مورد استفاده‌ در كشور درحدود سه‌ تا پنج‌ در صد از الكتروموتورهاي‌استاندارد امروزي‌ در دنيا كمتر است‌. بادانستن‌ اوج‌ بار شبكه‌ سراسري‌ در سال‌ جاري‌يا سال‌ آينده‌ 27 هزارمگاوات‌ است‌ ودر حدود30 تا 35 درصد از اين‌ اوج‌ بار، براي‌ به‌ حركت‌در آوردن‌ الكتروموتورهاي‌ القايي‌ (و يادستگاههايي‌ كه‌ از اين‌ تجهيزات‌ استفاده‌مي‌كنند) استفاده‌ خواهد شد، افزايش‌ بازدهي‌الكتروموتورهاي‌ كشور تاحد استانداردمي‌تواند نياز اوج‌ بار شبكه‌ را در حدود 400 تا500 مگاوات‌ (معادل‌ با توان‌ توليدي‌ 20315عدد توربين‌ گازي‌ GE فريم‌ 5) كاهش‌ دهد.با توجه‌ به‌ اين‌ شرايط، امروزه‌ در كشورهاي‌پيشرفته‌، سعي‌ مي‌شود تا حدود مجاز بازدهي‌الكتروموتورها حتي‌ از مقادير استاندارد نيزفراتر رفته‌ و در برخي‌ كشورها نظير آمريكا،كانادا، استرالياو... رعايت‌ اين‌ حدود براي‌الكتروموتورهاي‌ مورد استفاده‌ در آن‌ كشورهااجباري‌ شده‌ است‌، اگر چه‌ سازندگان‌الكتروموتورهاي‌ موجود در آنجا مي‌توانندموتورهاي‌ با بازدهي‌ كمتر را صرفٹبراي‌صادرات‌ نيز توليد كنند. لازم‌ به‌ ذكر است‌ كه‌هرچند به‌ نظر مي‌رسد كه‌ بهبود بيشتر دربازدهي‌ الكتروموتورها با توجه‌ به‌ پيشرفتهاي‌روز افزون‌ در زمينه‌ مواد و طراحي‌ اين‌تجهيزات‌ مي‌تواند ادامه‌ يابد، اما اين‌ حالتهادر در اكثر موارد تنها از طريق‌ مواد وفن‌آوريهاي‌ بسيار گران‌ (نظير استفاده‌ ازورقهاي‌ الكتريكي‌ آمورف‌ يا ابر رساناها)ممكن‌ مي‌شود كه‌ بسيار هزينه‌ بر بوده‌ و درحال‌ حاضر چندان‌ استقبالي‌ از آنها بعمل‌نمي‌آيد .

روشهاي‌ بهبود بازدهي‌ الكتروموتورها 
‌الكتروموتور از دو قسمت‌ اصلي‌ استاتور(قسمت‌ ساكن‌) و روتور (قسمت‌ متحرك‌)تشكيل‌ شده‌ است‌ كه‌ هر يك‌ از آنها شامل‌يك‌ جزء الكتريكي‌ (هاديها) و يك‌ جزءمغناطيسي‌ (هسته‌ها) است‌ با در نظر گرفتن‌اين‌ ساختار و دانستن‌ سهم‌ هريك‌ ازموءلفه‌هاي‌ تلفات‌ انرژي‌ در اين‌ تجهيزات‌بهبود بازدهي‌ الكتروموتورها از چند طريق‌امكان‌پذير خواهد بود ولي‌ در هر حال‌مهمترين‌ اقدامات‌ براي‌ بهبود باز دهي‌الكتروموتورها را مي‌توان‌ در كاهش‌ تلفات‌هسته‌ يا تلفات‌ هاديهايانها خلاصه‌ كرد.
متاسفانه‌ بسياري‌ از فن‌ آوريهاي‌ شناخته‌شده‌ براي‌ بهبود بازدهي‌ انرژي‌ درالكتروموتورها باعث‌ افزايش‌ ابعاد آنها خواهدشد و اين‌ افزايش‌ ابعادي‌ بيشتر شامل‌ ازديادطول‌ آنهاست‌ به‌ عنوان‌ مثال‌ يكي‌ ازروشهاي‌شناخته‌ شده‌ براي‌ كاهش‌ تلفات‌ هسته‌ درموتورهاي‌ الكتريكي‌، افزايش‌ طول‌ هسته‌آنهاست‌ كه‌ اين‌ حالت‌ ار يك‌ طرف‌ مستلزم‌تغييرات‌ فراوان‌ در خط توليد اين‌ نوع‌ موتورهابوده‌ و باعث‌ ناهمخواني‌ وعدم‌ انصباق‌ موتورساخته‌ شده‌ با ساير تجهيزات‌ متصل‌ به‌ آن‌مي‌شود و از طرف‌ ديگر با توجه‌ به‌ مصرف‌بيشتر مواد اوليه‌ (هسته‌ و هادي‌)، قيمت‌موتورها افزايش‌ زيادي‌ خواهد يافت‌. افزايش‌سطح‌ مقطع‌ هسته‌ موتورها نيز كم‌ و بيش‌مشكلاتي‌ مشابه‌ با موارد فوق‌ داشته‌ و براي‌بسياري‌ از توليد كنندگان‌ داخلي‌، چندان‌جاذبه‌اي‌ ندارد. در مورد افزايش‌ سطح‌ مقطع‌هاديهاي‌ الكتروموتورها نيز اين‌ حالت‌مستلزم‌ تغييرات‌ وسيع‌ در قالبهاي‌ ساخت‌هسته‌ و در نتيجه‌ تغيير طراحي‌الكتوموتورست‌ كه‌ به‌ نوبه‌ خود هزينه‌هاي‌توليد را به‌ طور چشمگيري‌ افزايش‌ با توجه‌ به‌اين‌ موارد و در نظر داشتن‌ مشكلات‌ ناشي‌ ازتغيير طراحي‌ و يا تغيير ابعاد الكتروموتورها،مناسب‌ترين‌، گزينه‌ها براي‌ بهبود بازدهي‌الكتروموتورهاي‌ داخلي‌، تغيير مواد مورداستفاده‌ در ساخت‌ آنهاست‌ .
مهم‌ترين‌ مواد مورد استفاده‌ در ساخت‌هسته‌ الكتروموتورها را ورقهاي‌ فولادالكتريكي‌ كم‌ كربن‌ (Motor Lamination)ويا فولادهاي‌ سيليكوني‌ با دانه‌هاي‌ غير جهت‌دار(Non- Oriented Silicon)تشكيل‌مي‌دهند. اينگونه‌ ورقها كه‌ با ضخامت‌هاي‌متفاوت‌/8./3-.ميلي‌ متر) وبا مقادير مختلف‌عناصر آلياژي‌ (منگنز،آلومينيوم‌ و سيليسيم‌)توليد مي‌شوند داراي‌ خواص‌ مغناطيسي‌متفاوت‌ و نيز قيمت‌هاي‌ بسيار گسترده‌هستند. مهمترين‌ خواص‌ مغناطيسي‌ موردنظر در حين‌ انتخاب‌ اين‌گونه‌ ورقهابراي‌ساخت‌ هسته‌ الكتروموتورها شامل‌ نفوذپذيري‌ مغناطيسي‌، تلفات‌ توان‌ و القاي‌ اشباع‌در آنهاست‌ كه‌ با تغيير ميزان‌ عناصر الياژي‌ ويا ضخامت‌ ورقها، اين‌ خواص‌ را ميتوان‌بدست‌ آورد. براي‌ كاهش‌ تلفات‌ توان‌ و انرژي‌درهسته‌ استاتور الكتروموتورهاي‌ القايي‌،مي‌توان‌ با استفاده‌ از ورقهاي‌ فولاد الكتريكي‌با مقادير بالاتر سيليسيم‌ و يا انتخاب‌ ورقهاي‌با ضخامت‌ كمتر، بازدهي‌ آنهارا تا مناسبي‌افزايش‌ داد اما اين‌ حالت‌ مي‌تواند از يك‌طرف‌ ساير خواص‌ هسته‌ را تحت‌ تاثير قراردهد و از طرف‌ ديگر افزايش‌ قيمت‌ وهزينه‌هاي‌ توليد را در پي‌ خواهد داشت‌ چراكه‌ با انتخاب‌ ورقهاي‌ نازكتر و با مقادير بيشترعناصر آلياژي‌، اولاپ هزينه‌ خريد اين‌ ورقهابيشتر شده‌ و در ثاني‌ عوامل‌ مربوط به‌ برش‌ وپانچ‌ و هسته‌ چيني‌ نيز هزينه‌هاي‌ توليد را به‌مراتب‌ بالاتر خواهد برد. در هر حال‌ اين‌ تغييرمواد هسته‌ براي‌ كاهش‌ تلفات‌ الكتروموتورهامي‌تواند بدون‌ تغيير فروان‌ در طراحي‌ اين‌تجهيزات‌ به‌ عنوان‌ يك‌ روش‌ مناسب‌، مطرح‌باشد هرچند كه‌ درحال‌ حاضر با توجه‌ به‌ عدم‌توانايي‌ ساخت‌ داخل‌ ورقهاي‌ فولاد سيليسيم‌دار در كشور ،هزينه‌هاي‌ ارزي‌ تهيه‌ مواد اوليه‌و ساخت‌ چنين‌ الكتروموتورهايي‌ تا حدي‌ بالاخواهد بود.
روش‌ مناسب‌ ديگر براي‌ كاهش‌ تلفات‌الكتروموتورها بدون‌ نياز به‌ تغيير طراحي‌ وياابعاد آنها، استفاده‌ از هادي‌هاي‌ مسي‌ به‌ جاي‌آلومينيوم‌ در آنها ست‌.باتوجه‌ به‌ آنكه‌ هدايت‌الكتريكي‌ مس‌ تقربياپ 60 درصد بيشتر ازهدايت‌ الكتريكي‌ آلومينيوم‌ است‌، در بيشترحالتها براي‌ ساخت‌ هاديهاي‌ استاتورالكتروموتورها از مسن‌ استفاده‌ مي‌شود. درساخت‌ هاديهاي‌ روتورالكتروموتورها نيز اگرچه‌ براي‌ الكتروموتورهاي‌ بزرگ‌ (باتوان‌بيشتر از 250 كيلو وات‌) معمولاپاز مسن‌الكتريكي‌ كار شده‌ و شكل‌ داده‌ شده‌ استفاده‌مي‌شود، اما روش‌ ساخت‌ روتور چنين‌الكتروموتورهايي‌ ريخته‌ گري‌ نبوده‌ و بنابراين‌بسيار زمان‌ گران‌ و هزينه‌بر هستند هرچند كه‌با توجه‌ به‌ تعداد نسبتاپ كم‌ ساخت‌ چنين‌الكتروموتورهايي‌، استفاده‌ از چينن‌ روشي‌چندان‌ نامطلوب‌ در نظر گرفته‌ نمي‌ شود.درمورد الكتروموتورهاي‌ القايي‌ كوچك‌ و متوسطكه‌ سالانه‌ تعداد بسيار زيادي‌ از آنها توليدمي‌شود، تنها روش‌ اقتصادي‌ براي‌ ساخت‌روتور آنها، ريخته‌ گري‌ دايكاست‌ (تحت‌فشار) فلز هادي‌ اطراف‌ هسته‌ و ايجاد يك‌ساختار يكپارچه‌ از روتور است‌. شكل‌ (4)نمونه‌اي‌ از روتورهاي‌ توليدي‌ به‌ اين‌ روش‌ رانشان‌ مي‌دهد كه‌ هاديهاي‌ قفس‌ سنجابي‌اين‌ روتور نيز پس‌ از جداسازي‌ قسمت‌هاي‌آهني‌ (از طريق‌ حل‌ سازي‌ در اسيد) بخوبي‌نمايان‌ است‌ .
اگر چه‌ از زمانهاي‌ گذشته‌ نيز مشخص‌بوده‌ است‌ كه‌ بكار بردن‌ هاديهاي‌ مسي‌ درساخت‌ روتور الكتروموتورهاي‌ القايي‌ قف‌س‌سنجابي‌ مي‌تواند باعث‌ بهبود بازدهي‌ آنهاشود اما به‌ دليل‌ مشكلات‌ موجود بر سر راه‌ريخته‌ گري‌ دايكاست‌ مس‌ و سهولت‌ بيشتراين‌ فرايند براي‌ هاديهاي‌ آلومينومي‌، با درنظر گرفتن‌ مسائل‌ اقتصادي‌، ريخته‌ گري‌دايكاست‌ آلومينيوم‌ به‌ عنوان‌ روش‌ مناسب‌تربراي‌ ساخت‌ اين‌ روتورها مورد استفاده‌قرارمي‌ گيرد. اين‌ حالت‌ باعث‌ شد كه‌ تاچندين‌ سال‌ گذشته‌ تقريباپ روتور تمامي‌الكتروموتورهاي‌ القايي‌ قفس‌ سنجابي‌كوچك‌ و متوسط از طريق‌ ريخته‌ گري‌دايكاست‌ آلومينيوم‌ توليد شود و متاسفانه‌استفاده‌ از هاديهاي‌ مسي‌ تنها در اجزامي‌استاتور چنين‌ الكتروموتورهايي‌ خلاصه‌ شودو با اين‌ حال‌ از حدود دهه‌ 70 ميلادي‌ باافزايش‌ قسمت‌ انرژي‌ الكتريكي‌ تلاشهايي‌شد تا ساخت‌ روتورهاي‌ مسي‌ دايكاست‌ شده‌به‌ صورت‌ اقتصادي‌تر صورت‌ گرفته‌ و عوامل‌كنترل‌ كننده‌ اين‌ فرايند، بيشتر شناسايي‌ شود.اين‌ روند به‌ خصوص‌ از اواخر دهه‌ 90ميلادي‌،گسترش‌ فراواني‌ يافت‌ و با انجام‌ مطالعات‌ وتحقيقات‌ كاربردي‌، مهمترين‌ روشهاوفن‌آوريهاي‌ مناسب‌ واقتصادي‌ براي‌ ساخت‌چنين‌ روتورهايي‌، شناسايي‌ شد به‌ گونه‌اي‌ كه‌امروزه‌ توليد انبوه‌ چنين‌ الكتروموتورهايي‌ درتعدادي‌ از كارخانه‌هاي‌ بزرگ‌ سازنده‌الكتروموتورها آغاز شده‌ واستقبال‌ بسيارزيادي‌ از اين‌ محصولات‌ بعمل‌ آمده‌ است‌ .
نكته‌ بسيار مهم‌ در مورد چنين‌الكتروموتورهايي‌ آن‌ است‌ كه‌ بدون‌ هيچ‌ گونه‌تغيير طراحي‌ و يا تغيير ابعادي‌ الكتروموتور،تلفات‌ آنها تا حدود زيادي‌ كاهش‌ مي‌يابد واين‌ حالت‌ مخصوصاپ براي‌ سازندگاني‌ نظيرتوليد كنندگان‌ ايراني‌، بسيار مناسب‌ خواهدبود، بخصوص‌ آن‌ كه‌ توجه‌ داشته‌ باشيم‌ كه‌ درزمينه‌ مواد اوليه‌ مورد نياز، ايران‌ در حال‌ حاضرپنجمين‌ كشور توليد كننده‌ مسن‌ محسوب‌مي‌شود (رتبه‌ دوم‌ به‌ لحاظ دارا بودن‌ معادن‌مسن‌ دنيا) در حالي‌ كه‌ جايگاه‌ مناسبي‌ درزمينه‌ توليد آلومينيوم‌ نداشته‌ و لذا اين‌جايگزيني‌، هزينه‌ ارزي‌ اضافي‌ را تحميل‌نخواهد كرد، ضمن‌ آنكه‌ مي‌تواند نياز به‌واردات‌ آلومينيوم‌ را نيز كاهش‌ دهد. بنابراين‌به‌ نظر مي‌رسد كه‌ با توجهبه‌ شرايط كنوني‌كشور، فن‌آوري‌ مناسب‌ترين‌ گزينه‌اي‌ است‌كه‌ بدون‌ افزايش‌ هزينه‌هاي‌ ارزي‌ و يا بدون‌نياز به‌ ن‌ آوريهاي‌ گران‌ قيمت‌ (نظير استفاده‌از ابر رساناها و يا ورق‌هاي‌ الكتريكي‌ آمورف‌يا پرسيليسم‌) مي‌تواند باعث‌ كاهش‌ قابل‌ملاحظه‌ در تلفات‌ برق‌ و انرژي‌الكتروموتورهاي‌ داخلي‌ شود .

مزاياي‌ روتورهاي‌ مسي‌ دايكاست‌ شده‌
مهم‌ترين‌ مزيت‌ استفاداه‌ از روتورهاي‌ مسي‌دايكاست‌ شده‌ در الكتروموتورهاي‌ القايي‌،كاهش‌ فراواني‌ در تلفات‌ توان‌ (انرژي‌) و بهبودبازدهي‌ اين‌ نوع‌ الكتروموتورهاست‌.


استفاده‌ از روتوراي‌ مسي‌ دايكاست‌شده‌ به‌ جاي‌ آلومينيوم‌ در الكتروموتورهاي‌استاندارد ، باعث‌ افزايش‌بازدهي‌ آنها در حدود چهارتاهفت‌ در صد و نيزكاهش‌ تلفات‌ اين‌ نوع‌ الكتروموتورها در حدود30 تا 35 در صد، مي‌شود. در صورتي‌ كه‌ اين‌حالت‌ در كشور محقق‌ شود، با در نظر داشتن‌مصرف‌ برق‌ كشور در سال‌ آينده‌ در حدود120ميليارد كيلو وات‌ ساعت‌ و لحاظ كردن‌ 30تا 35 در صد از اين‌ مصرف‌ برق‌ درالكتروموتورهاي‌ القايي‌ كوچك‌ و متوسط، درصورتي‌ كه‌ بازدهي‌ آنها در حدود 5 تا 6 در صدافزايش‌ يابد، پتانسيل‌ موجود براي‌ صرفه‌جويي‌ سالانه‌ انرژي‌ الكتريكي‌ مصرفي‌ درحدود 2/5تا سه‌ ميليارد كيلووات‌ ساعت‌ (به‌ارزش‌ تقريبي‌ 60 تا 70 ميليارد تومان‌) خواهدبود. همچنين‌ با توجه‌ به‌ اوج‌ بار شبكه‌سراسري‌ (در حدود 27000 مگاوات‌) و مصرف‌برق‌ اين‌ الكتروموتورها (در حدود 30تا 35درصد) از اين‌ اوج‌ بار، پتانسيل‌ پيك‌ سايي‌شبكه‌ با استفاده‌ از اين‌ فن‌ آوري‌ در حدود500خواهد بود. علاوه‌ بر اين‌، بررسيهاي‌مختلف‌ نشان‌ داده‌ است‌ كه‌ به‌ دليل‌ كاهش‌تلفات‌ و گرماي‌ ايجاد شده‌ درالكتروموتورهاي‌ القايي‌ با روتورهاي‌ مسي‌دايكاست‌ شده‌، عمر آنها حداقل‌ 50 در صدبيشتر از موتورهاي‌ با روتورهاي‌ آلومينيومي‌است‌ ضمن‌ آنكه‌ به‌ دليل‌ خواص‌ استحكامي‌بيشتر مس‌ نسبت‌ به‌ آلومينيوم‌، توانايي‌تحمل‌ نيروهاي‌ مكانيكي‌ (بخصوص‌خستگي‌) در اينگونه‌ روتورها بيشتر ازروتورهاي‌ آلومينيومي‌ بوده‌ و به‌ اين‌ دليل‌ نيز،عمور الكتروموترهاي‌ القايي‌ با روتورهاي‌مسي‌ دايكاست‌ شده‌ بيشتر خواهد بود .

نتيجه‌گيري‌
بهبود بازدهي‌ موتورهاي‌ الكتريكي‌القايي‌، از جمله‌ مهم‌ترين‌ روش‌هابراي‌ كم‌كردن‌ تلفات‌ انرژي‌ الكتريكي‌ و نيز كاهش‌اوج‌ بار شبكه‌ سراسري‌ محسوب‌ مي‌شود. اين‌نوع‌ الكتروموتورها در محدوده‌ قدرت‌ كوچك‌ ومتوسط (0/25-150اسب‌ بخار) هر سال‌ بيش‌از 30 در صد مصرف‌ برق‌ كشور رابه‌خوداختصاص‌ مي‌دهند و با توجه‌ به‌ بازدهي‌پايين‌ آنها، استفاده‌ از روشهاي‌ مناسب‌واقتصادي‌ براي‌ بهبود بازدهي‌ آنها، ارزش‌فراواني‌ خواهد داشت‌. با توجه‌ به‌ شرايطكنوني‌ توليد كنندگان‌ اين‌ تجهيزات‌ در داخل‌كشور ومحدوديت‌هاي‌ موجود در رابطه‌ باتغيير طراحي‌ وابعاد اين‌ الكتروموتورها در كنارساير مسائل‌ مربوط به‌ هزينه‌هاي‌ ارزي‌، يكي‌از مناسب‌ترين‌ روشها براي‌ افزايش‌ كارايي‌اين‌ الكتروموتورها، استفاده‌ از روتورهاي‌مسي‌ دايكاست‌ شده‌ به‌ جاي‌ روتورهاي‌آلومينيومي‌ است‌ كه‌ اين‌ فن‌ آوري‌ قادرمي‌شوند تلفات‌ برق‌ را در اين‌ تجهيزات‌ درحدود 30 در صد كاهش‌ دهد. پتانسيل‌ پيك‌سايي‌ شبكه‌ سراسري‌ از طريق‌ اين‌ فن‌ آوري‌بيش‌ از 500 مگاوات‌ و مقدار صرفه‌ جويي‌انرژي‌ الكتريكي‌ در كشور از اين‌ طريق‌سالانه‌ 2/5 تا سه‌ ميليارد كيلووات‌ ساعت‌( باارزش‌ تقريبي‌ 60-70ميليارد تومان‌) تخمين‌زده‌ مي‌شود به‌ علاوه‌ اين‌ حالت‌ منجر به‌افزايش‌ عمر، كاهش‌ نياز به‌ خنك‌ كنندگي‌،نگهداري‌ و تعمير آسانتر و نيز عملكردمكانيكي‌ بهتر اين‌ تجهيزات‌ خواهد شد اين‌امر با نظر داشتن‌ اينكه‌ ايران‌ يكي‌ ازبزرگترين‌ دارندگان‌ و توليد كنندگان‌ مس‌ دردنيا ست‌ لزوم‌ توجه‌ بيشتر به‌ اين‌ فن‌ آوري‌ رابيش‌ از پيش‌ نمايان‌ مي‌كند و چه‌ بسا ممكن‌است‌ از اين‌ طريق‌ امكان‌ صادرات‌ اين‌الكتروموتورهاي‌ پربازده‌ با قيمت‌هاي‌ قابل‌به‌ بازارهاي‌ جهاني‌ نيز فراهم‌ شود./م‌

منابع:

---

-1اطلاعات‌ در دسترس‌ وخصوصي‌تعدادي‌ از توليد كنندگان‌ داخلي‌موتورهاي‌ الكتريكي‌
-2 كاتالوگ‌ محصولات‌ شركتهاي‌ الكتروموتورسازي‌
Baldor , Brook Crompton ,EmersonMotors , Leroy Somer,A.O. Smith
H. Stadler , Energy Savings byMeans of Electrical Drives ,3th.Energy Efficieney in MotorDriven Systems , Italy 2002
D . Vanson ,"Cast Copper RotorsRotors - Efficency Test Reslts" CDASpring- Meeting , June 2000
J.G. Cowie et al, "Materials to Die-Cast the Copper Conductors of theInduction Motor", Die CastingEndgineet , 2001
6) S. Lie et al , "Copper Die- CasRotor Efficiency Imprvement andEconomic Consideration" IEEETrans. Energy Convers., VOL .10,NO, 3, 1995
7) M . Poloujadoff et at , " SomeEconmical Comparisons BetweenAluminum and Copper SquirrelCages " , IEEE Trans. Ebergy.,Convers vol . 10 , No . 3-1995
D.T peters et al , "Use of Hig
h Temperature Die Material andHot Dies for High pressure DieCasting pure Copper and copperAlloys" , Die casting, NADCA
, 2002 Hot Dies for
9) EURODRIVE CompanyCatalouy Catalouge , " EnergySaving Motors by sew-Euodrive :Effl, Eff2, among otgers", 2002
10) D.T Peters et al , " ImprovedMotor Efficiency and performanceThrough the Die- Cast CopperRotors" , Int. Conf
. Electrical Machines
, Belgium , 2002
11) " Energy Efficent Motors -DTE/DVE " , Sew EurodriveCatalog 11226226 ,2003


گرفته شده از:

---

ماهنامه صنعت برق

انواع موتورهاي الکتريکي

موتورهاي DC : يکي از اولين موتورهاي دوار، اگر نگوييم اولين، توسط ميشل فارادي در سال 1821م ساخته شده بود و شامل يک سيم آويخته شده آزاد که در يک ظرف جيوه غوطه ور بود، مي شد. يک آهنرباي دائم در وسط ظرف قرار داده شده بود. وقتي که جرياني از سيم عبور مي کرد، سيم حول آهنربا به گردش در مي آمد و نشان مي داد که جريان منجر به افزايش يک ميدان مغناطيسي دايرهاي اطراف سيم مي شود. اين موتور اغلب در کلاس هاي فيزيک مدارس نشان داده مي شود، اما گاهاً بجاي ماده سمي جيوه، از آب نمک استفاده مي شود.

موتور کلاسيک DC داراي آرميچري از آهنرباي الکتريکي است. يک سوييچ گردشي به نام کموتاتور جهت جريان الکتريکي را در هر سيکل دو بار برعکس مي کند تا در آرميچر جريان يابد و آهنرباهاي الکتريکي، آهنرباي دائمي را در بيرون موتور جذب و دفع کنند.

سرعت موتور DC به مجموعه اي از ولتاژ و جريان عبوري از سيم پيچهاي موتور و بار موتور يا گشتاور ترمزي، بستگي دارد. سرعت موتور DC وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جريان است. معمولاً سرعت توسط ولتاژ متغير يا عبور جريان و با استفاده از تپ ها (نوعي کليد تغيير دهنده وضعيت سيم پيچ) در سيم پيچي موتور يا با داشتن يک منبع ولتاژ متغير، کنترل مي شود. بدليل اينکه اين نوع از موتور مي تواند در سرعتهاي پايين گشتاوري زياد ايجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهاي ترکشن (کششي) نظير لکوموتيوها استفاده مي کنند.

اما به هرحال در طراحي کلاسيک محدوديتهاي متعددي وجود دارد که بسياري از اين محدوديت ها ناشي از نياز به جاروبک هايي براي اتصال به کموتاتور است. سايش جاروبک ها و کموتاتور، ايجاد اصطکاک مي کند و هرچه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبک ها مي بايست محکم تر فشار داده شوند تا اتصال خوبي را برقرار کنند. نه تنها اين اصطکاک منجر به سر و صداي موتور مي شود بلکه اين امر يک محدوديت بالاتري را روي سرعت ايجاد مي کند و به اين معني است که جاروبک ها نهايتاً از بين رفته نياز به تعويض پيدا مي کنند. اتصال ناقص الکتريکي نيز توليد نويز الکتريکي در مدار متصل مي کند. اين مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بيرون آن از بين مي روند، با قرار دادن آهنرباهاي دائم در داخل و سيم پيچ ها در بيرون به يک طراحي بدون جاروبک مي رسيم.

موتورهاي ميدان سيم پيچي شده

آهنرباهاي دائم در (استاتور) بيروني يک موتور DC را ميتوان با آهنرباهاي الکتريکي تعويض کرد. با تغيير جريان ميدان (سيم پيچي روي آهنرباي الکتريکي) مي توانيم نسبت سرعت/گشتاور موتور را تغيير دهيم. اگر سيم پيچي ميدان به صورت سري با سيم پيچي آرميچر قرار داده شود، يک موتور گشتاور بالاي کم سرعت و اگر به صورت موازي قرار داده شود، يک موتور سرعت بالا با گشتاور کم خواهيم داشت. مي توانيم براي بدست آوردن حتي سرعت بيشتر اما با گشتاور به همان ميزان کمتر، جريان ميدان را کمتر هم کنيم. اين تکنيک براي ترکشن الکتريکي و بسياري از کاربردهاي مشابه آن ايده آل است و کاربرد اين تکنيک مي تواند منجر به حذف تجهيزات يک جعبه دنده متغير مکانيکي شود.

موتورهاي يونيورسال

 يکي از انواع موتورهاي DC ميدان سيم پيچي شده موتور ينيورسال است. اسم اين موتورها از اين واقعيت گرفته شده است که اين موتورها را مي توان هم با جريان DC و هم AC بکار برد، اگر چه که اغلب عملاً اين موتورها با تغذيه AC کار مي کنند. اصول کار اين موتورها بر اين اساس است که وقتي يک موتور DC ميدان سيم پيچي شده به جريان متناوب وصل مي شود، جريان هم در سيم پيچي ميدان و هم در سيم پيچي آرميچر (و در ميدانهاي مغناطيسي منتجه) همزمان تغيير مي کند و بنابراين نيروي مکانيکي ايجاد شده همواره بدون تغيير خواهد بود. در عمل موتور بايستي به صورت خاصي طراحي شود تا با جريان AC سازگاري داشته باشد (امپدانس/رلوکتانس بايستي مدنظر قرار گيرند)، و موتور نهايي عموماً داراي کارايي کمتري نسبت به يک موتور معادل DC خالص خواهد بود. مزيت اين موتورها اين است که ميتوان تغذيه ي AC را روي موتورهايي که داراي مشخصه هاي نوعي موتورهاي DC هستند بکار برد، خصوصاً اينکه اين موتورها داراي گشتاور راه اندازي بسيار بالا و طراحي بسيار جمع و جور در سرعتهاي بالا هستند. جنبه منفي اين موتورها تعمير و نگهداري و مشکل قابليت اطمينان آنهاست که به علت وجود کموتاتور ايجاد مي شود و در نتيجه اين موتورها به ندرت در صنايع مشاهده مي شوند اما عمومي ترين موتورهاي AC در دستگاه هايي نظير مخلوط کن و ابزارهاي برقي اي که گاهاً استفاده مي شوند، هستند.

موتورهاي AC

عموماً ما داراي دو نوع از موتورهاي AC هستيم: تک فاز و سه فاز.

موتورهاي AC تک فاز

معمول ترين موتور تک فاز موتور سنکرون قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاه هايي بکار مي رود که گشتاور پايين نياز دارند، نظير پنکه هاي برقي، اجاق هاي ماکروويو و ديگر لوازم خانگي کوچک.

نوع ديگر موتور AC تک فاز موتور القايي است، که اغلب در لوازم بزرگ نظير ماشين لباسشويي و خشک کن لباس بکار مي رود. عموماً اين موتورها مي توانند گشتاور راه اندازي بزرگتري را با استفاده از يک سيم پيچ راه انداز به همراه يک خازن راه انداز و يک کليد گريز از مرکز، ايجاد کنند.

هنگام راه انداز ي، خازن و سيم پيچ راه انداز ي از طريق يک دسته از کنتاکت هاي تحت فشار فنر روي کليد گريز از مرکز دوار، به منبع برق متصل مي شوند . خازن به افزايش گشتاور راه انداز ي موتور کمک مي کند. هنگامي که موتور به سرعت نامي رسيد، کليد گريز از مرکز فعال شده، دسته کنتاکت ها فعال مي شود، خازن و سيم پيچ راه انداز سري شده را از منبع برق جدا مي سازد. در اين هنگام موتور تنها با سيم پيچ اصلي عمل مي کند.

 موتورهاي AC سه فاز

 براي کاربردهاي نيازمند به توان بالاتر، از موتورهاي القايي سه فاز AC (يا چند فاز) استفاده مي شود. اين موتورها از اختلاف فاز موجود بين فازهاي تغذيه چند فاز الکتريکي براي ايجاد يک ميدان الکترومغناطيسي دوار درونشان، استفاده مي کنند. اغلب، روتور شامل تعدادي هادي هاي مسي است که در فولاد قرار داده شده اند. از طريق القاي الکترومغناطيسي ميدان مغناطيسي دوار در اين هادي ها القاي جريان مي کند، که در نتيجه منجر به ايجاد يک ميدان مغناطيسي متعادل کننده شده و موجب مي شود که موتور در جهت گردش ميدان به حرکت در آيد. اين نوع از موتور با نام موتور القايي معروف است. براي اينکه اين موتور به حرکت درآيد بايستي همواره موتور با سرعتي کمتر از فرکانس منبع تغذيه اعمالي به موتور، بچرخد چرا که در غير اين صورت ميدان متعادل کنندهاي در روتور ايجاد نخواهد شد. استفاده از اين نوع موتور در کاربردهاي ترکشن نظير لوکوموتيوها، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال افزايش است. به سيم پيچ هاي روتور جريان ميدان جدايي اعمال مي شود تا يک ميدان مغناطيسي پيوسته ايجاد شود، که در موتور سنکرون وجود دارد، موتور به صورت همزمان با ميدان مغناطيسي دوار ناشي از برق AC سه فاز، به گردش در مي آيد. موتورهاي سنکرون را مي توانيم به عنوان مولد جريان هم بکار برد.

سرعت موتور AC در ابتدا به فرکانس تغذيه بستگي دارد و مقدار لغزش، يا اختلاف در سرعت چرخش بين روتور و ميدان استاتور، گشتاور توليدي موتور را تعيين مي کند. تغيير سرعت در اين نوع از موتورها را ميتوان با داشتن دسته سيم پيچ ها يا قطب هايي در موتور که با روشن و خاموش کردنشان سرعت ميدان دوار مغناطيسي تغيير مي کند، ممکن ساخت. به هر حال با پيشرفت الکترونيک قدرت مي توانيم با تغيير دادن فرکانس منبع تغذيه، کنترل يکنواخت تري بر روي سرعت موتورها داشته باشيم.

 موتورهاي پله اي

 نوع ديگري از موتورهاي الکتريکي موتور پله اي است، که در آن يک روتور دروني، شامل آهنرباهاي دائمي توسط يک دسته از آهنرباهاي خارجي که به صورت الکترونيکي روشن و خاموش مي شوند ، کنترل مي شود. يک موتور پله اي ترکيبي از يک موتور الکتريکي DC و يک سلونوييد است. موتورهاي پله اي ساده توسط بخشي از يک سيستم دنده اي در حالت هاي موقعيتي معيني قرار مي گيرند، اما موتورهاي پله اي نسبتا کنترل شده، مي توانند بسيار آرام بچرخند. موتورهاي پله اي کنترل شده با کامپيوتر يکي از فرمهاي سيستم هاي تنظيم موقعيت است، بويژه وقتي که بخشي از يک سيستم ديجيتال داراي کنترل فرمان يار باشند.

 موتورهاي خطي

 يک موتور خطي اساساً يک موتور الکتريکي است که از حالت دوار در آمده تا بجاي اينکه يک گشتاور (چرخش) گردشي توليد کند، يک نيروي خطي توسط ايجاد يک ميدان الکترومغناطيسي سيار در طولش، بوجود آورد. موتورهاي خطي اغلب موتورهاي القايي يا پله اي اند. مي توانيد يک موتور خطي را در يک قطار سريع السير ماگليو مشاهده کنيد که در آن قطار روي زمين پرواز مي کند.

گرفته شده از:

---

abbas3stars.blogfa.com

ساخت ترانسفورماتور خشک

در ژوئيه 1999، شركت ABB، يك ترانسفور ماتور فشار قوي خشك به نام “Dryformer “ ساخته است كه نيازي به روغن جهت خنك شدن بار به عنوان دي الكتريك ندارد.در اين ترانسفورماتور به جاي استفاده از هاديهاي مسي با عايق كاغذي از كابل پليمري خشك با هادي سيلندري استفاده مي شود.تكنولوژي كابلاستفاده شده در اين ترانسفورماتور قبلاً در ساخت يك ژنراترو فشار قوي به نام "Power Former"در شركتABB به كار گرفته شده است. نخستين نمونه از اين ترانسفورماتور اكنون در نيروگاه هيدروالكتروليك “Lotte fors” واقع در مركز سوئد نصب شده كه انتظار مي رود به دليل نياز روزافزون صنعت به ترانسفورماتور هايي كه ازايمني بيشتري برخوردار باشند و با محيط زيست نيز سازگاري بيشتري داشته باشند، با استقبال فراواني روبرو گردد. ايده ساخت ترانسفورماتور فاقد روغن در اواسط دهه 90 مطرح شد. بررسي، طراحي و ساخت اينترانسفورماتور از بهار سال 1996 در شركت ABB شروع شد. ABB در اين پروژه از همكاري چند شركت خدماتي برق از جمله Birka Kraft و Stora Enso نيز بر خوردار بوده است.

 

تكنولوژي

ساخت ترانسفورماتور فشار قوي فاقد روغن در طول عمر يكصد ساله ترانسفورماتورها، يك انقلاب محسوبمي شود. ايده استفاده از كابل با عايق پليمر پلي اتيلن (XLPE) به جاي هاديهاي مسي داراي عايق كاغذي از ذهن يك محقق ABB در سوئد به نام پرفسور “Mats lijon” تراوش كرده است.

تكنولوژي استفاده از كابل به جاي هاديهاي مسي داراي عايق كاغذي، نخستين بار در سال 1998 در يك ژنراتور فشار قوي به نام “ Power Former” ساخت ABB به كار گرفته شد. در اين ژنراتور بر خلاف سابق كه از هاديهاي شمشي ( مستطيلي ) در سيم پيچي استاتور استفاده مي شد، از هاديهاي گرد استفاده شده است. همانطور كه از معادلات ماكسول استنباط مي شود، هاديهاي سيلندري ، توزيع ميدان الكتريكي متقارني دارند. بر اين اساس ژنراتوري مي توان ساخت كه برق را با سطح ولتاژ شبكه توليد كند بطوريكه نياز به ترانسفورماتور افزاينده نباشد. در نتيجه اين كار، تلفات الكتريكي به ميزان 30 در صد كاهشمي يابد.

در يك كابل پليمري فشار قوي، ميدان الكتريكي در داخل كابل باقي مي ماند و سطح كابل داراي پتانسيل زمينمي باشد.در عين حال ميدان مغناطيسي لازم براي كار ترانسفورماتور تحت تاثير عايق كابل قرار نمي گيرد.در يك ترانسفورماتور خشك، استفاده از تكنولوژي كابل، امكانات تازه اي براي بهينه كردن طراحي ميدان هاي الكتريكي و مغناطيسي، نيروهاي مكانيكي و تنش هاي گرمايي فراهم كرده است.

در فرايند تحقيقات و ساخت ترانسفورماتور خشك در ABB، در مرحله نخست يك ترانسفورماتورآزمايشي تكفاز با ظرفيت 10 مگا ولت آمپر طراحي و ساخته شد و در Ludivica در سوئد آزمايش گرديد. “ Dry former” اكنون در سطح ولتاژ هاي از 36 تا 145 كيلو ولت و ظرفيت تا 150 مگا ولت آمپر موجود است.

نيروگاه مدرن Lotte fors

ترانسفورماتور خشك نصب شده در Lotte fors كه بصورت يك ترانسفورماتور – ژنراتور افزاينده عمل مي كند ، داراي ظرفيت 20 مگا ولت امپر بوده و با ولتاژ 140 كيلو ولت كار مي كند. اين واحد در ژانويه سال 2000 راه اندازي گرديد. اگر چه نيروگاه Lotte fors نيروگاه كوچكي با قدرت 13 مگا وات بوده و در قلب جنگلي در مركز سوئد قرار دارد اما به دليلنوسازي مستمر، نيروگاه بسيار مدرني شده است. در دهه 80 ميلادي ، توربين هاي مدرن قابل كنترل از راه دور در ان نصب شد و در سال 1996، كل سيستم كنترل آن نوسازي گرديد. اين نيروگاه اكنون كاملاً اتوماتيك بوده و از طريق ماهواره كنترل مي شود.

ويژگيهاي ترانسفورماتور خشك ترانسفورماتور خشك داراي ويژگيهاي منحصر بفردي است از جمله: 1- به روغن براي خنك شده با به عنوان عايق الكتريكي نياز ندارد.

 

 

2- سازگاري اين نوع ترانسفورماتور با طبيعت و محيط زيست يكياز مهمترين ويژگي هاي آن است. به دليل عدم وجود روغن، خطر آلودگي خاك و منابع آب زير زميني و همچنين احتراق وخطر آتش سورزي كم ميشود.

3- با حذف روغن و كنترل ميدانهاي الكتريكي كه در نتيجه آن خطر ترانسفور ماتور از نظر ايمني افراد ومحيط زيست كاهش مي يابد، امكانات تازه اي از نظر محل نصب ترانسفورماتور فراهم ميشود.به اين ترتيبامكانات نصب ترانسفورماتور خشك در نقا شهري و جاهايي كه از نظر زيست محيطي حساس هستند،فراهم ميشود.

4- در ترانسفورماتور خشك به جاي بوشينگ چيني در قسمتهاي انتهايي از عايق سيسيكن را بر استفاده ميشود.به اين ترتيب خطر ترك خوردن چيني بوشينگ و نشت بخار روغن از بين ميرود.

5- كاهش مواد قابل اشتعال، نياز به تجهيزات گسترده آتش نشاني كاهش ميدهد. بنابراين از اين دستگاهها در محيط هاي سر پوشيده و نواحي سرپوشيده شهري نيز مي توان استفاده كرد.

6- با حذف روغن در ترانسفورماتور خشك، نياز به تانك هاي روغن، سنجه سطح روغن، آلارم گاز و ترمومتر روغن كاملاً از بين ميرود.بنابراين كار نصب آسانتر شده و تنها شامل اتصال كابلها و نصب تجهيزات خنك كننده خواهد بود.

7- از ديگر ويژگي هاي ترانسفورماتور خشك، كاهش تلفات الكتريكي است. يكي از راههاي كاهش تلفات و بهينه كردن طراحي ترانسفورماتور، نزديك كردن ترانسفورماتور به محل مصرف انرژي تا حد ممكن است تا از مزاياي انتقال نيرو به قدر كافي بهره برداري شود. با بكار گيري ترانسفورماتور خشك اين امر امكان پذير است .

8- اگر در پست، مشكل برق پيش آيد، خطري متوجه عايق ترانسفورماتور نمي شود. زيرا منبع اصلي گرما يعني تلفات در آن توليد نمي شود.بعلاوه چون هوا واسطه خنك شدن است و هوا هم مرتب تعويض و جابجا مي شود، مشكلي از بابت خنك شدن ترانسفورماتور بروز نمي كند.

نخستين تجربه نصب ترانسفررماتور خشك

ترانسفورماتورخشك براي اولين بار در اواخر سال 1999 در Lotte fors سوئد به آساني نصب شده و از آن هنگام تاكنون به خوبي كار كرده است. در آينده اينزديك دومين واحد ترانسفورماتور خشك ساخت ABB (Dry former ) در يك نيروگاه هيدروالكتريك در سوئد نصب مي شود.

چشم انداز آينده تكنولوژي ترانسفورماتور خشك

شركت ABB در حال توسعه ترانسفورماتور خشك Dryformer است. چند سال اول از آن در مراكز شهري و آن دسته از نواحي كه از نظر محيط زيست حساس هستند، بهره برداري مي شود. تحقيقات فني ديگري نيز در زمينه تپ چنجر خشك، بهبود ترمينال هاي كابل و سيستم هاي خنك كن در حال انجام است. در حال حاضر مهمترين كار ABB، توسعه و سازگار كردن Dryformer با نياز مصرف كنندگان براي كار در شبكه و ايفاي نقش مورد انتظار در پست هاست.

گرفته شده از:

---

barghsanati.persianblog.com

ژنراتورهای اشعه ایکس

ژنراتورهای اشعه ایکس(X-ray Generator)

انرژی فوتون های اشعه ایکس تولید شده تابع 1- انرژی جنبشی الکترون ها، 2- اختلاف پتانسیل دو سر تیوپ است. ابتدا ولتاژی حدود kv  150 – 40 به دو قطب تیوپ اشعه ایکس اعمال می شود. الکترون هایی که توسط فیلامان تولید شده اند دراین اختلاف پتانسیل به سمت قطب آند شتاب می گیرند و پس از برخورد به هدف به فوتون هایx – ray تبدیل می شوند. اختلاف پتانسیل در سر تیوپ، موجب افزایش انرژی جنبشی الکترون ها و تولید فوتون های پر انرژی تر می گردد. هر چه ضخامت عضو بیشتر باشد، فوتون های پر انرژی تری لازم است. برای به راه اندازی تیوپ و در تولید اشعه ایکس، از ژنراتور استفاده می شود.

- وظایف ژنراتور:

1- تأمین اختلاف پتانسیل دو سر تیوپ اشعه ایکس.

2- ملتهب کردن فیلامان برای تولید الکترون.

3- کنترل اختلاف پتانسیل دو سر تیوپ.

ولتاژ مورد استفاده در ژنراتورهای اشعه ایکس از نوع ولتاژ متناوب است.

دو نوع ولتاژ متناوب داریم: 1- تکفاز و 2- سه فاز.

- نحوة تولید برق تکفاز:
مبنای کار، قانون القای الکترومغناطیسی است. در نتیجه گردش یک سیم پیچ درون میدان مغناطیسی ثابت با القای ولتاژ در سیم پیچ لازم است.
- نحوه تولید برق سه فاز:
در مولدهای سه فاز، سه سیم پیچ به طور همزمان درون میدان مغناطیسی می چرخند. هر سیم پیچ با اختلاف زاویه ˚120 نسبت به بقیه قرارگرفته است. به علت متفاوت بودن موقعیت سیم پیچ ها، مقدار ولتاژ تولیدی در هر سیم پیچ در یک زمان مشخص متفاوت است.
• ترانسفورماتورها:
وسیله افزایش یا کاهش ولتاژ نسبت به مقدار مبنا هستند و بر دو نوعند:

- ترانسفورماتور افزاینده (step up Transformer).
- ترانسفورماتور کاهنده (step down Transformer).

- اجزای ترانسفورماتور:
1- هسته فلزی.
2- دو سری سیم پیچ که بر روی هسته فلزی پیچیده می شوند.
سیم پیچ متصل به ولتاژ ورودی سیم پیچ اولیه و سیم پیچی که ولتاژ تغییریافته از آن خارج شده سیم پیچ ثانویه نام دارد. سیم پیچ ها نسبت به هم عایق بندی شده است. تشکیل میدان مغناطیسی موجب القای مجدد جریان در سیم پیچ های ثانویه و هسته فلزی می شود. برای آنکه در سیم پیچ ثانویه جریانی القا شود، بایستی ولتاژ ورودی متناوب(AC) باشد. ولتاژ متناوب، ‌میدان مغناطیسی متناوبی را در هسته ایجادکرده و شار در واحد زمان تغییرمی کند. بر مبنای قانون القای فارادی،‌ تغییر در شار مغناطیسی موجب القاء جریان جدید در سیم پیچ ثانویه می گردد.

- انواع ترانسفورماتورها (بر حسب شکل هسته و نحوه پیچیده شدن سیم پیچها)
1- ترانسفورماتور با هستةclose – core: این هسته ها به صورت یک مربع بسته ساخته شده اند که هر سیم پیچ جداگانه بر روی یک طرف هسته پیچیده می شود.
2- اتوترانسفورماتور: هستة آنها به صورت میله ای بوده و معمولاً یک سیم پیچ برروی آنها پیچیده می شود.  از این ترانسفورماتورها در مدار اشعه ایکس استفاده می شود.
3- ترانسفورماتور با هستة shell – type: هسته این ترانسفورماتور به صورت دو حلقه چسبیده به هم می باشد و سیم پیچ های اولیه و ثانویه بر روی هم روی ستون وسط پیچیده می شوند. از این نوع نیز در مدارهای اشعه ایکس استفاده می شود.

- مدار ژنراتور اشعه ایکس از دو قسمت تشکیل شده است:
1-  مدار ژنراتور اشعه ایکس.
2- تیوپ اشعه ایکس.
- مدار ژنراتور اشعه ایکس بر حسب مقدار ولتاژ عبوری دارای دو قسمت است:
1- مدار اولیه(Control console): ولتاژ عبوری از مداراولیه در محدوده ولتاژهای معمولی یا فشار ضعیف است. پانل کنترل به عنوان قسمتی از مدار اولیه است.
2-  مدار ثانویه(فشار قویHigh – Voltage): ولتاژ در محدوده ولتاژهای فشار قوی می باشد.• مدار سادة ژنراتور اشعه ایکس:

o مدار اولیه: فشار ضعیف است و دارای ولتاژ حدود V240 تا 415 می باشد.
- اجزای مدار اولیه:
فیوزها، کلید اصلی، قطع کننده های مدار، اتوترانسفورماتور، جبران کنندة ولتاژ اصلی، کنترل kv، کلید کنتاکتور اولیه، اندازه گیر kv، سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور فشارقوی، مدار زمان سنج، مدار گرم کنندة فیلامنت، مدارات جبران کننده.
o مدار ثانویه: فشار قوی است و ولتاژ بیشتر از kvp 75 دارد.
-  اجزای مدار ثانویه:
سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور فشار قوی، یکسوکننده های فشارقوی، تیوپ اشعة ایکس، سیم پیچ ثانویه، ترانسفورماتور گرم کننده فیلامنت.
• اتو ترانسفورماتور:
از سیم ضخیمی که به صورت یک سیم پیچ به دور هستة آهنی پیچیده شده تشکیل شده است. تغییرات جریان متناوب در سیم پیچ 100 بار در ثانیه است و میدان مغناطیسی نیز به صورت انبساط و تراکم 100 بار در ثانیه تغییر می کند. در نتیجه ولتاژی به حلقة سیم پیچ و هستة آهنی القا می شود. با لایه لایه کردن هسته می توان از ایجاد جریان های گردابی جلوگیری کرد. با تراکم میدان، ولتاژی به هر حلقة سیم پیچ و در جهت عکس القا می شود.
= ولتاژ اعمالی (ورودی)/ ولتاژ به دست آمده (خروجی)
تعداد حلقه ها که در ولتاژ اعمالی وجود دارند/ تعداد حلقه هایی که ولتاژ خروجی از آنها گرفته ایم
• جبران کننده ولتاژ:
با ثابت نگه داشتن ولتاژ القایی به هر حلقة سیم پیچ اتوترانسفورماتور اثر تغییرات ولتاژ ورودی را جبران می کند. این عمل با تغییر تعداد حلقه هایی که به آنها ولتاژ اصلی القا شده، صورت می پذیرد. در جبران سازی اتوماتیک تغییرات ولتاژ باعث گردش چرخ دنده ای توسط یک میله محوری می شود تا حلقه های بیشتر یا کمتری از سیم پیچ به منبع برق وصل شود.
• کنترل kv:
با اعمال ولتاژ مناسب به سیم پیچ اولیه، از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور فشار قوی، می توان هر kv دلخواهی را به دست آورد. این کار برای انتخاب ولتاژ مناسبِ حرکت کنترل چرخان که تعداد مناسبی از حلقه های اتوترانسفورماتور را در سیم پیچ اولیه انتخاب می کند، لازم است. مقدار kv مورد نظر بوسیله عقربه روی صفحه مدرج (scale) یا صفحة دیجیتالی نشان داده می شود.
• ترانسفورماتور فشار قوی:
از یک سیم پیچ اولیه و یک سیم پیچ ثانویه تشکیل شده است و وظیفة آن تأمین ولتاژهای بالا (تا kvp 150) برای تولید اشعة ایکس در تیوپ است. در اینجا میدان مغناطیسی از برقراری جریان در سیم پیچ اولیه به وجودآمده و توسط هستة فلزی متمرکز می شود.
o تنظیم ترانسفورماتور:
افت ولتاژی در ترانسفورماتور به وجود می آید که ناشی از تولید گرما در سیم پیچ ها و کاهش ولتاژ خروجی از سیم پیچ ثانویه یا ولتاژ دو سر تیوپ اشعه ایکس می باشد. اگر سیم پیچ ثانویه مدار باز و یا بی بار باشد افت ولتاژ نداریم. اما در حالت بار کامل افت ولتاژ حداکثر خواهد بود. تفاوت ولتاژ پیک ثانویه در شرایط بی باری و بار کامل تنظیم ذاتی ولتاژ نامیده می شود. وقتی جریان ولتاژ افزایش یابد باید ولتاژ اعمال شده به دو سر تیوپ اشعة ایکس کاهش یابد.

o ظرفیت ترانسفورماتور:
در واقع ظرفیت حداکثر، کیلوولت-آمپری (KVA) است که به طور ایمن از سیم پیچ ثانویه می توان گرفت. مثلاً در فلوروسکوپی از جریان کم با ولتاژ بالا استفاده می شود، ولی در پرتونگاری تشخیصی در مدت بسیار کوتاه از جریان زیاد با ولتاژ بالا استفاده می شود.
-  مواردی که ظرفیت ترانسفورماتور فشار قوی در دستگاه های رادیوگرافی تشخیصی دربر می گیرد:
1. حداکثر ولتاژی (kvp) که ترانسفورماتور می تواند با ایمنی کامل در شرایط بی بار تحویل دهد.
2. حداکثر جریانی که بیش از یک ثانیه در زمان سرد بودن می تواند عبور دهد که به نام بار لحظه ای یا منقطع نامیده می شود و در اکسپوژرهای تشخیصی به کار می رود.
3. حداکثر جریان ایمنی که بی وقفه می تواند جریان یابد و به نام بار پیوسته موسوم است که در فلوروسکوپی

یا رادیوتراپی استفاده می شود.
4. تنظیم ذاتی ولتاژ وقتی حداکثر جریان با بار(loading) ناپیوسته برقرار می شود. این حد نباید از 15% حداکثر kvp در شرایط بی بار بیشتر باشد.
5. تنظیم ذاتی ولتاژ در حداکثر بار پیوسته که مقدار آن نباید از 5% حداکثر kvp در شرایط بی بار بیشتر باشد.
6. درصد مجاز بار اضافی(over load).
7. اطلاعات تکنیکی بیشتر در خصوص علایق بندی، حداکثر افزایش مجاز درجه حرارت در شرایط معین و غیره.
o جبران افت ولتاژ در کابل تغذیه کننده:
بدیهی است تمام انرژیی که در مدار ثانویه استفاده می¬شود، بایستی توسط مدار اولیه تأمین شود. در مدار ایده¬آل که افت انرژی وجود ندارد، توان ثانویه درست برابر توان اولیه است نه بیش از آن. زمانی که توان ثانویه با افزودن kv  و یا mA افزایش می یابد، می بایست جریان مدار اولیه نیز افزایش یابد. این کار موجب افزایش افت توان (به صورت گرما) در کابل های تغذیه کننده می شود. مقاومت کابل تأمین کننده نباید از مقدار مشخصی بیشتر باشد. افت ولتاژ در کابل برابر حاصل ضرب شدت جریان در مقاومت R) × (I می باشد. زمانی که لازم است توان ثانویه افزایش یابد، بایستی مقدار جریان اولیه نیز افزایش یابد. مقدار مقاومت Z  و نسبت سیم پیچ های x و y  عواملی هستند که به طور اتوماتیک اتلاف توان در کابل ها را جبران کرده و توان صحیح در اولیه و در نتیجه ثانویه ثابت نگه داشته می شوند.

• مدارات فشار قوی تشخیصی:
- مدار خود یکسوکننده (یک پالسی):
یکی از اجزاء مدار ثانویه است. چنین مداری اغلب با تیوب اشعه ایکس با آند  ثابت استفاده می شود که این تیوپ به عنوان یکسوکننده نیز عمل می کند.
- تیوپ اشعه ایکس با آند ساکن:
در بعضی دستگاه های متحرک، اغلب دستگاه های دندانی و دستگاه های پرتابل استفاده می شود. این تیوپ از حباب شیشه ای که محتوی کاتد و آند است و محفظه ای فلزی مملو از روغن که تیوپ در آن است تشکیل شده.

 تیوپ شیشه ای:
حباب خلاء شیشه ای است که از شیشة مخصوص و محکم ساخته شده است و شامل: 1-  فیلامنت سیمی (از جنس تنگستن)، 2- متمرکزکننده از جنس مولیبدنیوم یا فولاد، 3- آند مسی که روی آن هدفی از جنس تنگستن است، می باشد.
 محفظة تیوپ:
از جنس فولاد بوده که مملو از روغن است و حباب شیشه ای را دربرمی گیرد. این محفظه محلی برای اتصال کابل های فشار قوی داشته و دارای پایه ای است که تیوپ را نگه می دارد.
تمام پرتوهایی که از هدف منتشر می شوند به جز پرتوی که از طریق پنجره رادیولوسنت خارج  می شود، توسط لایه سربی که به صورت آستری محفظة تیوپ را پوشانیده، به شدت جذب می شوند. روغن داخل محفظه گرم و منبسط می شود. داخل محفظه وسیله ای بادکنکی است که فضای اضافی بوجود می آورد تا در زمان انبساط فضای لازم را ایجاد کند. وظیفة روغن ایجاد عایق الکتریکی و نیز انتقال گرما از آند به محفظه است. برای انتقال جریان از ترانسفورماتور فشار قوی به تیوپ اشعه ایکس از کابل های فشار قوی استفاده  می شود. در این دستگاه تیوپ اشعه ایکس ضمن تولید اشعه ایکس به عنوان یکسوکننده نیز عمل می کند. مزیت این دستگاه نسبت به دستگاه های مجهز به یکسو کننده تمام موج عبارت است از سادگی، کوچکی، قابلیت مانور، ارزان بودن و... و عیب آن محدودیت در درجة حرارت است.
گرمای ایجاد شده در هدف تیوپ اشعه ایکس بر حسب واحد گرمایی ( H.V) به این صورت محاسبه می شود:
  (زمان بر حسب ثانیه) T × (میانگین) mA × KVp = واحد گرمایی در ثانیه
در استفاده از دستگاه خود یکسوکننده، زمان اکسپوژر طولانی تر و مقدار mA کمتر خواهد بود. عیب دیگر این دستگاه پائین بودن کارآیی تیوپ و ضرورت افزایش عایق بندی است که این مشکلات توسط کاهنده ولتاژ معکوس کاهش می یابد.
- کاهنده ولتاژ معکوس:
بوسیله کاهنده ولتاژ معکوس، ولتاژ معکوس ثانویه را تقریباً به اندازه ولتاژ مثبت می توان کاهش داد. اجزای این وسیله عبارتند از لامپ دیود گازی (یا دیود خشک) و یک مقاومت درست شده که به طور سری به مدار اولیه وصل می شود.
- یکسوکننده تمام موج(دو پالس):
با استفاده مناسب از یکسوکننده ها در مدار ثانویه، جریان طی نیم سیکل در همان جهت نیم سیکل مثبت، از تیوپ اشعه ایکس می گذرد. بدین خاطر می توان گفت همیشه هدف تیوپ  اشعه ایکس مثبت و فیلامنت همیشه منفی خواهد بود. در هر لحظه فقط دو یکسوکننده در مدار قرار می¬گیرد و در هر نیم سیکل جریان نقطه دریک جهت از تیوپ اشعه ایکس عبور می کند.
- مدار پتانسیل ثابت تک فاز جهت switching ثانویه:
اجزای این مدار علاوه بر مدار قرارداری چهار لامپی(valve)، شامل دو خازن و دو لامپ خلاء تریود فشار قوی می باشد. لامپ تریود همان طوری که از نامش پیداست حباب شیشه ای خلاء است که شامل سه الکترود یعنی یک آند، یک کاتد و یک شبکه (grid) می باشد.
 آماده سازی اکسپوژر:
با فشار دکمة آماده سازی اکسپوژر فیلامنت های تیوپ اشعه ایکس و لامپ ها (valve) گرم شوند. آند شروع به چرخش می کند و کنتاکتور مدار اولیه برای بر قراری انرژی به ترانسفورماتور فشار قوی بسته می شود.
 تولید اکسپوژر:
با فشار کامل دکمه، اکسپوژر آغاز می شود. ولتاژ مثبت به گرید لامپ های تریود اعمال شده و بار منفی گرید خنثی میگردد. سپس جریان از لامپ ها و تیوپ اشعه ایکس عبور می کند. اعمال ولتاژ مثبت پس از زمان مشخص شده با تایمر متوقف گشته و با دادن ولتاژ منفی به گریدها، عبور جریان متوقف می شود.
 طرز کار مدار ثانویه:
در لحظه شروع اکسپوژر مقدار ولتاژ یکسوشده ترانسفورماتور صفر است. زیرا خازنها هنوز تخلیه نشده اند. درنتیجه تخلیه آنها توسط لامپهای تریود و تیوپ شروع می شود و ضمن تخلیه، ولتاژ آنها کاسته شده و کم کم با ولتاژ یکسوشده ترانسفورماتور فشار قوی برابر می گردد. ولتاژ ترانسفورماتور فشار قوی تا مقدار پیک افزایش یافته سپس خازنها مجدداً شارژ می شوند. ولتاژ خروجی ترانسفورماتور که شروع به کاهش می کند خازنها تخلیه شان شروع می شود و باز ولتاژها برابر می شوند سپس ولتاژ ترانسفورماتور خود به حداکثر رسیده و خازنها تخلیه می شوند و سپس با اعمال مجدد بار منفی به گرید لامپها، اکسپوژر خاتمه می یابد. در پایان ولتاژ خروجی ترانسفورماتور صفر است و خازنها تا حدی تخلیه شده اند.
 کنترل kv (با استفاده از تریودهای فشارقوی):
اختلاف پتانسیل (kv) دو سر تیوپ اشعه ایکس را با تغییر ولتاژ اعمالی به گرید لامپهای تریودی می توان تنظیم کرد. لامپ تریودی را که دارای امپدانس است درنظر می گیریم که مقدارش با بار گرید تغییر می کند. در عمل از اتوترانسفورماتوری استفاده می شود که بتواند کیلوولتاژی بیشتر از حد لازم تولیدکند. پس برای کاهش ولتاژ از لامپ تریودی استفاده می شود.
- مدار سه فاز شش پالس (با شش یکسوکننده):
ژنراتورهای تک فاز به سیم فاز خنثی کننده یا دو سیم فاز برق شهر وصل می شوند ولی ژنراتور سه فاز به سه سیم فاز وصل می شود.
مدار اولیه شامل سه اتوترانسفورماتور، سه سر متصل کننده (کنتاکتور) اولیه، سه سیم پیچ اولیه ترنسفورماتور فشار قوی و... می باشد. طرز کار مدار به صورت زیر است:
جریان فقط در یک جهت از تیوپ اشعه ایکس عبور می کند. جریان از یک یکسوکننده عبورکرده و از یک یکسوکننده دیگر باز می گردد و همیشه جهت جریان در تیوپ از فیلامنت به آند است. نحوه کار مشابه مدار پتانسیل چهار لامپی است، اما منبع برق قوی تری دارد. از تیوپ اشعه ایکس مجهز به کنترل گرید هم به عنوان مولد اشعه ایکس و هم به عنوان سوئیچ ثانویه مدار استفاده می شود که این نوع تیوپ تکرار اکسپوژرهای سریع را که برای سینه فلورگرافی ضروری است تأمین می کند.
• مزایای مدار سه فاز نسبت به مدار تک فاز در زمان اکسپوژر معین:
1- اشعه ایکس بیشتر
2- اشعه ایکس با متوسط طول موج کوتاه تر
• مزایای رادیوگرافیکِ ژنراتورهای اشعه ایکس سه فاز نسبت به تک فاز:
1- تولید پرتو نرم کمتر و کاهش دوز پوست بیمار.
2- تولید اشعه ایکس بیشتردر mA و kvp مشابه.
3- کاهش زمان اکسپوژر.
4- به¬دست آمدن ظرفیت تیوب (tube rating) در زمان اکسپوژر کوتاه.
5- افزایش عمر تیوپ اشعه ایکس به دلیل تحمل حرارتی آن.
- مدار 12 پالس (با 12 یکسوکننده):
با وجود آنکه ولتاژ موجی شکل حاصل از مدار سه فاز در مقایسه با تک فاز نوسان کمتری دارد، در مدار 12 پالس نوسان کمتر است و ولتاژ همواره مقدار ثابتی دارد.
- مدار گرم کننده فیلامنت تیوب اشعه ایکس:
ولتاژ این مدار با انتخاب تعداد مناسب حلقه های اتوترانسفورماتور به دست می آید. نوسان های طولانی مدت توسط جبران کننده، جبران می شود. ولی برای جبران نوسان های لحظه ای از ثابت کننده های استاتیک یا ثابت کننده الکترونیک استفاده می شود.
 ثابت کننده استاتیک:
فاقد قسمت متحرک است. از یک ترانسفورماتور و یک خازن تشکیل شده که اتصال آنها به گونه ای است که اثرات القایی و خازنی در یک فرکانس معین، ولتاژ خروجی ثابتی خواهد بود.
 ثابت کننده الکترونیکی:
از ترانسداکتور استفاده می شود. (ترانسداکتور، القاکننده ای است که امپدانس آن توسط سیم پیچ جداگانه d.c تغییر پیدا می کند)
- جبران کننده بار الکتریکی فضایی: اثرات بار الکتریکی فضایی را جبران می کند.
* بار الکتریکی فضایی: تجمع الکترون ها در اطراف فیلامنت و مقدار آن زمانی که به دو سرتیوب کیلوولتی اعمال نشود حداکثر است. درصورتی که ولتاژ آند بسیار کمتر از آن باشد که جریان اشباع تولیدکند، الکترون ها در اطراف فیلامنت باقی می ماند.
برای بازگرداندن جریان به مقدار اولیه اش (که توسط بار فضایی کاهش یافته) می توان جریان گرمایی فیلامنت را افزایش داد. تغییر جریان فیلامنت بوسیله جبران کننده بار فضایی بوجود می آید.
- کنترل میلی آمپر:
از تعدادی مقاومت تشکیل شده که به دلخواه می توان به هر کدام ولتاژ فیلامنت تیوپ را اعمال و  mA  مورد نظر را تولید کرد.
- مقاومت متغیر یا تریمر (Trimmer resistance): مقاومت متغیری است که برای تغییر مقادیر mA به کار می رود. هرگاه تمام مقادیر میلی آمپر از مقدار مورد نظر کمتر باشد، می توان مقاومت تریمر را کاهش داد تا مقادیر mAs به مقدار اولیه شان بازگردد.
- ترانسفورماتور کاهنده فیلامنت:
شامل دو سیم پیچ اولیه و دو ثانویه می باشد یکی برای فوکوس بزرگ  و یکی برای فوکوس کوچک می باشد. ولتاژ تغذیه کننده فیلامنت را می توان به هر دو سیم پیچ اولیه اعمال کرد. تنظیم سوئیچینگ مدار به نحوی است که در یک زمان فقط می توان به یک سیم پیچ اولیه انرژی داد.
- سوئیچینگ اکسپوژر (مدار اولیه):
با فشار دکمه اکسپوژر، مدار تایمر فعال می شود که سیم پیچ آهنربایی را فعال کرده و موجب بسته شدن کلید مدار اولیه می شود. جریانی که در این حال از مدارات اولیه و ثانویه می گذرد در هدف تیوپ،‌ اشعه ایکس تولید می کند. در انتهای مدت زمانی که توسط مدار تایمر تعیین می گردد انرژی سولنویید آهن ربا قطع شده و کلید مدار اولیه باز می شود و اکسپوژر خاتمه می یابد. سوئیچ مدار اولیه ممکن است مکانیکی (الکترومغناطیسی) و یا الکترونیکی باشد.
 سوئیچ کنتاکتور مکانیکی (الکترومغناطیسی)
1- اجزای ثابت شامل:
الف– سولنوئید که سیم پیچی آن با مدار تایمر به صورت موازی است.
ب– هسته که هنگام عبور جریان از سولنویید مغناطیسی می شود.
ج– تعدادی اتصالات مسی.
2- اجزای متحرک شامل:
الف– اتصالات مسی.
ب–  قطعه مغزی بزرگ که در هنگام عبور جریان از سولنویید به سمت هسته آن کشیده می شود.
• ترانسفورماتورهای سه فاز:
برای اینکه بتوانیم ولتاژ تقریباً c 1 در تیوب اشعه ایکس تولید کنیم از ژنراتورهای ولتاژ بالای سه فاز استفاده می کنیم که سه سیم پیچ در طرف اولیه و سه سیم پیچ در طرف ثانویه خود به صورت ستاره یا مثلث دارند، که با توجه به نحوه سیم بندی به سه نوع زیر تقسیم بندی می شود:
الف) شش پالس، شش یکسوکننده.
ب) شش پالس، دوازده یکسوکننده.
ج) دوازده پالس.

 

گرفته شده از:

---

barghkar.blogfa.com

روش‎‎هاي كاهش مصرف انرژي الكتريكي موتورها

موتورها مصرف كنندههاي عمده برق در اغلب كارخانهها هستند. وظيفه يك موتورالكتريكي تبديل انرژي الكتريسيته به انرژي مكانيكي است. در يك موتور سهفاز AC جريان از سيمپيچهاي موتور عبور كرده و باعث ايجاد ميدان مغناطيسي دواري ميشود كه اين ميدان مغناطيسي محور موتور را ميچرخاند. موتورها بهگونهاي طراحي شدهاند كه اين وظيفه را به;خوبي انجام دهند. مهمترين و ابتداييترين گزينه صرفهجويي در موتورها مربوط به انتخاب آنها و استفاده از آنها ميباشد.

1- هرزگردي موتورها
بيشترين صرفه‎‎جويي مستقيم برق را مي‎‎توان با خاموش كردن موتورهاي بي‎‎بار و درنتيجه حذف تلفات بي‎‎باري به‎‎‎دست آورد. روش ساده آن درعمل نظارت دايم يا كنترل اتوماتيك است. اغلب به‎ مصرف برق در بي‎‎باري اهميت چنداني داده نمي‎‎شود درحالي‎‎كه غالباً جريان در بي‎‎باري حدود جريان در بار كامل است.
مثالي از اين نوع تلفات را مي‎‎توان در واحدهاي بافندگي يافت، جايي‎‎كه ماشين‎‎هاي دوزندگي معمولاً براي دوره‎‎هاي كوتاهي كار مي‎‎كنند. اگرچه موتورهاي اين ماشين‎‎ها نسبتاً كوچك هستند (1.3 اسب بخار) ولي چون تعداد آنها زياد است (معمولاً تعداد آنها در يك كارخانه به‎ صدها عدد مي‎‎رسد) اندازه اين تلفات قابل‎‎ملاحظه است. اگر فرض كنيم 200 موتور 1.3 اسب‎‎بخار در 90درصد زمان هرزگرد بوده و باري معادل 80درصد بار كامل بكشند، هزينه كار بيهوده موتورها با درنظر گرفتن 120ريال بهاي واحد انرژي الكتريكي ، به‎‎‎شكل زير محاسبه مي‎شود:
هزينه بي‎‎باري = 200موتور×3/1 اسب‎‎بخار × 80% بار × 6000ساعت در سال × 90% بي‎‎باري ×120ريال= 25ميليون ريال
 
با اتصال يك سوئيچ به‎ پدال چرخ‎‎ها مي‎‎توان آنها را به‎‎‎طور اتوماتيك خاموش كرد.
 
2- كاهش بازده در كم‎‎باري
وقتي از موتوري استفاده شود كه مشخصات نامي بالاتر از مقدار مورد نياز را داشته باشد، موتور در باركامل كار نمي‎‎كند و در اين‎‎حالت بازده موتور كاهش مي‎‎يابد.
استفاده از موتورهاي بزرگتر از اندازه موردنياز معمولاً به‎ دلايل زير است :
- ممكن است پرسنل مقدار بار واقعي را ندانند و بنابه احتياط موتوري بزرگتر از اندازه موردنياز انتخاب شود
- طراح يا سازنده براي اطمينان از اينكه موتور توان كافي را داشته باشد، موتوري بسيار بزرگتر از اندازه واقعي موردنياز پيشنهاد ‎‎كند و بار حداكثر درعمل به‎‎‎ندرت اتفاق ‎‎افتد. به‎‎‎علاوه اغلب موتورها مي‎‎توانند براي دوره‎‎هاي كوتاه در باري بيشتر از بار كامل نامي كار كنند. (درصورت تعدد اين وسايل اهميت مسئله بيشتر مي‎شود)
- وقتي موتور با مشخصات نامي موردنظر در دسترس نيست يك موتور بزرگتر نصب مي‎شود و حتي وقتي موتوري با اندازه نامي موردنظر پيدا مي‎شود جايگزين نشده و موتور بزرگ همچنان به‎ كار خود ادامه مي‎‎دهد.
- به‎‎‎خاطر افزايش غيرمنتظره در بار كه ممكن است هيچگاه هم رخ ندهد يك موتور بزرگتر انتخاب مي‎شود.
- نيازهاي فرآيند توليدي كاهش يافته است
در برخي بارها گشتاور راه‎‎انداز بسيار بيشتر از گشتاور دورنامي است و باعث مي‎شود موتور بزرگتر به‎‎‎كار گرفته شوند.
بايد مطمئن شد هيچ كدام از اين موارد موجب استفاده از موتورهايي بزرگتر از اندازه و درنتيجه كاهش بازده نشده باشند.
 
جايگزيني موتورهاي كم‎‎بار با موتورهاي كوچكتر باعث مي‎شود كه موتور كوچكتر با بار كامل داراي بازده بيشتري باشد. اين جايگزيني معمولاً براي موتورهاي بزرگتر وقتي در 3/1 تا نصف ظرفيت‎‎شان (بسته به‎ اندازه‎‎شان) كار مي‎‎كنند اقتصادي است.
براي تشخيص موتورهاي بزرگتر از ظرفيت مورد نياز به‎ اندازه‎گيري‎‎ الكتريكي احتياج است. وات‎‎متر مناسب‎‎ترين وسيله‎‎است.
روش ديگر، اندازه‎گيري سرعت واقعي و مقايسه آن با سرعت نامي است. بار جزئي به‎‎‎عنوان درصدي از بار كامل نامي را مي‎‎توان از تقسيم شيب(سرعت) عمليات بر شيب بار كامل به‎‎‎دست آورد. رابطه بين بار و شيب تقريباً خطي است. معمولاً در اين موارد مي‎‎توان براي جلوگيري از سرمايه‎‎گذاري جديد اينگونه موتورها را با ديگر موتورهاي موجود در كارخانه جايگزين نمود كه تنها هزينه آن اتصالات و صفحه‎‎هاي تنظيم‎‎كننده هستند. اگر اين تغييرات را بتوان همزمان با تعميرات برنامه‎‎ريزي‎‎شده در كارخانه انجام داد بازهم هزينه‎‎ها كاهش مي‎‎يابد.
                                          
3- موتورهاي پربازده
بازگشت سرمايه قيمت اضافي پرداختي جهت خريد موتورهاي پربازده، معمولاً كمتراز دو سال كاركرد موتور به‎‎‎ازاي 4000 ساعت كاركرد سالانه و در 75درصد بار مي‎باشد. (بازگشت سرمايه نسبت به‎ موتورهاي قديمي و غير استاندارد به‎ كمتر از شش ماه نيز مي‎‎رسد) درمواردي كه بار موتور سبك يا ساعت كاركرد آن كم است يا بارهاي تناوبي استثنائاتي وجود دارد. بيشترين صرفه‎‎جويي در رنج موتورهاي 1 تا 20 اسب‎‎بخار به‎‎‎دست مي‎‎آيد. در توان بيشتر از 20 اسب‎‎بخار افزايش بازده كاهش مي‎‎يابد و موتورهاي موجود بيش از 200 اسب‎‎بخار تقريباً داراي بازده كافي هستند.
سازندگان معمولاً موتورهاي با طراحي استاندارد و قيمت تمام‎‎شده كم‎‎تر را عرضه مي‎‎كنند. به‎‎‎خاطر رقابت شديد اين نوع موتورها بازده كمي دارند. آنها ضريب قدرت پايين‎‎تري دارند، قابل تعمير نبوده و نمي‎‎توان به‎‎‎راحتي سيم‎‎پيچ آنها را مجدداً پيچيد.
در موتورهاي پربازده با استفاده از ورقه‎‎هاي استيل نازكتر در استاتور و روتور، استفاده از استيل با خواص الكترومغناطيسي بهتر، استفاده از فن‎‎هاي كوچكتر با بازده بيشتر و بهبود طراحي شكاف روتور بازده افزايش يافته است. تمام اين روش‎‎ها باعث افزايش مصرف مواد اوليه و درنتيجه افزايش هزينه‎‎ مواد يا هزينه‎‎هاي ساخت مي‎شود و بنابراين قيمت تمام شده موتور زياد مي‎شود. بااين وجود 30-20 درصد اضافه هزينه اوليه با كاهش هزينه‎‎هاي عملياتي جبران مي‎شود. از ديگر مزاياي موتورهاي پربازده اثر كم بر عملكرد موتور به‎‎‎هنگام نوسانات ولتاژ و بار جزئي است. 
محاسبه بازگشت هزينه اين موتورها به‎‎‎خاطر متغيرهاي درگير پيچيده است. براي تعيين هزينه عملياتي موتور بايد توان مصرفي توسط موتور در ساعات كار آن و قيمت انرژي الكتريكي ضرب شود. هريك از اين فاكتورها  متغيرهاي مخصوص به‎‎‎خود را دارند كه شامل تغيير در برنامه زمانبندي توليد، تغيير در بار موتور و جريمه‎‎هاي ديماند مي‎‎باشند. پرداختن به‎ برخي از اين عوامل مشكل است.
حتي وقتي ميزان صرفه‎‎جويي محاسبه مي‎شود از آنجاكه بازده واقعي يك موتور معمولاً ناشناخته است ممكن است اين محاسبات دچار خطا شوند. چون همه سازنده‎‎ها از تكنيك‎‎‎‎هاي يكساني براي اندازه‎گيري بازده موتورها استفاده نمي‎‎كنند ، بنابراين مشخصات نامي درج‎‎شده بروي پلاك را نمي‎‎‎توان با هم مقايسه كرد. به‎عنوان نمونه در آمريكا منظور بيشتر سازنده‎‎ها‎‎ از بازده نامي رنجي از بازده‎‎ها است كه بازده موتور در آن قرار مي‎‎گيرد. از تكنيك‎‎هاي آماري مختلفي براي تعيين حداقل بازده يك موتور با هر بازده نامي استفاده مي‎شود. به‎‎‎عنوان مثال يك موتور با بازده نامي 90.2 % داراي حداقل بازده نامي 88.5 % است.
عده زيادي موتورهاي پربازده را بدون اينكه درصدد توجيه برگشت هزينه آن باشند ، استفاده مي‎كنند ، مگر درمورد موتورهاي بزرگتر. معمولاً مدت بازگشت هزينه تقريباً يك سال است.
بازده موتورها از مشخصات نامي آنها متفاوت است(به‎‎‎دست نمي‎‎آيد). مثلاً يك موتور       100-hp.1800-rpm سرپوشيده با فن خنك‎‎ساز از يك سازنده داراي يك حداقل بازده تضمين‎‎شده معادل 90.2درصد در بار كامل در مدل استاندارد و 94.3درصد در مدل بازده بالا است. موتور هم‎‎اندازه آن از يك سازنده ديگر داراي همان بازده 90.2درصد در مدل استاندارد و حداقل بازده 91درصد در مدل بازده بالا است. براي تعيين بازده واقعي يك موتور خاص بايد از تجهيزات تست پيچيده‎‎اي استفاده كرد.
به‎‎‎خاطر اين اختلاف‎‎ها، به‎‎‎هنگام ارزيابي ميزان صرفه‎‎جويي، استفاده از حداقل بازده تضمين‎‎شده قابل اطمينان‎‎تر است چون همه موتورها بايد برابر يا بزرگتر از اين اندازه باشند.
 
4- درايوهاي تنظيم سرعت
وقتي تجهيزات بتوانند در سرعت كاهش‎‎يافته كار كنند چند گزينه قابل انتخاب است.
مثال‎‎هاي ذيل نمونه‎‎هايي براي همه صنايع هستند
 
1-4- موتورهاي AC فركانس متغير (با تنظيم فركانس)
وقتي پمپ‎‎هاي گريز از مركز، فن‎‎ها و دمنده‎‎ها در سرعت ثابت كار مي‎‎كنند و خروجي با استفاده از والوها و مسدود‎‎كننده‎‎ها كنترل مي‎شود موتور صرفنظر از مقدار خروجي در نزديكي بار كامل كار مي‎‎كند كه باعث مي‎شود انرژي زيادي توسط اين مسدودكننده‎‎ها و والوها تلف شود. اگر اين تجهيزات بتوانند همواره در سرعت مورد نياز كار كنند مقدار زيادي انرژي صرفه‎‎جويي مي‎شود. درايوهاي تنظيم سرعت باعث مي‎شوند تجهيزات باتوجه به نياز سيستم در حالت بهينه عمل كنند.
كنترلرهاي AC تنظيم فركانس (فركانس متغيير) وسايل پيچيده‎‎اي بوده و گرانقيمت هستند. بااين‎‎حال مي‎‎توانند به‎‎‎راحتي به‎ موتورهاي القايي AC استاندارد اضافه شوند. با هزينه تجهيزات كمتر و هزينه‎‎هاي الكتريكي بيشتر (با كاهش هزينه تجهيزات و افزايش هزينه‎‎هاي الكتريكي) كاربرد اين وسايل در اغلب موارد اقتصادي مي‎شود. بسياري از انواع پمپ‎‎ها، فن‎‎ها، ميكسچرها، نقاله‎‎ها، خشك‎‎كننده‎‎ها، خردكننده‎‎ها (سنگ‎‎شكن‎‎ها) آسياب‎‎ها، صافي‎‎ها و برخي انواع كمپرسورها، دمنده‎‎ها و همزن‎‎ها در سرعت‎‎هاي مختلف با وسايل تنظيم سرعت كار مي‎‎كنند.
تجهيزات مجهز به‎ تنظيم سرعت كمتراز نصف تجهيزات مجهز به‎ مسدودكننده انرژي مصرف مي‎‎كنند.
در عمل بايد براي محاسبه دقيق صرفه‎‎جويي حاصل براساس كيلووات بازده موتور هم درنظر گرفته شود. بازده موتور تا زير50درصد ظرفيت نامي افت مي‎‎كند.

 
2-4-درايوهاي DC حالت جامد (نيمه‎‎هادي)
مي‎‎توان با تنظيم سرعت با استفاده از درايوهاي DC صرفه‎‎جويي‎‎هاي مشابهي را انجام داد. هزينه اوليه نسبت‎‎به‎ درايوهاي AC تنظيم فركانس بيشتر است به‎‎‎خصوص وقتي مستقيماً بتوان از كنترلرهاي الكتريكي در موتور ACاستفاده كرد. تعمير و نگهداري كموتاتور و زغال نيز هزينه زيادي در درايوهاي DC دربردارد. همچنين سيستم‎‎هاي DC نسبت‎‎به‎ هواي خورنده و كثيف (مملو ازذرات) كه در يك محيط صنعتي معمول است حساس‎‎ترند.
بنابراين درايوهاي AC معمولاً ترجيح داده مي‎شوند مگر در مواردي كه شرايط عملياتي برخي از مشخصه‎‎هاي سيستم‎‎هاي DC از قبيل تنظيم سرعت خيلي دقيق، معكوس كردن سريع جهت، يا گشتاور ثابت در رنج سرعت نامي مورد نياز باشد.از اين درايوها در ماشين‎‎هاي حديده ((drawing machins، پوشش‎‎دهنده‎‎ها (لعاب‎‎دهنده‎‎ها coaters) ماشين‎‎هاي تورق (laminators)، دستگاه‎‎هاي سيم‎‎پيچي (winders) و ساير تجهيزات استفاده مي‎شود.
ساير تكنيك‎‎هاي تغيير سرعت موتور عبارت است از درايوهاي لغزش (slip) الكترومكانيكي، درايوهاي سيال. و موتورهاي القايي (موتورهاي با روتور سيم‎‎پيچي‎‎شده). اين درايوها با تغيير درجه لغزش بين درايو و عنصر درحال حركت سرعت را كنترل مي‎‎كنند. چون قسمتي از انرژي مكانيكي كه تبديل به‎ بار نمي‎‎شود به‎ حرارت تبديل مي‎گردد اين درايوها داراي بازده كمي بوده و معمولاً به‎‎‎خاطر مشخصه‎‎هاي خود در كاربردهاي خاصي به‎‎‎كار برده مي‎‎شوند. مثلاً ممكن است از درايوهاي سيال در سنگ‎‎شكن‎‎ها (خردكننده‎‎ها) استفاده شوند چون داراي ظرفيت توان بالا، انتقال گشتاور آسان، توانايي مقاومت دربرابر بارهاي شوك، قابليت مقاومت در سيكل‎‎هاي سكون (ازكارافتادگي)، ماهيت ايمني آن و قابليت تحمل هواي ساينده را دارند.
چون درايوهاي AC وDC  سرعت چرخنده اصلي را تغيير مي‎‎دهند براي صرفه‎‎جويي در انرژي ترجيح داده مي‎‎شوند.
 
3-4-درايوهاي مكانيكي
درايوهاي تنظيم سرعت مكانيكي ساده‎‎ترين و ارزانترين وسايل تغيير سرعت هستند. اين نوع چرخ‎‎هاي قابل تنظيم مي‎‎توانند در امتداد محور باز و بسته شوند و درنتيجه ميزان تماس چرخ را با تسمه تنظيم كنند.
مزيت عمده درايوهاي مكانيكي سادگي آنها ، سهولت تعمير و نگهداري و هزينه پايين آنها است. يك سرويس تعمير و نگهداري درحد متوسط و كنترل سرعت با دقت كم (معمولاً 5درصد) از خصوصيات اين درايوها است.
درايوهاي تسمه‎‎اي براي گشتاورهاي كم تا متوسط (100اسب‎‎بخار) در دسترس هستند. بازده درايوهاي تسمه‎‎اي 95 درصد است و نسبت كاهش سرعت تا 10به‎ 1 مي‎‎رسد.
از درايوهاي زنجيري فلزي در گشتاور زياد استفاده مي‎شود. اين درايوها مشابه درايوهاي تسمه‎‎اي هستند فقط به‎‎‎جاي تسمه‎‎هاي لاستيكي از تسمه‎‎هاي فلزي استفاده شده است.
 
4-4-كاهش يك سرعته
 وقتي فقط با يك كاهش سرعت به‎ نتيجه رضايت‎‎بخش برسيم گزينه ارزانتري را مي‎‎توانيم انتخاب كنيم. اگرچه سرعت‎‎هاي متغيير اين مزيت را دارند كه در وضعيت‎‎هاي مختلف مي‎‎توان سرعت بهينه را به‎‎‎كار برد، در مواقعي كه رنج تغيير سرعت محدود است و زماني كه موتور بايد در سرعت پايين‎‎تري كار كند نسبت ‎‎به‎ زمان كل كار موتور كم است احتمالاً يك كاهنده تك‎‎سرعته ازنظر هزينه و اثربخشي به‎‎‎صرفه‎‎تر است.
درايوهاي تسمه‎‎اي: در اين درايوها يك (يك‎‎بار) كاهش سرعت با كمترين هزينه همراه است چون به‎‎‎راحتي مي‎‎توان چرخ‎‎ها را عوض كرد. ازآنجاكه با نصب دوباره چرخ‎‎هاي قديمي براحتي مي‎‎توان تغييرات را بازگرداند از اين روش وقتي استفاده مي‎شود كه كاهش خروجي براي يك دوره معين موردنياز است. مثلاً وقتي سطح توليد براي يك زمان نامشخص كاهش يافته ولي ممكن است در آينده نياز باشد كه به‎ ظرفيت اوليه برگرديم.
كاهش دور توسط چرخ‎‎دنده: حالت‎‎هاي مشابه‎‎اي را توسط تغيير چرخ‎‎دنده مي‎‎توان به‎‎‎كار برد.
تعويض موتور: درمواردي كه يك بار كاهش سرعت موردنياز است يك موتور با سرعت كم‎‎تر را نيز مي‎‎توان جايگزين‎‎نمود.
 
5-4-موتورهاي دوسرعته
موتور دوسرعته يك راه‎‎حل اقتصادي ميانه درمقايسه با استفاده از‎ درايوهاي چندسرعته و سرعت ثابت است.
همانطوركه در مثال‎‎هاي قبلي بيان شد چون توان مصرفي با مكعب (توان سوم) سرعت متناسب است، صرفه‎‎جويي در انرژي اهميت زيادي دارد. درعمل يك افزايش جزئي به‎‎‎خاطر تلفات اصطكاك رخ مي‎‎دهد. از اين روش و استفاده از روش‎‎هاي كنترلي ديگر مي‎‎توان خروجي را در يك رنج محدود كنترل كرد.
دوسرعت را مي‎‎توان از يك سيم‎‎پيچ به‎‎‎دست آورد ولي سرعت پاييني بايد نصف سرعت بالايي باشد. مثلاً سرعت‎‎هاي موتور به‎ اين شكل است 900/1800 ، 600/1200 ، 1800/3600
وقتي به نسبت‎‎هاي ديگري از سرعت نياز است استفاده از يك استاتور دو سيم‎‎پيچه ضروري است. از موتورهاي قفسي چندسرعته (multispeed squirrel cage motors) نيز كه داراي سه يا چهار سرعت همزمان هستند مي‎‎توان استفاده نمود. 
قيمت موتورهاي دوسرعته تقريباً دو برابر موتورهاي تك‎‎سرعته است. اگر يك موتور بتواند در دوره‎‎هاي زماني محسوسي با سرعت كم‎‎تر كار كند صرفه‎‎جويي حاصله سرمايه‎‎گذاري اضافي را توجيه مي‎‎كند. در موتورهاي چندسرعته استارترهاي گرانقيمتي موردنياز است چون اندازه محافظ‎‎هاي اضافه‎‎بار در سرعت‎‎هاي مختلف متفاوت است.

 
5-كاهش بار
مسلماً كاهش بار موتور يكي از بهترين روش‎‎هاي كاهش هزينه‎‎هاي الكتريكي است. تعمير و نگهداري مناسب تجهيزات نيز مي‎‎تواند با ازبين بردن تلفات ناشي از اصطكاك در تجهيزات ناميزان (غير هم‎‎محور)، ياتاقان‎‎هاي سخت‎‎شده و نقاله‎‎ها، بار موتور را كاهش دهد. روغن‎‎كاري مناسب قسمت‎‎هاي متحرك مانند ياتاقان‎‎ها و زنجيرها تلفات ناشي از اصطكاك را به‎ حداقل مي‎‎رساند. جايگزيني ياتاقان‎‎هاي غلطكي و بلبرينگ‎‎ها با ياتاقان‎‎هاي تخت به‎‎‎خصوص در شافت‎‎هاي انتقال نيز روش مؤثري است.
 
6- گشتاور راه‎‎اندازي زياد
در بارهايي كه گشتاور استارت بزرگي نياز دارند بايد از يك موتورB -NEMA (رايج‎‎ترين موتور مورد استفاده در صنعت) يا موتورA  -NEMA استفاده كرد. درجايي‎‎كه بارهاي با اينرسي زياد وجود دارد مي‎‎توان از موتورهاي كوچكتري كه به‎‎‎گونه‎‎اي طراحي شده‎‎اند كه قابليت گشتاور زياد را دارند استفاده كرد. يك موتور NEMA-B مي‎‎تواند ازعهده بار زياد استارت برآيد ولي وقتي بار به‎ سرعت نهايي رسيد موتور در كمتراز ظرفيت نامي كار مي‎‎كند. ولي انتخاب يك موتور كوجكتر از از نوع  C-NEMA يا NEMA-D ضمن اينكه همان گشتاور راه‎‎انداز را توليد كرده ، در شرايط معمول عملياتي نيز نزديك بار كامل نامي كار مي‎‎كند.

7- موتورهايي كه مجدداً پيچيده مي‎‎شوند (موتورهاي سوخته‎‎اي كه سيم‎‎پيچي آنها عوض مي‎شود)
بازده موتورهايي كه براي بار دوم پيچيده مي‎‎شوند كاهش مي‎‎يابد كه البته مقدار اين كاهش بستگي به‎ كارگاهي دارد كه موتور در آن پيچيده شده‎‎است، چون كارگاه‎‎هاي سيم‎‎پيچي لزوماً از بهترين روشي كه عملكرد اوليه موتور را حفظ كند استفاده نمي‎‎كنند. در برخي موارد به‎‎‎دليل بازده كم به‎‎‎خصوص در موتورهاي كوچك پيچيدن دوباره موتور توجيه‎‎پذير نيست.
درحالت ايده‎‎آل بايد بازده موتور قبل و بعد از پيچيدن آن با هم مقايسه شود. يك روش تقريباً ساده براي ارزيابي كيفيت موتور پيچيده‎‎شده مقايسه جريان بي‎‎باري موتور است، اين مقدار در موتورهايي كه به‎‎‎خوبي پيچيده نشده باشند افزايش مي‎‎يابد، بررسي روشي كه دركارگاه سيم‎‎پيچي استفاده مي‎شود، نيز مي‎‎تواند كيفيت كار را مشخص كند. در زير برخي نكاتي كه بايد موردتوجه قرارگيرد آمده است :
-     وقتي موتوري را براي پيچيدن مجدد باز مي‎‎كنند، عايق بين ورقه‎‎ها خراب شده و باعث افزايش تلفات جريان گردابي مي‎‎گردد مگر اينكه بازكردن (سوزاندن) عايق در كوره‎‎اي با دماي قابل تنظيم انجام شده و ورقه‎‎هاي عايق غيرآلي جايگزين گردد. 
-     گداختن و سوزاندن سيم‎‎پيچ كهنه (خراب‎‎شده) در دماي كنترل نشده يا استفاده از يك مشعل دستي براي نرم‎‎كردن و خردكردن لاك بين سيم‎‎ها به‎‎‎منظور بازكردن آسان‎‎تر سيم‎‎پيچ به‎ اين معني است كه كار در اين كارگاه به‎‎‎خوبي انجام نمي‎‎شود و بايد به‎ كارگاه ديگري براي پيچيدن موتور مراجعه كرد.
-         اگر در نتيجه بازكردن و سوزاندن نامناسب تلفات هسته افزايش يابد، موتور در دماي بيشتري كار مي‎‎كند و زودتر از موعد خراب مي‎شود.
-     اگر تعداد دورهاي سيم‎‎پيچ در استاتور كاهش يابد تلفات هسته استاتور افزايش مي‎‎يابد اين تلفات درنتيجه جريان نشتي (هارمونيك) القا شده توسط جريان بار به‎‎‎وجود مي‎‎آيد و اندازه آن برابر با توان دوم جريان بار است.
-         در پيچيدن موتور اگر از سيم‎‎هاي با قطر كوچكتر استفاده شود، مقاومت و درنتيجه تلفات   افزايش مي‎‎يابد.
روش‎‎هاي پيچيدن موتور در كارگاه‎‎هاي مختلف تعميراتي متفاوت است بنابراين قبل‎‎از تصميم‎ به‎ پيچيدن دوباره موتور بايد كارگاه‎‎ها كاملاً بررسي و بهترين كارگاه انتخاب شود.
شركت Wanlass يك روش پيچيدن موتور ارائه كرده كه مدعي است بازده را تا ده درصد افزايش مي‎‎دهد اين روش برمبناي جايگزيني سيم‎‎پيچ موجود با دو سيم‎‎پيچ است كه به‎گونه‎‎اي طراحي شده‎‎اند كه سرعت موتور را متناسب‎‎با بار تغيير دهد. درمورد ادعاي بهبود بازده بحث‎‎هاي زيادي صورت گرفته و درحالي‎‎كه از عرضه موتورهاي Wanlass بيش‎‎از يك دهه مي‎‎گذرد استفاده كننده‎‎هاي عمده معتقدند اين نوع طراحي بهبودي را كه مي‎‎توان ازطريق تكنيك‎‎هاي متعارف طراحي موتور و سيم‎‎پيچ به‎‎‎دست آورد در صنعت موتور ارائه نكرده است.
 
8- ژنراتور موتورها
يكسوكننده‎‎هاي نيمه‎‎هادي يك منبع مناسب جريان مستقيم DC براي موتورهاي DC يا ديگر استفاده‎‎هاي از جريان DC هستند، ژنراتور موتورهايي كه معمولاً براي جريان مستقيم به‎‎‎كار مي‎‎روند قطعاً نسبت‎‎به‎ يكسوكننده‎‎هاي نيمه‎‎هادي بازده كمتري دارند بازده موتور ژنراتور در بار كامل حدود 70 درصد است در حاليكه بازده يكسوكننده‎‎هاي نيمه‎‎هادي تقريباً 96 دصد در بار كامل است. وقتي ژنراتور موتوري در كمتراز بار نامي كار كند بازده آن به‎‎‎طور قابل‎‎ملاحظه‎‎اي كاهش مي‎‎يابد چون بازده آن برابر با حاصل‎‎ضرب بازده ژنراتور و موتور است.
 
9- تسمه‎‎ها (Belts)
بازده درايوهاي V-belt تأثير زيادي در بازده موتور دارد. عوامل تأثيرگذار در بازده V-belt عبارتنداز:
1- Overbelting: تسمه‎‎هاي با مشخصات نامي بالاتر باعث افزايش كارايي مي‎شوند
2- تنش (فشار): فشار نامناسب باعث كاهش بازده تا 10 درصد مي‎شود. بهترين فشار براي يك V-belt كمترين فشاري است كه در آن تسمه در بار كامل نلغزد.
3- اصطكاك: تلفات اصطكاك اضافي درنتيجه ناميزان بودن(غيرهم‎‎محوري)، فرسودگي چرخ‎‎ها تهويه نامطلوب يا ماليده شدن تسمه‎‎ها به‎ چيزي به‎‎‎وجود مي‎‎آيند.
4-  قطر چرخ: هرچه قطر چرخ بزرگتر باشد بازده افزايش مي‎يابد.
جايگزيني V-beltهاي شياردار با V-beltهاي متعارف صرفه‎‎جويي زيادي دربردارد. يك V-belt درمعرض تنش فشاري بزرگي متناسب با قطر چرخ قراردارد. ازآنجاكه در V-beltهاي شياردار در قسمت تحت‎‎فشار از ماده كمتري استفاده شده تغيير شكل لاستيك و تنش‎‎هاي فشاري به‎ حداقل مي‎‎رسد بنابراين بازده عملياتي در V-beltهاي شياردار بيشتر مي‎شود.
اگر هزينه عملياتي سالانه يك موتور 60 اسب‎‎بخار (براي 6000ساعت) 18000 دلار باشد حتي يك درصد بهبود در بازده موتور باعث 180 دلار صرفه‎‎جويي در سال مي‎شود. هزينه اضافي براي 6 تسمه با اندازه 128 تقريباً 7 دلار است.

گرفته شده از:

---

bselectron.mihanblog.com

ژنراتورهاي الكتريكي اصلاح شده داراي بازده و قابليت اعتماد بيشتري

ژنراتورهاي الكتريكي اصلاح شده داراي بازده و قابليت اعتماد بيشتري هستند

برگردان‌: فريدون‌ تازه‌زاده‌

ژنراتورهاي‌ توربيني‌ در بيش‌ از 100 سال‌ پيش‌ كه‌ براي‌ اولين‌ بار وارد عرصه‌ كاري‌شدند با هوا خنك‌ مي‌شدند. با اين‌ حال‌ همچنان‌ كه‌ خروجي‌ واحد ژنراتور افزايش‌ پيدا كردنياز به‌ خنك‌كنندگي‌ موثر افزايش‌ يافت‌. اين‌ نياز منجر به‌ تكميل‌ ژنراتورهايي‌ شد كه‌ باهيدروژن‌ و آب‌، خنك‌ مي‌شدند. هدايت‌ حرارتي‌ هيدروژن‌، هفت‌ برابر هوا بوده‌ و با همان‌فشار مطلق‌، چگالي‌ آن‌ يك‌ دهم‌ هواست‌.

پيش‌ از انتخاب‌ نوع‌ سيستم‌خنك‌كنندگي‌ مورد استفاده‌ براي‌ ژنراتور، دوموضوع‌ عمده‌ وجود دارد كه‌ عبارتند از:اندازه‌ مگاولت‌ آمپر ژنراتور و يك‌ سايت‌ هوابا كيفيت‌ خوب‌. با وجود اين‌ كه‌خنك‌كنندگي‌ با هوا نوعا براي‌ واحدهاي‌كوچكتر استفاده‌ مي‌شود هم‌ اكنون‌ اصلاح‌فن‌آوريهاي‌ جديد به‌ هوا اين‌ امكان‌ رامي‌دهد تا براي‌ ژنراتورهايي‌ كه‌ حداكثر30مگاولت‌ آمپر ظرفيت‌ دارند مورد استفاده‌قرار گيرد. شكل‌ (1) سيستمهاي‌ هوا،هيدروژن‌، خنك‌كنندگي‌ هيدروژني‌ داخلي‌ وسيستم‌ خنك‌كنندگي‌ هيدروژن‌ و آب‌ را كه‌توسط شركتهاي‌ زيمنس‌ و وستينگهاوس‌براي‌ اندازه‌هاي‌ مختلف‌ ژنراتورها انجام‌شده‌ است‌ مقايسه‌ مي‌كند.

ژنراتورهاي‌ الكتريكي‌، حجم‌ زيادي‌ ازهوا را مصرف‌ مي‌كنند. در جايي‌ كه‌ كيفيت‌هوا مساله‌ ساز نيست‌ ژنراتورها با سيستم‌خنك‌كنندگي‌ هواي‌ باز كه‌ بازده‌ بالايي‌ از نظرفيلتراسيون‌ و آب‌ بندي‌ محوري‌ تحت‌ فشاردارند بهترين‌ انتخاب‌ و همچنين‌ داراي‌حداقل‌ هزينه‌ است‌.

سايتهاي‌ نيروگاه‌ قدرت‌ كه‌ داراي‌ ذرات‌ريز و سولفور قابل‌ ملاحظه‌ هستند بايدژنراتورهايي‌ را كه‌ خنك‌كنندگي‌ آنها با آب‌ وهواي‌ محبوس‌ انجام‌ مي‌شود مورد بررسي‌قرار دهند. اين‌ ژنراتورها چنانچه‌ داراي ‌سيستم‌ خنك‌ كنندگي‌ با آب‌ و آب‌ بندي‌محوري‌ تحت‌ فشار با فيلترهاي‌ هواي‌جبراني‌ باشند از نظر فيزيكي‌ بزرگتر هستند.ژنراتورهايي‌ كه‌ خنك‌كنندگي‌ آنها با آب‌ وهواي‌ محبوس‌ صورت‌ مي‌گيرد ازژنراتورهايي‌ كه‌ خنك‌كنندگي‌ آنها با هواي‌ بازانجام‌ مي‌شود گران‌تر بوده‌ و بازده‌ كمتري‌ نيزدارند.
با اين‌ همه‌ در حالي‌ كه‌ ذرات‌ ريز، يك‌موضوع‌ قابل‌ بررسي‌ است‌ و وقتي‌ كه‌مساله‌اي‌ از نظر ذخيره‌سازي‌ هيدروژن‌ درنيروگاه‌ وجود ندارد عموما ژنراتورهايي‌ كه‌ باهيدروژن‌ خنك‌ مي‌شوند انتخاب‌ مناسبي‌ به‌نظر مي‌رسد. با وجود آن‌ كه‌ اين‌ نوع‌ ازژنراتور گرانترين‌ نوع‌ است‌ ولي‌ بالاترين‌بازده‌ را دارد.

سيستمهاي‌ خنك‌ كنندگي‌
طراحي‌ واحدهايي‌ كه‌ با هيدروژن‌خنك‌ مي‌شوند در مقايسه‌ با ژنراتورهايي‌ كه‌با هوا خنك‌ مي‌شوند پيچيده‌تر است‌.سيستمهايي‌ كه‌ با هيدروژن‌ خنك‌ مي‌شوندبه‌ محفظه‌اي‌ كه‌ در مقابل‌ فشار مقاوم‌ باشد ونيز به‌ آب‌ بندي‌ خاص‌ و يك‌ دستگاه‌ تهويه‌گازي‌ نياز دارند. علاوه‌ بر آن‌ سيستمهايي‌ كه‌با هيدروژن‌ خنك‌ مي‌شوند قبل‌ از آن‌ كه‌براي‌ تعمير و نگهداري‌ از سرويس‌ خارج‌شوند بايد با دي‌ اكسيد كربن‌ پاكسازي‌ شوند. همچنين‌ قبل‌ از آن‌ كه‌ مجددٹ از هيدروژن‌ پرشوند و به‌ سرويس‌ بازگردند لازم‌ است‌ بادي‌اكسيد كربن‌ پاكسازي‌ شوند. با وجود آن‌كه‌ ژنراتورهايي‌ كه‌ با هوا خنك‌ مي‌شوند ازنظر فيزيكي‌ بزرگتر از ژنراتورهايي‌ هستند كه‌با هيدروژن‌ خنك‌ مي‌شوند، با اندازه‌ يكسان ‌داراي‌ هزينه‌ اوليه‌ كمتري‌ هستند. به‌ علاوه‌تعمير آنها ساده‌تر و با هزينه‌ كمتر است‌.ژنراتورهاي‌ بزرگي‌ كه‌ با هوا خنك‌ شده‌ ومتعلق‌ به‌ شركت‌ آلستوم‌ هستند عمومٹمجهز به‌ سيستم‌ خنك‌كنندگي‌ آب‌ - هواي ‌محبوس‌ (TEWAC) هستند. در سيستم‌خنك‌كنندگي‌ آب‌ - هوا، ژنراتور به‌ وسيله‌هوا خنك‌ مي‌شود. هواي‌ گرم‌ پس‌ از آن‌ كه‌در خنك‌كن‌هاي‌ آب‌ - هوا سرد شد مجددٹوارد سيكل‌ مي‌شود. در اين‌ واحدهاهاديهاي‌ سيم‌پيچ‌ ميدان‌ روتور تو خالي‌ بوده‌و به‌ صورت‌ محوري‌ خنك‌ مي‌شوند. برخلاف‌ بخش‌ فعال‌ ژنراتورهاي‌ قديمي‌ كه‌ باهوا خنك‌ مي‌شوند، سيم‌پيچهاي‌ ميدان‌جديدتر در هر ماشين‌ داراي‌ دو بخش‌خنك‌كن‌ است‌. در بخش‌ اول‌ جريان‌ هوا اززير استوانه‌ انتهايي‌ مي‌گذرد و قبل‌ از خروج‌به‌ داخل‌ هادي‌ تو خالي‌ جريان‌ پيدا مي‌كند.جريان‌ هواي‌ خنك‌ كن‌ براي‌ بخش‌ دوم‌ ازطريق‌ يك‌ شيار فرعي‌ كه‌ در زير سيم‌ پيچ‌تعبيه‌ شده‌ است‌ صورت‌ مي‌گيرد.
هسته‌ استاتور كه‌ به‌ شكل‌ محوري‌ به‌اتاقهايي‌ تقسيم‌ شده‌ است‌ هواي‌ خنك‌ كننده‌براي‌ استاتور را فراهم‌ مي‌آورد. اين‌ كار باجريان‌ متناوب‌ هوا به‌ داخل‌ و به‌ بيرون‌اتاقكهاي‌ تهويه‌ انجام‌ مي‌شود.
توليدكنندگان‌ با اضافه‌ كردن‌ اتاقكهاي‌تهويه‌ بيشتر نسبت‌ به‌ ماشينهاي‌ ژنراتور كوتاهتر قديمي‌ توانسته‌اند ميزان‌خنك‌كنندگي‌ ژنراتور را بهينه‌ كنند. طبق‌گزارش‌ آلستوم‌، بهينه‌ سازي‌ خنك‌كنندگي‌ واين‌ واقعيت‌ كه‌ هم‌ اكنون‌ خروجيهاي‌بيشتري‌ براي‌ هواي‌ خنك‌ كن‌ روتور وجوددارد توزيع‌ دما در سيم‌پيچ‌ استاتور و هسته‌را يكنواخت‌ كرده‌ است‌.

شكستن‌ مانع‌ 300 كيلوولت‌ آمپري‌
انجام‌ اصلاحات‌، طي‌ چند سال‌ اخير برروي‌ طراحي‌ ژنراتورهايي‌ كه‌ با هوا خنك‌مي‌شوند سبب‌ شده‌ است‌ كه‌ واحدهايي‌توليد شود كه‌ تا چند سال‌ گذشته‌ فقط باژنراتورهايي‌ كه‌ با هيدروژن‌ خنك‌ مي‌شوند امكان‌پذير بود. درطول‌ چهار دهه‌ گذشته‌ظرفيت‌ ژنراتورهايي‌ كه‌ با هوا خنك‌مي‌شوند از 90 مگاولت‌ آمپر به‌ بيش‌ از 300مگاولت‌ آمپر افزايش‌ يافته‌ است‌.
يكي‌ از توليدكنندگان‌ (آلستوم‌) خروجي‌ژنراتورهايي‌ كه‌ با هوا خنك‌ مي‌شوند را تا33 درصد افزايش‌ داده‌ است‌. اين‌ كار باافزايش‌ قطر روتور و طول‌ فعال‌ آن‌ به‌ ميزان‌10 درصد اجرا شده‌ است‌. افزايش‌ خطي‌ژنراتور نيز حجم‌ Slot (يكي‌ از شيارهاي‌نگهدارنده‌ رسانا در سطح‌ روتور يا استاتوريك‌ ماشين‌ گردنده‌ الكتريكي‌) را بزرگتر كرده‌و در نتيجه‌ سيم‌پيچهاي‌ بيشتري‌ قابل‌ اضافه‌كردن‌ بود.
متاسفانه‌ وقتي‌ قطر روتور افزايش‌ داده‌مي‌شود اتلاف‌ سيم‌پيچ‌ نيز افزايش‌ مي‌يابد.بخش‌ قابل‌ توجهي‌ از اتلاف‌ سيم‌ پيچي‌ناشي‌ از اصطكاك‌ سطح‌ است‌.
ژنراتورها ديگري‌ كه‌ توسط آلستوم‌تكميل‌ شده‌ يك‌ ماشين‌ 50 هرتز 500مگاولت‌ آمپري‌ است‌. اين‌ ماشين‌ يك‌پيشرفت‌ عمده‌ در فن‌ آوري‌ ژنراتورهايي‌ كه‌با هوا خنك‌ مي‌شوند بوده‌ و خنك‌كنندگي‌آن‌ به‌ شكل‌ معكوس‌ امكان‌پذير شد. درخنك‌كنندگي‌ معكوس‌، فنها در بالا دست‌كولر قرار مي‌گيرند و به‌ اين‌ ترتيب‌ بخش‌فعال‌ ژنراتور به‌ طور مستقيم‌ و بدون ‌هيچ‌گونه‌ پيش‌ گرمايشي‌ از هوايي‌ كه‌ ازكولرها مي‌آيد بهره‌مند مي‌شود. هوايي‌ كه‌ به‌طور مستقيم‌ از فنها تامين‌ شده‌ است‌همچنان‌ كه‌ از درون‌ فن‌ عبور مي‌كند،پيش‌گرم‌ مي‌شود.
هوا در پايين‌ دست‌ كولرها در ابتدا ازيك‌ ناحيه‌ مخلوط عبور مي‌كند كه‌ توزيع ‌همگني‌ از هواي‌ سرد را به‌ ورودي‌ ژنراتورمي‌رساند. حتي‌ اگر يك‌ كولر، خارج‌ ازسرويس‌ باشد اين‌ نوع‌ از خنك‌كنندگي‌ به‌ژنراتور اين‌ امكان‌ را مي‌دهد كه‌ با75 درصداز خروجي‌ اسمي‌ خود كار كند.
محفظه‌ ژنراتور 500 مگاولت‌ آمپرآلستوم‌ كه‌ با هوا خنك‌ مي‌شود كاملاجوشكاري‌ شده‌ و داراي‌ ياتاقانهايي‌ است‌ كه‌بر روي‌ محفظه‌اي‌ نصب‌ شده‌ و از يك‌سيستم‌ خنك‌كننده‌ بسته‌ استفاده‌ مي‌كند.ابتكار طراحي‌ عمده‌ ديگر آن‌ است‌ كه‌ژنراتور با راه‌ آهن‌ قابل‌ حمل‌ونقل‌ است‌.

بررسي‌ اصلاحات‌
در حالي‌ كه‌ بيش‌ از 20 سال‌ از كار اغلب‌نيروگاههاي‌ قدرت‌ ايالات‌متحده‌ مي‌گذرد متخصصان‌ نيروگاههاي‌ توليد برق‌ در جست‌و جوي‌ راههايي‌ بوده‌اند تا قابليت‌ اعتماد ودر دسترس‌ بودن‌ ژنراتورهاي‌ قديمي‌ رابهبود بخشند. غير از جايگزيني‌ ژنراتورها،برخي‌ از ژنراتورهاي‌ قديمي‌تر را معمولا مي‌توان‌ با سيم‌ پيچي‌ مجدد استاتورها ونوكردن‌ exciter (ژنراتور كمكي‌ كوچكي‌ كه‌جريان‌ ميداني‌ لازم‌ را براي‌ ژنراتوري‌ باجريان‌ متناوب‌ فراهم‌ مي‌كند) اصلاح‌ كرد.
دبليوجي‌ مور مدير مهندسي‌ كويل‌برق‌ ملي‌ در كلمبوس‌ اوهايو مي‌گويد كه‌ درهنگام‌ اصلاح‌ و بازسازي‌ ژنراتورهاي‌الكتريكي‌، يكي‌ از اولين‌ مراحل‌، آن‌ است‌ كه‌شرايط فورجينگ‌ روتور ارزيابي‌ شود.
در غير از مواردي‌ كه‌ مسائل‌ جدي‌ بروز كندجايگزين‌ كردن‌ روتور، لازم‌ نيست‌. هرگونه‌تركي‌ كه‌ در سوراخها پيدا شود عموما ازفركانس‌ پايين‌ و ناشي‌ از تنشهاي‌ چرخشي‌در اثناي‌ شروع‌ بكار و توقف‌ واحد است‌.
با اين‌ همه‌ چنين‌ تركهايي‌ را نبايد ناديده‌گرفت‌ چرا كه‌ مي‌توانند منجر به‌ گسيختگي‌كاتاستروفيك‌ روتور شوند. به‌ گفته‌ >مور<قبل‌ از بازگرداندن‌ يك‌ روتور قديمي‌تر به‌سرويس‌ بايد سوراخها به‌ طور كامل‌ بازرسي‌شوند تا شرايط كيفي‌ آنها براي‌ كاركرددرازمدت‌ تاييد شود.
علاوه‌ بر بازرسي‌ چشمي‌ سوراخ‌،آزمايشهاي‌ مغناطيسي‌ و ماوراي‌ بنفش‌UT)) نيز بايد اجرا شود. هرگونه‌ مسأله‌سطحي‌ را مي‌توان‌ با سنگ‌ زدن‌ سوراخ‌،اصلاح‌ كرد. با اين‌ حال‌، تركهاي‌ عميق‌تر بايدبا سوراخ‌ كردن‌ برداشته‌ شوند.
محلهاي‌ دندانه‌ دار روتور مي‌تواند درشعاعهاي‌ ماهيچه‌اي‌ بالاي‌ دندانه‌، ايجادترك‌ كند. اين‌ سوراخها را مي‌توان‌ با بازرسي‌چشمي‌، آزمايش‌ با جريان‌ گردابي‌ (آزمايش‌غير تخريبي‌ كه‌ در آن‌ تغيير امپدانس‌ يك‌كويل‌ آزمايش‌ كه‌ به‌ نزديك‌ نمونه‌ هادي‌آورده‌ شده‌ است‌ جريانهاي‌ گردابي‌ ايجادشده‌ به‌ وسيله‌ كويل‌ را از خود نشان‌ مي‌دهدو در نتيجه‌ برخي‌ از خواص‌ يا معايب‌ نمونه‌را آشكار مي‌كند)، نافذ رنگي‌ (مايعي‌ داراي‌رنگ‌ كه‌ براي‌ تشخيص‌ تركها يا ساير معايب‌سطحي‌ مواد غير مغناطيسي‌ بكار مي‌رود) ويا با آزمايش‌ ذرات‌ مغناطيسي‌ مرطوب‌،آشكار كرد. با اين‌ همه‌ >مور< مي‌گويد: >هيچ‌گزارشي‌ از وقفه‌ اجباري‌ ناشي‌ از تركهاي‌دندانه‌دار، ثبت‌ نشده‌ است‌. تركهاي‌ كوچك‌را مي‌توان‌ با بزرگ‌ كردن‌ شعاع‌ ماهيچه‌،برداشت‌ به‌ طور ي‌ كه‌ در عين‌ حال‌ تركهاي‌بزرگتر نياز به‌ برداشتن‌ بالاي‌ دندانه‌ها وسپس‌ بازسازي‌ يك‌ حلقه‌ حايل‌ طولاني‌تردارند<.
هنگامي‌ كه‌ رطوبت‌، وجود داشته‌ باشد حلقه‌هاي‌ حايل‌ غير مغناطيسي‌ از جنس‌5Cr 18Mn نسبت‌ به‌ تنش‌ ترك‌ خوردگي‌تاثير پذيرند و در اثناي‌ هر گونه‌ اصلاح‌ژنراتور بايد تعويض‌ شوند. معمولا اين‌ نوع‌حلقه‌ها با حلقه‌هايي‌ از جنس‌18 Cr 18Mn تعويض‌ مي‌شوند. طبق‌گزارش‌ G.E. فولاد ضد زنگ‌ غير مغناطيسي‌18-18 نسبت‌ به‌ تنش‌ ترك‌ خوردگي‌ مقاوم‌است‌.
ترك‌ خوردگي‌ شيار فنري‌ شبه‌ بست‌(نوعي‌ فنر كه‌ به‌ عنوان‌ بست‌ استفاده‌مي‌شود) به‌ وسيله‌ نيروهاي‌ متناوب‌ حلقه‌حايل‌ مخروطي‌ در حال‌ كشش‌ بالاي‌دندانه‌ها ايجاد مي‌شود (شكل‌ 2). با اين‌وجود >مور< مي‌گويد: اين‌ تركها به‌ سادگي‌ بايك‌ آزمايش‌ نفوذ پذيري‌ فلورسنت‌ مغناطيسي‌ مرطوب‌، آشكار مي‌شوند. مشابه‌ترك‌ خوردگي‌ دندانه‌ روتور، تركهاي‌ درون‌شيار فنر شبه‌ بست‌ را مي‌توان‌ با بزرگ‌ كردن‌شعاع‌، اصلاح‌ كرد.

سيم‌ پيچها و عايق‌ بندي‌
سيم‌ پيچهاي‌ مسي‌ روتور، عمرنامحدودي‌ دارند ولي‌ وقتي‌ كه‌ يك‌ روتورتحت‌ تاثير گرماي‌ بيش‌ از حد قرار گيرد،مس‌، نرم‌ مي‌شود. اگر مس‌ بيش‌ از حد نرم‌شده‌ باشد، آزمايش‌، سختي‌ آن‌ را تعيين‌خواهد كرد. >مور< مي‌گويد: بازرسي‌ چشمي‌بايد هرگونه‌ اعوجاج‌ اضافي‌ را مشخص‌ كند.
ترك‌ خوردگي‌ درپيچهاي‌ مسي‌ روتور درروتورهايي‌ كه‌ روي‌ حلقه‌هاي‌ حايل‌ آن‌محور كوتاهي‌ نصب‌ شده‌ باشد عادي‌ است‌.
اين‌ ترك‌ خوردگيها را مي‌توان‌ با يك‌ آزمايش‌نافذ رنگي‌ بررسي‌ كرد. سيم‌ پيچهاي‌ مسي‌باز پخت‌ شده‌ با مقاومت‌ كم‌ كه‌ در واحدهاي ‌قديمي‌ نصب‌ شده‌اند بايد با نوعي‌ مس‌ بامقاومت‌ بيشتر جابه‌جا شوند. طبق‌ گفته‌>مور< اين‌ ماده‌ (مس‌ با مقاومت‌ بيشتر)نسبت‌ به‌ تغيير شكل‌، مقاوم‌ است‌. متاسفانه‌يك‌ سيم‌ پيچ‌ باز پيچيده‌ شده‌ جديد مسي‌ ازمسهاي‌ قديمي‌ كه‌ مجددا استفاده‌ شده‌ باشدگرانتر است‌.
اصلاحاتي‌ كه‌ در عايق‌ بندي‌ و صفحات‌لغزش‌ از جنس‌ ماده‌اي‌ با ضريب‌ اصطكاك‌ كم‌ انجام‌ شده‌ است‌ اعوجاج‌ سيم‌پيچهاي‌روتور را به‌ حداقل‌ رسانده‌ و كاركردژنراتورها را اصلاح‌ كرده‌ است‌ برخلاف‌سيم‌پيچهاي‌ روتوري‌ كه‌ به‌ صورت‌ اقتصادي‌مجددا پيچيده‌ شده‌ باشند عموما با سيم‌پيچهاي‌ استاتور جايگزين‌ مي‌شوند. باپيشرفتهايي‌ كه‌ هم‌ اكنون‌ در سيستمهاي‌عايق‌ بندي‌ انجام‌ شده‌، عايق‌بندي‌ كمتري‌مورد نياز است‌.
كاربرد ژنراتورهاي‌ الكتريكي‌ دراثردرجه‌ حرارت‌ حداكثر مجاز رساناهاي‌ مسي‌در سيم‌ پيچهاي‌ استاتور و نيز دراثر انتقال‌حرارت‌ در درون‌ عايق‌بندي‌، محدود شده‌است‌. با اين‌ وجود كاركرد ژنراتور در درجه‌ حرارتهاي‌ بالاتر براي‌ مس‌هاي‌ هادي‌ درهنگامي‌ امكان‌پذير است‌ كه‌ كلاس‌ حرارتي‌بالاتري‌ براي‌ ماده‌ عايق‌ بندي‌، استفاده‌ شده‌باشد. واضح‌ است‌ كه‌ با كاركرد ژنراتور دردرجه‌ حرارتهاي‌ بالاتر، خروجي‌ ژنراتور افزايش‌ پيدا مي‌كند. هم‌ اكنون‌ براي‌ كاركردژنراتور در درجه‌ حرارتهاي‌ بالاتر، موادجديدي‌ وجود دارد. به‌ دليل‌ اين‌ كه‌عايق‌بندي‌ جديد، مقاومت‌ حرارتي‌ كمتري‌دارد انتقال‌ حرارت‌ ميله‌هاي‌ استاتور، بهبودپيدا كرده‌ و خروجي‌ ژنراتور افزايش‌ مي‌يابد.
با وجود آن‌ كه‌ براي‌ ژنراتورهاي‌ بزرگترهنوز هم‌ روش‌ خنك‌ كنندگي‌ به‌ وسيله‌هيدروژن‌ مورد استفاده‌ قرار مي‌گيرداصلاحات‌ اخير در سيستمهاي‌ خنك‌كنندگي‌با هوا و همچنين‌ عايق‌ بندي‌ به‌ روش‌ خنك‌كنندگي‌ با هوا اجازه‌ داده‌ است‌ تا باسيستمهاي‌ خنك‌كنندگي‌ به‌ وسيله‌ هيدروژن‌براي‌ ژنراتورهايي‌ كه‌ حداكثر ظرفيت‌ آنها500 مگاولت‌آمپر است‌ رقابت‌ كنند. طبق‌نظر سازندگان‌، استفاده‌ از ژنراتورهايي‌ كه‌ باهوا خنك‌ مي‌شوند و ظرفيتشان‌ بيش‌ از50مگاولت‌ آمپر باشد موضوعي‌ است‌ كه‌فقط زمان‌، آن‌ را حل‌ خواهد كرد.

 

 

 

گرفته شده از:

---

ماهنامه صنعت برق

روتور قفسه سنجابی

روتور قفسه سنجابی (Squirrel Cage Rotor)

روتور قفسه سنجابی (Squirrel Cage Rotor)

از يك عده ميله مسی يا آلومينيومی كه در شيارهای محيطی استوانه آهنی‌ كار گذاشته است.كه بر دو نوع است كه نوع اول از ميله های‌ گرد تشكيل شده است و در نوع دوم از ميله های مستطيلی و يا به شكل دو دايره كه به هم متصل و يا جدا از هم هستند تشكيل ميشود .

روتور های قفسه ای يك طبقه ، گشتاور خوبی در شروع به كار ندارند .

روتور های قفسه ای دو طبقه ،  گشتاور خوبی در شروع به كار دارند .

آيا می دانيد چرا شيارها در روی روتور مورب می باشد ؟  با مورب كردن شيارها ، لرزش و صداهای‌ موتور جلوگيری می كند. همچنين از تمايل روتور به ايستادن و قفل شدن در موقع راه اندازی جلوگيری می كند .

مزايای موتور آسنكرون با روتور قفسه ای :

 

1-   راه اندازی موتور آسنكرون با روتور قفسه ای بر خلاف موتور سنكرون خيلی ساده ميباشد يعنی نه به موتور فرعی و نه به جريان دائم كه در موتورهای سنكرون مورد احتياج بود ، احتياج دارد.
 
2-      ساختمان اين موتور ساده است .
 
3-      امكان افزايش بار در آنها زياد است .
 
4-      سرعت آن در بارهای مختلف تقريباً ثابت است .

5-      ضريب قدرت بهتری نسبت به موتور آسنكرون با روتور سيم پيچی‌ شده دارد .

 

معايب موتور آسنكرون با روتور قفسه ای :

 

1-      در موقع شروع به كار جريان زيادی‌ از شبكه ميگيرد .

      2-      گشتاور شروع به كار آن كم می‌باشد .

      3-      در موقعيكه بار آن به حد كافی نيست ضريب قدرتش كم است .

      4-      در مقابل تغيير فشار الكتريكی حساسيت دارد .

      5-      تنظيم تعداد دور آنها مشكل می باشد .

 

 

موارد استفاده و كاربرد موتورهای آسنكرون :

 

1-   موتور آسنكرون با روتور سنجابی كه روتور آن دارای يك قفسه هادی است :  برای قدرتهای كم و غالباً به صورت تك فاز ساخته می شوند . موارد كاربرد آن موتورهای كولر و لباسشوئی و و يخچال و غيره می باشد .

2-   موتور آسنكرون با روتور سنجابی كه روتور آن دارای دو قفسه هادی است :  دارای‌ گشتاور شروع به كار خوب و جريان راه اندازی آنها نيز نسبتاً كم است بنابراين ميتوان از اين موتور در جاهايی كه قدرت زياد احتياج است استفاده شود .

گرفته شده از:

---

bselectron.mihanblog.com

عمليات تصفيه روغن ترانسفورماتورهای توزیع

انجام عمليات تصفيه روغن ترانسفورماتورهاي توزيع در محل نصب

چكيده: بازديد و تصفيه روغن ترانس يكي از عوامل اصلي و مهم در طولاني تر كردن عمر مفيد آن مي باشد . در صورتيكه بازديدهاي دوره اي قدرت عايقي روغن را ضعيف نشان دهد ، تصفيه ، لجن زدايي و رطوبت گيري از روغن ضروري خواهد بود. با توجه به اينكه طول عمر بسياري از ترانسفورماتورهاي موجود در نقاط مركزي و حساس شهرها زياد بوده و روغن آنها ديگر از مرغوبيت و عايقي لازم و استاندارد برخوردار نمي باشند، خطري پنهان و خزنده در ايجاد خاموشيهاي پيش بيني نشده و طولاني وجود دارد و در صورتي كه به آن توجه لازم نشود شركتهاي توزيع در سالهاي آتي با مشكلات زيادي از بابت سوختن ترانسفورماتور هاي خود روبرو خواهند شد . شركتهاي توزيع برق و مشتركين خصوصي با توجه به تبعات اقتصادي يا اجتماعي ناشي از خاموشيهاي لازم براي اين كار همواره نگراني هاي جدي از تصفيه روغن ترانس دارند چه بسا طفره رفتن و به تعويق انداختن تصفيه روغن ، براي گذشتن از پيكبار تابستاني يا اخذ مجوزهاي لازم براي خاموشي و يا فرصت يافتن براي خواباندن خط توليد ، منجر به بروز حوادث پيش بيني نشده و بسيار پر هزينه اي بشود . اين مقاله راهكاري نو را در انجام عمل تصفيه روغن ترانسفورماتور در محل نصب ، بدون خاموشي و قطع نيروي برق و در شرايط باردار بودن كامل آن مطرح مي نمايد . اين روش برتري هاي چشمگيري از جمله رطوبت گيري هسته و سيم پيچي هاي ترانسفورماتور در حين انجام تصفيه روغن ، لجن زدايي از سطح داخلي مخزن ، بوبين ها و هسته ترانسفورماتور، عدم نياز به خاموشي و بي برق نمودن ترانس در حين انجام تصفيه و ٠٠٠ را دارا مي باشد . نتايج اين مقاله بساخت يك نمونه عملي در شركت توزيع برق شهرستان اصفهان منجر شده كه هم اكنون با موفقيت در حال بهره برداري مي باشد .

مقدمه

بخش عمده اي از تأسيسات فعلي شركتهاي توزيع برق داراي عمر و قدمت قابل توجهي هستند . هر چند دستور العمل هاي لازم براي بازرسي ، سرويس و نگهداري دوره اي اين تأسيسات وجود دارد ، ولي همواره مشكلات اجرايي، هزينه هاينسبتاً بالاي تعميرات و مهمتر از همه مسئله محدوديت در اعمال خاموشي ، در انجام صحيح اين دستور العمل ها اخلال ايجاد مي كند . در بين اين تجهيزات، ترانسفورماتور بي شك حاد ترين وضعيت را دارد . ترانسفورماتورها با محدوديت هاي بيشتري از حيث خاموشي و تعمير در محل مواجهند . به نحويكه گاهي عليرغم همه هزينه ها شركت هاي توزيع ’’ تعويض ‘‘ آنها را بر تعميرشان ترجيح مي دهند . معمولترين بخش از بازرسي هاي ترانس ، بازبيني كيفيت و قدرت عايقي روغن آن است . حيات ترانسفورماتور به شدت به كيفيت روغن آن وابسته است . يك روغن كثيف و ضعيف به سرعت ترانس را به آستانه سوختن هدايت مي كند .در يك بررسي آماري مشخص شده است كه در نزديك به ٦٥ % موارد معيوب شدن ترانس ريشه در ضعف روغن آن داشته .[ است [١

 

 

خواص روغن

 

 

بطور كلي دلايل اصلي بكار بردن روغنها در ترانسفورماتورها را مي توان بصورت زير خلاصه نمود :

• ١ - عايق كاري الكتريكي
• ٢ - كنترل درجه حرارت داخل ترانس و انتقال حرارت
• ٣ - جلوگيري از خوردگي مواد عايق و قسمتهاي فلزي ترانسفورماتور
• ٤ - طول عمر زيادتر و تضمين پايداري شيميايي براي ترانسفورماتور
• ٥ - آب بندي و جمع آوري و حمل مواد ناخالص ناشي از كاربرد به خارج از محيط سيستم
• ٦ - خاموش كردن جرقه الكتريكي

 

 

وظيفه يك روغن خوب به عنوان يك سيال عايق و يك ماده انتقال دهنده حرارت كه به نحو احسن انجام وظيفه مي كند

عبارت است از :

 

• ١ - استقامت دي الكتريك ( يا ولتاژ شكست ) بالا
• ٢ - قابليت انتقال حرارت خوب
• ٣ - ويسكوزيته كم
• ٤ - نقطه ريزش يا سيلان پائين
• ٥ - نقطه اشتغال بالا
• ٦ - تمايل به اكسيداسيون و تشكيل لجن كم كم
• ٧ - ضريب تلفات عايق پائين
• ٨ - ميزان تغييرات خواص در درجه حرارت بالا كم
• ٩ - مقاومت مخصوص زياد

 

 

عواملي كه باعث فساد و خراب شدن روغن ترانس و در نتيجه عدول از خصوصيات استاندارد آن مي شود عبارتند از :

 

• ١ - نفوذ رطوبت و آب
• ٢ - درجه حرارت بالا
• ٣ - اكسيداسيون و اسيدي شدن روغن
• ٤ - وارد شدن ذرات معلق و ناخالصي در روغن

معمول است كه شركت هاي توزيع در دوره هاي شش ماهه با نمونه گيري و تست روغن ، در صورت لزوم اقدام به تصفيه روغن مي نمايند . در برخي از شركتهاي توزيع كه داراي دستگاه سيار تصفيه روغن هستند پس از اعمال خاموشي روغن ترانس در محل نصب ، تصفيه ميشود . برخي شركتهاي ديگر كه اين امكانات را ندارند اقدام به تعويض ترانس و انتقال آن به محل تعميرگاه و جايگزيني ترانس جديد مي نمايند و يا كل روغن را در محل تعويض مي كنند . همة اين روشهاي سنتي داراي عيوبي هستند . حتي در بهترين حالت كه روغن در محل پست تصفيه مي شود لزوم ايجاد خاموشي طولاني نقصي اساسي خواهد بود. اين روش هاي تصفيه عيوب ديگري نيز دارند كه در ادامه به آنها اشاره خواهد شد . چنانچه امكان تصفيه در محل نبوده و روغن ك ً لا عوض شود مشكلاتي به شرح زير وجود خواهد داشت :

 

١ - لجن زدايي

لجن زدايي عم ً لا در داخل ترانس انجام نمي شود . در ترانسفورماتورها درجه آلودگي ناشي از اكسيداسيون باعث ايجاد رسوب و لجن مي شود . تشكيل رسوب بعلت كاهش هدايت حرارتي و پائين آوردن استقامت دي الكتريك روغن بسيار زيان بخش مي باشد . بطوريكه يك ورق نازك رسوب ، گراديان درجه حرارت مس به روغن را افزايش داده و در شرايط بارداري مشخص، درجه حرارت سيم پيچ بيش از حالت عادي (بدون رسوب ) مي گردد . متأسفانه هنگامي كه روغن ترانسفورماتور ك ً لا تعويض گردد اين رسوبات و لجن ها بر روي بوبين ها و هسته و جداره هاي داخلي ترانس باقي مي ماند و دوباره با روغن جديد مخلوط شده و عم ً لا براي از بين بردن اين معضل كاري انجام نمي پذيرد

٢ - رطوبت گيري

هنگام تخليه كامل روغن از داخل ترانس، رطوبت همچنان در بين هسته و سيم پيچها بجا مي ماند و جدا نمي شود . هنگامي كه روغن جديد به داخل ترانس پمپ مي شود. رطوبت و گازهاي باقي مانده از روغن قبلي با روغن جديد مخلوط شده و خواص روغن جديد را بسيار پائين مي آورد و حتي هنگامي كه با اتصال كوتاه كردن سيم پيچ هاي ثانويه اقدام به رطوبت زدايي مي نماييم، به دليل حرارت ايجاد شده در سيم پيچ ها رطوبت از آنها تبخير شده ولي قسمتي از رطوبت جدا شده دوباره در خود روغن حل مي شود و ترانس رطوبت گيري كامل نمي شود .

 

٣ - خاموشي نسبتاً طولاني

بايد توجه داشت كه تعويض روغن ترانسهاي هوايي ممكن است خيلي مشكل نباشد ولي همين كار در مورد يك ١٢٥٠ كه داراي ١١٠٠ ليتر روغن است، آن هم در حال نصب در پست، كاري بسيار مشكل خواهد بود . kVA ترانس تعويض ترانس به دليل نامناسب بودن روغن آن، احتما ً لا آخرين و غير اقتصادي ترين كاري است كه ميتوان انجام داد ولي برخي از شركتهاي توزيع كه فاقد امكانات لازم هستند . به ناچار و قبل از اينكه در يك نيمه شب ترانس سوختگي غافلگيرشان كند ، خاموشي لازم را اعمال كرده و ترانس را تعويض مي نمايند !

 

٤ - اختلاط انواع روغن

 

در روش سنتي معمول كه روغن هاي مختلف در مخزن واحدي جمع آوري شده و سپس تصفيه ميشوند. اينكار بدليل اينكه روغن هاي مختلف با تركيبات متفاوت و خواص گوناگون با يكديگر تركيب مي گردند، باعث ميشود مخلوط حاصله پس از تصفيه، ديگر كيفيت قبلي را نداشته و بسرعت پير و فرسوده و غيرقابل استفاده شود. در صورتيكه با استفاده از مكانيسم پيشنهادي توسط اين دستگاه، روغن ترانس بدون تركيب شدن با روغن هاي ديگر به تنهايي تصفيه شده و خواص خود را پس از تصفيه شدن كام ً لا حفظ مي كند .

 

شرح روش پيشنهادي :

 

دستگاهي كه در اين قسمت شرح خواهيم داد امكان تصفيه روغن را در حالت بارداري كامل ترانس و بدون هيچگونه خاموشي دارا بوده و مزاياي متعددي مي توان براي آن بر شمرد . دياگرام قسمتهاي مختلف اين دستگاه در شكل ( ١) نشان داده شده است .

 شكل ( ١) : بلوك دياگرام مكانيسم دستگاه پيشنهادي

اين دستگاه در عين حال داراي قابليت استفاده جهت تعويض كل روغن ، تخليه روغن و روغن گيري بطريق خلاء ترانسفورماتور را نيز دارد . مزاياي اين مكانيسم كه در عمل مشاهده شده است را بشرح زير مي توان فهرست نمود :

 

 

١ - حفاظت ترانسفورماتور در حين انجام عمليات تصفيه روغن

• الف – جلوگيري از تخليه روغن ترانس بيش از حد نرمال
• ب – جلوگيري از ورود حباب هاي هوا ، همراه با روغن به داخل ترانس بواسطة استفاده از دو مخزن خلاء
• ج – لجن زدايي به طريق آرام و جلوگيري از شناور شدن يك مرتبه لجن و رسوبات در روغن

 

٢ - لجن زدايي كامل

 

با گرم كردن تدريجي روغن و افزايش زمان تصفيه ( كه بدليل عدم اعمال خاموشي نگراني از آن نيست ) و با ايجاد حالتي مشابه با گردش طبيعي روغن كه در بارداري عادي ترانس، در مجاورت سيم پيچ هاي تحت تنش الكتريكي و حرارتي قرار گرفته و مدام در حالت گردش از مركز به جداره هاي داخلي ترانس حركت ميكند، براي لجن زدايي كامل استفاده مينمائيم . لجن هاي رسوب كرده در بدنه ، روي هسته خصوصًا در فضاي بين كلافهاي فشار ضعيف و فشار متوسط هنگامي كه ويسكوزيته روغن با اعمال تدريجي حرارت به پائين ترين سطح ممكنه رسيده و قابليت نفوذ پذيري آن در قسمت هاي مختلف ترانس بالا برده شود، از جاي خود كنده ميشوند. پس با گرم كردن تدريجي روغن ترانس توسط هيتر هاي دستگاه ، با فشار كمكي ميتوان لجنها را به تدريج بهمراه روغن، از ترانس خارج و توسط فيلتر هاي دستگاه از روغن جدا كرد . ميزان لجن هاي جدا شده از روغن، به اين روش قابل ملاحظه مي باشد و روغن پس از پايان عمليات تصفيه ، كام ً لا شفاف و فاقد هرگونه رسوب و لجن خواهد شد . ضمن آنكه انجام كار بصورت تدريجي مشكلات ناشي از كنده شدن ناگهاني لجنها از بدنه را نيز نخواهد داشت .

 

 

 

٣ - رطوبت گيري و جداسازي گازهاي محلول

 

تصفيه به اين روش به هيچ عنوان نياز به خشك كردن از طريق اتصال كوتاه سيم پيچ ها و تزريق جريان ندارد و بدين صورت انجام مي پذيرد كه دستگاه، روغن را پس از مكش از ترانس به آرامي گرم كرده و دوباره به داخل ترانس پمپ مي كند . با افزايش تدريجي حرارت و طولاني كردن مدت انجام آن ويسكوزيته روغن به پائين ترين حد ممكن مي رسد به گونه اي كه قابليت نفوذ پذيري آن در قسمت هاي مختلف سيم پيچ ها و هسته ترانس در حد لازم بالا ميرود. روغن پس از طي هر بار گردشهاي كامل و متعدد در داخل ترانس و با نفوذ كامل در بخش هاي مختلف داخل ترانس رطوبت موجود را جذب كرده و سپس توسط سيستم پاشش و دو مخزن خلاء دستگاه كه در يكي از آنها، روغن را بصورت پاششي و قطره اي بوده و در ديگري در حال سكون و آرامش قرار مي گيرد، گازهاي محلول و رطوبت تبخير شده را بطور كامل از روغن جدا مي كند .

 

 

٤ - حجم داخلي بسيار كم دستگاه

 

حجم روغني كه در قسمتهاي مختلف اين دستگاه بگردش در مي آيد بسيار كم است. به نحوي كه بدون كاهش يافتن سطح روغن ترانس از حد مجاز، مي تواند به كار عادي خود ادامه دهد و ترانس با كمبود سطح روغن مواجه نمي شود. اين امر تضميني براي جلوگيري نمودن از سوختن ترانس در حين انجام تصفيه مي باشد .

 

٥ - استفاده از دو مكانيسم فيلتر

 

فيلتر ورودي دستگاه از ورقه هاي سلولزي مخصوص و فيلتر خروجي دستگاه از فيلتر هاي كائوچويي فشرده اسفنجي استفاده مي كند كه توانايي جداسازي ذرات بسيار ريز معلق در روغن را دارا مي باشد

٦ - مزاياي اقتصادي

 

با توجه به كار دستگاه بصورت خط گرم بارزترين مزيت اقتصادي آن ، كاهش انرژي هاي توزيع نشده است . فرض ١٢٥٠ را با روش سنتي تصفيه كنيم و روغن ترانس كمي كثيف باشد اين كار با احتساب kVA كنيم بخواهيم روغن يك ترانس مقدمات و باز و بست لوله ها حدود ٨ ساعت وقت مي گيرد. اگر فرض كنيم اين ترانس بطور ميانگين در ٦٠ % بار نامي كار مي كرده است، بهاي انرژي توزيع نشدة آن عبارت خواهد بود از ١٢٥٠ = صرفه جويي اقتصادي * ٠/٩ * %٦٠ * ١٦٠ * ٨ = ٨٦٤/ ريال ٠٠٠  و بهاي هر كيلو وات ساعت انرژي را بطور متوسط ١٦٠ ريال فرض كرده / براي سهولت ضريب قدرت را ثابت و برابر ٩ ترانس را برابر بگيريم، هزينه انرژي توزيع نشده بر جمع هزينه هاي offline و online ايم. حال اگر هزينه تصفيه روغن ا ضافه ميگردد. ضمن آنكه خاموشيهاي فوق نارضايتي مشتركين و در كارخانه هاي توليدي از offline تصفيه شده بصورت مدار خارج شدن خط توليد را در بر دارد  برابر مي باشد . offline هزينه هاي ساخت دستگاه تقريبًا با هزينه هاي ساخت دستگاه هاي شكل ( ٢) : نمونه اي از انجام عمليات تصفيه روغن در پست عمومي شركت توزيع برق شهرستان اصفهان

 

 

٧ - تبعات خاموشي براي مشتركين

 

تأمين انرژي مطمئن و ارزان و بدون قطعي همواره يكي از خواسته هاي مشتركين شركتهاي توزيع ميباشد. در اين راستا يكي از عوامل اصلي در عدم رضايت مشتركين خاموشيهاي مكرر و طولاني مدت است كه پيامدهاي اقتصادي و اجتماعي زيادي را در بر دارد. با استفاده نمودن از روش مذكور هم از خاموشيهاي طولاني مدت جلوگيري بعمل مي آيد و هم پيشگيري مطمئن براي جلوگيري از خاموشيهاي بعدي ناشي از سوختن ترانس را به دنبال دارد . ٦٣٠ ب رابر ٥ ساعت و براي يك ترانس kVA زمان ميانگين كاركرد دستگاه تصفيه پس از اتصال براي يك ترانسفورماتور ١٢٥٠ ب رابر ١٠ ساعت مي باشد كه بدليل عدم اعمال خاموشي، نگراني از بابت آن نيست . سيستم ارت حفاظتي kVA دستگاه نيز بصورت رينگ به سيستم ارت پست متصل مي شود . ابعاد دستگاه با عرض ١٤٠ ( با احتساب گلگيرهاي جانبي برابر با ١٨٥ ) ، طول دستگاه ٢١٠ و ارتفاع آن برابر با ٢١٠ سانتيمتر مي باشد . حمل و نقل دستگاه نيز توسط يك دستگاه وانت يدك كش به آساني انجام پذير مي باشد و با وزن ٩٥٠ قابليت جابجايي و بهره برداري توسط دو نفر پرسنل را دارد . kg تقريبي

 

 

 

نتيجه گيري :

 

 

استفاده از مكانيسم پيشنهادي در اين مقاله به تصفيه بسيار بهتر روغن ترانس منجر مي شود كه در كنار عدم نياز به معرفي مي كند . به لحاظ اقتصادي كاربرد اين offline خاموشي، آن را جانشين بسيار مناسبي براي دستگاههاي تصفيه بصورت دستگاه كاملا توجيه پذير و منطقي است و خصوصًا در مناطق رطوبت خيز يا گرم مانند جنوب و شمال كشور كه با مشكلات بسيار زيادي از اين بابت سرو كار دارند، اين دستگاه مي تواند بسيار مفيد واقع شده و شعار هميشگي ’’ پيشگيري بهتر از درمان است‘‘ را تحقق بخشد .

 

 

 

 

 

 

منابع:

---

١ - مشكوه الديني ، محمدرضا : بررسي آماري عيوب ترانسفورماتورهاي توزيع : دومين كنفرانس شبكه هاي توزيع برق  اصفهان ١٣٧١

٢ - ز ٠ خادياكوف : تعمير ترانسفورماتورهاي قدرت : ترجمة مهندس هوشنگ عليمرداني : توانير ١٣٨٠

گرفته شده از:

---

ml.blogfa.com

مباني ماشينهاي الكتريكي جريان مستقيم

وسايل تبديل انرژي الكترومكانيكي گردان را ماشينهاي الكتريكي مي گويند.

طبقه بندي ماشينهاي الكتريكي

ماشينهاي الكتريكي به دو طريق دسته بندي مي شوند:

1- از نظر نوع جريان الكتريكي

الف- ماشينهاي الكتريكي جريان مستقيم

ب- ماشينهاي الكتريكي جريان متناوب

2- از نظر نوع تبديل انرژي

الف- مولدهاي الكتريكي كه انرژي مكانيكي را به انرژي الكتريكي تبديل مي كنند

ب- موتورهاي الكتريكي كه انرژي الكتريكي را به انرژي مكانيكي تبديل مي كنند

به طور كلي ماشينهاي الكتريكي جزء وسايل تبديل انرژي غير خطي هستند يعني هر تغيير در ورودي هميشه به يك نسبت در خروجي ظاهر نمي شود.
مولد ساده جريان مستقيم
يك مولد ساده جريان مستقيم از چهار قسمت اصلي زير تشكيل شده است
1- قطبهاي مغناطيسي: كه وظيفه ايجاد ميدان مغناطيسي مولد را بعهده دارد و مي تواند بصورت آهنرباي دائم و يا آهنرباي الكتريكي باشد
2- هاديها: براي ايجاد ولتاژ القايي به كار گرفته ميشود
3- كموتاتور: در ساده ترين حالت از دو نيم استوانه مسي كه توسط ميكا نسبت به يكديگر عايق شده اند تشكيل مي گردد، وظيفه يك طرفه كردن ولتاژ و جريان القايي را در خارج از مولد بعهده دارد.
4- جاروبك: جهت انتقال جريان الكتريكي از هاديها به مصرف كننده استفاده ميشود شكل زير مولد ساده جريان مستقيم را نشان ميدهد.

طرز كار مولد ساده جريان مستقيم: با حركت هاديها در فضاي ما بين قطبها باعث ميشود ميدان مغناطيسي توسط هاديها قطع ميشود بدين ترتيب مطابق پديده القاء در هاديها ولتاژ القاء ميشود.ابتدا و انتهاي هر كلاف به يك نيم استوانه مسي يا يك تيغه كوموتاتور وصل ميشود روي تيغه هاي كوموتاتور دو عدد جاروبك بطور ثابت قرار داشته و با حركت هاديها تيغه هاي كموتاتور زير جاروبك مي لغزند، بدين ترتيب در ژنراتورهاي جريان مستقيم از طريق كوموتاتور ولتاژ القاء شده طوري به جاروبكها منتقل مي شود كه هميشه يكي از جاروبكها داراي پلاريته مثبت و ديگري داراي پلاريته منفي است. شكل موج ولتاژ القاء شده در اين مولد ساده بصورت زير مي باشد.

براي افزايش سطح ولتاژ القاء شده و بهبود يكسوسازي بمنظور داشتن ولتاژ با دامنه ثابت بايد تعداد كلافها را افزايش داد و كلافها را به كمك تيغه هاي كوموتاتور سري كنيم.
چگونگي تغيير پلاريته ولتاژ القايي در مولد ساده
در مولد جريان مستقيم تغيير پلاريته ولتاژ خروجي عملاٌ در صورت ايجاد يكي از دو حالت زير ممكن مي شود:
1- جهت چرخش آرميچر عوض شود
2- جهت جريان در سيم پيچ قطبها تغيير كند در صورتيكه قطبها از نوع مغناطيس دائم نباشد
چگونگي تغيير دامنه ولتاژ القايي در مولد ساده
براي افزايش دامنه ولتاژ القا شده دو روش ممكن است:
1- افزايش سرعت چرخش آرميچر كه باعث افزايش ولتاژ بصورت خطي مي شود

2- افزايش جريان تحريك كه باعث افزايش ولتاژ مولد بصورت غير خطي مي شود

موتور ساده جريان مستقيم
موتور ساده از نظر ساختماني مانند مولد ساده جريان مستقيم مي باشد فقط نحوه كار آن با مولد ساده جريان مستقيم تفاوت دارد. در موتور ساده هاديها از طريق كوموتاتور و جاروبكها به يك منبع جريان مستقيم متصل مي شود در اينصورت جرياني از هاديها عبور كرده و در نتيجه مطابق نيروي لورنس به هاديها نيروي وارد ميشود و آنها به حركت در مي آيد.
نحوه ايجاد نيرو و گشتاور در موتور ساده: در صورتيكه از يك كلاف تك حلقه كه بين قطبهاي يك مغناطيس قرار دارد جريان الكتريكي عبور كند مطابق شكل به بازوي سمت راست نيروي به سمت بالا و به بازوي سمت چپ نيروي بسمت پايين وارد مي شود با وارد شدن دو نيروي مختلف الجهت به دو طرف كلاف طبيعي است كه كلاف حول محورش شروع به دوران خواهد نمود يعني وارد آمدن زوج نيرو موجب ايجاد گشتاور لازم شده است.
در اين موتور ساده اگر صفحه كلاف عمود بر خطوط ميدان مغناطيسي قرار گيرد به آن گشتاوري وارد نميشود در ضمن كه گشتاور وارد شده نيز دامنه يكنواخت ندارد براي رفع شدن اين معايب مي بايست تعداد كلافها و تيغه هاي كوموتاتور را افزايش داد كلافها در زاويه هاي مختلف قرار مي گيرد و با هم توسط تيغه هاي كوموتاتور سري مي شود.
تغيير جهت گردش در موتور ساده DC: تغيير جهت گردش موتور ساده به دو روش زير ممكن است:

- تغيير جهت جريان در كلاف كه با تغيير پلاريته ولتاژ منبع از خارج موتور ميسر است
2- تغيير قطبهاي مغناطيسي كه با تغيير جهت جريان در سيم پيچي تحريك ممكن است

ساختمان ماشينهاي جريان مستقيم

اجزاء تشكيل دهنده ماشينهاي جريان مستقيم را ميتوان به صورت زير دسته بندي كرد:

1- قسمت ساكن شامل قطبها و بدنه
2- قسمت گردان (آرميچر)
3- مجموعه جاروبك و جاروبك نگهدارها
هر كدام از قسمتهاي فوق بطور خلاصه توضيح داده مي شود

1- اجزاء ساكن ماشينهاي جريان مستقيم: قسمتهاي ساكن جريان مستقيم شامل اجزاء زير هستند:

الف- قطبهاي اصلي
ب- قطبهاي كمكي
ج- بدنه

- قطبهاي اصلي: وظيفه اين قسمت تامين ميدان مغناطيسي مورد نياز ماشين است. قطبهاي اصلي خود شامل قسمتهاي زير مي باشد:
- هسته قطب: از ورقهاي فولاد الكتريكي به ضخامت حدود 5/0 تا 65/0 ميلي متر با خاصيت مغناطيسي قابل قبول تشكيل مي شود.
- كفشك قطب: شكل قطب به نحوي است كه سطح مقطع كوچكتر براي سيم پيچ اختصاص داده مي شود و قسمت بزرگتر كه كفشك قطبي نام دارد سبب شكل دادن ميدان مغناطيسي و سهولت هدايت فوران مغناطيسي به فاصله هوايي مي شود.
- سيم پيچ تحريك: يا سيم پيچ قطب اصلي كه دور هسته قطب پيچيده مي شود، براي جريانهاي كم بايد تعداد دور سيم پيچ تحريك زياد باشد و سطح مقطع آن كم و برا ي جريانهاي زياد تعداد دور كم براي سيم پيچ لازم است و با سطح مقطع زياد
- قطبهاي كمكي: قطبهاي كمكي در ماشينهاي جريان مستقيم از هسته و سيم پيچ تشكيل مي شوند، هسته قطبهاي كمكي را معمولاٌ از فولاد يكپارچه مي سازند. سيم پيچي قطبهاي كمكي نيز با تعداد دور كم و سطح مقطع زياد پيچيده مي شوند.
- بدنه: قطبهاي اصلي، كمكي، جاروبك نگهدارها روي بدنه ماشين محكم مي شوند و بوسيله ماشين روي پايه اش نصب مي گردد. قسمتي از بدنه را هسته آهني تشكيل مي دهد كه براي هدايت فوران مغناطيسي قطبهاي اصلي و كمكي بكار مي رود اين قسمت طوق بكار مي رود. شكلهاي زير قطب اصلي و كمكي ماشين جريان مستقيم را نشان ميدهد.

2- قسمت گردان يا آرميچر: در ماشينهاي جريان مستقيم قسمت گردنده را القاء شوند يا آرميچر مي نامند كه از اجزاء زير تشكيل شده است:
الف- هسته آرميچر
ب- سيم پيچي آرميچر
ج- كلكتور يا يكسوكننده مكانيكي
د- محور
ﻫ- پروانه خنك كننده
- سيم پيچي آرميچر: از كلافهاي مشابهي تشكيل مي شود كه با الگوي مناسب تهيه و در شيارها قرار مي گيرد سيم پيچي آرميچر مبتني بر اصول فني بوده و از طراحي ماشينهاي جريان مستقيم تبعيت مي كند.
- كلكتور: از تيغه هاي مسي سخت كه توسط ميكا نسبت به يكديگر و محور ماشين عايق شده اند تشكيل مي شود.
- محور: محور آرميچر ماشينهاي جريان مستقيم بايد از فولادي تهيه گردد كه خاصيت مغناطيسي آن كم اما استحكام مكانيكي كافي در مقابل تنشهاي برشي، كششي، و پيچشي را دارا باشد انتخاب كردن محور ضعيف خطر آفرين بوده و ممكن بوده در مواقع بروز خطا سبب انهدام كلي ماشين گردد.
- پروانه خنك كننده: پروانه خنك كننده سبب تهويه و ازدياد عمر مفيد ماشين ميشود شكل زير آرميچر ماشين DC با پروانه خنك كننده را نشان ميدهد.

3- جاروبك و جاروبك نگهدارها: وظيفه جاروبك نگهدار قرار دادن صحيح جاروبك روي تيغه هاي كلكتور است جاروبكها قطعاتي از جنس زغال يا گرافيت مي باشند كه براي گرفتن جريان از كلكتور يا دادن جريان به آن استفاده مي شود.
سيم پيچي آرميچر ماشينهاي جريان مستقيم
همانطور كه قبلا اشاره شد سيم پيچي آرميچر مبتني بر اصول فني خاص مي باشد كه در طراحي آن به نكات مهمي از قبيل استحكام مكانيكي، الكتريكي و حرارتي با عمر مفيد و عادي حدود 20 سال حداكثر گشتاور و جريان و ولتاژ با حداقل نوسانة جرقه كم بين زغال و كلكتور و صرفه جويي در مواد اوليه بايد توجه كرد.
بسته به نياز كلافها مي توانند بطور سري يا موازي يا تركيبي از اين دو به همديگر وصل مي شوند.
در صورتيكه كلافها با هم سري شوند نيرومحركه كلافها با هم جمع مي شوند و ولتاژ دهي آرميچر افزايش مي يابد. (سيم پيچي موجي)
در صورتيكه كلافها موازي شوند تعداد مسيرهاي جريان موجود در آرميچر افزايش يافته و قابليت ولتاژ دهي آرميچر افزايش مي يابد. (سيم پيچي حلقوي)
توضيح كامل روشهاي سيم پيچي آرميچر در كتابهاي سيم پيچي DC مطرح شده است و ما در اين جزوه به مصرفي آن كفايت مي كنيم.
الف- سيم پيچي حلقوب شامل حلقوي ساده و حلقوي مركب
ب- سيم پيچي موجي شامل موجي ساده و موجي مركب
ج- سيم پيچي پاي قورباغه اي
لازم است در اينجا تعداد مسيرهاي جريان كه در هر نوع ايجاد مي شود نيز معرفي شود. تعداد مسيرهاي جريان را با 2a نشان ميدهند كه بشرح زير است:
                                                                     2a = 2P          حلقوي ساده
                                                                     2a = 2P.m      حلقوي مركب
                                                                     2a = 2            موجي ساده
                                                                     2a = 2m         موجي مركب
2P : تعداد قطبهاي آرميچر ، m : درجه مركب بودن آرميچر
عكس العمل مغناطيسي آرميچر:
چنانچه ماشينهاي جريان مستقيم زير بار قرار گيرند يعني از سيم پيچي آرميچر جريان عبور كند يك ميدان عكس العمل (عرضي) توسط آرميچر ايجاد مي گردد. اين ميدان باعث مي شود منطقه خنثي در مولدها در جهت چرخش و در موتورها در خلاف جهت چرخش تغيير مكان دهد. عكس العمل آرميچر علاوه بر انحراف محور خنثي سبب تضعيف ميدان مغناطيسي اصلي مي شود در نتيجه نيرو محركه القاء شده در سيم پيچ كم شده، تلفات انرژي در ماشين و جرقه در زير جاروبكها بوجود مي آيد براي از بين بردن و يا كم كردن اثر عكس العمل در ماشينهاي جريان مستقيم مي توان از قطبهاي كمكي و يا در ماشينهاي بزرگتر از سيم پيچي جبرانگر هم استفاده كرد.
پديده كموتاسيون:
تغيير تماس جاروبك از يك تيغه كموتاتور به تيغه ديگر كموتاسيون نام دارد  در اين جابجايي كلافي كه تحت كموتاسيون قرار مي گيرد چون توسط جاروبك اتصال شده  بايد در صفحه خنثي قرار گيرددر عين حال چون جريان در اين كلاف در زمان كموتاسيون تغيير مقدار و جهت ميدهد سبب بوجود آمدن ولتاژ خود القايي در اين كلاف شده و از آنجا كه اين كلاف توسط جاربك و تيغه هاي كموتاتور اتصال كوتاه شده است جرقه نسبتاٌ شديد بين زغالها و كموتاتور بوجود مي آيد. قطبهاي كمكي براي رفع اين عيب موثر خواهد بود. اما در ماشينهاي كه قطب كمكي ندارند بهبود عمل كموتاسيون با تغيير محل جاروبكها (در جهت گردش در مولدها و در خلاف جهت گردش در موتورها) انجام گيرد. اين جابجايي درست كاملا امكان پذير و قابل مشاهده مي باشد.
رابطه نيرومحركه القاي در ماشينهاي DC واقعي
ولتاژ القاء شده در هر ماشين به سه عامل بستگي دارد:
1- فوران مغناطيسي (Ф)
2- سرعت زاويه اي رتور ماشين (ω)
3- ضريب ثابت كه به ساختمان ماشين بستگي دارد (K)
اين ولتاژ از رابطه رو به رو بدست مي آيد.                                             
مقدار K و ω را ميتوان از رابطه هاي زير بدست آورد
P : تعداد جفت قطبهاي ماشين
a : تعداد جفت مسيرهاي جريان                                                                                                                                              
Z : تعداد هادي هاي آرميچر
n : سرعت آرميچر برحسب دور بر دقيقه 

رابطه گشتاور توليد شده در آرميچر ماشينهاي جريان مستقيم واقعي
گشتاور توليد شده در ماشينهاي جريان مستقيم نيز به سه عامل بستگي دارد
1- فوران مغناطيسي (Ф)
2- جريان آرميچر (IA)
3- يك ضريب ثابت (K)
اين گشتاور از رابطه رو به رو بدست مي آيد.
توان و راندمان در ماشينهاي DC
در صورتيكه توان ورودي يك ماشين P1 و توان خروجي آن را P2 بناميم تفاوت اين دو تلفات ماشين نام دارد.                                                                                              
ضريب بهره (راندمان): نسبت توان خروجي به توان ورودي ماشين را ضريب بهره مي گويند.
                                                                                                      
تلفات در ماشينهاي DC: تلفات در ماشينهاي جريان مستقيم بصورت زير تقسيم بندي مي شوند.
1- تلفات مكانيكي يا اصطكاكي (Pmec)
2- تلفات آهني يا تلفات هسته (PFe)
3- تلفات مسي (Pcu)
- تلفات مكانيكي بعلت اصطكاك محور ماشين در ياتاقانها و اصطكاك جاروبكها با كلكتور و مقاومت هوا بوجود مي آيد.
- تلفات هسته از تلفات هيسترزيس و تلفات ناشي از جريانهاي گردابي در هسته آرميچر تشكيل مي شود.
- تلفات مسي يا ژولي در اثر عبور جريان از سيم پيچ هاي تحريك و آرميچر بوجود مي آيد.

 

گرفته شده از:

---

bselectron.mihanblog.com

شبكه های هوشمند توزیع برق(smart grid

شبكه های هوشمند توزیع برق(smart grid)

امروزه صنعت برق، نه تنها با فراهم كردن منابع جهت برآورده سازی انرژی مورد تقاضا صنایع مواجه هستند، بلكه از طرفی حداقل سازی و كاهش اثراتی كه بشر بر روی محیط در ارتباط با تولید این انرژی دارد نیز یكی دیگر از موارد مورد توجه می باشد و Smart Gridراه حلی برای این چالش است كه سود و بازدهی بسیار زیادی دارد. برای سمت مصرف كنندهSmart Gridبدین معنی است كه آنها می توانند بروی مصرف خود مدیریت هوشمندانه انجام دهند تا در ساعات پیك كه قیمت انرژی گران می باشد، هزینه كمتری بپردازند و برای كارشناسان محیط زیست، این شبكه بمعنی استفاده از تكنولوژی جهت كمك به حل تغییرات مضر آب و هوایی و اجتناب از تولید گازهای كربن بیش از اندازه می باشد و برای همكاران صنعت برق پیك سایی و تصمیم گیری هوشمندانه و ارائه اطلاعات دقیق از وضعیت شبكه است.

شبكه های هوشمند توزیع انرژی الكتریكی یكی از جدیدترین تكنولوژی های روز دنیا و حاصل سعی و تلاش متخصصین جهت مدرنیزه نمودن شبكه های توزیع و ورود به قرن دیجیتال است . اصلی ترین هدف ، تأمین برق مطمئن و پاسخگوئی به نیازهای رو به رشد مشتریان با كمترین خسارت به محیط زیست است . اولین شبكه هوشمند جهان در مارس 2008 معرفی گردید و شهر بالدر ایالت كلرادو آمریكا موفق به دریافت عنوان اولین شهر با شبكه توزیع برق هوشمند گردید هدف طراحان با بكارگیری تكونولوژی هوشمند حول سه محور اصلی مشتركین ، تجهیزات و ارتباطات می باشد . تكنولوژی هوشمند توانایی ایجاد تغییرات اساسی در تولید ، انتقال ، توزیع و استفاده از انرژی الكتریكی به همراه منافع اقتصادی و محیطی دارد كه در نهایت به برآورده نمودن نیازهای مشتریان و در دسترس بودن برق مطمئن و پایدار ختم می شود . از طرف دیگر سیستم می تواند با استفاده از اطلاعات جمع آوری نموده در مواقع بحرانی ، تصمیم گیری نماید و از خاموشی های ناخواسته جلوگیری كند

مزایای شبكه های هوشمند
به طور خلاصه مزایای شبكه های هوشمند به شرح ذیل است :
- پیك سایی كه نتیجه اصلی بكارگیری شبكه هوشمند به همراه تكنولوژی های پیشرفته در پست های توزیع و منازل مشتركین است .
- كاهش مصرف سوخت های فسیلی كه در نتیجه كاهش پیك و تلفات انرژی به همراه كاهش افت خطوط توزیع بدست می آید .
- كاهش در تعداد مشتركین كه خاموشی دارند، این امر نتیجه مهم توانایی پیش بینی كردن و یا به صورت بالقوه جلوگیری كردن از قطع برق و پاسخ موثر در صورت قطع برق جهت رفع عیب است .
- كاهش سرمایه گذاری مورد نیاز برای پروژه های توزیع و انتقال به جهت بهبود بالانس بار و كاهش در بار پیك بدلیل مدیریت پیشرفته دیماند
- كاهش هزینه ها كه منتج از قطع و وصل از راه دورمشتركین می باشد

كاهش زمان خاموشی مشتركین
جلوگیری از قطع برق مشتركین، فاكتور اصلی رضایت مندی مشتركین است .شبكه توزیع هوشمند به سرعت وسایلی را كه احتمالاً موجب خطا در شبكه توزیع می شوند را شناسایی و از مدار خارج می كند و همچنین جریان نشتی را به سرعت مشخص می كند و مكانهایی كه نیاز به حضور نیرو جهت اصلاح شبكه را دارند به سرعت اعلام می كند. استفاده از نرم افزارهای پیشرفته اندازه گیری سریعاً مشتركین را كه خارج از سرویس هستند ،را مشخص می كند . فراهم نمودن چنین اطلاعاتی برای پرسنل اتفاقات كه در محل خاموشی هستند، بسیار ذی قیمت بوده و بازده عملكردرا بسیار بالا می برد .

شبكه های توزیع هوشمند با استفاده از راه حل های ذیل زمان خاموشی مشتركین را كاهش می دهند

- تنظیم مجدد سیستم با كمك گرفتن از سوئیچ های اتوماتیك هوشمند كه هماهنگ با پست های هوشمند هستند .
- تشخیص از راه دور فالت
- تعیین اندازه و محل بار خارج شده از مدار از راه دور و بصورتReal Time
- كنترل از راه دور تولیدات پراكنده انرژی و تجمیع آنها جهت استفاده
- تشخیص از راه دور قطع و وصل شبكه

منافع شبكه توزیع هوشمند برای مشتركین

با توجه به طبیعت متغیر انرژی های تجدید پذیر كه عموماً نیروی باد می باشد، مشتركین جهت انتخاب نیاز به اطلاعات میزان تولید آن و در دسترس بودن آن دارند، تا با توجه به درآمدشان و اولویت های زیست محیطی انتخاب صحیح انجام دهند كه این امر نیاز به آموزش و توانمند ساختن مشتركین و آماده سازی بستر فرهنگی دارد، لذا بایستی در این زمینه نیز سرمایه گذاری مناسبی انجام شود. نرم افزارهای قیمت گذاری بلادرنگ به مدیریت تقاضا كمك می كنند، تا هر زمان كه برق گران است قیمت خرده فروشی را افزایش دهند و هنگامی كه قیمت برق پایین است قیمت خرده فروشی را كاهش دهند .
به هر حال ، مردم با این گونه نرم افزارها آشنایی ندارند ولی اكنون سیستمی طراحی شده است كه مصرف انرژی مشترك را بر اساس تنظیمات خود (كه توسط مشترك انجام شده است) بر اساس قیمت و زمان كنترل می كند . این سیستم ها مشتركینی را كه نگران محیط زیست خود هستند قادر به كنترل منبع تولید انرژی می كند و می توانند از آن نوع انرژی استفاده كنند كه آسیب كمتری به محیط زیست وارد می كند .

كاهش 2.5 درصدی در مصرف انرژی ، آزاد سازی گازco2 را به میزان یك میلیون تن كاهش میدهد.
كاهش هزینه Billing و هزینه سرویس دهی به مشتركین نرم افزارهای پیشرفته اندازه گیری قادر به خواندن اتوماتیك كنتورها با دقت بالا و بهبود بخشیدن به كارائی مراكز Call center هستند. موارد ذیل قابل پیش بینی و تحقق هستند
كاهش هزینه های مرتبط با افزایش بازده قرائت كنتورها
- P كاهش در نیروی انسانی كه نیاز به قرائت دوره ای كنتورها بوده است .
كاهش تماسها باCall center یك میلیون دلار منافع سالیانه
منافع سالانه حاصل از جلوگیری سرقت انرژی 10 تا 20 میلیون دلار
قطع و وصل از راه دور 5 تا 10 میلیون دلار منافع حاصل از عدم مراجعه تكنیسین

تلفات خطوط انتقال و توزیع كه حاصل از امپدانس هادی ها و عملكرد شبكه كم بازده است كه در حال حاضر بین 8 تا14 درصد است، با كاهش این تلفات ، نیروگاهها می توانند در سطح تولید پایین تر قرار گیرد و در نتیجه آلودگی كمترمی شود . شبكه توزیع هوشمند، ما را قادر به محاسبه و حداقل سازی تلفات خطوط با بوجود آوردن بالانس بهینه بین ولتاژ و فركانس و توان راكتیو می سازد.
كاهش 20 درصدی تلفات خطوط انتقال میزان تولید را500000 تن در سال كاهش می دهد .

شبكه توزیع هوشمند از روشهای زیر برای كاهش تلفات سیستم استفاده می كند :

در مدار قرار دادن بانك های خازنی از راه دور برای كاهش جریان مورد نیاز برای توان راكتیو
اندازه گیری ضریب توان مشتركین در ترانس های توزیع
بالانس بار با استفاده از اتوماسیون توزیع
كنترل و به مدار آوردن منابع انرژی تولید پراكنده(DG)


بهینه سازی سرمایه

شبكه توزیع هوشمند ما را قادر به آگاهی از سلامت و اطمینان شبكه می نماید . جمع آوری و انتقال داده ها سیستمی را بوجود می آورد كه قادر است تصمیم گیری اتوماتیك انجام دهد . نتیجه این عمل، قابلیت بهره برداری بهینه از سرمایه است كه دلایل آن عبارتند از :
اجتناب از خرابی ها با تعویض به موقع كابل ها ، تجهیزات ،پست ها و ترانس های توزیع
تنظیم دینامیكی ترانس ها برای كمك به تعویق سرمایه گذاری در این زمینه
افزایش عمر تجهیزات تولید كه از سرمایه گذاری مجدد جهت تولید انرژی مورد نیاز جلوگیری می كند .

 

نتایجی كه از راه اندازی شهر نمونه بدست آمده است به شرح ذیل است :
* كاهش سرمایه مورد نیاز در زیر ساخت های توزیع و پست ها حدود 1200000 دلار در سال
* كاهش هزینه های نگهداری ترانس های توزیع حدود 30000000 دلار در سال
* كاهش هزینه نگهداری ترانسهای فشار ضعیف به میزان 1000000 دلار در سال

پروژه پیشنهادی جهت اجرایSmart Grid

با توجه به بررسی های بعمل آمده توسط كارشناسان جهت پیاده سازی این شبكه ، فازبندی پروژه به شكل زیر پیشنهاد گردید :
فاز اول شامل نصب تجهیزات اولیه جهت تست موردی و ایجاد منطقه نمونه – فاز دوم توسعه فاز اول و شروع به كار سیستم

فاز اول
- نصب تجهیزات جهت منطقه نمونه شامل تعویض 15000 كنتور (خانگی ، صنعتی و روشنایی معابر) ، بهینه سازی 2 پست توزیع و 5 فیدر منشعب از آن
- راه اندازی پرتال جهت مدیریت مصرف انرژی و اطلاعات كامل مصرف

فاز دوم
- نصب تجهیزات شبكه توزیع و انتقال باقیمانده ( 2 پست توزیع ، 20 فیدر و 35000 مشترك)
- نصب تجهیزات اتوماسیون در منازل
- فعال سازی پرتال جهت استفاده تمام مشتركین
- استفاده از تولیدات پراكنده شامل باد ، خورشید ، اتومبیلهای برقی و مدیریت آنها

منبع :http://elecamp.org

عوامل قابليت اطمينان سيستم قدرت

 عوامل قابليت اطمينان سيستم قدرت

مقدمه:

يكي از مهمترين مسئوليتهاي بهره‌برداري سيستم قدرت فراهم آوردن امكان عملكرد قابل سيستم قدرت است. در طراحي و ساخت تجهيزات سيستم قدرت و خطوط انتقال و توزيع زيادي ره اين تجهيزات سيستم قدرت و خطوط انتقال و توزيع زيادي به اين عوامل معطوف مي‌شود.

تجهيزات توليد و پست با دقت طراحي مي‌شوند تا سالها با اطمينان كار كنند و در طراحي نكاتي در نظر گرفته شده است تا اضافه ولتاژهاي گذاري ناشي از رعد و برق و امواج حاصل از قطع و وصل را تحمل نمايد. تجهيزات را چنان طرح كرده‌اند كه فشارهاي مكانيكي و الكتريكي را كه ممكن است در اثر جريانهاي شديد اتصال كوتاه ناشي شوند تحمل كنند.

طراح سيستم، قدرت كافي براي خطوط تجهيزات پست تامين مي‌كند تا به طور معمول از كار افتادن تجهيزات نظير خط، مجموعه ترانس، مقره‌هاي كليد، يا مشكلات مشابه، منجر به قطع برق مصرف كننده نگردد.

معيار معمول در طراحي آن است كه امكانات و ظرفيت لازم براي تحمل يك حادثه قابل پيش‌بيني نظر قطع يك خط، ترانس، يا واقعه معقول ديگر را تامين نمايد. معمولاً به دليل هزينه فزاينده و احتمال كم وقوع و حادثه در يك زمان در طراحي سيستم امكانات لازم براي تحمل دو حادثه يا بيشتر را در نظر نمي‌گيرند.

پس از آن كه سيستم قدرت طراحي و ساخته شده، مسئوليت بهره‌بردار سيستم قدرت است كه از آن چنان بهره‌برداري كند كه از محدوديتها طرح تجاوز نشود و نيز مراقب شرايطي باشد كه در صورت وقوع بر قابليت اطمينان تاثير مي‌گذارند و آماده باشد تا از وقوع شرايط باشد كه در صورت وقوع بر قابليت اطمينان تاثير مي‌گذارند و آماده باشد تا از وقوع شرايط مخاطره آميز جلوگيري كند به دنبال وقوع حادثه‌اي كه منجر به قطع برق مي‌شود و يا تجهيزات آماده كار نباشد بهره‌برداري سيستم بايد تا حد امكان سيستم را به حالت عادي برگرداند. به نحوي كه قابليت اطمينان  آن در بالاترين سطح ممكن نگاه داشته شود.

عوامل موثر بر قابليت اطمينان سيستم قدرت:

ـ برخي از عوامل موثر بر‌قابليت اطمينان سيستم قدرت عبارتند از:

1ـ ظرفيت ذخيره

2ـ ظرفيت كافي انتقال و پست

3ـ توانايي هماهنگ كردن بار و توليد.

4ـ قطع فوري خطوط يا تجهيزات اتصالي شده و به كار‌گيري دوباره امكانات

5ـ توانايي در راه اندازي دوباره  تجهيزات توليد.

6 ـ توانايي بكارگيري تجهيزاتي نظر كليدهاي قدرت بدن وابستگي به انرژي سيستم قدرت

7 ـ توانايي فراهم آوردن تركيباتي گوناگون خطوط يا تجهيزات پست براي باز گرداندن سريع تجهيزات سالم به كار .

8ـ همبستگي كافي و قابل اطمينان با ديگر سيستمهاي مجاور

9ـ نمايش قابل شرايط سيستم و ارتباط مطمئن با پستهاي مهم انتقال و توليد.

فهرست فوق به هيچ عنوان كامل نيست، ليكن انواعي را شامل مي‌گردد كه براي حصول اطمينان از بهره‌برداري سيستم قدرت مي‌بايست مرور شوند. برخي از اقلام فهرست شده در ضمن طراحي تعيين مي‌گردد. و تحت كنترل بهره‌برداري سيستم نيست. بحث ذيل سعي بر آن دارد. تا عواملي را عنوان كند كه با اعمال كنترل روي آنها، بهره‌بردار سيستم بتواند براي دستيابي به حداكثر قابليت اطمينان با امكانات موجود اقدام كند.

ذخيره گردان:

ظرفيت توليد موجود در سيستم مازاد بر بار سيستم را، ذخيره گردان گويند.

احتمالاً ذخيره گردان كافي، عامل اصلي تامين در بهره‌برداري از سيستم قدرت است.

خط مشي تعيين مقدار ذخيره گردان مطلوب يك سيستم، وابسته به عوامل مربوط به ميزان مخاطره سيستم و اقتصاد مي‌باشد. پس از تعيين خط مشي ذخيره گردان وظيفه بهره بردار سيستم قدرت است كه سعي كند همه روزه اين معيار را رعايت كند سيستم در اثر ذخيره ناكافي به مخاطره نيفتد.

به دليل هزينه توليد بار ذخيره زايد بهره بردار سيستم بايد توجه كند كه ذخيره زايد حمل نشود. ميزان ذخيره گردان را مي‌توان به شكل درصدي از حداكثر بار روزانه يا بر اساس ميزان خطر مربوط به قطع ظرفيت توليد واقعي سيستم بيان كرد

تعيين ذخيره گردان بشكل درصدي از حداكثر با روزانه آنچنان مطلوب نيست چرا كه ممكن است خطرات واقعي موجود در سيستم را در نظر نگيرد

از اين گذشته بويژه در مورد واحدهاي حرارتي، معمولاً واحدهاي توليدي از زمان صدور فرمان راه‌اندازي تا زمان آمادگي به چند ساعت وقت نياز دارند. از زمان صدور فرمان راه اندازي تا زمان آمادگي به چند ساعت وقت نياز دارند. در نتيجه، تخمين بار لازم است و اين تخمين ممكن است تا حدودي شامل خطا باشد. اگر بار را كم تخمين زده باشيم درصد ذخيره گردان در زمان حداكثر بار ممكن است از آنچه معيار را يجا مي‌كند كمتر باشد. گاهي اوقات در توافقهاي مربوط به ارتباط سيستمهاي مجاور براي ذخيره گردان ناكافي جرايمي منظور مي‌شود.

روش واقع بينانه تر تعيين معيار ذخيره گردان، احتمالا آن است كه آن را بر مبناي خطر و همراه با در نظر گرفتن خطاي پيش بيني بار و محدوديتها قانوني استوار كنيم. عناصر خطر عبارتند از مقدار بار پر بارترين واحد يا مقدار تواني كه مي‌تواند در صورت وجود خطوط رابط از سيستمهاي مجاور مقداري هم براي خطا در پيش بيني بار محدوديتهاي قانوني در نظر مي‌گيريم. معمولاً هر يك از اين عوامل بين 2 تا 3 درصد هستند. در پاره‌اي موارد عوامل ديگري افزوده مي‌شود. اين مقدار دلخواه به حساب آورنده آلايشهاي غير طبيعي سيستم و ديگر شرايطي است كه احتمالاً منجر به خطر بيش از معمول مي‌گردد.

نمونه‌اي از محاسبات ذخيره‌گردان لازم بر مبناي بيان شده در شكل 1 ـ9 براي سيستم ب آمده است ديگر عوامل وابسته به ذخيره گردان كه مي‌‌بايست تحت رسيدگي پيوسته بهره بردار مقدار افت فركانس وابسته به درصد توليد موجود از دست رفته با احتساب سيستمهاي مجاور است مطلوب است.

كه در كمترين زمان ممكن فركانس را به مقدار عادي بازگردانيم و در صورت وجود خطوط رابط، در حداقل زمان خطوط رابط را به برنامه عادي خود برگردانيم تا باعث ناپايداري يا اضافه بار نشود. تجمع انرژي ناخواسته از حد تجاوز نكند و تاثير خرابي بر سيستم‌هاي مجاور به حداقل برسد.

ژنراتورها از نظر سرعت پاسخ در برداشت بار محدوديتهاي دارند در واحدهاي آبي ميزان برداشت بار معمولاً بوسيله ميزان شتابگري آب در دريچه‌هاي كنترل آب محدود مي‌گردد و در واحدهاي حرارتي پس از آنكه انرژي اوليه ذخيره شده در ديكهاي بخار به مصرف رسيده ميزان برداشت بار توسط ميزان توليد بخاري كه بتواند برداشت بار را حفظ كند، محدود مي‌شود.

شكل 1 ـ 9 (الف)   سيستمي با پيك بار 4000 MW كه در آن پر بارترين واحد 350 مگاواتي است، و در آن خطايي معادل 2% براي پيش بيني 3% براي تنظيم وجود  داشته و هيچ شرايط غير عادي براي آن فرض نمي‌شود.

350 ،          MW 350           پربارترين واحد

  (4000 * 2%)MW 80 =          خطاي پيش بيني

 (4000 *3 %) MW 120 =       خطاي تنظيم

                                 0 =       فاكتور تضميني

                    MW  550             ذخيره چرخشي لازم

شكل 1 ـ 9 (ب) فرض كنيد قبل (الف) بزرگترين واحد همانند (A) باشد، فاكتور تضميني اختياري MW 100 براي به حساب آوردن شرايط عادي در نظر گرفته شود.

MW    500 =                 توان ورودي شكل

MW      80  =                خطاي پيش بيني

MW     120 =                خطاي تنظيم   

MW    100  =                فاكتور تنظيمي

MW    800                   ذخيره چرخشي

اين امكان وجود دارد كه درصد ظرفيت بي باري را كه مي‌توان به وسيله واحدهاي ژنراتور در زمان‌هاي گوناگون مثل  5 و 10 و 30 ثانيه، 1 دقيقه و 5 دقيقه و غيره برداشت تعيين نمود. با اين تعيين ذخيره گردان، مي‌توان به ميزان معقولي پيش بيني كرد كه سيستم به حالتي كه منجر به افت فركانس مي‌‌شود چگونه پاسخ مي‌دهد.

در شبكه هاي به هم پيوسته عظيم، حتي قطعه يك ژنراتور كه پر بار هم افت فركانس قابل ملاحظه اي ايجاد نمي‌كند در چنين مواردي، زاويه توان سيستمي كه توليد را از دست داده عقب مي‌افتد و بلافاصله توان از ديگر سيستمهاي به هم پيوسته به سيستمي كه كمبود سيستم دارد جاري مي‌گردد.

از آنجا كه افت فركانس وجود ندارد و يا بسيار كوچك است تنها نشانه شرايط غير عادي، انحراف توان انتقالي از خطوط رابط از مقادير برنامه ريزي شده آنها است براي باز گرداندن برنامه خطوط رابط به شرايط عادي، لازم است سيگنالهاي كنترل فركانس بار خط رابط و يا دستورات تلفني، به نيروگاههاي داراي ظرفيت ذخيره داده شود. در چنين مواردي، پاسخ ذخيره گردان قدري كنترل از زماني است كه كاهش فركانس چشمگير باشد.

داشتن ذخيره توزيع شده در چند واحد سيستم عامل مهمي در برقراري ذخيره گردان مناسب است.

چنانچه بخش اعظم و يا تمامي ذخيره بر عهده يك واحد بزرگ باشد پاسخ كلي به ميزان بار برداري آن واحد محدود مي‌شود. هنگامي كه ذخيره بين چند واحد تقسيم شود، هر يك سهم خود را در بازگردان شرايط سيستم به حال بر عهده مي‌گيرند و امكان ناپايداري، قطع خط رابط، يا اضافه بار خطوط بار خط و تجهيزات كاهش مي‌يابد. در مجموع مي‌توان گفت كه ذخيره گردان كامل، از عوامل اصلي در برقراري اين است سيستم قدرت است.

مقدار ذخيره گردان مورد لزوم بر اساس ارزيابي كلي تعيين مي‌شود و يك تصميم در تعيين خط مشي مديريت است. پس از تعيين خط مشي، مسئوليت بهره‌برداري سيستم آن است كه اطمينان حاصل كند كه اين خط مشي اجرا شده است و تخصيص ذخيره بين واحدهاي موجود چنان است كه به هنگام قطع توليد يا خطوط رابط به پاسخ مناسب دست خواهند يافت.

شرح وظایف امور دیسپاچینگ فوق توزیع

شرح وظایف امور دیسپاچینگ فوق توزیع

سرپرستی افراد تحت نظارت و ارائه راهنمایی های لازم جهت انجام وظایف محوله .

تقسیم كار بین واحدها و كاركنان تحت سرپرستی .

تنظیم و تدوین و اجرای برنامه های عملیاتی دیسپاچینگ فوق توزیع با هماهنگی دیسپاچینگ منطقه ای

انجام بررسی ها و مطالعات لازم برای بهبود همه جانبه سیستم های موجود در دیسپاچینگ فوق توزیع و ارائه پیشنهادات لازم .

انجام بررسی های لازم برای یافتن نارسائی ها و ضعف های احتمالی سیستم و اقدام به موقع برای رفع آنها.

نظارت و كنترل جداول حداكثر بار مصرفی و منحنی های تیپ بار و بررسی و پیشنهاد و تعدیل بارشبكه و پست ها.

انجام اقدامات لازم برای اجرای صحیح عملیات مانور.

بازنگری مستمر برنامه ها و سیستم های عملیاتی و برنامه ریزی برای اعمال تغییرهای لازم .

انجام اقدامات لازم برای استقرار آرشیو درست و به هنگام از اطلاعات موجود .

نظارت و كنترل برنامه های احتمالی خاموشی ها .

بهره برداری صحیح و مطلوب از كامپیوتر ها و نظارت بر سرویس و تعمیرات بموقع آنها .

تهیه طرح ها ی مخابراتی برای بهبود وضیعت شبكه های مخابراتی موجود و آتی .

انجام بررسی های لازم برای اصلاح سیستم كنترل ازراه دور .

شركت در جلسات ، كمیسیون ها و سمینارهای مربوطه و ارائه گزارش آن به مقام مافوق .

تهیه گزارشات لازم .

تفهیم و آشنایی كاركنان دفتر با خط مشی كیفیت و به حداكثر رساندن مشاركت آنان در امور كیفیت.

تهیه و ارائه هر گونه مستندات كیفی مورد نیاز در دفتر با هماهنگی دفتر خدمات مدیریت و بهره وری .

اقدام جهت رفع موارد نامنطبق طبق گزارشات ممیزی و انجام اقدامات اصلاحی و پیشگیرانه مطابق روش اجرایی مربوطه .

سرپرستی و نظارت بر تمامی فعالیت های مرتبط با دفتر مربوطه و حوزه عملیاتی خود طبق خواسته های كیفی تعیین شده .

همكاری باواحد آموزش و بررسی پیش بینی نیازهای آموزشی پرسنل مربوطه .

انجام كلیه مسئوولیت هایی كه در روش های اجرایی نظام كیفیت قید شده است .

 

لزوم افزایش دانش فنی اپراتورهای پست های انتقال و فوق توزیع یکشنبه هفدهم بهمن 1389 21:41

ما باید تلاش کنیم تا از شبکه های فوق توزیع و انتقال نیرو که حد فاصل بخشهای تولید و توزیع می باشد در تدوام برق رسانی به مشترکین و در نتیجه جلب رضایت آنها به صورت بهینه بهره برداری نماییم .

صنعت برق که به عنوان پیچیده ترین و بهنگام ترین صنعت در دنیا مطرح است ، ظرفیت ذخیره سازی بسیار محدودی دارد به طوری که عرضه و تقاضا در آن لحظه ای می باشد بنابراین باید توازن کاملی بین تولید و مصرف چه از نظر میزان انرژی وچه از نظر امکان انتقال انرژی وجود داشته باشد تا پایداری شبکه های فوق توزیع و انتقال نیرو در این توازن نقش محوری و اساسی را ایفا نماید .

    امروزه در کشورهای پیشرفته ی صنعتی تلاش بر این است که در صنعت علاوه بر محصول مطلوب ، دقت و سرعت عمل و به ویژه ایمنی نیروی انسانی و تجهیزات تامین شود . یکی از عوامل مهمی که در بهره برداری بهینه از شبکه ی تحت پوشش و پایداری آن موثر است ، ارتقای دانش فنی اپراتور پست های فوق توزیع و انتقال نیرو است .

شرایط سنکرون کردن

شرایط سنکرون کردن :

1. برابری ولتاژها : توسط تغییر شدت جریان تحریک ژنراتورها در نیروگاهها و استفاده از جبران کننده ها در پست ها صورت می گیرد .
2. برابری فرکانس ها : توسط تنظیم محرک اولیه ژنراتورها صورت می گیرد .
3. برابری فاز اختلاف سطح ها (هم فاز بودن) : برای هر سیستمی که برای اولین بار وارد مدار می شود ، قبل از وارد مدار شدن توسط گروه تعمیرات تست می گردد . این ترتیب تا زمانی که تغییرات اساسی روی شبکه انجام نشود ، برقرار است .
4. برابری حوزۀ دوار : ترتیب صحیح فازها را می توان توسط سه عدد لامپ کنترل نمود . این لامپ ها مابین فازهای هم نام که باید به هم متصل شوند ، بسته می شوند . اگر در این حالت (قبل از پارالل) ترتیب فازها صحیح باشد ، لامپ ها با هم خاموش و با هم روشن می شوند ولی اگر ترتیب فازها غلط باشد ، لامپ ها یکی پس از دیگری خاموش و روشن می شوند .

 

سنکرون کردن دو شبکه به دو صورت انجام می گیرد :

سنکرون کردن به طریقه اتوماتیک

در این حالت اپراتور مسئول ، دکمۀ اتوماتیک سنکرون را فشار داده و منتظر می ماند . سیستم اتوماتیک سنکرون وارد مدار شده و به طور خودکار فرکانس ها و ولتاژها را مساوی می نماید و در شرایطی که دو سیستم هم فاز شدند ، دژنکتور به طور اتوماتیک وصل می گردد . اگر نیاز باشد عمل پارالل در پست ها انجام گیرد ، لازم است همزمان با مرکز دیسپاچینگ ملی تماس وجود داشته باشد تا با تغییراتی که در تولید مناطق مختلف انجام می گیرد ، فرکانس دو شبکه برابر گردد .

سیستم اتوماتیک سنکرون معمولاً بین 5 تا 10 دقیقه در مدار می ماند . اگر در این مدت شرایط سنکرون آماده گردید ، دو شبکه با هم پارالل می گردند . در غیر این صورت این سیستم از مدار خارج می گردد .

سنکرون کردن به طریقه دستی

پس از مساویکردن ولتاژها و فرکانس های دو شبکه با توجه به حرکت عقربه دستگاه سنکرونسکوپ ، زمانی که عقربه روی نقطه صفر رسید ، دو شبکه با هم فاز می باشند . در آن لحظه می توان اقدام به وصل دژنکتور نمود .

 

سنکروچک

تبدیل یک شبکه خطی به یک شبکه رینگ با وصل یک دژنکتور را سنکروچک گویند . زمانی که در شبکه سراسری حادثه ای باعث قطع یک یا چند خط انتقال نیرو شود ، شبکه سراسری از حالت رینگ خارج شده و به شبکه خطی تبدیل می گردد . چون فرکانس در این شبکه تغییر نمی کند این شبکه سنکرون می باشد ولی به خاطر اطمینان ، زمانی که کلید سنکرون روشن می شود ، اطلاعات روی تابلوی سنکرون بایستی چک شود .

اولاً عقربه دستگاه سنکرونسکوپ در نقطه ای ثابت باشد . ثانیاً زاویه ای که با نقطه صفر سنکرونسکوپ می سازد ، بیشتر از 15± درجه نباشد . این زاویه را زاویه بار (LOAD ANGLE) می گویند . این زاویه بر اثر اختلاف ولتاژ ارسالی روی شبکه و ولتاژ دریافتی بوجود می آید .

عمل سنکروچک نیز به دو صورت انجام می گیرد :

به طور خودکار

با فشار دادن دکمه خودکار ، سیستم سنکروچک وارد مدار می شود . در صورتی که زاویه بار کمتر از 15± درجه نسبت به نقطه صفر باشد ، بلافاصله دژنکتور وصل شبکه به حالت رینگ در می آید . در غیر این صورت پس از جند دقیقه بدون اینکه دژنکتور وصل شود ، سنکروچک از مدار خارجمی گردد.

به طریق دستی

جهت سنکروچک نمودن دستی شبکه دستگاه سنکرونسکوپ را وارد مدار می نماییم و به عقربه آن توجه می کنیم . چنانچه زاویه بار بیشتر از 15± درجه نباشد ، می توانیم دژنکتور مربوطه را وصل نماییم . در صورتی که زاویه بار از 15± درجه بیشتر باشد ، مجاز به وصل دژنکتور نمی باشیم تا اینکه اقداماتی جهت کم کردن زاویه بار توسط دیسپاچینگ ملی انجام پذیرد آنگاه پس از کاهش زاویه بار می توانیم دژنکتور مربوطه را وصل نمایم .

http://golpesarbargh.blogfa.com

نحوه کد گذاری تجهیزات در پستها:

نحوه کد گذاری تجهیزات در پستها:

اسامی ایستگاهها که در طرحها و فرمها ودیاگرامهای عملیاتی بکار برده می شوند شامل اصطلاح،نوع و یا مخفف نامهایی است که توسط واحد مرکزی وزارت نیرو مطابق با استاندارد تعیین و تصویب شده است.مرکز دیسپاچینگ ملی در نقشهایی که از شبکه برق ارائه می دهد مقررات تصویب شده ای را بکار می برد که در واقع مقررات استاندارد شده وزارت نیرو می باشد .مقررات مذکور شامل علائمی است که برای مشخص نمودن واحد های تولید و ترانسفورماتورها،کلیدها و سایر تجهیزات ایستگاهها استفاده می شود.همچنین طبق قراردادهای فوق ،علائم مشخصه، جهت شناسایی ولتاژ تجهیزات ،شماره تجهیزات و سطح مقطع هادی بکار رفته در آنها و خط بکار می روند.

مقررات وقراردادهای نقشه خوانی جهت نقشه های شبکه برق کشور در زیر آورده شده اند:

کدگذاری ایستگاهها:

هر ایستگاهی توسط یک علامت مخصوص به خود مشخص می شود واین علامت معمولاً اولین حرف نام ایستگاه میباشد.علامت شناسایی ایستگاه همیشه مقابل کد تمام تجهیزات و دستگاههایی که در نقشه عملیاتی نشان داده شده،نوشته می شود.

بدین ترتیب علامت مشخصه و دستگاههای دو ایستگاه مجاور مشابه نخواهند بود.

تبصره:

در شرایطی که نام دو ایستگاه با یک حرف شروع شده باشد می توان برای یک ایستگاه حرف اول و برای ایستگاه مجاور حرف آخر و در بعضی شرایط یکی از حروفی که در تلفظ آن تاٌکیدشده استفاده گردد.

کدگذاری خطوط،کابلهاو اتصالات خطوط:

برای شناسایی و نام گذاری هر خط علامت شناسایی هر دو ایستگاه را نوشته وبه دنبال آن سه رقم اضافه می شود.رقم اول از سمت چپ بعد از حروف،نشان دهنده ولتاژ خط ودو رقم بعدی شماره خط را مشخص می نمایند.بطور مثال خط 230 کیلو ولت همدان-سنندج را با کد NJ813 نشان می دهند که حروف N وJ از آخر کلمات همدان و سنندج گرفته شده است.عدد 8 مربوط به ولتاژ230 کیلو ولت  وعدد 13 شماره خط می باشد.

خطوط انشعابی نیز توسط علامت شناسایی ایستگاههایی که از آن منشعب می شوند ،شخص خواهند شد.

ارقام ذکر شده در جدول صفحه بعد نوع ولتاژ ایستگاهها و تجهیزات و خطوط را نشان می دهد ،که در کدگذاری تجهیزات اولین رقم بعد از حروف می باشد.

کد	نوع ولتاژ بر حسب کیلووات
0	3/3کیلوولت پایین تر و نقاط صفر تجهیزات و اتصال زمین
۱	3/3
۲	6/6
۳	11
۴	20
5	33
6	66
7	132
8	230
9	400

 

روش دیگر برای نمایش نوع ولتاژ خطوط بر حسب کیلوولت ،رنگ خطوط برای شناسایی و نام گذاری است.که بر روی تابلوها و نقشه های موجود در اتاق فرمان به دو صورت داده شده است.در  جدول ذیل با رنگهای ولتاژهای مختلف آشنا می شوید.                                                  

رنگ	نوع ولتاژ بر حسب کیلو ولت
مشکی	11کیلوولت به پایین
زرد	20-11کیلوولت
نارنجی	33کیلوولت
آبی	86-63کیلوولت
سبز	132کیلوولت
قرمز	230کیلوولت
بنفش-قهوه ای	400کیلوولت

 

کدگذاری شین ها(bus bar):

شین ها بوسیله یک حرف و یک عدد دو رقمی مشخص می شوند که حرف ،نام ایستگاه را مشخص می کند.رقم اول از سمت چپ بیانگر ولتاژ و رقم دوم بیانگر شماره شین است.

باس بارهای اصلی را با اعداد فرد و باس بارهای فرعی را با اعداد زوج نشان می دهند.در ایستگاههایی که فقط دو باس بار وجود دارد جهت سهولت کدگذاری یکی از باس بارها را باس بار فرعی محسوب می کنیم .

بدین صورت می توانیم bayهای خروجی را کدگذاری نمائیم بطور مثال پست 400کیلوولت شیراز.

تبصره:

باس بار اصلی همیشه برقدار است ولی باس بار فرعی فقط در شرایط اضطراری برقدار می گردد وباس بارهای اصلی و فرعی را بدین صورت نشان می دهند:

باس بار اصلی و فرعی پست 230 کیلوولت A81 B.B-A84 B.B

باس بار اصلی و فرعی پست  400 کیلوولتT91 B.B-T94 B.B

کدگذاری کلیدهای فشار قوی:

جهت کد گذاری کلیدهای فشار قوی از یک حرف و4 عدد استفاده شده است،بطور مثال بر خط 66-11کیلوولت شیراز کلیدی با ارقام 3122 قرار دارد که رقم اول بیانگر ولتاژ است و دو رقم بعدی شماره خط می باشند،رقم 2 که در انتها آمده است ،رقمی است که تمام بریکرها به آن ختم می شوند.

تجزیه وتحلیل کد کلیدهای فشار قوی:

این کلیدها را با یک حرف و یک عدد چهار رقمی نشان می دهند که از سم چپ بعد از حرف اختصاری ایستگاه ،رقم اول ولتاژ کلید ورقم دوم و سوم بطور مشترک نوع تجهیزات و شماره آن ورقم چهارم نوع قطع کننده را مشخص می نماید.

نوع قطع کننده

نوع تجهیزات وشماره تجهیزات

ولتاژ تجهیزات

حرف اول نام ایستگاه

 

در این جدول که از 4 قسمت تشکیل شده است،از سمت چپ ،قسمت اول نام ایستگاه و قسمت دوم ولتاژ تجهیزات را نشان می دهد.

اگر39-00 باشد کلید متعلق به خط می باشد.

اگر59-40باشد کلید متعلق به ترانسفورماتور می باشد.

اگر79-60باشد کلید متعلق به ژنراتور می باشد.

اگر99-80باشد کلید متعلق به دستگاه خاصی نمی باشد و متفرقه می باشد.

رقم چهارم طبق جدول ذیل، نوع کلید و محل آن را مشخص می نماید:

 

شماره	نوع و محل قطع کننده
1	سکسیونرانتخاب کننده اولین شین
2	کلید قدرت
3	سکسیونرخط
4	سکسیونرانتخاب کننده دومین شین
5	سکسیونربای پاس
6	سکسیونربا فیوز مربوط به ترانسفورماتور
7	سکسیونرمربوط به ژنراتور
8	سکسیونرمتفرقه
9	سکسیونرارت
10	سکسیونرجدا کننده شین از نظر طولی با سکسیونر جدا کننده طول خط

 

کدگذاری سکسیونر باس بار:

پس از نوشتن حرف اول نام ایستگاه کد ولتاژ را می نویسیم. سپس عدد 8 وپس از آن شمارهباس بارو نهایتاًعدد 9 که بیانگر سکسیونرارت میباشد.

بطور مثال:ارت باس بار اصلی یک پست400 کیلوولت با حرف اختصاری Aچنین نوشته می شود:

A9819

بطورمثال در ذیل قسمتی از نقشه های مربوط به تابلوهای اتاق فرمان 66کیلوولت شیراز می باشد:

6832بریکر خط 66کیلوولت فرعی خط سوم که رقم آخر به 2 ختم شده است.

6831سکسیونر خط 66کیلوولت فرعی باس اصلی

6834سکسیونر خط 66کیلوولت فرعی باس فرعی نسبت به سکسیونر6831

6810اولین سکسیونر رابط خط 66کیلوولت

6820دومین سکسیونر رابط خط 66کیلوولت

6830سومین سکسیونر رابط خط 66کیلوولت

کدگذاری ترانسفورماتورهای قدرت:

ترانسفورماتورهای قدرت را با حرف Tمشخص می نمایند.با توجه به تعداد ترانسفورماتورها،در کنار حرف Tشماره 1 تا 19 به طور متوالی قرار می گیرد.

بطور مثال T1-T2-T3-T4-….-T19چنانچه ایستگاهی فقط یک ترانسفورماتور داشته باشد آن را با

T1نشان می دهند.

کدگذاری ترانسفورماتورهای مصرف داخلی:

ترانسفورماتورهای مصرف داخلی را با حروف S.Sکدگذاری می کنند و به دنبال آن همانند ترانسفورماتورهای قدرت ترتیب عدد 1 تا 19 نوشته می شود بطور مثال:S.S1-S.S2

کدگذاری ترانسفورماتورهای اولیه:

ترانسفورماتورهای ولتاژ با حروف P.T-V.T-C.V.Tمشخص می شوند.به دنبال آن شماره شینه-خط و یا دستگاهی که ترانس ولتاژ به آن وصل شده می آید بطور مثال81P.T-831P.T

با توجه به اینکه ممکن است یک دستگاه بیش از یک P.Tداشته باشد و همچنین برای مشخص نمودن فازها به روش زیر شماره گذاری می نمایند:

فاز Aاولین ترانس ولتاژ           (A) T1P.T1

فاز Bدومین ترانس ولتاژ        (B)   T1P.T2

کدگذاری ترانسفورماتورهای جریان:

ترانسفورماتورهای جریان را با حروف  C.T وشماره خط ،ترانس و یا سایر تجهیزات که C.T متعلق به آن است آورده می شود.بطور مثال:841C.T1   

ترانس جریان شماره 1 مربوط به طرف 230کیلوولت  801C.T1

جهت تعیین فازها درانتها علامت مشخصه فازها اضافه می گردد.بطور مثال:

801C.T1(A)--------------841C.T1(A)                                                                  

اگر دستگاه مجهز به بیش از یک C.Tباشد ،بعد از کد دستگاه شماره C.T مشخص می گردد.

بطور مثال:C.T1-C.T2-C.T3

کدگذاری ترانسفورماتورهای زمین:

ترانسفورماتورهای زمین با حروف G.T-E.T  مشخص می شوند و با توجه به تعداد آنها در پست بعد از نوشتن حروف اختصاری به ترتیب شماره های 1 -2-3 نوشته می شود.

بطور مثال:G.T1-G.T2-G.T3---------------E.T1-E.T2-E.T3                        

کدگذاری راکتورها:

راکتورها با حرف R مشخص می شوند و پس ازآن شماره راکتور که معمولاً از 1 تا 19 می باشد تعیین می گردد.

بطور مثال:R1-R2-R3-……….-R19

کدگذاری خازنها:

خازنها با حرف S.C=STATIC CAPACITOR معیین می گردند و به دنبال آنها یکی از اعداد 1 تا 19 بکار می روند.

S.C1-S.C2-……….S.C19                                             

کدگذاری برقگیرها:

برقگیرها با کد L.A تعیین می شوند و پس از آنها شماره دستگاهی که برقگیر به آن تعلق دارد ،اضافه می گردد.بطور مثال:K836 L.A برقگیر خط 230 کیلوولت ایستگاه K می باشد . T1L.A برقگیر ترانسفورماتور شماره 1 می باشد.

تذکر:چون هر سه فاز دستگاههای اساسی مجهز به برقگیر می باشند،جهت تشخیص فازها از حروف A-B-C ویا R-S-T استفاده می گردد.بطور مثال برقگیر فاز A خط 230 کیلوولت ایستگاه K عبارتست از:      K836 L.A-A

کدگذاری خطوط ولتاژ پایین:

خطوط منشعب از ترانسفورماتورهای ولتاژ و مصرف داخلی را با حرف  F مشخص می کنند و پس از آن نام دستگاهی که خط از آن منشعب شده نوشته می شود.

بطور مثال:PT1 F1

پایداری ولتاژ در شبکه های قدرت

پایداری ولتاژ در شبکه های قدرت

با تغییر ساختار جدیدی که در سالهای اخیر در سیستمهای قدرت پدید آمده و باعث شده است که واحدهای تولیدی ، توان الکتریکی هرچه بیشتری را از خطوط انتقال عبور دهند،بدین ترتیب انتظار می رود شاهد فروپاشی ولتاژ گسترده تر و بیشتر سیستم های قدرت باشیم. برای مثال عبور توان بیش از حد یک خط انتقال باعث افت ولتاژ بیش از حد و کاهش ظرفیت انتقال توان الکتریکی به بخش مشخصی از سیستم قدرت گردد.

پایداری ولتاژ چیست؟

تعریف IEEE از پایداری ولتاژ عبارتست از توانایی یک سیستم قدرت در نگهداری ولتاژ دائمی در همه باسهای سیستم بعد از بروز اغتشاش در شرایط مشخصی از بهره برداری. اغتشاش ممکن است خروج ناگهانی یکی از تجهیزات باشد یا افزایش تدیریجی بار. هنگامی که توان الکتریکی انتقالی به بار رو به افزایش است تا بتواند بار اضافه شده را تامین کند (بار ممکن است مکانیکی، حرارتی یا روشنایی باشد9، و هر دو مؤلفه یعنی توان و ولتاژ قابل کنترل بمانند، سیستم قدرت پایداری ولتاژی خواهد بودو اگر سیستم بتواند بار الکتریکی را منتقل کند و ولتاژ از دست برود سیستم تاپایدار ولتاژ است. فروپاشی ولتاژ هنگامی رخ یم دهد که افزاییش بار باعث غیرقابل کنترل شدن ولتاژ در ناحیه مشخصی از سیستم قدرت گردد. بنابراین ناپایداری ولتاژ در طبیعت خود یک پدیده ناحیه ای است، که میتواند بصورت فروپاشی ولتاژ کلی بدل گردد بدون هیچ پاسخ سریعی.

موضوعات پایداری ولتاژ چه هستند؟

آگاهی در مورد مشخصات بار که از شبکه های قدرت بزرگ قابل دسترسی هستند.

· روشهای کنترل ولتاژ در ژنراتور ها، دستگاههای کنترل توان راکتیو (مانند خازنهای موازی، راکتورها) در شبکه.

· توانایی شبکه در انتقال قدرت، به خصوص توان راکتیو، از نظر تولید به نقاط مصرف

· هماهنگی بین رله های حفاظتی و ادوات کنترل سیستم قدرت.

در هنگام بروز ناپایداری چه اتفاقاتی می افتد؟

ناپایداری ولتاژ اغلب هنگامی رخ می دهد که بروز یک خطا ظرفیت سیستم انتقال یک شبکه قدرت را کاهش می دهتد. پس از بروز این خطا، به سرعت بار مصرفی بارهای حساس به ولتاژ افت می کند آنگونه که ولتاژ افت کرد.

این کاهش بارگیری بصورت موقتی باعث می شود که سیستم قدترت پایدار بماند. به هر حال با گذشت زمان توان مصرفی بارها افزایش خواهد یافت چرا که بسیاری از بارها بصورت دستی یا اتئماتیک کنترل میشدند تا بتوانند نیازهای فیزیکی ویژه و تعیین شده ای را برآورده کنند و همچنین نپ ترانسفورماتورهای قدرت به گونه ای تغییر خواهند کرد تا بتوان ولتاژ مورد نیاز را تامین نمود با اینکه ولتاژ در سمت ائلیه ترانس 0ولتاژ سیستم انتقال) مقدار مطلوب را نداشته باشد و از حد مطلوب پائینتر باشد. از هنگامی که بار به مقدار اولیه خود (قبل از بروز خطا) دست یافت، ممکن است سیستم قدرت وارد مرحله ناپایداری ولتاژ گردد که زمینه فروپاشی ولتاژ نیز هست. در خلال این مرحله بهره برداران (Operators) سیستم قدرت ممکن است کنترل ولتاژ و پخش بار در شبکه را از دست بدهند.

ممکن است توان راکتیو خروجی ژنراتورهای سیستم قدرت کاهش یابد تا از حرارت بیش از حد آنها جلوگیری به عمل آید، این کار باعث میگردد ذخیره توان راکتیو سیستم قدرت کاهش یابد و از دست برود. از طرفی با کاهش یافتن ولتاژ موتورها از حرکت باز می مانند که خود باعث مصرف توان راکتیو بسیاری میگردد که نهایتاً این امر فروپاشی کامل ولتاژ را در پی دارد.

چه چیزهایی باعث بروز فروپاشی ولتاژ در شبکه میگردند؟

از آنجایی که واحدهای تولیدی در صددذ انتقال توان هرچه بیشتر از خطوط انتقال هستند، وقوع فروپاشی ولتاژ محتمل تر است، چرا که توان راکتیو مصرفی خطهایی که بیش از حد بارگیری شده اند بیشتر است.

تجهیزاتی که بصورت پل به یکدیگر متصل هستند و همچنین موتورهای سرعت ثابت که مقدار مشخصی توان مصرف رمی کنند – حتی در مواقعی که ولتاژ کاهش می یابد – می توانند به طور موثری کاهش بار موقتی و طبیعی را که به سرعت کاهش ولتاژ شبکه رخ داده و می تواعث خروج در سیستم گردد را کاهش دهد. در پی انجام موارد فوق سیستم قدرت بص.رت ناپایدار درخواهد آمد (Whde Less Stable).

تغییر دهنده های تپ بار اثر ناپایدار کننده مشابهی دارند. برای جبران کاهش ولتاژ در اولیه سیستم، آنها با افزایش نسبت سعی در نگهداشتن ولتاژ ثانویه بصورت ثابت خواهد داتش. نتیجتاً ولتاژ در اولیه سیستم در قسمت ثانویه ظاهر نخواهد شد تا زمانی که LTC (Load Top Changer) به حد نهایی خود نرسد. علاوه بر موارد فوق عمل LTC سبب برزو افزایش توان راکتیو مصرفی در اولیه یم گردد، که باعث ناپایداری ولتاژ اولیه سیستم میگردد.

ادوات FACTS مانند SVCها و STAT COM ها می توانند از ظرفیت انتقال توان را با تامین ولتاژ بصورت اکتیو افزایش دهند اما فقط برای یک نقطه. در انتهای رنج کاری، یک تجهیز FACTS بطور ناگهانی توانایی خود را در کنترل از دست می دهد و بصورت یک تجهیز ثابت عمل می کند. توان راکتیو خروجی از یک خازن ثابت با کاهش ولتاژ نیز کم می شود (معمولاً با توان دوم ولتاژ V²). بدذون کنترل ولتاژ راکتیو، ولتاژ خط پایدار باقی نمی ماند یا اینکه به نقطه ای که فروپاشی ولتاژ در آن رخ می دهد نزدیکتر می گردد نسبت به موقعی که کنترل ولتاژ اکتیو صورت می گرفت.

به عبارت ساده تر، یک فروپاشی ولتاژ هنگامی رخ یم دهد که مقدار توان راکتیو قابل کنترل کافی وجود ندارد و در دسترس نیست تا بتوان توان راکتیو مورد نیاز سیستم قدرت و مصرف کننده را تامین نمود. اگر این نقصان در توان راکتیو به اندازه کافی بزرگ باشد، ولتاژ سیستم کاهش خواهد یافت تا سطحی که برگشت به حالت اولیه غیرممکن گردد.

یک عامل محرک یا آغازگر مورد نیاز است تا فروپاشی ولتاژ واقع گردد. برای مثال ممکن است یک خط انتقال که نقش کلیدی در شبکه ایفا می کند ممکن است به علت برزو خطا از سرویس خارج گردد. از آنجایی که خطوط باقی مانده سعی در انتقال و جبران توان اکتیو ئ راکتیو مورد نیاز دارند، کمبود توان راکتیو بیشتر شده و ولتاژ سطح پایینتری را به خود اختصاص می دهد. همچنان که کمبود توان راکتیو افزایش یابد، کاهش سطح ولتاژ بیشتر شده و خطوط بیشتری شامل خطا میشوند. در این شرایط بروز فروپاشی ولتاژ ناحیه ای یا کلی امری طبیعی است.

آیا انواع مختلفی از فروپاشی ولتاژ وجود دارد؟

- فروپاشی ولتاژ در درازمدت: این نوع فروپاشی هنگامی رخ می دهد که ژنراتورها و تولید کننده های توان الکتریکی از منابع بار بسیار دور هستند و خطوط انتقال به میزان زیاید بارگیری میشدند و سیستم نمی تواند ولتاژ قابل قبول را در منابع بار ارایه دهد. هنگامی که سیستم نمی تواند مقدار کافی توان راکتیو به منطقه بار انتقال دهد، برای مثال، وقتی با کاهش تولید با انتقال مواجه هستیم فروپاشی ولتاژ می تواند حادث گردد. ممکن است بروز این فروپاشی ولتاژ از چند دقیقه تا چند ساعت به طول بینجامد.

- فروپاشی ولتاژ کلاسیک: این مورد هنگامی رخ می دهد که در یک سیستم قدرت بهم پیوسته با تولید پراکند. یک خطا باعث جدا شدن سیستم گردد و سیستم قدرت دارای ذخیره توان راکتیو کافی نباشد تا بتواند نیازهای سیستم و بار مصرف کنندگان را تامین کند. هر چقدر کمبود توان راکتیو بیشتر باشد کاهش ولتاژ نیز بیشتر خواهد بود. نهایتاً ولتاژ به نقطه ای می رسد که بازگشت به حالت اولیه امکان پذیر نیم باشد و سیستم دچار فروپاشی میگردد. این واقعه می تواند بین 1 تا 5 دقیقه بعد از بروز خطا رخ دهد.

- فروپاشی ولتاژ گذرا: دو دسته فروپاشی در این قسمت وجود دارد، اما هر دو کمتر از 15 ثانیه بعد از بروز اغتشاش رخ می دهند. فروپاشی ولتاژ سریع می تواند توام با کاهش سنکرونیزم باشد یا اینکه فروپاشی هنگامی رخ یم دهد که تعداد زیادی از موتورها با هم از کار بیفتند و بخواهیم همه را با هم دوباره به راه بیاندازیم. این مورد می تواند منجر به مصرف توان راکتیو زیاید گردد و فروپاشی ولتاژ را در پی دارد.

تفاوت فروپاشی ولتاژ ناپایداری حالت ماندگار کلاسیک در چیست؟

با توجه به آنچه که تا اینجا گفته شد فروپاشی ولتاژ از کاهش یافتن دامنه بصورت دینامیکی نشأت می گیرد، اما متغیرهای دیگری از سیستم قدرت را نیز شامل میگردد. برای مثال زوایای ماشین نیز در فروپاشی شامل هتسند. بنابراین تفاوت دقیقی نمیتوان بین فروپاشی ولتاژ و اغتشاشات ناپایدار ساز زاویه یا کاهش پایداری حالت دائمی قایل شد، همچنین همه فروپاشی ها نسبت های مختلفی از پایداری ولتاژ و ناپایداری زاویه را در خود دارند. به خاطر داشته باشید که در بسیاری از فروپاشی های ولتاژ ناهماهنگی بین توان اکتیو و زاویهتوان راکتیو و کاهش دامنه ولتاژ در شرایط بارگیری بی شاز حد برزو می کند.

تفا.ت فروپاشی ولتاژ و ناپایداری کلاسیک حالت دائمی موارد مورد تاکید زیر است:

بحث پیرامون فروپاشیدگی ولتاژ شامل بار و دامنه ولتاژ میشود در حالی که بحث پیرامون ناپایداری کلاسیک حالت دائمی روی ژنراتورها و زاویه ها متمرکز میشود. همچنین فروپاشیدگی ولتاژ اغلب شامل دینامیک از نوع طولانی تری است و اثرات تغییرات پیوسته مانند افزایش بار بعلاوه اتفاقات گسسته مانند خروج یک خط می باشد.

نقش توان راکتیو در فروپاشی ولتاژ چیست؟

درست است که فروپاشی ولتاژ یک ناپایداری است که شامل بسیاری از مولفه های سیستم قدرت و متغیرهاشان میگردد اما بصورت نوعی با تامین نشدن توان راکتیو که نتیجه موارد زیر است مرتبط می باشد.

· محدودیت در امر تولید توان راکتیو 0محدودیت های ژنراتور)

· محدودیت در امر انتقال توان راکتیو (تلفات توان راکتیو با بارگیری بیشتر از خظ افزایش می یابد) اگر بارگیری از خظ زیاد شود مقدار زیادی از توان راکتیو ورودی خط که باید در بار مصرف گردد مورد مصرف توسط خط قرار می گیرد برای اینکه تلفات اضافی خط را جبران کند و افت ولتاژ در طول خط نیز افزایش می یابد.

· افزایثش بار راکتیو. میازن مصرف توان راکتیو با افزایش بار افزایش می یابد، اگر موتورها از حرکت بازایستند یا تغییری در ترکیب بار بوجود اید مانند گرما، رطوبت هوا که توسط کمپرسورهای دستگاههای هواساز جبران شدند.

· کاهش توان راکتیو شارژ خطوط انتقال با کاهش ولتاژ.

آیا ممکن است بتوان ناپاداری ولتاژ را پیشگویی کرد؟

بلی. دو دسته نرم افزار کامپیوتری وجود دارد که م تواند پایداری ولتاژ سیستمهای قدذرت بزرگ را تجزیه و تحلیل – و پیشگویی – کنند. پایه و اساس آنها بر پخش بار تکتیو و راکتیو حالت دائمی قرار دارد، دسته دوم نیز مبتنی بر شبیه سازی تغییرات زمانی (Time-variung simulation) هستند. علاوه بر موارد فوف روشهای ریاضی نیز وجود دارند که شامل منحنی های V-Q وP-V ، تحلیل به روش modal و همچنین اندیسهای کارایی(Performance indice) هستند.

- تحلیل بوسیله پخش بار:

با اینکه پایداری ولتاژ امری دینامیکی است، تحلیل پخش بار (حالت دائمی)، که روشی ساده تر و دارای محاسبات کمتری نسبت بخ اتحلیل متغیر زمانی است، بسیار ارزشمند است. تحلیلی پخش بار مختص زمانی است که مقدار بسیار زیادی از بار بصورت غیر موتوری است. این روش در مطالعات وسیعی مورد استفاده قرار می گیرد هنگامی که محدوده های پایداری ولتاژ برای حالت های قبل و بعد از بروز خطا باید تعیین گردند. همچنین این روش بطور موفقیت آمیزی در عیب یابی اتفاقات به وقوع پیوسته سیستم های قدرت واقعی بکار رفتهد است. در پی برزو یک خطا، یا در خلال افزایش بار، تحلیل پخش بار تصویر لحظه ای از سیستم قدرت را شبیه سازی می کند. این روش تحلیل برای بازه های زمانی که در ذیل آورده یم شود دارای معنی خواهد بود:

· 10 تا 30ئ ثانیه بعد از وقوع خطا: سیستم بطور نسبی ساکن خواهد شد تا نوسانات از بین بروند. کنترل تغییر دهئنده های تپا زیر بار، محدود کردن فوق تحریک و کنترل تولید خودکار آنچنان مهم نیستند. بارها نسبت به ولتاژ حساس هستند.

· 2 تا 5 دقیقه بعد از بروز خطا: ممکن است تغییر تپ زیر بار تکمیل شده باشد. رگولاسیون صورت گرفته توسط تپ صنچر در نزدیکی بارها ترمیم بارهای حساس نسبت به ولتاژ را در پی دارد. جریان میدان ژنراتورها ممکن است تا حداقل خود کاهش یابد. کنترل تولید خودکار (AGC: Automatic Generation Control) کامل می شود اگر نامتعادلی بار زیاد نباشد.

· 5 دقیقه یا بیشتر بعد از بروز خطا: بار احیا شده که اکنون از افت ولتاژ آسیب دیده توسط کنترل کننده های ترموستاتیک بازسازی میشود. کنترل تولید خودکار، دوباره برنامه ریزی تولید و پخش بار اقتصادی و همچنین دستورالعمل راه اندازی مجدد بهره برداری نیز در این مرحله باید اجرا گردند.

- تحلیل بوسیله متغیرهای زمانی:

برنامه های پایداری گذرا و همچنین برنامه های طویل المدت یات میان مدت را می توان برای تحلیل متغیر زمانی بکار برد. کاربردهای ممکن برای بکار بردن این روش تحلیل عبارتند از:

· هماهنگ کردم زمتانی تجهیزات: هنگامی که بازه های زمانی با یکدیگر همپوشانی دارند به عنوان مثال سیستم تحریک ژنراتور و کنترل گاورنر، طرح های حفاظتی پیچیده و مخصوص، SVCها، تغییرات بار ناشی از تغییرات فرکانس و ولتاژ (مانند آنچه در مورد موتورهای القایی و دستگاههای تهویه مطبوع گفته شد) و همچنین لود شدینگ تحت ولتاژ کمتر.

· شناختن و آشکارسازی هرچه بیشتر پدیده و ممانعت از بکار بردن تجهیزات اضافی: مدل سازی دامه زمانی تاکید بیشتری بر تحلیل های دقیقتر و مدل سازی دقیقتر دارد.

· تاکید بر کاهش تحلیل های استاتیک با محاسبات پیچیده.

· بهبود کیفیت شبیه سازی: به خصوص در نزدیکی مرزهای پایداری.

· شبیه سازی وقایع دینامیکی سریع مرتبط با فازها و مراحل نهایی فروپاشی ولتاژ

· تهیه و ارایه میزان کارایی سیستم با به کار بردن نمودارهای زمانی که میزان پایداری ولتاژ را نشان می دهند.

برای کسب بینش مضاعف نسبت به مکانیزم ناپایداری ولتاژ، مهندسان می توانند تحلیل مقادیر وزنی را در نقاط متعددی برای سنجش میزان ناپایداری ولتاژ بکار ببرند. برای مثال مقادیر ویژه یک سیستم خطی سازی شده می توانند محاسبه شوند تا بتوانند تصاویر لحظه ای پس از فروشناندن حالت گذرا را نشان دهند.

مقایدر ویژه بریا نشان دادن دوباره تنزل کردن نرخ پادیاری ولتاژ در هنگام تغییر تپ پیوسته نیز بکار می روند و محاسبه می شوند. (این مورد برای سیستم های قدرت واقعی کاربرد آنچنانی ندارند). به هر حال، تحلیل مقادیر ویژه یا هر نوع تحلیل که مربوط به سیستم های هطی سازی شده می باشد می تواند گاهی اوقات منجر به برزو خطا در مورد حس کردن مقدار ایمنی گردد چرا که آستانه های پایداری همیشه تحت تأثیر عناصر غیرخطی هستند مانند ژنراتورها، ادوات FACTS یا تغییر دهنده های تپ زیر بار که می توانند به نهایت مقدار عملیاتی خود برسند. علت این امر این است که تحلیل مقادیر ویژه یا هر نوع تحلیل رمبوط به سیستمهای خطی سازی شده فقط هنگامی می تواند مورد استفاده قرار بگیرد که شرایط سیستم حول یک نقطه کار ثابت تغییر می کند و تحت تغییرات و اغتشاشات کوچکی قرار دارد و می توان معادلاتا سیستم های غیر خطی را در حول آنها خطی سازی نمود. ناآگاهی نسبت به هناصر غیرخطی دینامیکی سیستم، مخصوصاً در حوالی فروپاشیدگی ولتاژ می تواند منجر به نتایج غلط و تصمیم گیری هیا اشتباه شود.

- به کار بردن منحنی های P-V و V-Q

منحنی های V-Q که اسان ترین ابزار برای تحلیل پایداری ولتاژ هستند جبه مهندسان اجازه می دهند تا مقاومت سیستم را با اضافه کردن بار راکتیو بسنجند. برای مثال منحنی V-Q در شکل 1 نشان می دهد که یک بانک خازنی شنت (موازی با شبکه) ولتاژ سیستم را افزایش می دهد و آستانه توان راکتیو را افزایش می دهد.

نحوه عملکرد در سطور زیر مشخص شده است:

* یک کندانسور سنکرون مجازی در یک باس مورد آزمایش تصور کنید. باس مورد آزمایش بصورت یک باس از نوع PV درخواهد آمد بدون هیچ محدودیتی برای توان راکتیو.

* ولتاژهای مختلفی را برای آن درنظر بگیرید.

* نمودار مقدار توان راکتیو را نسبت به ولتاژ رسم کنید.

* نمودار های V-Q را برای شرایط قبل و بعد از اغتشاش رسم کنید همچنین برای مقادیر مختلفی از بارهای مدل سازی شده

نکته: دامنه ولتاژ معنی دار مابین 9/0 تا 1/1 پریونیت می باشد. استفاده از منحنی های V-Q برای بررسی مشکلات بزرگ سیستم کاربرد آنچنانی ندارد.

منحنی های V-Q راه خوبی برای اینکه بتوان تعیین کرد که ایا ولتاژ تحت بار مشخصی پایدار خواهد بود یا خیر؟

منحنی های P-V به عنوان انتخابی دیگر در تحلیل پایداری ولتاژ در سطوح مختلف بارگذاری موثر خواهند بود.

همچنین معادلات سیستم پیچیده تر خواهد شد و سخت تر حل می شوند. هنگامی که قدرت قابل انتقال به حداکثر خود می رسد بنابراین، برای یک شبکه بزرگ تحلیل P-V در نزدیکی محدودیت تا حدی مبهم و پیچیده است. (آای ممکن است سیستم منجر به خطا شود در حل مسئله به علت محدودیت هیا انتقال که به حد آنها رسدیه ایم و حال هیچ راه حلی نداریم و اینکه آیا ممکن است به جواب نرسیم و علت اینکه الگوریتم انتخابی خوب عمل نمی کند؟ در جواب باید یگوییم که بستگی دارد به یک راه حل با الگوریتم غیر همگرا می تواند یک سیستم ناپایدار را به درستی نشان دهید یا خود الگوریتم شکل داشته باشد).

پایداری ولتاژ می تواند در هر نقطه ای از منحنی P-V یک سیستم خطی سازی شده یا بوسیله تحلیل حساسیت یا تحلیل به زوش مدال در حالت دائمی سنجیده شود. سه منحنی نشان داده شده در شکل 2 مربوط هستند به 3 ضریب قدرت بار در نقطه دریافت بار و ضریب قدرت 9/0 پس فاز حالت طبیعی و نرمال سیستم را نشان می دهد. منحتی مربوط به ضریب قدرت واحد (0 و 1) نتیجه اتصال بانک خازنی نسبت به نقطه پایانی خط (محل بار) است که توان راکتیو مورد نیاز بار را تامین می کند، این توان راکتیو با افزایش توان راکتیو درخواستی بار تا حد مجاز آن افزایش می یابد. ضریب قدرت 9/0 پیش فاز اضافه کردن اتصال بانک خازنی دیگری به نقطه اتصال بار است. به این نکته دقت کنید که برای هر منحنی در سطح ولتاژ وجود دارد به ازای دو مقدار توان. بریا سیستم قدرت نرمال در حال طبیعی کنترل بار و کنترل ولتاژ نقطه کار بالاتر به عنوان نقطه کار پایدار و نقطه کار تحتانی به عنوان نقطه کار ناپایدار تلقی می گردد.

- اندیس های کارایی

اندیس های کارایی که می توانند به عنوان پارامترهای تغییر یافته سیتسم مونیتور شوند بسیار مفید هستند. برای اینکه تعیین کنیم سیستم چقدر به تاپایداری نزدیک شده است. این اندیسها عبارتند از:

* ضریب حساسیت:

ابزار شناخته دشه برای مهندسان تولید در جهت آشکارسازی مسئله پادیاری ولتاژ و اندازه گیری صحیح تجهیزات. این ضرایب برای اولین بار در پیشگویی مسئله کنترل ولتاژ منحنی های Q-V ژنراتورها مورد استفاده قرار گرتفند که شامل نشانگر نزدیکی به نقطه فروپاشیدگی ولتاژ نیز میشدند (Voltage Collapse Proximity Indicator: VCPI) و همینطور ضریب حساسیت ولتاژ (Voltage Sensivity Factor:VFS).

* مقادیر منفرد ویژه: مقادیر مینیمم منفرد و مینیمم مقادیر ویژه نشانگرهیا حساس تری هستند.

بریا فروپاشیدگی ولتاژ تا ولتاژهای باس. اندیس ها را می توان برای تعیین اندازه گام مگاوات یا مگاوار بعدی در محاسبات پخش بار برای تعیین منحنی های P.V تحلیل های مربوط به آنها بکار برد.

- آستانه های بارگذاری

مقدار بار اضافه شده (در الگوی مشخصی از اضافه بار) که می تواند منجر به فروپاشیدگی ولتاژ گردد آستانه بارگذاری پایه ای تری و گسترده ترین اندیس برای فروپاسیدگی ولتاژ است. مهندسان انتخاب های متعددی در مشخص کردن آستانه بارگذاری دارند. تغییر در بارگذاری مکی تواند توسط حاصلجمع مقادیر مطلبق تغییرات توان بار یا با استفاده ازمجذور حاضل جمع مربعات تغییرات توان بار تعیین گردد.

همچنین این امر ممکن است که بتوان از آستانه بارگذاری برای اندازه گیری مقدار توان انتقالی بین دو ناحیه استفاده کرد. در هنگامی که ظرفیبت انتقال بین آن دو ناحیه مورد مطالعه قرلر می گیرد.

همواره اینگونه در نظر گرفته می شود که بارها دارای ضریب قدرت ثابتی باشند. در چنین حالتی اندازه گیری تغییر در بارگذاری تغییر توان حقیقی میسر خواهد بود. مزیت دیگر بارهای با ضریب قدرت ثابت اندازه گیری تغییرات بارگذاری آ”نهاست که با حاصلجمع مقادیر جمطلق تغییرات توان بار حاصل می گردد.

- آستانه توان راکتیو:

فروپاشی ولتاژها هنگامی که محدودیت های جاری توان راکتیو حاصل نشود رخ نمی دهد بخصوص در منابع راکتیو بزرگ. پس با آشکارسازی توان راکتیو انتقال داده شده و رزروهای مرتبط با آن در یک سیستم قدرت، بهره برداران می توانند میزان نزدیک شدن به فروپاشیدگی ولتاژ را تعیین کنند (تخمین بزنند) و اقلام اصلاحی مورد نیاز را بکار برند که عباراتند از لود شرینگ، به خصوص بریا نواحی مه نیاز به اضافه توان راکتیو دارند. آستانه هاید توان راکتیو استفاده می شدند برایذ سنجش میزان مشکلات ناپایداری ولتاژ گروه هایی از باس بارها در سیستم قدرت این محدوده ها بر پایه اختلاف بین منابع تولید توان راکتیو (ژنراتورها، SVCها، و کندانسورهای سنکرون) و مصرف کننده های توان راکتیو (انواع بارها و خطوط انتقال) در هر باس از یک گروه یا ناحیه کنترل ولتاژ قرار دارند.

راهنما برای بکارگیری آستانه امنیت ولتاژ

در گذشته واحدهیا تولیدی سهی در ثابت نگهداشتن سطح ولتاژ قبل و بعد از بروز خطا داشتند که بر پایه تلرانس دستگاهها بود و بستگی بسیار زیادی به آن داشن. با توجه به اینکه موضوع بستگی ولتاژ سیستم قدرت را در پی دارد اما هیچ تضمینی برای وجود آستانه ای برای پایدار بودن ولتاژ ندارد. در نظر بگیرید یک سیستم قدرت ممکن است دارای سطوح ولتاژ خوبی قبل و بعد از بروز خطا باشد، اما بسیار محتمل است که در آستانه ناپایداری ولتاژ و ضوابط ولتاژی قرار داشته باشد. بریا مثال اگر مطالعات در سیستم قدرت نشان دهنده ناپایداری ولتاژ ممکن است حادث شود هنگامی که رزروهای توان راکتیو چدر ژنراتور مشخص با ادوات FACTS به مقادیر مشخصی برسند، در این حالات واحدهای تولیدی می توانند این مقادیر اندازه گیری شده را به عنوان نشانگرهای مستقیم پایداری و یا ناپیداری ولتاژ استفاده کنند.

در حالت کلی تر آستانه هیا امنیت ولتاژ توسط اختلاف بین مقادیر کلیدی پارامترهای سیستم (Key stystem Parameters )KSP در نقطه کار کنونی و نقطه بحرانی پادیار ولتاژ تعیین می شوند. واحدهای تولیدی متفاوت ممکن است از پارامترهای کلیدی مختلفی استفاده کنند برای در موضوع اصلی که عبارتند از:

الف) پارامترهای کلیدی برپایه PV که عبارتند از بار یا توان انتقال یافته بین واسطه ها

ب) پارامترهای کلیدی بر پایه QV که عبارتند از توان راکتیو تزریقی به یک باس یا گروهی از باس ها.

ضوابط پایداری ولتاژ مشخص می کنند چه مقدار به عنوان آستانه برای امنیت ولتاژ در سیستم باید در نظر گرفته شود. ممکن است این مورد اینگونه عنوان شود که «سیستم باید اینگونه بهره برداری گردد برای نقطه کار مورد نظر و تحت هر اغتشاش محتمل با آستانه پایداری ولتاژ باید بزرگتر از x درصد (به MW یا MVARٌِ) از KSP باقی بماند. در ادامه این ضابطه برای آستانه پایداری ولتاژ ممکن است واحدهای تولیدی چضوابط دیگری برای بهره برداری در شرایط پادیار ولتاژ وضع کنند، که عبارتست از منع افزایش ولتاژ و رزرو توان راکتیو.

رفع نقایص طراحی

هنگامی که ضوابط پادیاری ولتاژ سیستم ارضا نشد، واحدهای تولیدی می توانند از ابزارهای رفع نقص متعددی برای دستیابی به پایداری ولتاژ استفاده کنند. دیگر مولفه های سیستم (ژنراتورها، سیستم های انتقال و توزیع و بار) می توانند بهبو.د یابند تا پایداری ولتاژ در سیستم قدرت بصورت کلی بهبود یابد. عملی بودن یا در دسترس بودن امکان هر یک از انتخاب هیا فوق بستگی به ویژگیهیا سیستم دارد. اما این موارد عبارتند از: کنترل توان اکتیو، جبران سازهای سری و موازی، لود شدینگ در ولتاژ پایین، سد کردن تغییر تپ زیر بار و اتوماسیون سیستم های توزیع. اگر ضوابز برای آستانه ولتاژ اضافه نشدند، مهندسان از تحلیل مودال برای مشخص کردن بهترین نقطه برای بکارگیری رفع نقص استفاده خواهند کرد.

در بسیاری از واحدهاتی تولیدی شرایطی که باعث بروز فروپاشی ولتاژ میگردد غیرطبیعی است، یا بصورت خطاهای درجه دوم بروز می کنند یا نشانه هیا غیر طبیعی بار. برای این سیستمهای تولیدی سخت افزاری که به کمک آن می توان از بروز فروپاشیدگی ولتاژ جلوگیری نموده بسیار گران و غیر ابل دسترس است. ضمناً با توجه به الینکه فروپاشیدگی ولتاژ یک مسئله ناحیه ای است و اگر ناحیه ای در یک سیستم قدرت دچار آن شد با طرح سیستم حفاظت صحیح و کارآمد می توان از گسترش فروپاشیدگی ولتاژ در همه سیستم و همچنینی دیگر باس های آن جلوگیری نمود. بسیاری از واحدهای تولیدی در جهان از لودشرینگ در ولتاژهای پایین برای این منظور استفاده می کنند.

چه ابزارهایی برای تحلیل پایداری ولتاژ در دسترس هستند.

ولتاژهای تولیدی می توانند ابزارهایی برای سنجش پایداری ولتاژ یا امنیت سیستم قدرت به اختیار بگیرند که عبارتند از:

* نرم افزار VSTAB که ساخته شرکت EPRI است برای تحلیل سیستم های قدرت بزرگ که در سیستم های قدرت بزرگ تست و مورد بهره برداری قرار گرفتند.

 تحلیل پادیاری ولتاژ توسط نرم افزار NEPLAN

به عنوان قسمتی از نرم افزار NEPLAN ما جدول پایداری ولتاژ 4 عمل را در تحلیل پایداری ولتاژ استاتیکی انجام می دهد. که عبارتند از: تحلیل V-Q (منحنی های V-Q)، تحلیل P-V (منحنی های P-V)، آنالیزب حساسیت V-Q و تحلیل مقادیر ویژه V-Q (آنالیز مودال). این ماجول امکان سنجش و آزمون شرایط مختلفی از سیستم قدرت را می دهد. این نرم افزار یک ابزار ایده آل و توانمند است و می توان با استفاده از آن بینش کلی تری نسبت به طبیعت مسئله پادیاری ولتاژ بدست اورد و می تواند ابزار مواجهه با مسئله پایداری ولتاژ را به نحو احسن در اختیار کاربر بگذارد.

کاربردها:

بسیاری از مضووعات پادیاری ولتاژ می تواند توسط روشهای استاتیک مورد بحث و بررسی قرار گیرد. در این روش آزمون وجود و نحوه تعادل جدر نقطه مورد نظر بهره برداری قابل انجام است. دو موضوع مهم در این آزمایش سنجیده می شوند که عبارتند از:

الف: سیستم چقدر به ناپایداری ولتاژ نزدیک شده است؟

ب: چرا ناپایداری ولتاژ بروز کرده است؟

مزین موارد مطوجه فوق در این است که آنها اطلاعات مورد نیاز پادیاری ولتاژ را ارایه می دهند که از زاویه دید مناسبی از سیستم قدرت گرفته شده اند و همچنین بطور واضح نقاط مشکل دار ولتاژ شبکه را مشخص می کنند. ماجول پادیاری ولتاژ ترم افزار NEPLAN ابزار پیشرفته، کارآمد و سریع التعلیم برای کاربر است که موضوعات متعددی از بحث پایداری ولتاژ را می تواند بررسی و تجزیه و تحلیل کند.

* تعیین ضعیفترین باس ها در شبکه قدرت

* معرفی نواحی تاپایدار وضعیت در شبکه قدرت (غیر قابل کنترل)

* معرفی بارهاید ضعیف و بارهای بزرگ که به شبکه متصل هستند

* توزیع توان راکتیو توسط منابه تولید توان راکتیو در شبکه برای دستیابی آستانه پایداری ولتاژ

* اطلاعات مربوط به حساسیت ولتاژ

* میزان یا درجه پادیاری ولتاژ

* دیگر اندازه گیری های سفید برای بررسی و تحلیل پادیاری ولتاژ در سیستم قدرت

برخلاف روش هیا استاتیک بکارگیری روش شبیه سازی زمانی می تواند در بررسی وقایعی که زمان سنجی و تحلیل زمانی آنها می تواند در بررسی پادیاری ولتاژ و وقایعی که منجر به ناپایداری ولتاژ شده اند بسیار مفید و میسر واقع گردد.

ماژول پایداری گذرا در نرم افزار NEPLAN ابزار مناسبی برای این نوع شبیه سازی زمانی می باشد.

* تجزیه و تحلیل P-V (منحنی های P-V)

تحلیل P-V یک ابزار حالت دائمی است که توسط آن می توان منحنی هایی بسط و گسترش داد که به ولتاژ باس های سیستم قدرت که به نواحی بار توان میرسانند مربوط است. ولتاژ باس مونیتور می شوند در جریان افزایش حد مجازی از بارها در نقاط بار. ا‍ز مزایای این روش آن است که در خلال آن می توان افزایش بار میزان نزدیک شدن به فروپاشی ولتاژ را سنجید.

- ورودی های مورد نیاز نرم افزار برای انجام تحلیل:

* اطلاعات استاندارد پخش بار

- خروجی این نوع روش تحلیل

* منحنی های P-V برای کلید باس های موجئد در شبکه

* تجزیه و تحلیل V-Q (منحنی های V-Q)

تحلیل به روش V-Q روشی برای بررسی امکان بروز فروپاشی ولتاژ را در دسترس قرار می دهد. منحنی های V-Q توسط اعمال چندین حالت پخش بار بدست خواهند آمد. کمترین نقطه یک منحنی V-Q نقطه بحرانی آن است (دقیقاً در جایی که dQ/dV=0 می گردد) کلیه نقاط موجود در سمت چپ نقطه بحرانی ناپایدار تلقی میگردند همچنین کلیه نقاط موجود در سمتن جراست نقطه بحرانی پایدار تلقی می شوند.

- ورودی های مورد نیاز نرم افزار برای انجام تحلیل

* اطلاعات استاندارد پخش بار

- خروجی این نوع روش تحلیل

* منحنی های V-Q مخصوص کلید باس های سیتم قدرت

* آنالیز حساسیت V-Q

ورودی های مورد نیاز نرم افزار برای انجام تحلیل

* اطلاعات مورد نیاز پخش بار استاندارد

- خروجی این نوع روش تحلیل

* حساسیت خودی V-Q. افزایش تغییرات داخله ولتاژ اگر میزان توان راکتیو تزریقی تغییر کند.

* حساسیت متقابل V-Q افزایش تغییرات دامنه ولتاژ کلید باس ها اگر توان راکتیو تزریقی به یک باس دچار تغییر شود.

* تحلیل مقادیر ویژه Q-V (روش تحلیل مودال)

تحلیل به روش مقادیر ویژه دارای این مزین است که اطلاعات را با توجه هر مکانیزم ناپایداری تهیه و تولید می کند. دامنه و اندازه مقادیر ویژه به عنوان نسبت و ضریبی برای نزدیک شدن به ناپایداری بکار برده می شوند. تحلیل جمقادیر ویژه بسیار کمک می کند در معرض نواحی و تجهیزات که باعث بروز ناپایداری ولتاژ می شوند .

- ورودی های مورد نیاز این روش تحلیل

* اطلاعات مورد نیاز بخش بار استاندارد

* مقادیر ویژه (حساسیت های ولتاژ مودال)

* بردارهای ویژه

* ضرایب مشارکت باس ها در ناپایدارسازی ولتاژ

* ضرایب مشارکت شاخه ها و نقاط بار در ناپایدارسازی ولتاژ

* ضرایب مشارکت ژنراتورها در ناپایداری سازی ولتاژ

* مشخصات اصلی

- محاسبات خودکار: برای تهیه منحنی های V-Q و P-V با حساسیت خودی و متقابل با مقادیر ئیژه، بردارهای ویژه، ضرایب مشارکت باس ها، شاخه ها و بارها و ژنراتورها.

- جداول نتیجه: خروجی نرم افزار در قالب جداولی تهیه می شود که می توان آنها را به راحتی در محیط نرم افزار MS-EXCELL مورد استفاده قرار داد.

- متن های نتیجه: گزارشات در قالب متن های قابل استاده در اکثر نرم افزارهای واژه پرداز قابل دسترسی هستند.

- نتایج گرافیکی: نتایج حاصل توسط عملیات انجام گرفته توسط نرم افزار بوسیله قابلیت های گرافیکی آن قابل رویت هستند. شکل ها و نمودارها به سادگی قابل انتقال به نرم افزارهای گرافیکی هستند از قبیل MS-WORD

- تنها چیز مورد نیاز برای انجام تحلیل های پایداری ولتاژ وجود ماژول پخش بار نرم افزار NEPLAN است.

 

منبع: http://powerstars.blogfa.com

کنترل و بهر برداری سیستم های قدرت

یکی از مهمترین اجزاء یک سیستم مدرن مدیریت انرژی در شرکتهای برق فرآیند تخمین حالت سیستم قدرت براساس اندازه گیری کمیات آن در زمان واقعی می باشد. حالت سیستم قدرت براساس مجموعه ائی از مقادیر مولفه مثبت ولتاژ که از شینهای شبکه بطور همزمان تهیه میشوند تعریف میگردد.



فناوری تخمین حالت که در حال حاضر استفاده میگردد در سال 1960 ایجاد شده و بر اساس کمیات اندازه گیری شده غیرسنکرون عمل می نماید. برای تخمین حالت سیستم می باید تعداد زیادی معادلات غیر خطی بصورت بهنگام حل شوند. اما بواسطه نرخ پائین اسکن اطلاعات و سرعت کم محاسبات، فناوری حاضر قادر به تهیه اطلاعات بهنگام درباره وضعیت دینامیکی سیستم قدرت نمی باشد.


یکی از راه حلهای آینده برای مونیتورینگ زمان حقیقی شبکه های قدرت، سیستم PMU (Phasor Measurement Units) می باشد که با کمک سیستم GPS سیگنالهای زمانی بسیار دقیقی از اطلاعات شبکه های قدرت را جمع آوری و استفاده می نماید. گیرنده ماهواره ائی GPS اطلاعات دقیقی از وضعیت ولتاژ سه فاز پستها و جریان خطوط، ترانسفورماتورها و بارها را جمع آوری و در اختیار PMU قرار میدهد. براساس این اطلاعات، مؤلفه مثبت ولتاژ و جریانها در لحظه زمانی اندازه گیری بطور دقیق در مقیاس میکروثانیه محاسبه شده و بدینوسیله زاویه فاز آنها استخراج میگردد.
GPS سیستمی است که از 24 ماهواره واقع در 6 مدار تشکیل شده که حدودا" در فاصله 10000 مایلی از سطح زمین قرار دارند. موقعیت صفحه هر یک از مدارها و موقعیت ماهواره ها در مدارها بگونه ای است که در هر لحظه و در هر نقطه از سطح زمین چهار ماهواره در دید می باشند و اغلب بیشتر از 6 ماهواره قابل رویت است. مکانیزم و عملکرد سیستم GPS بدین گونه است که به هریک از سیگنالهای اندازه گیری شده یک سیگنال زمان منتسب و همراه می گرداند. فرمت دقیق انتساب زمان براساس استاندارد IEEE , 1344 تعریف میشود.
اطلاعات فازوری مولفه مثبت کلیه پستهائی که به سیستم PMU مجهز می باشند همگی در یک سایت مرکزی مناسب جمع آوری شده و برای کاربردهای حفاظتی و کنترلی استفاده میگردند. درحقیقت جمع آوری و پردازش این اندازه گیریهای سنکرون مبنای یک فناوری جدید و نسبتا" قوی را برای مونیتورینگ، حفاظت و کنترل شبکه های قدرت فراهم می آورد.
نحوه ارسال و مخابره اندازه گیریهای زمانی سنکرون از کمیات شبکه به بخش متمرکزساز اطلاعات بسیار اساسی و حیاتی می باشد. فناوریهای مختلفی مانند سیستم باسیم، سیستم شبکه رادیوئی، میکروویو، تلفنهای عمومی، تلفنهای سلولی، سیستم دیجیتال بی سیم و ترکیبی از این فناوریها برای ارسال و مخابره اطلاعات اندازه گیری شده استفاده میگردد. فرمت فایلهای اطلاعات خروجی که توسط PMU ایجاد میشوند براساس استاندارد شماره IEEE , 1344 تعریف شده اند. استاندارد کمک می نماید تا مطمئن شویم که کاربرهای آینده که میخواهند از کمیات فازوری اندازه گیری شده بطور سنکرون استفاده نمایند قادر خواهند بود که به اطلاعات فازوری تهیه شده توسط PMU سازندگان مختلف دسترسی پیدا نمایند.
PMU یا فناوری اندازه گیری سنکرون کمیات فازوری شبکه های قدرت فناوری نسبتا" جدیدی می باشد و بهمین دلیل گروههای تحقیقاتی زیادی در سطح دنیا درباره کاربردهای آن بشرح زیر فعالیت می نمایند.
تخمین و نمایش دقیق حالت سیستم قدرت در فواصل زمانی معین امکان پذیر بوده که بدین ترتیب میتوان پدیده های دینامیکی سیستم را از یک محل مرکزی مشاهده نموده و عملیات کنترلی مناسب را اعمال نمود. سیستم اندازه گیری سنکرون فازوری، فناوری کاملا" جدیدی را برای تخمین حالت کل سیستم قدرت فراهم آورده است. با استفاده از فناوری جدید اکثر تاخیرهای ذاتی که در روشهای تخمین حالت موجود وجود دارند از بین رفته و شرکتهای برق قادر به تحلیل دینامیکی و استاتیکی حوادث شبکه در زمان حقیقی خواهند بود.
بهبود توانائی تحلیل وضعیت سیستم پس از وقوع خطا، چرا که موقعیتهای لحظه ای دقیقی از رفتار سیستم را میتوان از طریق GPS فراهم نمود. بعنوان مثال وضعیت کلیدها، توان عبوری در خطوط مهم، دامنه ولتاژ شینهای بحرانی، توان خروجی ژنراتورهای مهم و … همگی استفاده می شوند تا براساس آنها استراتژی کنترل و بهره برداری شبکه در مواقعی بحرانی، استخراج شود.
حفاظت پیشرفته بر اساس اندازه گیری سنکرون کمیات فازوری امکان پذیر خواهد بود. بعنوان مثال سیستم سنتی حفاظت خط مبتنی بر اندازه گیری کمیات دریک طرف خط برای تشخیص خطا می باشدو برای خطوط بحرانی با سنکرون نمودن اندازه گیریهای دوطرف خط توسط روشهای غیرمستقیم یک سیستم حفاظتی دیفرانسیل برای تشخیص خطا بوجود می آورند که از مطمئن ترین نوع حفاظت میباشد. درحالیکه در آینده سیستم PMU قادرخواهد بودکه سیستم حفاظت دیفرانسیل را بسادگی ایجاد نماید و بدین وسیله میزان خسارات وارده به سیستم قدرت بواسطه وقوع خطاها را کاهش دهد.


یک نمونه از کاربرد اندازه گیری فازوری کمیات برای اهداف حفاظتی در رله های تطبیقی out of step می باشد. با استفاده از اندازه گیری زاویه فاز نقاط مهم شبکه در زمان حقیقی و بکمک مفهوم پایداری گذرا میتوان رله های out of step بهبود یافته ائی طراحی نمود. آزمایشهای میدانی چنین رله هائی در شبکه های فلوریدا – جورجیا اجرا شده و نتایج امیدوار کننده ای را نشان داده است. همچنین مشابه چنین طرحی نیز در شرکت برق فرانسه (EDF) در دست اجرا می باشد.

کنترلهای پیشرفته براساس فیدبک راه دورامکانپذیر بوده که عملکردسیستم رابهبود خواهد بخشید

منبع : ABB Review 

جدول نمونه آلارمها وشرح آلارمهای قسمت ۲۳۰ کیلو ولت ترانسفورماتور

جدول نمونه آلارمها وشرح آلارمهای قسمت ۲۳۰ کیلو ولت ترانسفورماتور

۴ MAINTRANSFOR WINDTEMP ALARM	3 MAINTRASFOR BUCHHOLZ ALARM	2 DIFFRANTTIAL PROTECTION TRIP	1* PROTECTION TRIP
8 MAIN TRANSFOR TAPCHANGER CONTROL SUPPLYFAILUER	7 MAIN TRNSFOR COOLING FAILUER	6 MAIN TRANSFOR OIL LEVEL LOW	5 MAIN TRANSFOR OIL TEMP ALARM
12	11	10	9
16 110VD.C INTERLOCKING SUPPLYFALL	15	14 110VD.C PROTECTION SUPPLYFALL	13 110 VD.C ISOLATORS SUPPLYFALL

علایم :  آلارم وتریپ قسمت اولیه ۲۳۰کیلو ولت ترانس در ایستگاه KV 63/230

* (آلارم با تریپ همراه است).

قطع ترانسفورماتور یا آلارمهای ارسالی

۱) تریپ به وسیله حفاظت اصلی .

۲) تریپ به وسیله رله حفاظتی دیفرانسیل ترانس اصلی .

۳) آلارم مربوط به عملکرد رله حفاظتی ظاهر شده.

۴) آلارم بالا بودن دمای سیم پیچ ترانس اصلی .

۵)آلارم بالا بودن دمای روغن ترانس اصلی .

۶) آلارم پایین بودن سطح روغن ترانسفورماتور اصلی .

۷)آلارم اشکال در سیستم خنک کاری ترانس اصلی .

۸)آلارم اشکال در منبع تغذیه سیسیتم کنترل تپ چنجر ترانس اصلی .

۱۳) اشکال در منبع تغذیه ۱۱۰ ولت  DC مدارات سکسیونرها.

۱۴) اشکال در مبنع تغذیه DC 110 ولت سیستم حفاظت.

۱۵) اشکال در منبع تغذیه DC 110 ولت سیستم اینترلاک ها .

۱۷) تریپ ترانس در اثر بالا بودن فشار روغن ترانس.

۱۸) تریپ ترانس در اثر بالا بودن دمای روغن ترانس .

http://powerlines2.blogfa.com

اينترلاكهای الکتریکی در پستهای فشارقوی برق

اينترلاكهای الکتریکی در پستهای فشارقوی برق

اینترلاک

اینترلاک به معنای قفل درونی و چفت وبست است كه به دو نوع زير ، تقسیم بندی می شود:  اينترلاك الکتریکی و اينترلاك مکانیکی.
در پستهای فشار قوی ، تعدادی از کلید زنی ها به ترکیب و حالات تجهیزات پست، بستگی داشته و نیاز به یکسری کلید زنی های ترتیبی دارند .
برای ورود یا خروج صحیح تجهیزات در مدار و دسترسی پرسنل تعمیر و نگهداری تجهیزات به اینترلاکهای مناسب، نیاز می باشد تا بدین ترتیب از کلیدزنی غیر مجاز در پست جلوگیری بعمل آمده و ایمنی پرسنل برای دسترسی به پست،تضمین گردد.
سلامت پرسنل در طول بهره برداری و تعمیر و نگهداری تجهیزات و باز و بست کلید و سکسیونر باید تضمین شود. مبحث اینترلاک در ارتباط با کنترل پست و پرسنل تعمیر و نگهداری مطرح شده و در طول طراحی پستهای فشار قوی،در نظر گرفته می شود. با استفاده از اینترلاکهای مناسب، می توان احتمال خطای ناشی از اشتباه شخصی را به حداقل رسانده و تجهیزات مورد نظر را حفاظت نمود و به عملکرد صحیح کلیدها و سکسیونرها دست یافت.           

اینترلاکهاي الكتريكي، توسط بکارگیری کنتاکتهای کمکی تجهیزات که نشاندهندة حالت آنها می باشند ، انجام می گیرند . ادغام این کنتاکتها در مدار فرمان تجهیزات مورد نظر ، از وقوع کلیدزنی نامناسب جلوگیری می نماید.
اینترلاک مکانیکی ، با قرار دادن ضامن (که می تواند دسته یا هندل عمل دهنده باشد) درون مکانیزم مکانیکی دستگاه و قفل کردن آن حاصل مي‌شود.
روشهای اینترلاک
منطق اینترلاک برای ترتیب صحیح کلیدزنی سکسیونرها و کلیدها به دو طریق انجام‌می گیرد. یک روش استفاده از رله ها و روش دیگر بکارگیری کامپیوتر است. انتخاب بین دو روش به پیچیدگی سیستم و قابلیتهای حفاظت و کنترل پست بستگی دارد که توسط طراح برگزیده می شود.
سیستمهای متکی بر کامپیوتر
از سیستمهای کامپیوتری،می‌توان هم به‌عنوان مونیتورینگ سیستم و هم به‌عنوان اینترلاک عملیاتی، استفاده نمود. دراین صورت، کامپیوتر اپراتور را آگاه می سازد که آيا بستن یک کلید یا سکسیونر صحیح است يا خير و در صورتی‌که کامپیوتر بصورت عملیاتی بکار رود، از عمل کردن نامطلوب کلید یا
سکسیونر جلوگیری می کند.
در سیستمهای کامپیوتری از دو کامپیوتر بعنوان اصلی و آماده به خدمت،  بهره گرفته می شود تا از نقطه نظر قابلیت اعتماد کامل شده و میانگین زمان بین خطا(MTBF )،در این سیستم بیش از چند سال باشد. این سیستم همچنين اجازه می دهد که تعداد کلیدهای تحت نظارت بدون نیاز به تغییر نرم افزار،  افزایش یابد.
دورنمای استفاده از کامپیوتر در اینترلاکهای پست، ایجاد ترکیبهای اینترلاک کامل و کنترل از راه دور است که نیاز به پانل میمیک کامل همراه با سوئیچ دیسکریپنسی را، بر طرف نماید.
استفاده از رله ها در اینترلاک اینترلاک بین تجهیزات توسط کنتاکتهای کمکی و ترکیبات آنها در مدارعمل کننده کلید یا سکسیونر، انجام می گیرد. بنابراین یک کلید یا سکسیونر، زمانی عمل می کند که کنتاکتهای کمکی کلیدها یا سکسیونرهای دیگر در شرایطی باشند که اجازه شروع را بدهند. بدین ترتیب، حالت باز یا بسته بودن یک کلید، از چگونگی وضعیت کنتاکت کمکی آن مشخص می گردد.
در پستهای فشار قوی، اینترلاکهای مختلفی بکارمی روند که تعدادی از آنها در اکثر پستها مشترک بوده و در شکل صفحۀ10 نمایش داده شده است. برای فراهم آوردن اینترلاک مناسب در پست بخصوص، تعدادی از این ترکیبهای پایه در هم ادغام شده و نیازمندی پست را برآورده می کند.
در طراحی ترکیبهای ترکیبهای مختلف اینترلاک ، فرضیات و موارد زیرمورد توجه قرار می گیرد:
- سکسیونرها توانایی وصل یا قطع جریانهای خازنی به جز خطوط هوایی  و بانکهای خازنی را دارند.
- سکسیونرها ظرفیت وصل یا قطع ندارند.
- سکسیونرها توانایی وصل یا قطع جریانهای مغناطیس کنندگی ترانسفورماتورها را ندارند.
- سکسیونرها توانایی دشارژ کردن بانکهای خازنی را ندارند.
- سکسیونر زمین تغییر حالت نمی دهد مگر اینکه مداری که سکسیونر بر روی آن نصب شده است، از تمام منابع تغذیه ایزوله شده باشد.(برای زمین کردن از رله ولتاژ صفر سه فاز بهره گرفته می شود.)
- چنانچه سکسیونر زمین مربوط به سکسیونر خط بسته باشد،سکسیونر خط نباید عمل نماید.
- بازکردن کلید آزاد است.
- بستن کلید از اطاق کنترل پس از بسته شدن سکسیونرهای طرفین آن امکان‌پذیر است.
- کلید سمتLV ترانسفورماتور، پس از اطمینان از بسته شدن کلیدHV و چک سنکرونیزم بسته می شود.
- فرمان دستی باز شدن کلید از اتاق کنترل زمانی صادر می شود که سکسیونرهای دو طرف کلید بسته

باشند.(بجز در شرایط تعمیر و نگهداری).
- کلید فشار قوی از محوطه پست بسته نخواهد شد،مگر اینکه سکسیونر های مربوطه باز باشند.
- فرمان بسته شدن کلید قدرت از اتاق کنترل،درصورت بسته بودن سکسیونر دو طرف،مجاز می باشد.(بجز در شرایط تعمیر و نگهداری).
- اینترلاکهای عملیاتی،بسته به شرایط و ترکیب تجهیزات پست در نظر گرفته می شود.
-اینترلاکهای فوق، از طریق کنتاکتهای کمکی تجهیزات پست مثل
کلیدها و سکسیونرها و... تهیه شده و در مدار فرمان وصل کلیدها و قطع و وصل سکسیونرها، ادغام می شوند تا ترتیب کلیدزنی مناسب فراهم شود.

اینترلاک تعمیر و نگهداری:
کلیه کلیدها و سکسیونرها و سکسیونرهای زمین باید دارای اینترلاک صحیح باشند تا از عملکرد غیر مطلوب جلوگیری بعمل آید . اینترلاک کردن، عملیاتی متناسب با عملکرد و کلیدزنی در سیستم است و مجموعه ای از کلیدزنی های مناسب را انتخاب می نماید.   در اینترلاک کردن تعمیر و نگهداری، تعدادی کلیدزنی برای امنیت تجهیزات و پرسنل فراهم می شود.این نوع اینترلاک با ایمنی پرسنل و تجهیزات سر و کار دارد. چنانچه پرسنل تعمیر ونگهداری بخواهد بر روی نقطه ای در پست کار کند، شرایط زیر باید فراهم شود:

- این نقطه از تمام منابع تغذیه جدا گردد.
- چک شود که از منابع تغذیه ایزوله شده است.
-تجهیزات تحت بررسی پرسنل، زمین شود.
-چک شود که زمین کردن با موفقیت انجام شده است.
- اجازه کار کردن را صادر نماید.
این سیستم اطمینان می دهد که تمام سکسیونرها و سوئیچهای زمین عمل کرده و سپس دسترسی پرسنل به تجهیزات را مجاز می داند.شرایط فوق، اصول اینترلاک برای تعمیر و نگهداری کلیه تجهیزات پست را تعیین می کند.

* برای تعمیر و نگهداری کلید باید اینترلاکهای زیر برقرار باشد:

- با انتخاب موقعیت تعمیر دركليد (Maintenance)توسط پرسنل، باید از ارسال فرمان وصل از راه دور جلوگیری گردد.

- سکسیونرهای دو طرف کلید باید باز شده و کلید زمین شود.

-سکسیونرهای دو طرف کلید باید با کنتاکت تعمیر و نگهداری کلید اینترلاک داشته و فرمان وصل نگیرند.

*برای تعمیر و نگهداری سکسیونر باید اینترلاکهای زیر در نظر گرفته شود:

- سکسیونر در زمان تعمیر باید باز شده و سکسیونر زمین آن وصل گردد و طرف دیگر سکسیونر نيز بايد با روشهای مختلف، در محل  زمين گردد.
-فرمان بستن سکسیونر باید با سکسیونر زمین در حالت بسته،علاوه بر اینترلاک مکانیکی،   داراي اينترلاك الکتریکی هم باشد، تا از راه دور نيز عمل نکند.

مثال به نمونه اينترلاك‌‌هاي زير توجه نماييد :

· اینترلاک‌‌الکتریکی‌‌بین‌سکسیونرارت‌سرکابل‌ورودی ۲۰Kvازترانسفورماتور‌ و بريکرهای۲۰Kvو400Kv همان‌ترانس،به‌این‌ترتیب است که تا موقعی که دو بریکر یاد شده درحالت قطع نباشد , اجازه بستن به سکسیونر زمین سرکابل ۲۰KV داده نمی شود.ضمناً تازمانیکه سرکابل ورودی ۲۰KV زمین باشد بریکرهای ۲۰KVو KV 400فرمان وصل قبول نمی‌کنند.

· در پستهايي كه سكسيونر باي پاس(Bay Pass) دارند،تازمانيكه كليد  باس سكشن(كليدي كه ارتباط بين دو قسمت باسبار را برقرار مي‌كند)،‌وصل نباشد،سكسيونر  باي‌پاس،اجازۀ باز و بسته شدن ندارد. همچنين كليد باس سكشن نيز با سكسيونرهاي‌طرفينش،اينترلاك دارد و بالعكس.

·در پستهاي kv 20/63 ؛ تا زماني كه بریکرهاي 63 کیلو ولت باسبار، قطع نباشند،اجازه‌بستن‌ویا‌‌‌‌بازکردن‌سکسیونرباس‌سکشن‌داده‌نمی‌شود.

اینترلاک سکسیونر زمین باسبار 20 کیلو ولت : در صورتی به سکسیونر زمین باسبار20کیلوولت،‌ اجازه‌بسته‌شدن‌داده‌می‌شودکه‌کلیه‌بریکرهاي‌همان‌باس(خروجی ‌ها، ورودی‌هاوباس‌کوپلر)قطع‌باشند.
 
·اینترلاک‌کلیدهای400ولتAC: اینترلاک الکتریکی بین دو بریکر 400ولت ترانسهای کمکی(مصرف داخلي)، بدین ترتیب است که همیشه فقط یک بریکر می‌تواند در حالت وصل باشد.
اينترلاك‌هاي‌ الكتريكي در پست Kv230/400 چهلستون اصفهان، به شرح زير مي‌باشد؛ 

الف)قسمت 230 كيلوولت:

v   سكسيونرهاي ارت هرخط، با سكسيونر سرخط همان خط، بدين صورت كه؛ سكسيونر ارت خط، در صورتي بسته و يا  باز مي‌شود كه سكسيونر سرخط، باز باشد .

v   سكسيونر سرخط با كليد خط و سكسيونر ارت خط، بدين صورت كه؛ سكسيونر سرخط در صورتي باز مي‌شود كه كليد خط قطع باشد و همچنين در صورتي بسته مي‌شود كه كليد خط قطع بوده و سكسيونر ارت خط نيز، باز باشد.

v   كليدخط با‌ سكسيونر سرخط و يكي از سكسيونرهاي متصل به باس‌بار(سكسيونري كه كليدو در نتيجه خط را، به يكي از باس‌بار‌ها متصل مي‌كند)، بدين صورت كه؛ زماني كليد از اتاق فرمان، وصل مي‌شودكه سكسيونر هاي ياد شده ، بسته باشندو زماني كليد از محوطه بسته مي‌شود(شرايط نت[1]) كه سكسونرهاي مذكور باز باشند.

* نكته- شرايط عمومي‌همه‌ي ‌‌كليدهاي قدرت :نخست اينكه‌براي باز كردن كليد،اينترلاكي وجود ندارد. دوم اينكه، تمامي كليدهاي 400و230 كيلوولت براي بسته شدن نياز به چك سنكرون دارند ودر صورتي كه اين رله باي‌پاس نشده باشد، اين موضوع را نيز مي‌توان به عنوان يك نوع اينترلاك تلقي نمود.موضوع ديگر اينكه بستن كليد در محوطه فقط با شرط باز بودن سكسونرهاي مربوطه امكان‌پذير است(يكي از دلايل آن عدم امكان چك نمودن شرايط سنكرون بودن در محوطه مي‌باشد) و موضوع آخر اينكه در بعضي از پستها، [مثل پستهاي كژولكس]، امكان قطع نمودن كليد از اتاق فرمان، در شرايطي كه سكسيونرهاي مرتبط با آن باز باشد، وجود دارد (مثال: در موقع تعميرات، كليد را قطع و
سكسيونرهايش را باز مي‌كنيم، حال كليد را از محوطه و در شرايط باز بودن سكسيونرهايش،وصل كرده و آنرا در حالت ريموت قرار مي‌دهيم) ولي در برخي ديگر از پستها، مثل پست چهلستون، اين مساله تعريف نشده است.

v   كليد ورودي به باس‌بار Kv 230، با يكي ازسكسيونرهاي باس‌بار و سكسيونر ترانس، بدين صورت كه؛ اين كليد در صورتي فرمان وصل خواهد گرفت كه سكسيونر ترانس و يكي از سكسيونرهاي متصل به باس بار Kv230، بسته  شده‌باشند. همچنين تا اين كليد قطع نشود ،سكسيونر متصل به باس بار
Kv230،  باز و يا بسته، نخواهد شد.

v   كليد كوپلاژ بين باس‌بارهاي Kv230 ، با سكسونرهاي طرفينش،بدين صورت كه تا اين سكسونرها بسته نشوند،كليد فرمان وصل نخواهد گرفت و همچنين تااين‌كليدقطع‌نشود،اين‌سكسيونرها‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌­‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌بازويابسته،نخواهندشد.

ب)قسمت 400 كيلوولت:

در حال حاضرسيستم پست چهلستون در قسمت 400 كيلوولت،بصورت يك‌ونيم كليدي ناقص مي‌باشد، بطوري‌كه هر خط توسط يك كليد به باس‌بار 91 و بوسيلة كليد ديگري به باس‌بار92، متصل است

v   وضعيت‌اينترلاك سكسيونرهاي ارت،همانند‌قسمت 230 كيلوولت پست مي‌باشد.

v   سكسيونر سرخط با هردو كليدمربوط به آن(كه ارتباط خط را با باس‌بارها برقرار مي‌كند)و همچنين با سكسيونر ارت خط اينترلاك دارد، بدين صورت كه تا اين كليدها قطع نشوند و همچنين سكسيونر ارت خط باز نباشد،سكسيونر سرخط باز يا بسته نخواهد شد.

v    كليه كليدهاي 400Kv براي وصل شدن، با حالت باز سكسيونرهاي طرفين خود، اينترلاك دارند، همچنين تا كليدها قطع نشود،سكسيونرهاي طرفين آن‌ها،  اجازه باز يا بسته شدن ندارند.(در شرايط فرمان از اتاق كنترل)

v   اينتر لاكهاي باز كردن سكسيونر ترانس، به منظور قطع ترانس، عبارتند از:

 - قطع كردن كليد ورودي به باس‌بار230Kv                                    

 -    قطع كردن كليد 20Kv ورودي به ترانس ز(G.T)
-    قطع كردن كليدهاي باس‌بار ترانس (كليدهاي ارتباط دهندة ترانس‌ به باس‌بار)

v   اينترلاكهاي بستن سكسيونر ترانس، به منظور وصل ترانس، عبارتند از:

 - بازبودن سكسيونر ارت ترانس                                                        

- بازبودن سكسيونر ارت شينه هاي 20Kv ورودي به كليد20Kv

- قطع بودن كليد ورودي به باس‌بار230Kv

- قطع بودن كليد 20Kv ورودي به ترانس زمين(G.T)

- قطع بودن كليدهاي باس‌بار ترانس (كليدهاي ارتباط دهندة ترانس‌ به باس‌بار)

v   اينترلاك باز كردن  و يا  بستن سكسيونر ارت ترانس، باز بودن سكسيونر ترانس است.
 
v   اينترلاك باز و بسته كردن سكسيونر ارت شينه هاي 20Kv ورودي به كليد20Kv ،قطع كليد 20Kv  مي باشد و كليد مربوطه نيز در صورت باز بودن اين ارت ،قادر به  وصل شدن است.

v   تا سكسيونر راكتور باز نباشد،سكسيونر ارت راكتور،قادر به باز يا بسته شدن نيست.

v   سكسيونر‌‌راكتور، با‌سكسيونرارت‌راكتوروهمچنين‌سكسيونرسرخط‌مربوطه(سكسيونر سر خطي كه شامل راكتور است)  اينترلاك دارد، بدين صورت كه؛ تا زماني‌كه سكسيونر ارت راكتور و سكسيونر سر خط مربوطه باز نباشند، سكسيونر راكتور اجازة باز يا بسته شدن، ندارد.
 
***در برخي مواردخاص، مثلا موقعي كه به كليد فرمان قطع داده‌ايم، ولي يكي از پلهاي كليد قطع نشده است و در اين حالت كليد فرمان وصل هم نمي‌گيرد(براي بازگشت به حالت اوليه)، براي جلوگيري از آسيب رسيدن به كليد و همچنين رفع مشكل بوجود آمده، توسط گروه تعميرات اينتر لاك حالت باز شدن سكيونرهاي طرفين كليد،  توسط سلكتور به خصوصي، باي‌پاس شده و با  باز شدن سكسيونرهاي مربوطه،كليد از سيستم ايزوله مي‌شود

منبع : گروه ihshse  در گوگل 

اينترلاكهای الکتریکی در پستهای فشارقوی برق

اينترلاكهای الکتریکی در پستهای فشارقوی برق

اینترلاک

اینترلاک به معنای قفل درونی و چفت وبست است كه به دو نوع زير ، تقسیم بندی می شود:  اينترلاك الکتریکی و اينترلاك مکانیکی.
در پستهای فشار قوی ، تعدادی از کلید زنی ها به ترکیب و حالات تجهیزات پست، بستگی داشته و نیاز به یکسری کلید زنی های ترتیبی دارند .
برای ورود یا خروج صحیح تجهیزات در مدار و دسترسی پرسنل تعمیر و نگهداری تجهیزات به اینترلاکهای مناسب، نیاز می باشد تا بدین ترتیب از کلیدزنی غیر مجاز در پست جلوگیری بعمل آمده و ایمنی پرسنل برای دسترسی به پست،تضمین گردد.
سلامت پرسنل در طول بهره برداری و تعمیر و نگهداری تجهیزات و باز و بست کلید و سکسیونر باید تضمین شود. مبحث اینترلاک در ارتباط با کنترل پست و پرسنل تعمیر و نگهداری مطرح شده و در طول طراحی پستهای فشار قوی،در نظر گرفته می شود. با استفاده از اینترلاکهای مناسب، می توان احتمال خطای ناشی از اشتباه شخصی را به حداقل رسانده و تجهیزات مورد نظر را حفاظت نمود و به عملکرد صحیح کلیدها و سکسیونرها دست یافت.           

اینترلاکهاي الكتريكي، توسط بکارگیری کنتاکتهای کمکی تجهیزات که نشاندهندة حالت آنها می باشند ، انجام می گیرند . ادغام این کنتاکتها در مدار فرمان تجهیزات مورد نظر ، از وقوع کلیدزنی نامناسب جلوگیری می نماید.
اینترلاک مکانیکی ، با قرار دادن ضامن (که می تواند دسته یا هندل عمل دهنده باشد) درون مکانیزم مکانیکی دستگاه و قفل کردن آن حاصل مي‌شود.
روشهای اینترلاک
منطق اینترلاک برای ترتیب صحیح کلیدزنی سکسیونرها و کلیدها به دو طریق انجام‌می گیرد. یک روش استفاده از رله ها و روش دیگر بکارگیری کامپیوتر است. انتخاب بین دو روش به پیچیدگی سیستم و قابلیتهای حفاظت و کنترل پست بستگی دارد که توسط طراح برگزیده می شود.
سیستمهای متکی بر کامپیوتر
از سیستمهای کامپیوتری،می‌توان هم به‌عنوان مونیتورینگ سیستم و هم به‌عنوان اینترلاک عملیاتی، استفاده نمود. دراین صورت، کامپیوتر اپراتور را آگاه می سازد که آيا بستن یک کلید یا سکسیونر صحیح است يا خير و در صورتی‌که کامپیوتر بصورت عملیاتی بکار رود، از عمل کردن نامطلوب کلید یا
سکسیونر جلوگیری می کند.
در سیستمهای کامپیوتری از دو کامپیوتر بعنوان اصلی و آماده به خدمت،  بهره گرفته می شود تا از نقطه نظر قابلیت اعتماد کامل شده و میانگین زمان بین خطا(MTBF )،در این سیستم بیش از چند سال باشد. این سیستم همچنين اجازه می دهد که تعداد کلیدهای تحت نظارت بدون نیاز به تغییر نرم افزار،  افزایش یابد.
دورنمای استفاده از کامپیوتر در اینترلاکهای پست، ایجاد ترکیبهای اینترلاک کامل و کنترل از راه دور است که نیاز به پانل میمیک کامل همراه با سوئیچ دیسکریپنسی را، بر طرف نماید.
استفاده از رله ها در اینترلاک اینترلاک بین تجهیزات توسط کنتاکتهای کمکی و ترکیبات آنها در مدارعمل کننده کلید یا سکسیونر، انجام می گیرد. بنابراین یک کلید یا سکسیونر، زمانی عمل می کند که کنتاکتهای کمکی کلیدها یا سکسیونرهای دیگر در شرایطی باشند که اجازه شروع را بدهند. بدین ترتیب، حالت باز یا بسته بودن یک کلید، از چگونگی وضعیت کنتاکت کمکی آن مشخص می گردد.
در پستهای فشار قوی، اینترلاکهای مختلفی بکارمی روند که تعدادی از آنها در اکثر پستها مشترک بوده و در شکل صفحۀ10 نمایش داده شده است. برای فراهم آوردن اینترلاک مناسب در پست بخصوص، تعدادی از این ترکیبهای پایه در هم ادغام شده و نیازمندی پست را برآورده می کند.
در طراحی ترکیبهای ترکیبهای مختلف اینترلاک ، فرضیات و موارد زیرمورد توجه قرار می گیرد:
- سکسیونرها توانایی وصل یا قطع جریانهای خازنی به جز خطوط هوایی  و بانکهای خازنی را دارند.
- سکسیونرها ظرفیت وصل یا قطع ندارند.
- سکسیونرها توانایی وصل یا قطع جریانهای مغناطیس کنندگی ترانسفورماتورها را ندارند.
- سکسیونرها توانایی دشارژ کردن بانکهای خازنی را ندارند.
- سکسیونر زمین تغییر حالت نمی دهد مگر اینکه مداری که سکسیونر بر روی آن نصب شده است، از تمام منابع تغذیه ایزوله شده باشد.(برای زمین کردن از رله ولتاژ صفر سه فاز بهره گرفته می شود.)
- چنانچه سکسیونر زمین مربوط به سکسیونر خط بسته باشد،سکسیونر خط نباید عمل نماید.
- بازکردن کلید آزاد است.
- بستن کلید از اطاق کنترل پس از بسته شدن سکسیونرهای طرفین آن امکان‌پذیر است.
- کلید سمتLV ترانسفورماتور، پس از اطمینان از بسته شدن کلیدHV و چک سنکرونیزم بسته می شود.
- فرمان دستی باز شدن کلید از اتاق کنترل زمانی صادر می شود که سکسیونرهای دو طرف کلید بسته

باشند.(بجز در شرایط تعمیر و نگهداری).
- کلید فشار قوی از محوطه پست بسته نخواهد شد،مگر اینکه سکسیونر های مربوطه باز باشند.
- فرمان بسته شدن کلید قدرت از اتاق کنترل،درصورت بسته بودن سکسیونر دو طرف،مجاز می باشد.(بجز در شرایط تعمیر و نگهداری).
- اینترلاکهای عملیاتی،بسته به شرایط و ترکیب تجهیزات پست در نظر گرفته می شود.
-اینترلاکهای فوق، از طریق کنتاکتهای کمکی تجهیزات پست مثل
کلیدها و سکسیونرها و... تهیه شده و در مدار فرمان وصل کلیدها و قطع و وصل سکسیونرها، ادغام می شوند تا ترتیب کلیدزنی مناسب فراهم شود.

اینترلاک تعمیر و نگهداری:
کلیه کلیدها و سکسیونرها و سکسیونرهای زمین باید دارای اینترلاک صحیح باشند تا از عملکرد غیر مطلوب جلوگیری بعمل آید . اینترلاک کردن، عملیاتی متناسب با عملکرد و کلیدزنی در سیستم است و مجموعه ای از کلیدزنی های مناسب را انتخاب می نماید.   در اینترلاک کردن تعمیر و نگهداری، تعدادی کلیدزنی برای امنیت تجهیزات و پرسنل فراهم می شود.این نوع اینترلاک با ایمنی پرسنل و تجهیزات سر و کار دارد. چنانچه پرسنل تعمیر ونگهداری بخواهد بر روی نقطه ای در پست کار کند، شرایط زیر باید فراهم شود:

- این نقطه از تمام منابع تغذیه جدا گردد.
- چک شود که از منابع تغذیه ایزوله شده است.
-تجهیزات تحت بررسی پرسنل، زمین شود.
-چک شود که زمین کردن با موفقیت انجام شده است.
- اجازه کار کردن را صادر نماید.
این سیستم اطمینان می دهد که تمام سکسیونرها و سوئیچهای زمین عمل کرده و سپس دسترسی پرسنل به تجهیزات را مجاز می داند.شرایط فوق، اصول اینترلاک برای تعمیر و نگهداری کلیه تجهیزات پست را تعیین می کند.

* برای تعمیر و نگهداری کلید باید اینترلاکهای زیر برقرار باشد:

- با انتخاب موقعیت تعمیر دركليد (Maintenance)توسط پرسنل، باید از ارسال فرمان وصل از راه دور جلوگیری گردد.

- سکسیونرهای دو طرف کلید باید باز شده و کلید زمین شود.

-سکسیونرهای دو طرف کلید باید با کنتاکت تعمیر و نگهداری کلید اینترلاک داشته و فرمان وصل نگیرند.

*برای تعمیر و نگهداری سکسیونر باید اینترلاکهای زیر در نظر گرفته شود:

- سکسیونر در زمان تعمیر باید باز شده و سکسیونر زمین آن وصل گردد و طرف دیگر سکسیونر نيز بايد با روشهای مختلف، در محل  زمين گردد.
-فرمان بستن سکسیونر باید با سکسیونر زمین در حالت بسته،علاوه بر اینترلاک مکانیکی،   داراي اينترلاك الکتریکی هم باشد، تا از راه دور نيز عمل نکند.

مثال به نمونه اينترلاك‌‌هاي زير توجه نماييد :

· اینترلاک‌‌الکتریکی‌‌بین‌سکسیونرارت‌سرکابل‌ورودی ۲۰Kvازترانسفورماتور‌ و بريکرهای۲۰Kvو400Kv همان‌ترانس،به‌این‌ترتیب است که تا موقعی که دو بریکر یاد شده درحالت قطع نباشد , اجازه بستن به سکسیونر زمین سرکابل ۲۰KV داده نمی شود.ضمناً تازمانیکه سرکابل ورودی ۲۰KV زمین باشد بریکرهای ۲۰KVو KV 400فرمان وصل قبول نمی‌کنند.

· در پستهايي كه سكسيونر باي پاس(Bay Pass) دارند،تازمانيكه كليد  باس سكشن(كليدي كه ارتباط بين دو قسمت باسبار را برقرار مي‌كند)،‌وصل نباشد،سكسيونر  باي‌پاس،اجازۀ باز و بسته شدن ندارد. همچنين كليد باس سكشن نيز با سكسيونرهاي‌طرفينش،اينترلاك دارد و بالعكس.

·در پستهاي kv 20/63 ؛ تا زماني كه بریکرهاي 63 کیلو ولت باسبار، قطع نباشند،اجازه‌بستن‌ویا‌‌‌‌بازکردن‌سکسیونرباس‌سکشن‌داده‌نمی‌شود.

اینترلاک سکسیونر زمین باسبار 20 کیلو ولت : در صورتی به سکسیونر زمین باسبار20کیلوولت،‌ اجازه‌بسته‌شدن‌داده‌می‌شودکه‌کلیه‌بریکرهاي‌همان‌باس(خروجی ‌ها، ورودی‌هاوباس‌کوپلر)قطع‌باشند.
 
·اینترلاک‌کلیدهای400ولتAC: اینترلاک الکتریکی بین دو بریکر 400ولت ترانسهای کمکی(مصرف داخلي)، بدین ترتیب است که همیشه فقط یک بریکر می‌تواند در حالت وصل باشد.
اينترلاك‌هاي‌ الكتريكي در پست Kv230/400 چهلستون اصفهان، به شرح زير مي‌باشد؛ 

الف)قسمت 230 كيلوولت:

v   سكسيونرهاي ارت هرخط، با سكسيونر سرخط همان خط، بدين صورت كه؛ سكسيونر ارت خط، در صورتي بسته و يا  باز مي‌شود كه سكسيونر سرخط، باز باشد .

v   سكسيونر سرخط با كليد خط و سكسيونر ارت خط، بدين صورت كه؛ سكسيونر سرخط در صورتي باز مي‌شود كه كليد خط قطع باشد و همچنين در صورتي بسته مي‌شود كه كليد خط قطع بوده و سكسيونر ارت خط نيز، باز باشد.

v   كليدخط با‌ سكسيونر سرخط و يكي از سكسيونرهاي متصل به باس‌بار(سكسيونري كه كليدو در نتيجه خط را، به يكي از باس‌بار‌ها متصل مي‌كند)، بدين صورت كه؛ زماني كليد از اتاق فرمان، وصل مي‌شودكه سكسيونر هاي ياد شده ، بسته باشندو زماني كليد از محوطه بسته مي‌شود(شرايط نت[1]) كه سكسونرهاي مذكور باز باشند.

* نكته- شرايط عمومي‌همه‌ي ‌‌كليدهاي قدرت :نخست اينكه‌براي باز كردن كليد،اينترلاكي وجود ندارد. دوم اينكه، تمامي كليدهاي 400و230 كيلوولت براي بسته شدن نياز به چك سنكرون دارند ودر صورتي كه اين رله باي‌پاس نشده باشد، اين موضوع را نيز مي‌توان به عنوان يك نوع اينترلاك تلقي نمود.موضوع ديگر اينكه بستن كليد در محوطه فقط با شرط باز بودن سكسونرهاي مربوطه امكان‌پذير است(يكي از دلايل آن عدم امكان چك نمودن شرايط سنكرون بودن در محوطه مي‌باشد) و موضوع آخر اينكه در بعضي از پستها، [مثل پستهاي كژولكس]، امكان قطع نمودن كليد از اتاق فرمان، در شرايطي كه سكسيونرهاي مرتبط با آن باز باشد، وجود دارد (مثال: در موقع تعميرات، كليد را قطع و
سكسيونرهايش را باز مي‌كنيم، حال كليد را از محوطه و در شرايط باز بودن سكسيونرهايش،وصل كرده و آنرا در حالت ريموت قرار مي‌دهيم) ولي در برخي ديگر از پستها، مثل پست چهلستون، اين مساله تعريف نشده است.

v   كليد ورودي به باس‌بار Kv 230، با يكي ازسكسيونرهاي باس‌بار و سكسيونر ترانس، بدين صورت كه؛ اين كليد در صورتي فرمان وصل خواهد گرفت كه سكسيونر ترانس و يكي از سكسيونرهاي متصل به باس بار Kv230، بسته  شده‌باشند. همچنين تا اين كليد قطع نشود ،سكسيونر متصل به باس بار
Kv230،  باز و يا بسته، نخواهد شد.

v   كليد كوپلاژ بين باس‌بارهاي Kv230 ، با سكسونرهاي طرفينش،بدين صورت كه تا اين سكسونرها بسته نشوند،كليد فرمان وصل نخواهد گرفت و همچنين تااين‌كليدقطع‌نشود،اين‌سكسيونرها‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌­‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌بازويابسته،نخواهندشد.

ب)قسمت 400 كيلوولت:

در حال حاضرسيستم پست چهلستون در قسمت 400 كيلوولت،بصورت يك‌ونيم كليدي ناقص مي‌باشد، بطوري‌كه هر خط توسط يك كليد به باس‌بار 91 و بوسيلة كليد ديگري به باس‌بار92، متصل است

v   وضعيت‌اينترلاك سكسيونرهاي ارت،همانند‌قسمت 230 كيلوولت پست مي‌باشد.

v   سكسيونر سرخط با هردو كليدمربوط به آن(كه ارتباط خط را با باس‌بارها برقرار مي‌كند)و همچنين با سكسيونر ارت خط اينترلاك دارد، بدين صورت كه تا اين كليدها قطع نشوند و همچنين سكسيونر ارت خط باز نباشد،سكسيونر سرخط باز يا بسته نخواهد شد.

v    كليه كليدهاي 400Kv براي وصل شدن، با حالت باز سكسيونرهاي طرفين خود، اينترلاك دارند، همچنين تا كليدها قطع نشود،سكسيونرهاي طرفين آن‌ها،  اجازه باز يا بسته شدن ندارند.(در شرايط فرمان از اتاق كنترل)

v   اينتر لاكهاي باز كردن سكسيونر ترانس، به منظور قطع ترانس، عبارتند از:

 - قطع كردن كليد ورودي به باس‌بار230Kv                                    

 -    قطع كردن كليد 20Kv ورودي به ترانس ز(G.T)
-    قطع كردن كليدهاي باس‌بار ترانس (كليدهاي ارتباط دهندة ترانس‌ به باس‌بار)

v   اينترلاكهاي بستن سكسيونر ترانس، به منظور وصل ترانس، عبارتند از:

 - بازبودن سكسيونر ارت ترانس                                                        

- بازبودن سكسيونر ارت شينه هاي 20Kv ورودي به كليد20Kv

- قطع بودن كليد ورودي به باس‌بار230Kv

- قطع بودن كليد 20Kv ورودي به ترانس زمين(G.T)

- قطع بودن كليدهاي باس‌بار ترانس (كليدهاي ارتباط دهندة ترانس‌ به باس‌بار)

v   اينترلاك باز كردن  و يا  بستن سكسيونر ارت ترانس، باز بودن سكسيونر ترانس است.
 
v   اينترلاك باز و بسته كردن سكسيونر ارت شينه هاي 20Kv ورودي به كليد20Kv ،قطع كليد 20Kv  مي باشد و كليد مربوطه نيز در صورت باز بودن اين ارت ،قادر به  وصل شدن است.

v   تا سكسيونر راكتور باز نباشد،سكسيونر ارت راكتور،قادر به باز يا بسته شدن نيست.

v   سكسيونر‌‌راكتور، با‌سكسيونرارت‌راكتوروهمچنين‌سكسيونرسرخط‌مربوطه(سكسيونر سر خطي كه شامل راكتور است)  اينترلاك دارد، بدين صورت كه؛ تا زماني‌كه سكسيونر ارت راكتور و سكسيونر سر خط مربوطه باز نباشند، سكسيونر راكتور اجازة باز يا بسته شدن، ندارد.
 
***در برخي مواردخاص، مثلا موقعي كه به كليد فرمان قطع داده‌ايم، ولي يكي از پلهاي كليد قطع نشده است و در اين حالت كليد فرمان وصل هم نمي‌گيرد(براي بازگشت به حالت اوليه)، براي جلوگيري از آسيب رسيدن به كليد و همچنين رفع مشكل بوجود آمده، توسط گروه تعميرات اينتر لاك حالت باز شدن سكيونرهاي طرفين كليد،  توسط سلكتور به خصوصي، باي‌پاس شده و با  باز شدن سكسيونرهاي مربوطه،كليد از سيستم ايزوله مي‌شود

منبع : گروه ihshse  در گوگل 

مقررات جدید ایمنی برق برای ساختمان های تازه احداث تشریح شد

مقررات جدید ایمنی برق برای ساختمان های تازه احداث تشریح شد

قوانین و مقررات جدید ایمنی برق برای ساختمان های جدید و در دست احداث تشریح شد.مدیرعامل شرکت توزیع نیروی برق خراسان شمالی اظهار داشت: طبق این مقررات از این پس تمام ساختمان های با بیش از 5 واحد و ساختمان های عمومی و اداری شهری مشمول طرح بازرسی مضاعف تأسیسات الکتریکی مطابق تفاهم نامه 3 جانبه وزارت خانه های نیرو و مسکن و شهر سازی و سازمان نظام مهندسی ساختمان کشور خواهد شد.«عزت ا... فیاض» گفت: در راستای اجرای این تفاهم نامه، نخستین دوره آموزشی بازرسی مضاعف تأسیسات الکتریکی ساختمان ها با حضور 28 نفر از کارشناسان تأسیسات الکتریکی دارای پروانه اشتغال از سازمان نظام مهندسی ساختمان خراسان شمالی با مشارکت شرکت توزیع برق استان برگزار شد.مدیر دفتر مهندسی و نظارت شرکت توزیع نیروی برق خراسان شمالی نیز در تشریح مفاد این تفاهم نامه گفت: از این پس ساختمان های مشمول این طرح طبق الزامات مبحث 13 مقررات ملی ساختمان و استانداردهای وزارت نیرو، توسط مهندسان ناظر عضو سازمان نظام مهندسی ساختمان که دوره بازرسی مضاعف را گذرانده باشند، بازرسی و کنترل می شود و برقراری انشعاب برق متقاضیان منوط به تأیید این بازرسان خواهد بود.«باغیشنی» تصریح کرد: سر فصل های دوره آموزشی برگزار شده شامل مباحثی در خصوص سیستم های توزیع انرژی الکتریکی، سیستم های اتصال زمین، حریم شبکه های برق، ضوابط واگذاری انشعاب برق دایم و موقت، آشنایی با آیین نامه تکمیلی تعرفه های برق، ایمنی در برق و کلیدهای حفاظت جان (RCD)، هماهنگی در طراحی و اجرای تأسیسات الکتریکی و سیستم های برق اضطراری است.وی خاطر نشان کرد: براساس تفاهم نامه و دستورالعمل صادر شده، از این پس اجرای دقیق مبحث 13 مقررات ملی ساختمان در تأسیسات داخلی ساختمان ها و رعایت استانداردهای وزارت نیرو در نقطه تحویل و مشرف به شبکه های توزیع برق مورد بازرسی و کنترل مضاعف قرار می گیرد.وی اضافه کرد: بر این اساس از این پس تمام سیم کشی های داخلی ساختمان های تازه احداث باید به صورت سه سیم، یعنی با لحاظ کردن سیم حفاظتی مجزا و به صورت سیستم TNS اجرا و در تمام این ساختمان ها چاه ارت با صفحه اتصال زمین مسی ایجاد شود.وی افزود: تمام مجتمع های احداثی با بیش از 5 انشعاب برق ملزم به ساخت تابلوی برق برای نصب لوازم اندازه گیری و تعبیه کلید حفاظت جان هستند.وی ابراز امیدواری کرد: با اجرای این تفاهم نامه، ایمنی عمومی تأسیسات الکتریکی ساختمان های تازه احداث به طور کامل تأمین و مصرف کنندگان نهایی و ساکنان آینده مجتمع های مسکونی، اداری و عمومی از مزایای آن بهره مند شوند.

منبع : روزنامه خراسان شنبه 25/7/1388

بررسی رفتار ستونهای قوطی فولادی پرشده با بتن تحت بارگذاری جانبی زلزله در ساختمان

بررسی رفتار ستونهای قوطی فولادی پرشده با بتن تحت بارگذاری جانبی زلزله در ساختمان

با توجه به کاربرد روزافزون ستونهای قوطی پرشده با بتن در ساختماهای بلند و عملکرد مناسب این ستونها در برابر زلزله از یک طرف و لرزه خیزی اکثر مناطق کشور از طرف دیگر سعی شده است در این مطالعه رفتار این ستونها در برابر بارگذاری جانبی زلزله بررسی شود. در این مطالعه علاوه بر بررسی رفتار خمشی این ستونها در برابر ترکیب بارگذاری ثقلی و جانبی سیکلیک رفتار برشی آنها نیز بررسی شده است.

با توجه به اهمیت شکل پذیری و ظرفیت جذب انرژی اعضا سازه ای در برابر زلزله، این مقادیر نیز به طور مفصل مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین با توجه به لزوم پیوستگی و هماهنگی فولاد و بتن در مقاطع مرکب، چسبندگی و پارامترهای مؤثر بر مقاومت چسبندگی در ستونهای مرکب نیز مورد بررسی قرارگرفته است. روشی سازگار با آیین نامه های معتبر برای طراحی ستونهای قوطی پرشده با بتن در هر دو حالت ستون کوتاه و ستون لاغر نیز ارائه گشته است. نشان داده شده است که ستون که ستون قوطی پرشده با بتن علاوه بر مقاومت و رفتار خمشی و برشی مطلوب شکل پذیری خوبی داشته و از ظرفیت جذب انرژی قابل توجه ای نیز برخوردار است. به علاوه از روند طراحی ساده ای برخودار بوده و برای طراحی دفتری کاملاً مناسب است.

خصوصیات فوق ستونهای قوطی پرشده با بتن را به صورت اعضا سازه ای بسیار مناسب و ممتاز برای ساختمانهای بلند در مناطق زلزله خیز معرفی می کند. رفتار خمشی و شکل پذیری و ظرفیت جذب انرژی ستونهای قوطی پرشده با بتن، در فصول دوم و سوم مورد بررسی قرارگرفته است و نشان داده شده است که این مقادیر به پارامترهای زیادی منجمله نسبت عرض به ضخامت ورق فولادی، ضریب لاغری ستون، طول پرشدگی بتن در ستون ، نوع بتن و فولاد، تعداد سیکل بارگذاری، بار محوری، گل میخ برشگیر بر پوسته فولادی بستگی داشته و نحوه ارتباط آنها نیز بررسی شده است.
با توجه به ضخامت قوطی فولادی در ستون مرکب، این ستونها معمولاً ظرفیت برشی بسیار بالایی از خود نشان داده و عمدتاً در مورد خمشی گسیخته می شوند. رفتار برشی ستونهای قوطی پرشده با بتن در ستونهای کوتاه که در آنها برش بیشترین تأثیر را دارد، در فصل پنجم مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است و نشان داده شده است که حتی در این حالت نیز ستونهای قوطی پرشده با بتن، از نظر برشی رفتار بسیار مناسب از خود نشان می دهند. با توجه به فرم سازگاری کرنشها در نقاط تماس بتن و فولاد، چسبندگی بین فولاد و بتن در ستونهای مرکب در فصل چهارم بررسی شده است و نحوه تأثیر پارامترهایی چون سن بتن سایز، دما، شرایط نگهداری بتن و انقباض بر مقاومت چسبندگی مشخص شده است. در فصل ششم، سعی شده است روش برای طراحی ستونهای قوطی پرشده با بتن،ارائه شود که علاوه بر هماهنگی با آیین نامه های معتبر، برای طراحی دفاتر مهندسی کاملاً عملی و مناسب باشد.

بدین منظور روش گام به گام طراحی ستون قوطی پرشده با بتن در دو حالت ستون کوتاه و ستون لاغر آورده شده است و نشان داده شده است که با استفاده از ستون قوطی فولادی پرشده با بتن در مقایسه با قوطی فولادی از تغییرمکان جانبی کمتر و شکل پذیری بیشتری برخوردار بوده و رفتار لرزه ای مناسبتری از خود نشان می دهند

مسائل اجرائی بتن سبک دانه سازه ای

مسائل اجرائی بتن سبک دانه سازه ای

بسیاری از اصول اجرائی حاکم بر بتن ریزیهای معمولی در بتن ریزی با بتن سبــکدانه سازه ای کماکان از اهمیت برخوردار است . مسلما" در بتن های غیر سازه و سبکدانه بسیاری از نکات مورد نظر نمیتواند با اهمیت تلقی شود و عدم رعایت برخی قواعد تا آنجا که به وزن مخصوص بتن ریخته شده لطمه نزند و آنرا بالا نبرد با اهمیت تلقـــی نمیشـــود.
اصل پیوستگی و تدوام در بتن ریزی ( عدم ایجاد درز سرد ) ، اصل عدم گیرش یا نزدیکی به گیرش در بتن قبل از ریختن و تراکم ، اصل عدم جدا شدگی مواد (نا همگنی ) بتن ، اصل رعایت دمای مناسب بتن ریزی ، اصل عدم آلودگی بتن به مواد مضر ، اصل رعایت تراکم صحیح ، اصل رعایت پرداخت صحیح سطح بتن ، اصل انتخاب صحیح اسلامپ با توجه به وضعیت قطعه و وسایل تراکمی موجود ، اصل رعایت و بکارگیری نسبت ها و مقادیر صحیح مصالح و پرهیز از مصرف مواد نا مناسب ، و در نهایت اصل عمل آوری صحیح و قالب برداری به موقع و با دقت همواره در این نوع بتن ریزیها مانند بتن های معمولی از اهمیت برخوردار می باشد .

استفاده از مواد مناسب و نسبت های صحیح :
بکار گیری مواد و مصالح مناسب طبق مشخصات پروژه ، رعایت مصرف سیمان تازه و غیر فاسد از نوع مورد نظر و مطابق با استاندارد مورد قبول کاملا" مهم می باشد . توزین یا پیمانه کردن دقیق و صحیح مصالح مصرفی طبق طرح اختلاط ارائه شده از اهمیت برخوردار است . بهتر است مصالح سنگی مصرفی به ویژه سبکدانه در شرایطی قرار گیرد که نوسانات رطوبتی اندکی داشته باشد . برای مثال خوبست بدانیم لیکاهای موجود در ایران میتواند تا بیش از 30 درصد آب را در خود جذب و نگهداری کند . بنا براین بین سنگدانه کاملا" خشک و کاملا" اشباع تفاوت فاحشی وجود دارد و میتواند بر اسلامپ حاصله و نسبت آب به سیمان و در نتیجه به مقاومت و دوام بتن سبکدانه سازه ای اثر چشمگیری باقی گذارد . بهر حال اگر بدانیم مثلا" سنگدانه های ما حدود 5 درصد رطوبت دارد میتوانیم مقدار آب مصرفی را تنظیم نمائیم تا به طرح اختلاط مورد نظر دست یابیم .
باید دانست مشکل بزرگ تولید بتن سبکدانه همین تغییر رطوبت است و لذا کنترل نسبت آب به سیمان در این بتن ها مشکل می باشد و حتی مانند بتن های معمولی نیز نمیتوان با کنترل اسلامپ به نتیجه مورد نظر رسید .

انتخاب اسلامپ صحیح :
مانند بتن های معمول انتخاب اسلامپ میتواند مهم باشد . از نظر جدا شدگی ، آب انداختن ، رسیدن به تراکم مورد نظر با توجه به ابعاد قطعه ، طرز قرارگیری ، وضعیت درهمی میلگردها ، وسایل تراکمی موجود قابل تأمین این انتخاب کاملا" معنا دار و با اهمیت است . به دلیل سبکی سنگدانه ها بویژه سبکدانه های درشت احتمال جدا شدگی در بتن شل افزایش می یابد . لذا اسلامپ های بیش از ده سانتی متر ابدا" مطلوب نیست مگر اینکه بتن پر عیاری داشته باشیم ، همچنین با وجود موادی مانند میکرو سیلیس ممکنست این جدا شدگی به حداقل برسد .
بنا براین اگر قرار باشد بتن سبکدانه پمپی با اسلامپ 10 تا 15 سانتی متر را داشته باشیم عیار سیمان باید از حدود 400 کیلو در متر مکعب فراتر رود . در حالیکه اگر اسلامپ کمتر باشد حداقل عیار سیمان در aci برابرkg/m3 335 مطرح شده است . در حالات عادی اسلامپ های 5 تا 8 سانتی متر برای بتن سبکدانه غیر پمپی و اسلامپ 7 تا 10 سانتی متر برای بتن سبکدانه پمپی مطلوب تلقی میشود بدون اینکه این اعداد جنبه آئین نامه ای داشته باشد .
تغییرات اسلامپ در طول اجراء در بتن سبکدانه بسیار جدی است . در بتن های معمولی نیز این پدیده به چشم میخورد بویژه وقتی سنگدانه های درشت خیلی خشک باشند ممکن است حتی در طول 15 دقیقه پس از ساخت شاهد افت جدی در اسلامپ باشیم . در بتن سبکدانه این امر به شدت وجود دارد . فرض کنید اگر در طول 15 تا 30 دقیقه جذب آب سبکدانه 5 تا 10 درصد فرض شود و فقط سبکدانه درشت به میزان 300 کیلو داشته باشیم 15 تا 30 کیلو آب را جذب می کند که کاهش اسلامپ 6 تا 15 سانتی متر را میتوان شاهد بود . اگر قرار باشد طول مدت حمل و ریختن و تراکم زیاد باشد کاملا" دچار مشکل میشویم . همچنین در بتن های پمپی ، این کاهش و افت در اسلامپ مسئله ساز است . بنا براین سعی میشود که چنین پروژه هائی حتی الامکان از 24 ساعت قبل از ساخت بتن ، سبکدانه ها را خیس کرد (presoaking ) تا آب قابل ملاحظه ای را جذب نماید و پس از اختلاط بتن شاهد افت اسلامپ زیادی نباشیم . این خیس کردن ممکن است حتی از سه روز قبل شروع شود ادامه یابد . خیس کردن سنگدانه ممکنست با آب پاشی تحت فشار و بصورت بارانی باشد و یا از سیستم خلاء برای نفوذ سریعتر آب به داخل سبکدانه استفاده شود که در ایران روش ساده اول معمولتر و عملی تر می باشد . ریختن آب و سبکدانه در مخلوط کن و اضافه کردن سیمان و غیره پس از مدتی تأخیر میتواند به افت اسلامپ کمتر منجر شود .
میزان جذب آب سبکدانه ها علاوه بر زمان تابع میزان آب موجود در آن ( رطوبت اولیه ) نیز می باشد که پیش بینی جذب آب را در مدت معین دشوار می کند مگراینکه قبلا" آزمایشهائی را با رطوبت اولیه موجود انجام داده باشیم .
اسلامپ های کمتر از 5 سانتی متری نیز کار تراکم را با مشکل مواجه می سازد و فضای خالی زیادی را در بتن بهمراه دارد .
بسیاری از تحقیقات نشان داده اند مقاومت و دوام بتن های سبکدانه که با سبکدانه خشک ساخته شده اند بهتر از وقتی است که از سبکدانه قبلا" خیس شده یا اشباع شده استفاده گشته است .

اصل رعایت دمای مناسب :
حداقل و حداکثر دمای مجاز و مطلوب در أئین نامه ها مشخص شده است . رعایت این امر برای بتن سبک سازه ای و با دوام بشدت ضروری است و از این نظر تفاوتی با بتن معمولی وجود ندارد .
حداقل دمای مجاز 5+ درجه سانتی گراد و حداقل دمای مطلوب 10+ درجه سانتی گراد است . حداکثر دمای مجاز معمولا" 32-30 درجه سانتی گراد تا هنگام گیرش می باشد و بهتر است از این حد فاصله معقولی را داشته باشیم . در هوای سرد و گرم که بتن با دمای مناسب تولید می شود نباید در حین اجرا آنقدر تأخیر و معطلی بوجود آورد که با تبادل گرمائی ، دمای مطلوب از دست برود .

اصل همگنی ( عدم جداشدگی ) :
اصول جداشدگی و عوامل مؤثر بر آن برای بتن سبکدانه همچون بتن معمولی است ، اما برای بتن سبکدانه یک عامل دیگر یعنی اختلاف در چگالی ذرات و خمیر سیمان یا ملات میتواند به جداشدگی منجر گردد . عوامل جداشدگی میتوانند داخلی باشند که صرفا" استعداد جداشدگی را بوجود می آورند و یا عامل خارجی باشند که مربوط به اجرا هستند و استعداد را شکوفا می کنند . از عوامل داخلی بالا رفتن حداکثر اندازه سبکدانه می باشد که معمولا" باعث جداشدگی میگردد و بهتر است حداکثر اندازه سبکدانه برای بتن سازه ای به 20 میلی متر محدود شود و توصیه می گردد تا از حداکثر اندازه 15 – 12ر میلی متر استفاده شود . جالب است بدانیم معمولا" با افزایش حداکثر اندازه ، چگالی حجمی خشک ذرات سبکدانه درشت کاهش می یابد و از این نظر نیز امکان جداشدگی را قوت می بخشد .
بالا رفتن اسلامپ به افزایش استعداد جداشدگی منجر می شود . کاهش میزان عیار سیمان و مواد سیمانی و چسباننده میتواند بشدت باعث افزایش استعداد جداشدگی گردد . اختلاف وزن مخصوص ( چگالی ) ذرات سبکدانه با خمیر سیمان و یا اختلاف چگالی ذرات ریزدانه و درشت دانه به بالا رفتن استعداد جداشدگی منجر می گردد . بالا رفتن نسبت آب به سیمان به افزایش پتانسیل جداشدگی می انجامد . درشت تر شدن بافت دانه بندی سنگدانه ها معمولا" امکان جداشدگی را افزایش می دهد . وجود مواد ریز دانه و چسباننده مانند پوزولان و میکروسیلیس و سرباره ها می تواند باعث کاهش استعداد جداشدگی بتن سبکدانه گردد ، همچنین بکارگیری مواد حبابزا و ایجاد حباب هوا میتواند جداشدگی و آب انداختن را کاهش دهد ضمن اینکه روانی و کارآئی مورد نظر تأمین میگردد .
از عوامل خارجی می توان حمل نامناسب ، ریختن غلط ، استفاده از شوت های طولانی و یا شیب نامطلوب ، برخورد بتن با قالب و میلگردها ، ریختن بتن از ارتفاع زیاد بدون لوله و قیف هادی و یا بدون پمپ معمولا" به جداشدگی منجر میشود . بخاطر حساسیت جداشدگی در این بتن ها باید دقت بیشتری را اعمال نمود . باید دانست نتیجه جداشدگی در بتن سبکدانه نیز از نظر مقاومتی و دوام بمراتب حادتر و مضرتر از بتن معمولی است .

اصل عدم آلودگی بتن به مواد مضر :
در طول حمل و ریختن و تراکم نباید مواد مضر اعم از مواد ریزدانه رسی ( گل و لای ) ، مواد شیمیایی شامل چربی ها و مواد قندی یا انواع مختلف نمکها و آب شور و غیره با بتن مخلوط شود . مخلوط شدن موادی همچون گچ نیز توجیه ندارد . بهرحال در این رابطه هیچ تفاوتی بین بتن معمولی و سبکدانه سازه ای وجود ندارد .

اصل عدم کارکردن با بتن در مرحله گیرش :
اگر عملیات بتن ریزی با بتنی که در مرحله گیرش است انجام گیرد مقاومت و دوام آن بشدت کاهش می یابد و نفوذپذیری آن زیاد میشود . از این نظر بتن مانند ملات گچ زنده است که اگر آن را مرتبا" بهم بزنیم و ورز دهیم تبدیل به ملات گچ کشته میشود که بشدت کم مقاومت و کم دوام است ، هرچند گیرش آن به تأخیر می افتد و یا اصلا" خود را نمی گیرد و صرفا" خشک می شود . بهرحال نباید بتن را در هنگامی که در شرف گیرش است مخلوط نمود و یا ریخت و متراکم کرد . از این نظر بین بتن سبکدانه و بتن معمولی اختلافی احساس نمی گردد .
مسلما" در هوای گرم و یا بتن با دمای زیاد ، گیرش زودتر حاصل میشود . زمان گیرش تابع نوع سیمان ( جنس و ریزی ) ، نسبت آب به سیمان و وجود مواد افزودنی می باشد . برای افزایش زمان گیرش و ایجاد مهلت برای عملیات اجرائی می توان از بتن خنک ، کار در هنگام خنکی هوا یا شب ، سیمانهای کندگیر کننده استفاده نمود .

اصل پیوستگی و تداوم بتن ریزی ( عدم ایجاد درز سرد در بین لایه ها ) :
اگر در هنگام بتن ریزی به هر علت ، لایه زیرین قبل از ریختن و تراکم لایه روئی گیرش خود را انجام داده باشد درز سرد cold joint بوجود می آید . در این رابطه فرقی بین بتن سبکدانه و معمولی وجود ندارد . باید با تجهیز مناسب کارگاه ، افزایش توان تولید و حمل در ریختن و تراکم بتن ، افزایش زمان گیرش بتن و یا ایجاد درزهای اجرائی مناسب و کاهش سطح بتن ریزی و یا کاهش ضخامت لایه ها امکان ایجاد درز سرد را به حداقل رساند .

تراکم صحیح بتن سبکدانه :
از آنجا که بتن های سبکدانه بشدت در معرض جدا شدگی هستند ، تراکم با قدرت زیاد و یا مدت بیش از حد مشکلات جدی را بوجود می آورد . به محض اینکه احساس می نمائیم که شیره یا سنگدانه ها شروع به روزدن می نمایند باید تراکم را قطع کرد . لرزش ، بیش از فشار و ضربه میتواند موجب جدا شدگی گردد.
به هر حال باید کاملا" هوای بتن خارج و فضای خالی به حداقل برسد تا مقاومت و دوام کافی ایجاد گردد.

پرداخت سطح بتن سبکدانه :
آب انداختن بتن همواره مشکل بزرگی در پرداخت نهائی سطح بتن می باشد و این امر اختصاص به بتن سبکدانه ندارد . خوشبختانه به دلیل جذب آب تدریجـــی توسط سبکدانه ها ، آب انداختن میتواند به کمترین مقدار برسد اما اگر سبکدانه ها قبل از اختلاط کاملا" اشباع شده باشد امکان آب انداختن بیشتر می گردد . کم بودن عیار سیمان و مواد چسباننده سیمانی ، فقدان مواد ریزدانه ، عدم وجود حباب هوا در بتن ، درشتی بافت دانه بندی ، افزایش حداکثر اندازه سبکدانه ، گردگوشه گی سنگدانه ها و بافت صاف سطح سنگدانه ، بالا بودن اسلامپ ، زیادی نسبت آب به سیمان و ... میتواند موجب افزایش آب انداختن شود .
وقتی بتن آب می اندازد باید اجازه داد آب تبخیر گردد و اگر تبخیر به سرعت میسر نمی گردد یا نگران گیرش هستیم باید سعی کنیم آب روزده را با وسیله مناسبی ( گونی یا اسفنج ) از سطح پاک نمائیم و سپس سطح را با ماله چوبی و بدنبال آن با ماله فلزی یا لاستیکی صاف کنیم .
عدم رعایت این نکات موجب افزایش نسبت آب به سیمان در سطح و کاهش مقاومت و دوام و افزایش نفوذپذیری بتن سطحی می گردد .

عمل آوری بتن و سبکدانه :
هر چند عمل آوری رطوبتی و حرارتی بتن سبکدانه با بتن معمولی تفاوت چندانی ندارد اما اعتقاد بر این است که سبکدانه ها بعلت پوکی و تخلخل و جذب آب میتوانند در صورت فقدان عمل آوری رطوبتی از ناحیه اجرا کنندگان ، بخشی از آب خود را در اختیار خمیر سیمان قرار دهند و توقف شدیدی در هیدراسیون سیمان رخ ندهد . این امر را عمل آوری داخلی بتن سبکدانه می گویند .

کنترل کیفی بتن سبکدانه :
کنترل کیفی بتن سبکدانه شامل بتن تازه و سخت شده است . کنترل روانی ، وزن مخصوص و هوای بتن از مهمترین کنترلهای بتن تازه است . استفاده از آزمایش اسلامپ ، میز آلمانی ( روانی ) و درجه تراکم برای این بتن ها پیش بینی شده است . وزن مخصوص بتن تازه سبکدانه متراکم معمولا" کنترل می شود و در آئین نامه های مختلف اختلاف 2 تا 3 درصد مجاز شمرده میشود ( نسبت به طرح اختلاط ) . هوای بتن را برای بتن سبکدانه نمیتوان بکمک روش فشاری بدست آورد و حتما" باید از روش حجمی بهره گرفت . برای بتن سبکدانه سخت شده ، وزن مخصوص ، مقاومت فشاری ، کششی خمشی و نفوذپذیری ، جذب آب ، جذب موئینه و آزمایشهای دوام در برابر خوردگی قابل کنترل است .
وزن مخصوص بتن سخت شده سبکدانه بصورت اشباع و خشک اندازه گیری میشود و گاه بجای خشک کردن از جمع زدن مقادیر اجزاء در هر متر مکعب و افزودن مقداری رطوبت ثابت به آن ، وزن مخصوص بتن سخت شده را بدست می آورند .
برای تعیین مقاومت فشاری و سایر پارامتر ها تفاوت چندانی بین بتن سبکدانه و معمولی وجود ندارد و شباهت جدی و کامل بین آنها وجود دارد . بهرحال ممکنست در مواردی نتایج حاصله در مقایسه با بتن های معمولی گمراه کننده باشد . مثلا" اگر جذب آب بتن سبکدانه را بصورت درصد وزنی گزارش کنیم و آنرا با جذب آب بتن معمولی مقایسه نمائیم دچار اشتباه میشویم و لذا توصیه میشود جذب آب بتن بصورت درصد حجمی گزارش گردد .

بتن فاقد ریزدانه ( concrete finez – no ) :
اگر سنگدانه های درشت تک اندازه را با سیمان و آب مخلوط کنیم و در قالب بدون تراکم بریزیم بتن فاقد ریزدانه و متخلخل بدست می آید که از وزن مخصوص کمتری نسبت به بتن معمولی برخوردار خواهد بود . اگر چگالی سنگدانه ها در حدود معمولی باشد وزن مخصوص بتن فاقد ریزدانه حدود 1600 تا kg/m3 2000 بدست می آید اما اگر از سبکدانه درشت استفاده نمائیم ممکنست وزن مخصوص بتن حاصله از kg/m3 1000 کمتر شود ( حتی تا حدود kg/m3 650 ) . بهرحال در هر مورد بتن مورد نظر سبک یا نیمه سبک تلقی می شود اما اگر سنگدانه معمولی استفاده شود نمیتوان آنرا بتن سبکدانه دانست .
مسلما" اگر سنگدانه تک اندازه بکار نرود و حاوی ذرات ریز تا درشت باشد وزن مخصوص بتن حاصل نیز زیاد خواهد شد . سنگدانه درشت مصرفی باید 20-10 میلی متر باشد و 5 درصد ذرات درشتر و 10 درصد ذرات ریزتر در این نوع سنگدانه تک اندازه (singl size) مجاز است اما بهرحال نباید ذرات ریزتر از 5 میلی متر در آن مشاهده گردد . سنگدانه درشت بهتر است پولکی و کشیده و یا بسیار تیزگوشه نباشد . سنگدانه های گرد گوشه یا نیمه شکسته برای تولید این بتن ارجح است .
ساختار بتن فاقد ریزدانه دارای تخلخل ظاهری است و حفرات موجود در بتن با چشم براحتی دیده می شود که در این مجموعه خمیر سیمان باید صرفا" تا حد امکان سنگدانه ها را بهم چسباند و از پر کردن فضاها با خمیر سیمان پرهیز شود زیرا وزن مخصوص بالا خواهد رفت . وجود خمیر سیمان با ضخامت حدود 1 میلی متر بر روی سنگدانه ها کاملا" مناسب است .
اگر سنگدانه معمولی بکار رود معمولا" مقدار شن اشباع تک اندازه بین 1400 تا 1750 کیلوگرم می باشد . حجم اشغالی ذرات شن در حدود 550 تا 700 لیتر در هر متر مکعب است . وزن سیمان مصرفی بین 75 تا 150 کیلو در متر مکعب یا بیشتر است که حجم آن حدود 25 تا 50 لیتر می باشد . معمولا" نسبت آب به سیمان مصرفی 4/0 تا 5/0 می باشد که افزایش آن می تواند به شلی خمیر سیمان و روانی آن منجر شود که موجب جداشدگی و پرشدن خلل و فرج می گردد و بتن مورد نظر حاصل نمی شود . با کاهش نسبت آب به سیمان چسبندگی لازم بوجود نمی آید و از نظر اجرائی دچار مشکل می شویم . نسبت وزنی سیمان به سنگدانه تا می باشد . همانطور که از محاسبات فوق بر می آید فضای خالی این بتن ( پوکی ) بین 25 تا 40 درصد می باشد و ابعاد این فضاها نیز بزرگ است درصد جذب آب بصورت وزنی حدود 15 تا 25 درصد است . طبیعتا" با افزایش مقدار سیمان و آب و یا مصرف شن با دانه بندی پیوسته ( graded size ) وزن مخصوص بتن بیشتر خواهد شد . توصیه می شود شن ها قبل از مصرف خیس و اشباع گردند .
طرح اختلاط این بتن ها بصورت آزمون و خطا خواهد بود و بشدت تابع شرایط ساخت بتن می باشد . بتن فاقد ریزدانه معمولا" بدون تراکم تولید می شود و اگر مرتعش یا متراکم شود بسیار جزئی خواهد بود زیرا خمیر سیمان میل به پر کردن فضای خالی بین سنگدانه ها را خواهد داشت و چسبندگی سنگدانه به یکدیگر به حداقل خواهد رسید .
معمولا" انجام آزمایش کارآئی یا اسلامپ برای این نوع بتن موردی نخواهد داشت . از آنجاکه سنگدانه تک اندازه مصرف می شود جداشدگی از نوع جدائی ریز و درشت سنگدانه معنائی ندارد و می توان آن را از ارتفاع قابل ملاحظه ریخت .
بعلت محدودیت دامنه نسبت آب به سیمان و وجود فضای خالی قابل توجه در این نوع بتن ، مقاومت فشاری این نوع بتن اغلب در حدود 5 تا 15 مگا پاسکال می باشد و طبیعتا" یک بتن سبک سازه ای تلقی نمی گردد و بصورت مسلح مصرف نمی شود . برخی اوقات سعی می کنند میلگردها را با یک لایه ضد خوردگی ( پوشش مناسب ) آغشته کنند و سپس در بتن فاقد ریزدانه بکار برند . اگر از سبکدانه برای ساخت این بتن استفاده شود ، مقاومت فشاری آن 2 تا 8 مگا پاسکال می باشد .
جمع شدگی بتن های فاقد ریزدانه بمراتب کمتر از بتن معمولی است زیرا مقدار سنگدانه در مقایسه با خمیر سیمان زیاد است و یقه قابل توجه بوجود می آورد . بتن فاقد ریزدانه سریعا" خشک می شود زیرا خمیر سیمان در مجاورت هوای موجود و فضای خالی است و علی القاعده در ابتدا از جمع شدگی بیشتری نسبت به بتن معمولی برخوردار می باشد و عمل آوری آن از اهمیت برخوردار است . قابلیت انتقال حرارتی آن بمراتب از بتن معمولی با سنگدانه مشابه کمتر است ( حدود تا ) که با افزایش رطوبت و اشباع بودن این بتن ، این قابلیت انتقال حرارت افزایش می یابد .
مدول الاستیسیته این بتن ها بین 5 تا gpa20 است ( برای مقاومت های 2 تا 15مگا پاسکال ) . نسبت مقاومت خمشی به فشاری حدود 30 درصد است که از نسبت مقاومت خمشی به فشاری بتن های معمولی بیشتر می باشد . ضریب انبساط حرارتی این نوع بتن در حدود تا بتن معمولی است . نفوذپذیری زیاد از مزایا و شاید معایب این نوع بتن است . اما نکته مهم آنست که موئینگی در این نوع بتن کم تا ناچیز می باشد . اگر اشباع از آب نباشد در برابر یخبندان مقاوم است . بعنوان یک نفوذپذیر زهکش و تثبیت شده و همچنین یک مسیر درناژ و مقاوم بسیار مفید است . بازی کردن لایه های قلوه سنگ و شن درشت و متوسط یا ریز بعنوان زهکش یا بلوکاژ و فیلتر از مشکلات اجرائی محسوب می شود بویژه اگر بخواهد باربر باشد یکی از معدود راههای حل مشکل ، استفاده از بتن فاقد ریزدانه است و در این حالت مسئله سبکی زیاد مهم نیست .
این نوع بتن مانند بسیاری از بتن های سبک می تواند جاذب صوت باشد ( نه عایق صوت ) و برای این منظور نباید سطح این بتن با اندودی پوشانده شود .
اندودکردن این بتن بسیار خوب و ساده انجام می شود . استفاده از این بتن برای روسازی و پیاده رو سازی اطراف درختان و یا پارکینگ ها بسیار مفید است ( بدلیل نفوذپذیری ) . در دیوارهای باربر با طبقات کم می توان از این نوع بتن استفاده نمود . برای ایجاد نفوذپذیری بعنوان لایه اساس یا زیر اساس میتواند بطور مؤثر عمل نماید . همچنین بعنوان یک لایه بتن مگر نفوذپذیر مناسب است در زیر دال کف یا شالوده منابع آب بتنی نیز از این بتن می توان استفاده نمود .

طرح اختلاط بتن سبکدانه ( سازه ای و غیر سازه ای )
در طرح اختلاط هر نوع بتن ابتدا باید خواسته ها را بررسی و فهرست نمود که در مورد بتن سبک نیز این خواسته ها عبارتند از : مقاومت فشاری در سن مورد نظر ، وزن مخصوص بتن تازه و خشک ، دوام بتن در شرایط محیطی یا سولفاتی ، اسلامپ و کارآئی بتن ، مقدار حباب هوای لازم با توجه به حداکثر اندازه وشرایط محیطی ، و احتمالا" موارد دیگری همچون مدول الاستیسیته یا خواص فیزیکی مکانیکی دیگر مثل قابلیت انتقال حرارت و غیره ، در کنار این موارد ممکنست محدوده دانه بندی مطلوب ( بویژه در روشهای اروپائی ) از جمله محدودیت ها و خواسته ها باشد .
- در کنار این خواسته ها ، داده هائی نیز بر اساس اطلاعات موجود از سیمان ، سنگدانه و ... در دست است و یا باید در آزمایشگاه بدست آید از جمله اینها می توان به موارد زیر اشاره نمود :
نوع سیمان ، حداقل و حداکثر مجاز مصرف سیمان ، حداکثر مجاز نسبت آب به سیمان ، نوع مواد افزودنی مورد نظر و مشخصات آن ، نوع سنگدانه درشت و ریزدانه ، شکل و بافت سطحی سنگدانه ها ، چگالی و جذب آب سبکدانه ها و سنگدانه های معمولی ، رژیم و روند جذب آب سبکدانه ، وزن مخصوص توده ای سنگدانه درشت متراکم با میله ( در طرح امریکائی ) ، دانه بندی سنگدانه ها و حداکثر اندازه آنها ، ویژگیهای مکانیکی و دوام سنگدانه ها ، مدول ریزی سنگدانه ها و ریزدانه ها ( بویژه در روش امریکائی ) ، چگالی ذرات سیمان و افزودنیها : گاه لازمست دانه بندی یا مدول ریزی سبکدانه ها معادل سازی شود یعنی با توجه به اختلاف در چگالی ذرات ، دانه بندی وزنی به دانه بندی و مدول ریزی حجمی تبدیل گردد که در این حالت لازمست برای چگالی ذرات هر بخش اندازه ای را تعیین کنیم .

روش طرح اختلاط و جداول و اطلاعات ضروری در هر روش :
معمولا" در هر نوع روش طرح اختلاط لازمست حدود مقدار آب آزاد با توجه به کارآئی ، حداکثر اندازه سنگدانه و شکل آن فرض گردد و بدست آید . نسبت آب به سیمان از جداول راهنما یا تجربیات گذشته و شخصی فرض می گردد . پس مقدار سیمان در این صورت مشخص می گردد . هر چند گاه در طرح اختلاط بتن سبک ابتدا عیار سیمان فرض شده و با در نظر گرفتن نسبت آب به سیمان یا کارآئی ، مقدار آب مشخص می شود .
اختلاف عمده روش ها در تعیین مقدار سنگدانه ها خواهد بود و بویژه در طرح مخلوط بتن سبکدانه یا نیمه سبکدانه ، اختلافات موجود روشها برای بتن معمولی ، بیشتر می گردد .
در روشهای اروپائی ( آلمانی و اتحادیه بتن اروپا ) با توجه به محدوده مطلوب دانه بندی حجمی، سهم سنگدانه های ریز و درشت ( خواه هر دو سبکدانه یا یکی از آنها سبکدانه باشد ) بدست می آید، سپس چگالی متوسط سنگدانه ها تعیین شده و در فرمول حجم مطلق قرار می گیرد و مقدار کل سنگدانه بدست می آید .
اگر افزودنی داشته باشیم حجم افزودنی از تقسیم وزن به چگالی آن بدست می آید و در رابطه قرار داده می شود .
پس از تعیین با توجه به سهم هر سنگدانه ، وزن آن مشخص می گردد و با توجه به ظرفیت جذب آب هر نوع سنگدانه می توان وزن خشک هر کدام و آب کل را تعیین کرد . وزن مخصوص بتن تازه نیز از جمع اوزان اجزاء بتن بدست می آید ( بصورت محاسباتی ) در عمل پس از ساخت مخلوط آزمون با توجه به نتیجه محاسبات و اطلاعات حاصله مانند اسلامپ ، کارآئی و مقاومت و وزن مخصوص بتن میتوان اصلاحات لازم را در محاسبات به انجام رسانید و طرح اختلاط را نهائی کرد. امریکائی ها نیز در aci 211.1 و aci 211.2 و aci 213 r سه روش را برای طرح اختلاط بتن سشبکدانه و یا نیمه سبکدانه توصیه نموده اند :

1. روش حجم مطلق : در این روش عملا" پس از تعیین آب آزاد ، سیمان ، سنگدانه درشت خشک و اشباع ، ازفرمول حجم مطلق استفاده نموده و وزن ماسه اشباع با سطح خشک بدست می آید . این روش برای بتن معمولی ، نیمه سبکدانه و تمام سبکدانه قابل اجراست . مشکل عمده در این حالت تعیین مقدار چگالی اشباع با سطح خشک سبکدانه ها و ظرفیت جذب آب آنهاست . علاوه بر آن عملا" یک اشکال مفهومی نیز در این حالت وجود دارد و آن اینکه آیا اصولا" در هنگام ریختن و گیرش بتن ، سبکدانه ها به مرحله اشباع با سطح خشک رسیده اند که بتوان از چگالی اشباع با سطح خشک آنها برای تعیین حجم اشغال آنها در بتن استفاده نمود . از آنجا که تفاوت حالت واقعی با فرضی گاه خیلی زیاد است . استفاده از این روش بویژه اگر قرار باشد وزن اشباع با سطح خشک و چگال مربوط در فرمول حجم مطلق بکار رود محل تأمل است مگر اینکه از یک چگالی یا وزن دیگر با توجه به جذب آب واقعی در این حالت استفاده نمود که روش بسیار دقیقی حاصل می گردد . امروزه سعی شده است با این روش به طرح اختلاط مناسب دست یافت . مثلا" در روش های اروپائی که این مشکل وجود دارد سعی می شود از جذب آب و چگالی نیم ساعته ، 1 ساعته یا 2 ساعته و حتی 4 ساعته استفاده گردد.
آنچه در اینجا اهمیت دارد آنست که در هنگام گیرش نسبت آب به سیمان واقعی چقدر است و با دانستن اینکه آبهای موجود در بتن ، در سنگدانه یا خمیر سیمان است به این نتیجه رسید که آب آزاد واقعی چیست و چقدر می باشد . مسلما" کارآئی و اسلامپ را آب آزاد مربوط به زمانهای کوتاهتر مثل 15 دقیقه یا 30 دقیقه تعیین می کنند . این امر مستلزم آنست که رژیم جذب آب سبکدانه را بدانیم و در هر حالت چگالی سبکدانه را محاسبه کنیم .

2. روش حجمی ( volumetric ) : در روش حجمی از یک مخلوط آزمون با مقادیر تخمینی استفاده می شود ( آب ، سیمان ، سنگدانه ریز و درشت ) . پس از ساخت مخلوط آزمون و انجام آزمایشهای لازم مانند : اسلامپ ، درصد هوا و وزن مخصوص بتن تازه و مشاهده قابلیت تراکم ، ماله خوری و کارآئی ، خصوصیات دیگر نیز می تواند در زمانهای بعد بدست آید ( مثل مقاومت و ..... ) . اما پس از ساخت بتن و اندازه گیری وزن مخصوص بتن تازه ، با توجه به وزن مصالح مورد استفاده در ساخت بتن ، حجم بتن حاصله تعیین می شود . حجم محاسباتی بتن نیز قبلا" مشخص شده است و لذا و اصلاح در مخلوط برای یکی شدن این ها صورت می گیرد . مسلما" باید اهداف مقاومتی و دوام نیز تأمین گردد . در اینجا نیز مشکل چگالی ذرات و جذب آب وجود دارد که معمولا" رطوبت و چگالی موجود مد نظر قرار می گیرد . لازم به ذکر است که این روش برای بتن های نیمه سبکدانه و تمام سبکدانه کاربرد دارد. همچنین در این روش از حجم سنگدانه ها بصورت شل استفاده می گردد .

3. روش وزنی یا فاکتور چگالی ( weight method or specificgravity factor method ) :

این روش صرفا" برای سبکدانه درشت و ریز دانه معمولی کاربرد دارد یعنی صرفا" برای بتن نیمه سبکدانه مورد استفاده قرار می گیرد . در این روش از فاکتور چگالی بجاب چگالی ذرات سبکدانه استفاده می شود . فاکتور چگالی تعریف خاصی است که فقط در aci 211.2 ( در ضمیمه a ) آمده است و با تعریف چگالی تفاوت دارد . s فاکتور چگالی بصورت زیر می باشد. c وزن سبکدانه ( خشک یا مرطوب ) و b وزن پیکنومتر پر از آب و a وزن پیکنومتر پر از آب و سبکدانه می باشد.
بنابراین در این تعریف وضعیت رطوبتی مشخص نیست و میتواند از حالت خشک تا کاملا" اشباع انجام شود اما باید وضعیت رطوبتی در هر مورد گزارش شود یعنی بگوئیم فاکتور چگالی برای سبکدانه ای با رطوبت معین برابر s می باشد . با توجه به روند معمولی طرح اختلاط امریکائی ، مقدار آب آزاد ، نسبت آب به سیمان ، مقدار سیمان ، وزن سبکدانه درشت خشک و مرطوب بدست می آید که در این رابطه مدول زیری ماسه و حداکثر اندازه سنگدانه ها و کارآئی مورد نیاز کاربرد دارد . جذب آب سبکدانه می تواند طبق دستورهای استاندارد موجود و یا ضمیمه b مربوط به aci 211.2 مشخص شود که بر این اساس آب کل بدست می آید . در این روش نیز باتوجه به وزن یک متر مکعب بتن مقدار ماسه بدست می آید و بتن مورد نظر با اصلاحات رطوبتی ساخته شده و حک و اصلاح لازم بر روی مقادیر بدست آمده صورت می گیرد تا بتن مطلوب حاصل شود .

کاربردهای بتن سبک همانطور که می دانیم بتن سبک می تواند به صورت های مختلفی طبقه بندی شود ، مثلا" سازه ای و غیر سازه ای . از این نوع طبقه بندی می توان کاربردها را حدس زد . اما گاه از طبقه بندی دیگری استفاده می نمائیم مثل بتن سبکدانه ، بتن اسفنجی و بتن فاقد ریز دانه . در این نوع طبقه بندی ظاهرا" نمی توان کاربردها را حدس زد .
• ساخت قطعاتی است که صرفا" جنبه پر کننده دارند . در نوع سازه ای نیز دو نوع بتن داریم : مسلح و غیر مسلح . مثلا" اجزاء سازه ای غیر مسلح مثل بلوکهای ساختمانی را باید از این جمله موارد دانست . بتن سبکدانه ای سازه ای مسلح کاربردهائی شبیه بتن معمولی مسلح دارد و حتی ممکن است پیش تنیده هم باشد . جالب است بدانیم بتن های سبکدانه سازه ای مسلح در ابتدا عمدتا" در ساخت کشتی های تجاری و جنگی در جنگ جهانی اول از سال 1918 تا 1922 بکار رفته است . کشتی atlantus به وزن 3000 تن در سال 1918 و کشتی selmaبه وزن 7500 تن و طول 132متر در سال 1919 به آب افتادند . همچنین در جنگ جهانی دوم ( تا اواسط جنگ) بدلیل محدودیت هائی در تولید ورق فولادی ( مانند جنگ جهانی اول ) کشتی ها و بارج های زیادی ساخته شدند که در همه آنها از بتن سبکدانه ( و معمولا" سبکدانه رسی منبسط شده ) استفاده شده بود . 24 کشتی اقیانوس پیما و 80 بارج دریائی تا پایان جنگ جهانی دوم در امریکا ساخته شد که ظرفیت آنها از 3 تا 000/ 140 تن بود .
جالب است بدانیم تا این اواخر یک کشتی بنام peralta که در جنگ جهانی اول ساخته شده بود ، شناور بود و آزمایشهای ارزشمندی نیز بر روی آن انجام شده است که نشان دوام عالی بتن آن از نظر خوردگی میلگردها و کربناسیون می باشد .
مخازن شناور آب و مواد نفتی از جمله موارد استفاده بتن سبکدانه ای مسلح در طول دوران جنگ جهانی اول و دوم بوده است که ظاهرا" بعدها نیز بر خلاف ساخت کشتی ها ، تولید و ساخت آنها ادامه یافته است اما بدلیل اقتصادی در زمان صلح بواسطه وفور ورق فولادی ، تولید کشتی مقرون به صرفه نمی باشد .
در سالهای 1950 و 1960 پل ها و ساختمانهای زیادی با بتن سبکدانه مسلح سازه ای در دنیا ساخته شد . بطور مثال در ایالات متحده و کانادا بیش از 150 پل و ساختمان از این نوع مورد بهره برداری قرار گرفت . بطور مثال ساختمان هتل پارک پلازا در سنت لوئیز امریکا ، ساختمان 14 طبقه اداره تلفن بل جنوب غربی در کانزاس سیتی در سال 1929 از ساختمانهائی هستند که در دهه 20 و 30 میلادی ساخته شده اند .
ساختمان 42 طبقه در شیکاگو ، ترمینال twa در فرودگاه نیویورک ( 1960 ) ، فرودگاه dulles واشنگتن در 1962 ، کلیسائی در نروژ در 1965 ، پلی در وایسبادن آلمان در 1966 و پل آب بر در روتردام هلند در 1968 از جمله این موارد هستند . در هلند ، انگلستان ، ایتالیا و اسکاتلند در دهه 70 و 80 میلادی پلهائی از نوع ساخته شده اند .
مخازن عظیم گاز طبیعی ، اسکله شناور ، مخزن نفت در زیر آب و ساختمانهای فرا ساحلی مانند سکوهای استخراج نفت و گاز با بتن سبکدانه مسلح سازه ای ساخته شده اند که اغلب بصورت نیمه سبکدانه و گاه تمام سبکدانه بوده اند . سکوی بزرگ پرش اسکی ، جایگاه تماشاچی در برخی استادیومها و همچنین سقف این استادیومها گاه از بتن سبکدانه ساخته شده است .
بزرگترین بنای بتن سبکدانه ، یک ساختمان اداری 52 طبقه در تکزاس با ارتفاع 215 متر می باشد. در هلند در سالهای 60 تا 73 میلادی 15 پل با دهانه بزرگ با بتن سبکدانه ساخته شده است. در سالهای دهه 70 میلادی ساخت بتن های سبکدانه پر مقاومت آغاز شد و در دهه 80 بدلیل نیاز برخی شرکتهای نفتی در امریکا ، نروژ و مکزیک ، ساخت سازه ها و مخازن ساحلی و فرا ساحلی مانند سکوهای نفتی با بتن سبکدانه پر مقاومت آغاز شد که در اواخر دهه 80 و اوائل دهه 90 به بهره برداری رسید و نتایج آن منتشر شده است .
fip ( fib ) برخی پروژه های مهم ساخته شده با بتن سبکدانه را منتشر نموده است که کاربرد آن را نجومی نشان می دهد .

• بتن اسفنجی معمولا" بع دو نوع گازی و کفی تقسیم میشود . این نوع بتن ها را بتن پوک و متخلخل نیز می نامند و در برخی منابع بتن cellular نام دارد . اغلب بتن های گازی و کفی غیر سازه ای هستند اما برخی بتن های گازی از قابلیت سازه ای شدن و حتی مسلح شدن برخوردار می باشند .
بتن های اسفنجی عمدتا" پر کننده هستند . ساخت برخی پانل های جداکننده ، ایجاد کف سازی و شیب بندی ، عایق های حرارتی و جاذب صوت از جمله موارد مورد استفاده بتن اسفنج غیر سازه ای است . تولید قطعات و بلوکهای ساختمانی برای بنائی از جمله کاربردهای بتن گازی است . نوعی بتن گازی بنام سیپورکس در سوئد ساخته شد که می توانست مسلح گردد و در ایران نیز مدتی قطعات بتنی مسلح سیپورکسی بکار رفت از جمله دالهای بتن مسلح پیش ساخته برای پوشش سقف از جنس سیپورکس در برخی پروژه های کشور ما مصرف گشته است . قطعات نما از جنس بتن کفی و گازی یا سبکدانه غیر سازه ای نیز تولید و مصرف شده است .
کاربردهای بتن فاقد ریزدانه نیز در مبحث جداگانه ای نیز ارائه شده است .

تلفن همراه

تلفن همراه

امروزه میلیون‌ها نفر در سراسر جهان از تلفن‌های سلولی (همراه) استفاده می‌كنند . در واقع تلفن‌‌های همراه نوع پیشرفته رادیو تلفن‌های دهه 1880 هستند كه در آن زمان روی خودروها نصب و استفاده می‌شد . این سامانه دارای یك یا چند دكل آنتن مركزی برای هر شهر بود وهر دكل می‌توانست تا 25 كانال ارتباطی را تا شعاع 40 الی 50 مایل پوشش دهد . اما به علت محدودیت  كانال‌های ارتباطی امكان مشترك شدن برای  همه وجود نداشت. تلفن همراه سامانه ای  سلولی است زیرا مناطق تحت پوشش آن به سلول‌های تقریباً 6 گوش تقسیم بندی می شود. بدین ترتیب كل فضای مورد نظر تحت پوشش سلول‌های مختلف قرار می‌گیرند . در مركز هر سلول یك دكل آنتن به نام (BTS ) نصب می‌شود و بر حسب ظرفیت هر سلول  تعداد مشتركان تغییرمی كند.معمولاً هر سلول آ‌نالوگ قادر است تا 56 كانال رادیویی را پشتیبانی كند به عبارت دیگر هر سلول می‌تواند همزمان مكالمه‌ی 56 نفر با تلفن همراه را در محدوده‌ی تحت پوشش خود اداره نماید . اما این ظرفیت در روش‌های ارتباطی دیجیتالی امروزه افزایش یافته است . برای مثال درسامانه ی دیجیتالی TDMA  می توان تا سه برابر ظرفیت آنالوگ یعنی تقریباً 168 كانال را پوشش داد.

 تلفن همراه یك سامانه ی كم توان رادیویی است . اكثر تلفن های همراه دارای دو سطح توان خروجی 0.6 وات و 0.3 وات هستند. به همین ترتیب ایستگاه‌های مبنای هر سلول نیز با توان كم كار می‌كنند. عملكرد با توان كم دارای دو مزیت است:

1-تبادل سیگنال‌ در محدوده‌ی هر سلول بین ایستگاه و گوشی با آنتن همان سلول انجام می‌پذیرد و سیگنال‌ها از حیطه‌ی سلول فراتر نرفته بنابر این هر گوشی فقط با یك دكل آنتن ارتباط برقرار می‌سازد و از این جهت كانال‌های BTS‌های دیگر برای یك نفر اشغال نخواهد شد.

2- مصرف انرژی باتری گوشی تلفن بهینه و نسبتاً كم می‌شود.

شبكه‌ی سلولی همچنان كه گفته شد نیازمند نصب دكل‌های زیادی است. یعنی یك شهر بزرگ ممكن است دارای هزاران دكل جهت پوشش سرتاسری باشد و هزینه‌ی سنگینی را در بر دارد، ولی از جهتی كه امكان استفاده از این سامانه برای تعداد زیادی از مردم را فراهم می‌آورد هزینه‌ی لازم به مرور جبران خواهد شد.

جابجایی سلولی

هر تلفن یك كد شناسه‌ی مختص خود دارد. این كد‌ها جهت شناسایی مالك تلفن و شركت خدمات دهنده است. هنگامی‌كه گوشی روشن می‌شود، منتظر دریافت سیگنال‌ از یك كانال كنترل می‌ماند. این كانال یك كانال ارتباطی مخصوص جهت ارتباط گوشی و نزدیك‌ترین ایستگاه BTS است. اگر تلفن به هر دلیلی نتواند چنین سیگنالی را دریافت و شناسایی نماید، پیغام خارج از محدوده « No Service» خواهد داد. در صورت دریافت این سیگنال گوشی آماده‌ی برقراری ارتباط می‌شود. كاربر چه در حال صحبت و چه در حال آماده باش حركت و جابجایی داشته باشد، ممكن است از حیطه‌ی یك سلول خارج و وارد محدوده‌ی سلول دیگر شوید. سامانه‌های سلولی می توانند بدون قطع ارتباط تلفنی، آن را از سلولی به سلول دیگر هدایت نماید.

سامانه ‌های آنالوگ اولیه در سال 1983 با عنوان (سامانه پیشرفته تلفن متحرك) Amps مجوز ایجاد خود را از كمیسیون فدرال ارتباطات آمریكا دریافت نموده و با بسامد 824 الی 894 مگاهرتز آغاز به كار كردند. این تلفن‌ها دارای 832 كانال به صورت جفت بودند، 790 كانال برای انتقال صوت و 42 كانال جهت تبادل داده، در واقع هر جفت بسامد (یكی جهت ارسال و دیگری جهت دریافت) در این سامانه ‌ها تشكیل یك كانال ارتباطی را می‌دادند كه پهنای باند هر كانال نیز برابر 30 كیلوهرتز تعیین شده بود.

نسل جدید

تلفن‌‌های سلولی دیجیتالی مشابه نوع آنالوگ اما متفاوت از آن كار می‌كنند و قادر به ایجاد كانال‌های ارتباطی بیشتر و با كیفیت مطلوب‌تری هستند. این سامانه ‌ها اطلاعات مورد تبادل را به صورت 0 و 1 و فشرده شده ارسال و دریافت میكنند به این دلیل حجم سیگنال اشغالی در شبكه‌ی دیجیتالی توسط هر گوشی برابر 1/3 تا 1/10 سامانه آنالوگ است.

فناوری دسترسی سلولی

سه نوع روش معمول جهت انتقال اطلاعات توسط شبكه‌های تلفن سلولی عبارتنداز:

-       دسترسی چند‌گانه‌ی تقسیم بسامدی (FDMA): كه هر تماس را برروی یك بسامد مجزا قرار می‌دهد.

-       دسترسی چندگانه‌ی تقسیم زمانی (TDMA): هر تماس را به بخشی از یك زمان روی یك بسامد واگذار می‌كند.

-       دسترسی چندگانه‌ی تقسیم كدی (CDMA): كه به هر تماس یك كد منحصر اختصاص داده و به كل طیف پخش می‌كند. در قسمت اول هر یك از این سه روش عبارت «دسترسی چندگانه» را می‌بینیم، این بدین مفهوم است كه هر سلول امكان برقراری ارتباط بیش از یك نفر را در یك زمان فراهم می‌آورد.

1-        FDMA: در این روش كل طیف بسامد به چندین كانال تقسیم می‌شود، این روش اكثراً جهت سامانه‌های آنالوگ به كار می رود ولی قابلیت طراحی به صورت دیجیتال را نیز دارد، اما جهت سامانه ‌های دیجیتالی كارآیی موثر نخواهد داشت.

2-      TDMA: از یك پهنای باند نازك 30khz كیلوهرتز و به طول 6.7 میلی‌ثانیه جهت تقسیم زمان به سه بخش استفاده می‌كند. هر مكالمه 1/3 حجم زمانی معمول را در این حالت اشغال نموده و موجب فشرده‌سازی و افزایش بهره‌وری می‌گردد و باعث افزایش تعداد كانال‌های هر سلول خواهد شد. این سامانه در باند‌های 900 و 1800 مگاهرتز در اروپا و آسیا و نیز 1900 مگاهرتز در آمریكا مورد استفاده قرار دارد. متأسفانه باند 1900  Gsm)) كه در آمریكا كاربرد دارد با سامانه ‌های جهانی همساز نیست.

3-      CDMA: یك تفاوت كلی با سامانه TDMA  دارد. در این روش بعد از تبدیل سیگنال‌ها به دیجیتال آن‌ها را بر روی كل پهنای باند موجود انتشار می‌دهند و همچنین به هر تماس و سیگنال‌ یك كد منحصر به فرد اختصاص می‌دهند. در این حالت گیرنده‌ نیز جهت بازیابی اطلاعات از كد مشابه مختص هر تلفن استفاده می‌نماید. بازده‌ی این سامانه 8 الی 10 برابر سامانه ‌های آنالوگ (AMPS) است و ظرفیت را به میزان چشم‌گیری افزایش خواهد داد.

مختل كننده‌ی تلفن همراه

وسیله‌ای است كه با ارسال سیگنال‌های همسان با بسامد كار تلفن و با ایجاد تناوب‌های نامنظم، با توانی بیشتر از یك تلفن سلولی، مانع ارتباط بین گوشی و BTS سلول خواهد شد و ایجاد ارتباط و مكالمه را غیر ممكن می‌سازد.

این وسیله غالباً در مواردی كه استفاده از تلفن همراه مخاطرات امنیتی در بردارد به كار می‌رود، مثلاً در مكان‌هایی مانند مراكز نظامی ، تالارهای همایش و جلسات مهم از نظر حفظ امنیت، این وسایل می‌توانند ثابت و یا قابل حمل باشند.

تقویت كننده تلفن همراه

این دستگاه وسیله‌ای است كه قادر است سیگنال‌های بسامدی مربوط به تلفن همراه را كه از طرف سلول (BTS) پخش می‌شود، حتی اگر بسیار ضعیف باشند، به‌ طوری‌كه گوشی تلفن قادر به تشخیص و دریافت آن‌ها نباشد، دریافت نموده و پس از تقویت دوباره ارسال نماید، این وسایل تقریباً شبیه تكرار كننده‌ها‌ی رادیویی عمل می‌كنند. تقویت  كننده‌ها معمولاً در نقاطی كه سیگنال‌ها بسیار ضعیف اند (نقاط كور) مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین می‌توان از آن‌ها جهت انتقال گستره‌ی سیگنال مثلاً انتقال سیگنال‌ تا چندین طبقه زیرزمین ساختمان كه در حالت عادی امكان پذیر نیست و یا مسیر‌های مترو زیرزمین استفاده نمود

 

ترانس ولتاژ

ترانس ولتاژ

ترانس ولتاژ ( Voltage transformer ): 

 یک ترانس کاهنده است برای رسیدن به ولتاژ متناظر در اولیه این ترانس . ولتاژ ثانویه در این ترانسها متناسب و هم فاز با ولتاژ اولیه است . این ترانسها بصورت موازی بین ولتاژ اولیه و زمین قرار می گیرد ( در انواع تک فاز ) . این ترانس هم دارای انواع مختلف و اندازه ها ، قدرت متفاوت و ساختمانهای متفاوت است . ترانسهای ولتاژ در انواع تک فاز ، دو فاز و چند فاز نیز ساخته میشوند . این ترانسها در ولتاژ های بالا برای صرفه جویی درهزینه ها و کمتر شدن حجم ساختمانی خود از خازنهایی سود می برد که در داخل خود ترانس تعبیه شده است و به ترانسهای ولتاژ خازنی معروف است . علاوه بر اندازه گیری ولتاژ فشار قوی و نمونه برداری ولتاژ برای رله های حفاظتی از ترانس های ولتاژ در پستها برای ارتباطات PLC نیز استفاده میشود که در بعضی موارد وسایل ارتباطی ( لاین تراپ ) بروی خود این ترانسها نصب میشود که در ادامه به آن می پردازیم :

انواع ترانس ولتاژ :

v     ترانس ولتاژ اندوکتیو ( VT  یا PT )

v     ترانس ولتاژ خازنی  ( Capacitive Voltage Transformer )

- ترانس ولتاژ اندوکتیو :

ترانسهای ولتاژ ، شامل دو سیم پیچ هستند که بسته به نوع ترانس و ترانس مورد درخواست در ثانویه میتواند تعداد بیشتری سیم پیچ ( کور ) وجود داشته باشد . در درون این ترانسها هم روغن روان قرار دارد و باعث خنک شدن ترانس میشود .در اولیه ، این ترانس به ولتاژ نامی پست متصل میشود و تنها شامل یک ترمینال است ( البته در انواعی از آن ترمینالهای اولیه ورود و خروج هم وجود دارد ) . قدرت خروجی ترانس ولتاژ برابر با مجموع قدرت کورهای ثانویه است . قدرتی که بروی پلاک ترانس درج میشود ، قدرتی است که ترانس بطور دائم در مدار میتواند بدهد .ترانس ولتاژ طرح شده برای فرکانس 50 هرتز میتواند در فرکانس 60 هرتز هم بدون افت قدرت نامی بکارش ادامه دهد.

 

- ترانس ولتاژ خازنی :

امروزه بخاطر هزینه های کمتر این نوع ترانسها و  نوع کاربرد آنها بیشتر از این نوع ترانسها استفاده میشود که در این مقوله بیشتر به این نوع ترانسها می پردازیم ؛ از آنجا که خصوصیات عایقی در ولتاژ های بالا تر در ترانسهای ولتاژ اندوکتیو به نسبت سخت تر و حجیم تر میشود لذا در ابتدای امر توسط خازنهایی ولتاژ اولیه را کاهش داده که این خازنها از نوع کاغذی با هادی آلومینیومی هستند که بصورت متوالی قرار دارند و بسته به ولتاژ ، تعداد خازنها متفاوت است و در ولتاژ بیشتر تعداد خازنهای سری بیشتر میشود . پس از کاهش این ولتاژ با استفاده از یک هسته و سیم پیچ به مقدار نامی ولتاژ در ثانویه که ذکر شد کاهش می یابد . ترانسهای ولتاژ خازنی دقت کمتری دارند اما قیمت مناسب تری دارند ، و از آنجا که در نصب سیستم PLC نیز جهت جلوگیری در نصب خازنهای کوپلاژ جلوگیری میشود لذا از این ترانسها بیشتر استفاده میشود .

قسمتهای مختلف یک ترانس ولتاژ خازنی:

1 - سیستم انبساطی

2 - المانهای خازنی

3 - بوشینگ ولتاژ میانی

4 - ترمینال اولیه

5 - ترمینال ولتاژ پائین

6 - بالشتک گازی

7 - دریچه نشاندهنده روغن 

8 - راکتور جبران کننده

9 - مدار میرا کننده فرو رزونانس

10- سیم پیچ های اولیه و ثانویه

11- هسته

12- جعبه ترمینال

1 – واحد الکترو مغناطیسی

2 – سیم پیچ اولیه ترانس ولتاژ میانی

3 – رآکتور جبران کننده

4 – سیم پیچ های تنظیم

5 – سیم پیچ های ثانویه

6 – مدار میرا کننده فرورزونانس

فرورزونانس اصولاً نوعی تشدید ( رزونانس) است که در مدارهای سلفی و خازنی سری ، با عنصر سلفی دارای هسته آهنی ، نظیر مدار بسته سیم پیچی روی میدهد . ظرفیت خازنی مقسم ولتاژ بطور سری با راکتور جبران کننده و ترانس اصلی یک مدار تشدید را در این ترانسها بوجود می آورد ، در زمان بروز این پدیده شرایط اشباع هسته مغناطیسی مدار و اندوکتانس ظاهر گردیده ، پدیده رزونانس را به فرورزونانس تبدیل میکند . بدون وجود مقاومت اضافی بار با تلفات در یک مدار LC ، ولتاژ دو سر هر یک از المانهای آن میتواند از ولتاژ منبع اعمال شده به آنها بزرگتر شود .

در نتیجه این پدیده ،  ممکن است ولتاژهای بزرگی در فاصله ایزولاسیون قسمتهای مختلف یک شبکه رخ دهد و یا موجب اشباع شدید هسته آهنی در اثر جریانهای زیاد شود و یا موجب گرم شدن بیش از حد واحد الکترو مغناطیسی و یا شکست عایقی در آن شود . مدار میرا کننده از اتصال سری یک راکتور دارای هسته آهنی و یک مقاومت خنک شونده با روغن تشکیل شده است . در شرایط معمولی هسته راکتور میرا کننده اشباع نمی شود و بنابر این امپدانس بالایی از خود نشان میدهد. با شروع فرورزونانس ، فلو در هر دو هسته ترانسفورماتور اصلی و راکتور میرا کننده افزایش می یابد . اشباع هسته راکتور میرا کننده باعث کاهش امپدانس در مدار می شود که خود باعث عبور یک جریان از داخل آن می شود و موجب خنثی شدن این پدیده می شود .

همچنین اگرسه ترانس ولتاژ تک فاز استفاده شود ، جهت جلوگیری از این پدیده ، در خروجی سیم پیچ مثلث باز از مقاومتی 30 تا 35 اهمی و با توان 300 وات یا بیشتر استفاده میشود .

همانطور که در شکل شماتیک مشخص بوده ، ترانسفورماتور اصلی واحد الکترو مغناطیس دارای چند سیم پیچ تنظیم بوده است که برای ثابت نگه داشتن و یا بهتر کردن دقت برای یک بار که با بار نامی تفاوت داشته است و یا حد اقل کردن خطای دامنه و یا ایجاد امکان تعویض مقسم ولتاژ و تنظیم مجدد ترانسفورماتور برای ترکیب جدید مقسم ولتاژ و واحد مغناطیسی بکار میرود که با تغییر شکل تعداد دور سیم پیچ ها میتوان تعداد دور را تا 05/6 + درصد با فاصله 05/0 در صد تنظیم نمود ؛ که البته این اتصالات بنا به در خواست تنظیم شده هستند و ضرورتی به تنظیم مجدد آنها در محل پست نیست .

مشخصات مهم  یک ترانس ولتاژ به قرار زیر است که در هنگام سفارش و یا طراحی لحاظ قرار می گیرد :

v     بالاترین ولتاژ سیستم

v     فرکانس نامی

v     نسبت تبدیل

v     تیپ و کلاس

v     ظرفیت خازنی بین اولیه و زمین

v     فاصله خزشی ( Creepage Distance )

v     حد اکثر بار حرارتی

ترانسهای ولتاژ در ولتاژ های پائین تر تنها از سیم پیچهای اولیه و ثانویه تشکیل شده اند که عایق استفاده شده در آنها اپوکسی رزین بوده که در قالب هایی شکل داده میشوند . در ورودی اولیه این ترانسها فیوز محافظ قرار میگیرد و اولیه آنها از طرف دیگر به زمین ( در تک فاز ) وصل میشود و در ثانویه هم به همین صورت است یعنی انتهای سیم پیچ ثانویه زمین میشود . کلاس دقت در اغلب ترانسهای مورد استفاده در پستها 3P است که نشاندهنده اینست که به میزان 3 درصد خطا در نسبت تبدیل ترانس وجود دارد .

در ترانسهای 63 کیو ولت و بالاتر در خروجی این ترانسها فیوزهایی نصب میشود . این فیوزها هم میتواند در داخل باکس خود ترانس باشد و یا در تابلویی دیگر ، که اگر در تابلو ها باشد همراه با یک کنتاکت کمکی برای ارسال آلارم در صورت عملکرد فیوز همراه است .

در ترانسهای ولتاژ بیرونی در هنگام نصب باید دقت داشت که سیم اتصال بدنه آن به دقت نصب گردد و مقاومت پائینی داشته باشد . در طول زمان بهره برداری جز بازدید اتصالات و چک کردن ظاهری ترانس نیاز به تست و آزمون خاصی ندارد . اما بعد از یک اتصالی و یا زمان تعریف شده برای ترانس توسط کارخانه سازنده باید روغن داخل آن تست شود . همچنین در صورت نشتی احتمالی حتما باید با روغن هم تراز با کلاس روغن آن اصلاح گردد.

نیاز است که در مدتهای مشخص بسته به موقعیت محیطی نصب ترانس ، مقره های خازنی آن تمیز گردد و ترمینالهای ثانویه نیز آچارکشی شود . 

 

ترانس جریان

ترانس جریان

ترانسهای جریان ( CT )  

برای نمونه گیری جریان به نسبت عبور جریان از اولیه خود و القای آن در ثانویه استفاده میشوند. این ترانسها به منظور حفاظت و اندازه گیری در ابتدای خطوط ورودی به پستها و همچنین در ورودی ترانس قدرت و ورودی ثانویه ترانس و همچنین در خروجی های پست و نقاط کلیدی دیگر که احتیاج است جریان در آن نقطه تحت نظر باشد استفاده میشود که هر کدام از این نقاط با ترانس مخصوص به خود چه از نظر عایقی و ساختمان و چه از نظر قدرت و دقت ،  نصب و استفاده می گردند .

ترانسفورماتور جریان از دو سیم پیچ اولیه و ثانویه تشکیل شده که جریان واقعی در پست از اولیه عبور نموده و در اثر عبور این جریان

و متناسب با آن، جریان کمی (در حدود آمپر) در ثانویه به وجود می‌آید. ثانویه این ترانسها با مقیاس کمتری از اولیه خود که تا حد بسیار بالایی تمام ویژگیهای جریان در اولیه خود را دارد به تجهیزات فشار ضعیف پست و رله ها و نشاندهنده ها متصل میشود. ثانویه این ترانسها دارای سیم پیچ با دورهای زیادتری نسبت به اولیه که بیشتر مواقع تنها یک شمش و یا چند دور از شمش است ساخته میشود .

 نکته ای که قابل توجه است ، مقدار سیم پیچ در تعداد دور است که باید به نسبت مورد نظر رسید . در ثانویه سیم های بدور هسته سیم های لاکی هستند . هسته های حفاظتی بدون در نظر گرفتن تصحیح دور طراحی میشنود ولی در هسته های اندازه گیری جهت رسیدن به بارها و دقت های مورد نیاز تصحیح دور انجام میشود .میزان بار در ثانویه ، از نکات دیگر است که در طراحی سطح مقطع سیم پیچ موثر است .این ترانسها هم باید در حالت و شرایط عادی و هم در شرایط اضطراری مثل جریان زیاد و یا هر خطایی که ممکن است بوجود آید قابلیت اندازه گیری ونمونه گیری جریان را داشته باشد .

یکی ازمهمترین موارد در ساختمان یک ترانسفورماتور جریان، اختلاف ولتاژ خیلی زیاد بین اولیه و ثانویه می‌باشد زیرا ولتاژ اولیه همان ولتاژ نامی پست است، در حالیکه ولتاژ ثانویه خیلی پایین می‌باشد که با توجه به این مورد بایستی بین اولیه و ثانویه ایزولاسیون کافی وجود داشته باشد. ترانسفورماتورهای جریانی که در پست‌های فشارقوی مورد استفاده قرار می‌گیرند، دارای ایزولاسیون کاغذ و روغن (توأما") می‌باشند. طرح این ترانسفورماتورها نیز بستگی به سازنده آن داشته، ولی بطور کلی ترانسفورماتورهای جریان از نظر ساختمانی در انواع مختلف ساخته می‌شوند:

1-  CT های هسته پایین

 2-  CT های هسته بالا

 3-   نوع بوشینگی

4-    نوع شمشی

5-    نوع حلقوی

6-   نوع قالبی یا رزینی (Castin Resine)

الف) ترانسهای جریان هسته پائین:

 ترانسفورماتورهای جریان هسته پایین و یا "Tank Type": در این نوع، هادی او

 

 

لیه در داخل یک بوشینگ به شکل "U" قرار دارد، بطوریکه قسمت پایین "U" در داخل یک تانک قرار دارد و د

 

ر این حالت اطراف اولیه بوسیله کاغذ عایق شده و در روغن غوطه‌ور می‌باشند در این حالت مخزن فلزی از نظر الکتریکی محافظت میشود . سیم پیچی‌های ثانویه بصورت حلقه، هادی اولیه را در بر می‌گیرند. در این طرح طول اولیه نسبتا" زیاد بوده و عبور جریان باعث گرم شدن ترانس جریان می‌گردد . استفاده از این نوع ترانس های جریان بیشتر در مواقعی است که چندین هسته و نیز اتصالات متعدد در اولیه برای دسترسی به نسبتهای مختلف جریان لازم باشد.

شکل روبرو یک ترانس جریان هسته پائین  را نمایش میدهد .

 

در این ترانسها ترکیب روغن به همراه دانه های ریز کوارتز خالص است که منجر به حد اقل شدن ابعاد ترانس میشود .

محفظه روغن کاملاً آب بندی است و نیاز به باز بینی و نگهداری ندارد.

ب ) ترانسهای جریان هسته بالا :

در این نوع ترانسها مسیر طی شده در اولیه بسیار کوتاه میشود . هادی اولیه از داخل یک

حلقه عبور کرده و سیم پیچ ثانویه دور هسته حلقوی پیچیده شده است . که ثانویه آن در قسمت بالا بوده و به نام "Top Core " و یا "Inverted" مشهور می‌باشند. کلیه سیم پیچ ها در داخل عایقی از روغن قرار دارد و سرهای ثانویه بوسیله سیم های عایق شده از داخل یک لوله به جعبه ترمینال هدایت میشود. جهت ایجاد عایق کافی بین ثانویه و اولیه در اطراف سیم پیچ ثانویه تعداد زیادی دور کاغذ که با توجه به ولتاژ ترانسفورماتورها تعیین می‌گردد، پیچیده می‌شود و فضای خالی بین کاغذ و اولیه نیز توسط روغن احاطه می‌شود. در ولتاژهای بالا ممکن است که سیم پیچ ثانویه در یک قالب آلومینیومی جاسازی شود.

در هر دو حالت فوق بایستی سعی شود که به هیچ عنوان هوا و یا ذرات دیگر به داخل محفظه ترانسفورماتورهای جریان نفوذ ننموده و از طرف دیگر امکان انبساط و انقباض

 

روغن در اثر تغییر درجه حرارت نیز وجود داشته باشد، لذا در بالای ترانسفورماتورها بایستی فضای خالی به وجود آورد که به منظور ایزوله نمودن از هوا، از فولاد یا تفلون و یا دیافراگم‌های لاستیکی (ارتجاعی) استفاده می‌شود که در اثر انبساط و انقباض روغن بالا و پایین می‌روند. در بعضی از طرح‌ها نیز محفظه بالای روغن را از گاز نیتروژن پر می‌کنند.

 

ج ) ترانس های جریان بوشینگی :

در بعضی از دستگاه‌ها نظیر کلیدهایی از نوع "Dead Tank Type" و یا ترانسفورماتورهای قدرت و راکتورها جهت صرفه‌جویی می‌توان ثانویه یک ترانس جریان را در داخل بوشینگ دستگاه‌ها قرار داده، بطوریکه اولیه آن با اولیه دستگاه مشترک باشد. این نوع ترانس را ترانسفورماتورهای جریان از نوع بوشینگی می‌نامند. در ولتاژهای پایین نیز ممکن است از رزین به عنوان ماده جامد عایقی استفاده نمود که این نوع ترانسفورماتورهای جریان تا ولتاژ 63 کیلو‌ولت کاربرد بیشتری دارند و در حال حاضر سازندگان مختلفی سعی می‌نمایند که این طرح را برای ولتاژهای بالاتر نیز مورد استفاده قرار دهند.

د ) ترانس جریان نوع قالبی یا رزینی:

از این نوعCT ها بیشتر در مناطق گرمسیری و به منظور جلو گیری از نفوذ رطوبت و گرد و خاک به داخل CT ‌ استفاده می شودو تا سطح ولتاژ 63 کیلو ولت و جریان 1200 آمپر بیشتر طراحی نشده اند.

این ترانسها بمنظور جداسازی مدارهای حفاظتی واندازه گیری از مدار فشار قوی و تبدیل مقادیر جریان یا ولتاژ به میزان مورد نظر بکار میروند . این نوع ترانسها قابل نصب در تابلوهای فشار متوسط است . عایق این نوع ترانسها از نوع اپوکسی رزین است که تحت خلا ریخته گری میشود و با خواص عایقی و مکانیکی مناسب ساخته میشود .

ترانس های جریان از نظر هسته به دو نوع تقسیم می شوند :

1-   ترانس های جریان با هسته اندازه گیری

2-   ترانس های جریان با هسته حفاظتی

1-   ترانس های جریان با هسته اندازه گیری وظیفه دارند که در حدود جریان نامی و عادی شبکه از دقت لازم برخوردار باشند. و این نوع هسته ها باید در جریان های اتصالی کوتاه به اشباع رفته و مانع از ازدیاد جریان در ثانویه و در نتیجه مانع سوختن و صدمه دیدن دستگاه های اندازه گیری در طرف ثانویه شوند.

2-    ترانس های جریان با هسته حفاظتی :

باید در جریانهای اتصال کوتاه هم بتوانند دقت لازم را داشته و دیرتر به اشباع رفته تا بتوانند متناسب با افزایش جریان در اولیه ، آن را در ثانویه ظاهر کرده و با تشخیص این اضافه جریان در ثانویه توسط رله های حفاظتی فرمان قطع یا تریپ به کلیدهای مربوطه داده تا قسمتهای اتصالی شده و معیوب از شبکه جدا شوند. 

قدرت نامی ترانس جریان:

قدرت اسمی ترانس جریان مساوی حاصل ضرب جریان ثانویه اسمی و افت ولتاژ مدار خارجی ثانویه حاصل از این جریان می باشد. مقادیر استاندارد قدرت های اسمی عبارتند از :

2.5 – 5 – 10 – 15 – 30  VA

که البته مقادیر بالاتر در ترانسها قابل طراحی و استفاده نیز میباشد . 

 کلاس دقت ترانس های جریان:

میزان خطای CT ها با توجه کلاس دقت آنها مشخص می گردد. کلاس دقت CT  برای هسته اندازه گیری و حفاظتی به دو صورت مختلف بیان می گردد. برای هسته اندازه گیری درصد خطای جریان را در جریان نامی ارائه می کنند.

مثلاً کلاس دقت CL=0.5 یعنی 5/0 % خطا در جریان نامی CT های اندازه گیری را معمولا در کلاس دقت های 1/0 – 2/0 – 5/0 – 1 -3 – 5 – مشخص می کنند و در کاتولوگ ها و نیم پلیت تجهیزات به صورت  2/0:cl 5/1200 c.t: مشخص می گردد . در ضمن باید توجه داشت اگر بر روی نیم پلیت  ها 800c نوشته شود یعنی ولتاژ اتصال کوتاه اگر از 800 ولت بالاتر رود ct  به حالت اشباع خواهد رفت .

برای هسته های حفاظتی درصد خطای جریان را برای چند برابر جریان نامی بصورت XPY  بیان می کنند .   %X  خطا در Y  برابر جریان نامی مثلا 10  P 5 یعنی 5% خطا در 10 برابر جریان نا می که CT های حفاظتی بر اساس استاندارد  IEC بصورتP 5 وP 10 می باشند ( 30  P 5 و 20  P 5 و10  P 5 ) و    (20  P 10و 10  P 10). 

CT  ها دارای چند نوع خطا می باشند :

1- خطای نسبت تبدیل                                                                        RAT IO =KIS-IP/IP

2-خطای زاویه : PHASE  DISPLUCEMENT: اختلاف زاویه و ثانویه CT ‌ با رعایت نسبت تبدیل خطای زاویه است .

3-   CT های حفاظتی دارای خطای ترکیبی می باشند . مثلا خطای ترکیبی  CT نوع 20P  5 برابر5% است.

4-   CT های حفاظتی دارای خطای ALF  می باشند.   ( ACURRACY  LIMIT FUCTER) یعنی تاچند برابر جریان نامی  CT نباید خطای CT  از حد گارانتی تجاوز کند  مثلا خطای ALF  در CT     20 p  5 برابر 20   می باشند . 

بعضی ویژگیها که در ساختمان ونصب ترانس جریان باید رعایت گردد :

ترانسفورماتورهای جریان باید از نوع روغنی و خود خنک شونده بوده و دارای عایق‌بندی مناسبی باشند (در سطح ولتاژ 63 کیلوولت ترانسفورماتورهای جریان از نوع رزینی نیز می‌تواند استفاده شود). ترانسفورماتورهای جریان باید برای نصب در فضای آزاد و برروی پایه نگهدارنده مناسب باشند.خروجی هر یک از ترانسفورماتورهای جریان باید برای عملکرد صحیح وسائل حفاظتی و اندازه‌گیری در محدوده مورد نیاز بار وشرایط خطای مشخص شده مناسب باشد.نسبت تبدیل های متفاوت ترانسفورماتور جریان، حتی الامکان به وسیله سرهای مختلف از ثانویه آن گرفته شود. 

 

ترانسفورماتورهای جریان نوع روغنی باید به تسهیلات زیر مجهز باشند:

-       نشاندهنده سطح روغن

-       دریچه پرکردن روغن

-       شیر تخلیه

-       درپوش تخلیه

-       تسهیلات لازم جهت بلند کردن ترانسفورماتور کامل پرشده با روغن قسمت فلزی پایین ترانسفورماتور جریان باید به دو ترمینال زمین در دو سمت مقابل هم مجهز باشد به‌طوری که بتوان هادی مسی با اندازه مناسب را به آن وصل نمود. اتصال زمین باید آنچنان باشد که ناخواسته قطع نگردد.برای برقرارکردن اتصالات اولیه و ثانویه آرایش تأیید شده‌ای باید درنظر گرفته‌شود.کلیه قطعاتی که درمعرض خوردگی می‌باشند باید از جنس مقاوم در برابر خوردگی، یا به صورت گالوانیزه گرم ساخته شوند.دسته‌ها و آویزهای مخصوص حمل و نقل و جابجایی ترانسفورماتور جریان بایستی به طور محکم به بدنه ترانسفورماتور متصل شوند.

ترانسفورماتورهای جریان، باید به یک جعبه ترمینال ثانویه با سوراخها و گلندهای کابل کافی جهت اتصال کابلها مجهز باشد. جعبه ترمینال باید دارای فضای کافی برای انجام اتصال سیمهای ارتباطی مورد نیاز و اتصال‌کوتاه کردن ترمینال‌‌های ثانویه ترانسفورماتور به‌طور آسان باشد. جعبه ترمینال می‌بایستی دارای درجه حفاظت IP54 باشد و درهنگام کار ترانسفورماتور قابل دسترسی بوده و نیز به حفاظ باران، سوراخهای تنفس پوشیده‌شده با تور و در صورت لزوم به گرمکن‌های ضد تقطیر کنترل شده با ترموستات مجهز باشد. جعبه ترمینال همچنین باید به یک ترمینال زمین جهت زمین کردن سیم‌پیچهای ثانویه و حفاظ کابلها مجهز باشد (این عمل می‌تواند توسط یک میلة مسی انجام شود). کلیه پیچها و عناصر اتصال‌دهنده باید از فلز مقاوم در برابر خوردگی ساخته شده باشند.

برای هر سه ترانسفورماتورجریان باید یک جعبه ترمینال مادر در نزدیکی استراکچر فاز میانی با درجه حفاظت IP54 تهیه شود تا اتصالات بین فازها در آن انجام گیرد. حداکثر فاصله باید بین گروه‌های سیم‌پیچی مختلف درنظر گرفته‌شود. احتیاطات لازم باید درنظر گرفته‌شود تا از توزیع یکنواخت فشارالکتریکی در سرتاسر عایق اطمینان حاصل گردد. پس از طی فرآیند ساخت ، عایق باید تماماً از رطوبت و هوا عاری شود. جزئیات روش‌های پیشنهادی برای عملیات خشک‌کردن و پرکردن ترانسفورماتور و زمان خشک کردن، درجه خلاء و غیره بایستی اعلام گردد.

هر ترانسفورماتورجریان باید با روغن با مشخصات استاندارد IEC شماره 60296 پرشود. هر هسته ترانسفورماتورجریان باید از نظر الکتریکی از کلیه سیم‌پیچها جدا باشد. پیش‌بینی‌های لازم به جهت جلوگیری از وارد آمدن فشارهای مکانیکی و حرارتی بر اثر اتصال کوتاه بروی سیم‌پیچ اولیه بایستی انجام شود.ترانسفورماتورهای جریان می‌توانند دارای اولیه به شکل میله‌ای، یک یا چند دور باشند. ترانسفورماتورهای جریان روغنی بایستی کاملاً آب‌بندی شده بوده و مجهز به وسیله انبساط باشند که این ساختار در مورد ترانسفورماتورهای جریان هسته بالا پذیرفته نمی‌باشد.عایق داخلی باید به‌ طور دائم و رضایت‌بخش در مقابل نفوذ رطوبت حفاظت شد‌ه ‌باشد. وسائل آب‌بندی مربوطه باید در برابر نورخورشید، هواو آب مقاوم باشد.اتصال مقره چینی به قسمتهای فلزی بایستی بگونه‌ای باشد که اطمینان حاصل شود که در شرایط بارگذاری خصوصاً در شرایط گذرا نشتی روغن اتفاق نخواهد افتاد.در لحظات اول وقوع اتصال کوتاه، هسته‌های حفاظتی ترانسفورماتورهای جریان باید به درستی عمل انتقال را انجام دهند.آنها باید خطاهای سه فاز با وصل مجدد سرعت بالا را دنبال نموده و در زمان ایجاد حداکثر سطح خطا و جریان DC مربوط به آن به اشباع نروند. ولتاژ ایجاد شده در هسته در اثر وقوع خطا یا در هنگام پدیده‌های گذرا در سیستم باید به حد کافی از ولتاژ اشباع ترانسفورماتورجریان پایین ‌تر باشد تا پاسخ گذاری رضایت بخشی حاصل شود.

یک شیلد الکترواستاتیکی باید بین اولیه و ثانویه ترانسفورماتورجریان تهیه گردد تا از ورود جریانهای بالا به ثانویه و رله‌ها جلوگیری نماید. ترمینالهای ثانویه باید به نحوی قرارگیرد که در حالت برقدار بودن ترانسفورماتورجریان، دسترسی به آن میسر باشد.ترمینالهایی از سیم‌پیچ ثانویه که مورد استفاده قرار نمی‌گیرد بایستی زمین شوند.استقامت مکانیکی پیچهای ترمینال ثانویه باید به اندازه مناسب باشد. کلیه پیچ‌های ترمینالها باید مجهز به واشر فنری باشند.جزئیات هر آرایش و یا ساختمان خاص سیم‌پیچ‌ها که برای اصلاح دقت ویا به هر دلیل دیگر در نظرگرفته شده است باید در مدارک نشان داده شود. برای ترانسفورماتورهای جریان با چندین نسبت تبدیل باید برچسب‌هایی تهیه شود تا اتصالات لازم برای کلیه نسبت تبدیل‌ها را نشان دهد. این اتصالات همچنین باید در تمامی دیاگرام‌های اتصالات نشان داده شود.

ترانسفورماتورهای جریان باید از نظر مکانیکی طوری طراحی شوند که در مقابل فشارهای ناشی از بار یخ، نیروی باد، نیروهای کششی روی ترمینال های فشارقوی، همینطور نیروهای ناشی از اتصال کوتاه و زلزله که در این متن مشخصات آمده است مقاوم باشند.مقره چینی باید بر طبق استاندارهای IEC مربوطه ساخته و آزمایش شوند و با نیازمندیهای ترانسفورماتورهای جریان مطابقت داشته‌ باشد.هنگامی که ترانسفورماتورجریان دارای چندین دور در اولیه یا از نوع هسته پایین باشد، سیم‌پیچی اولیه بایستی در صورت لزوم توسط برق‌گیر محافظت شود. مشخصه‌های حفاظتی برق‌گیر باید هماهنگ با عایق موجود بین بخش‌های اولیه باشد.  

 

ترمینال ولتاژ خازنی:

از لایه های خازنی که در عایق بندی سیم پیچ اولیه استفاده شده می توان بصورت مقسم ولتاژ استفاده نمود بدین منظور از لایه یکی به آخر اتصالی از طریق یک بوشینگ کوچک روی مخزن بیرون آورده میشود امتیاز بزرگ این اتصال خازنی اینست که می توان از آن برای چک کردن عایق کاغذی از طریق تست تلفات عایقی استفاده کرد . از این ترمینال همچنین جهت نشانگر ولتاژ یا برای سنکرونیزه کردن و موارد مشابه ( غیر از اندازه گیری ) استفاده کرد.   

جهت مشاهده تصاویر مربوط به این مطلب  اینجا  کلیک کنید!

هادی حداد خوزانی چاپ

 

تپ چنجر

تپ چنجر

    

       تپچنجر (tap chenger): 

             

 می دانیم که با تغییر تعداد دور سیم پیچ در ترانسفورماتورها می توان ولتاژ خروجی را تنظیم نمود. و این کار را در ترانسفورماتورها ، تپ چنجرها به عهده دارند.    

معمولاً تپ چنجرها بروی سیم پیچی که ار نظر اقتصادی و فنی مقرون به صرفه باشد قرار می گیرد.بیشتر بروی اتصال ستاره و یا سمت فشار قوی.اصولاً تپ چنجر ها به سه طریق زیر مورد استفاده قرار می گیرند:

تپ چنجرهای سه فاز که بروی سیم پیچ های با اتصال ستاره قرار می گیرند.

تپ چنجر های سه فاز که بروی سیم پیچ های با اتصال مثلث قرار می گیرند. در این حالت عایق بندی کامل بین فازها مورد نیاز است و به سه دستگاه تپ چنجر احتیاج داریم که با یک مکانیزم حرکتی مشترک کار کنند.

تپ چنجر های تک فاز که بروی ترانسفورماتور های تک فاز یا سه فاز مورد استفاده قرار می گیرند.

تپ چنجرها بر حسب نوع کار به دو دسته قابل تغییر زیر بار ( On Load  ) و غیر قابل تغییر در زیر بار        (Off Load ) تقسیم میشوند.

تپ چنجر های غیر قابل تغییر زیر بار دارای ساختمان ساده ای بوده و جهت تغییر آن حتماً باید ترانس قدرت را از مدار خارج نمود . تغییرات این نوع تپ چنجر ها معمولاً با توجه به نیاز و متناسب با نوسانات بار در فصول مختلف سال انجام می گیرد. 

تپ چنجر های قابل تغییر زیر بار از چند قسمت مختلف تشکیل شده اند :

   

1- Motor Drive : جعبه موتور بروی بدنه ترانسفورماتور نصب است و حرکت موتور آن به جعبه دنده و از آنجا به  قسمت دیگر تپ چنجر منتقل میشود .به منظور تنظیم تپ ها و تغییر در گردش موتور و سیستمهای کنترل از راه دور و دادن فرامین از دور و نزدیک و قرائت مقدار تپ در داخل این جعبه اداوات مختلفی نصب گردیده همچون کنتاکتور ها ، سوئیچ های محدود کننده ، بی متال ، رله کنترل فاز ، هیتر  ، نشان دهنده ها ، جعبه دنده و ..  . 

 

2- مکانیزم انتقال حرکت : حرکت موتور چه در جهت کاهش دور سیم پیچ و چه در جهت افزایش دور پس از موتور به جعبه دنده ها و از آنجا توسط محورهای رابط به قسمت داخلی مکانیزم تغییر تپ، منتقل میشود. 

 

3- Diverter Switch : کلید برگردان ، مکانیزمی است که محرک اصلی آن قدرت فنری است که در آن تعبیه شده است و در محفظه حاوی روغن ترانس ( که البته با روغن تانک اصلی در ترانس ایزوله است ) قرار دارد. 

 

4-  Tap Selector : کلید انتخاب تپ ، در قسمت زیرین محفظه کلید برگردان قرار دارد و از تعدادی کنتاکت لغزشی تشکیل شده است. 

 

محفظه کلید برگردان و کلید انتخاب تپ به یکدیگر متصل بوده و تشکیل یک واحد را می دهند که به قسمت در پوش بالائی ترانسفورماتور از طریق سر تپ چنجر آویزان  می باشد.

در تپ چنجرهای زیر بار چیزی که اهمیت دارد پیوسته بودن جریان در مدار است که حتی نباید لحظه ای مسیر بار قطع گردد . جهت پیشبرد این روند ، در لحظه تغییر تپ چه اتفاقی می افتد که مسیر بار قطع نمیشود؟ در دایورتر سوئیچ دو کنتاکت کمکی در طرفین کنتاکت اصلی قرار دارد که در زمان تغییر تپ ابتدای امر کنتاکت کمکی اول  به تپ دیگر چسبیده و اجازه می دهد کنتاکت اصلی جدا شود در ادامه کنتاکت کمکی دوم جای کنتاکت اصلی می نشیند و در این حالت کنتاکت اصلی کاملاً آزاد است و سپس کنتاکت کمکی اول آزاد شده و جایش را به کنتاکت اصلی میدهد و کنتاکت کمکی دوم نیز آزاد میشود .در طول این زمان مسیر کاملاً بسته می ماند و  باز نمیشود. کل این فرایند در کسری از ثانیه انجام می پذیرد تا باعث تجزیه روغن تپ چنجر نشود و حداقل آرک بوجود آید.

سیم پیچهای قابل تغییر در ترانس از دو قسمت جداگانه تشکیل شده اند ، یک قسمت سیم پیچ اصلی است و قسمت دیگر سیم پیچ تنظیم ولتاژ. نحوه اتصال سیم پیچ اصلی و سیم پیچ تنظیم به سه طریق زیر انجام می گردد:

1-     سیم پیچ تنظیم خطی   Regulation Linear Winding 

2-     سیم پیچ تنظیم با اتصال معکوس  Reversing – Puls/Minus Winding  

3-     سیم پیچ تنظیم با اتصال کورس – فاین  Regulation Coarse/Fine Winding 

در اتصال نوع اول تعداد سیم پیچ های خروجی از سیم پیچ تنظیم ولتاژ زیاد بوده ( به تعداد تپ ها ) در نتیجه این نوع سیم پیچ را در مواقعی که نیاز به دامنه تنظیم ولتاژ کم است مورد استفاده قرار می گیرد.ولی در انواع دوم و سوم بعلت استفاده از یک کلید اضافی ( Changer Over Switch )میتوان دامنه تغییرات ولتاژ را با همان تعداد سیم پیچ تنظیم ولتاژ تا دو برابر افزایش داد.

استفاده از هر کدام از سیم پیچ ها بسته به عواملی همچون حد اکثر ولتاژ سیستم ، امپدانس داخلی ترانس ، سطح عایقی پایه و ساختمان خود تپ چنجر دارد. آرایش نوع اول بیشتر در سیستمهای سه فاز در ترانس های 63 کیلو ولت استفاده میشود.آرایش نوع دوم و سوم در سیستهای سه فاز 230 کیلو ولت و بالاتر مورد استفاده است.

در نوع دوم می توان از تپ چنجرهای دو پل و تک پل استفاده کرد اما در انواع اول و سوم میتوان از سه تپ چنجر تک پل تا 230 کیلو ولت نیز استفاده نمود.

تعداد تپ ها معمولا فرد هستند بدین صورت که تپی را نرمال فرض کرده و به تعداد برابر تپ بالاتر از نرمال و به همان تعداد پائین تر از نرمال تپ جهت تغییر تعبیه شده است . مثلاً اگر تعداد  تپ ترانسی  19 است ، تپ نرمال آن (2 / ( 1 – 19 )) یعنی 10 است و تعداد 9 تپ جهت بالاتر از نرمال و تعداد 9 تپ زیر حالت نرمال تعبیه شده است.

در زمانی که ولتاژ خروجی  زیر حالت نرمال باشد تپ را افزایش میدهند در این حالت باید دقت داشت که افزایش عددی تپ یعنی کم شدن تعداد دور سیم پیچ های تنظیم ولتاژ .

 

اندازه گیری ضریب تلفات عایقی

اندازه گیری ضریب تلفات عایقی

اندازه گیری ضریب تلفات عایق( TAN δ ) :

ضریب تلفات عایقی عبارتست از نسبت توان تلف شده در عایق بندی بر حسب وات به حاصلضرب ولتاژ و جریان موثر تولید شده بر حسب ولت-آمپر ( متناسب با توان ظاهری) در ولتاژ سینوسی.

برای این منظور از پل شرینگ (SCHERING) یا پل ترانسفورماتوری استفاده می کنند ، این پل جهت اندازه گیری ظرفیت و ضریب تلفات عایقی است و یک پل با جریان متناوب است . آن مورد .پل شرینگ با استفاده از یک منبع ولتاژ متناوب ، جریانی را از دو خازن میگذراند به نحوی که افت ولتاژ در دو سر خازنها برابر خواهد بود این تغییرات را با استفاده از دو مقاومت متغیر بروی خازنها اعمال میکنند . از این دو خازن یکی مجهول و دیگری با ظرفیت مشخص شده است ، افت ولتاژ روی مقاومتها برابر خواهد بود ، لذا با برابر بودن ولتاژ ، نسبت مقاومت ها عک نسبت جریان ها و عکس نسبت ظرفیت خازنها خواهد بود . 

برای کنترل صفر بودن ولتاژ بین نقاط a  و b از صفر سنج (NI) Null Indicator استفاده میشود ، این صفر سنج عدم وجود جریان رانشان میدهد ، با صفر بودن جریان در صفرسنج جریان شاخه های C_x  و R₃  و C_n و R₄ برابرند و افت ولتاژ بروی C_n و C_x  از یک طرف و افت ولتاژ بروی مقاومت R₃  و R₄ از طرف دیگر برابر است ، در این حالت می توان نوشت :

I_x = j w C_x U_x

I_n = j w C_n U_n

U₃ = I₃ R₃     ,  U₄ = I₄ R₄       Þ    U₃ = U₄  ,    U_n = U_x

                                                                       Þ    I_x = I₃    ,    I_n = I₄

U₃ = U₄  = j w C_x U_x R₃ = j w C_n U_n R_{4     Þ}   C_x R₃ = C_n R₄     

اگر هم بخواهیم تلفات خازن مجهول را در نظر بگیریم باید در شاخه چهار، خازنی  موازی با مقاومت R₄   قرار داده و در مدار ابتدا مقاومت های R₃ و R₄    را تغییر داده تا صفر ستج کمترین مقدار را نشان دهد سپس خازن C₄ را تنظیم کنیم تا صفر سنج حد اقل را نمایان نماید و این تنظیمات را مجدد تکرار نمود تا جریان صفر سنج ، صفر گردد ( خازن معلوم را بدون هیچ تلفات فرض میکنیم ) .

اهمیت پل بدین دلیل است که بدون خطر می توان ظرفیت و تلفات عایقی را با ولتاژ های بالا اندازه گیری نمود زیرا ولتاژ قسمتهایی از پل که آنها را تغییر می دهیم مثل R_{3  ،} R₄  و C₄ نسبت به زمین بسیار کم است . ( البته خازنها باید تحمل ولتاژ بالا را دارا باشند ) .

در حین انجام این تست لازم است که پل حتما زمین شود تا در نتیجه کار ، ظرفیتهای پراکنده متصل به نقطه u کاملاً بی اثر گردند و ارتباط بین C_n و C_x توسط کابل کواکسیال انجام گردد که پوسته این کابل به زمین متصل خواهد شد .

ظرفیت خازن نرمال نباید با توجه به زمان و درجه حرارت و ولتاژ تغییر کند و بسته به ولتاژ آن از 50 تا 200 پیکو فاراد است که مقادیر آن را تا 4 رقم دقت بروی بدنه این خازن حک می کنند . برای عایق کردن این خازن از گاز تحت فشار CO₂ یا N₂ استفاده میکنند ، فشار این گازها در حدود 15 بار است ( در مواردی هم از گاز SF₆ در فشار 5 بار استفاده می کنند ) ، فشار بالای گاز موجب تحمل پذیری بیشتر خازن در ولتاژهای بالاتر می شود.

گاهی ممکن است که خازن نرمال C_n دارای تلفات باشد که ضریب تلفات اندازه گیری شده صحیح نبوده و می بایست طبق رابطه زیر تصحیح گردد:

FP₂₀ = FP_T / K      

 FP₂₀ : ضریب تلفات اصلاح شده در دمای 20 درجه سانتی گراد

FP_T  : ضریب تلفات اندازه گیری شده در دمای T درجه سانتی گراد

k      : ضریب تصحیح طبق جدول

70676055504540353025201510دما 0/370/242/218/295/175/155/140/125/121/10/19/08/0k

برای ترانسفورماتور دو  سیم پیچه حالت های زیر مد نظر است :

1-     فشار قوی به فشار ضعیف و زمین

2-     فشار ضعیف به فشار قوی و زمین

3-     فشار قوی و فشار ضعیف به زمین

الف ) GND – حالت زمین :

تلفات ظاهری و اکتیو ( W , m VA ) در عایق بین پراب HV و زمین و نیز در عایق بین پراب HV و LV اندازه گیری می گردد .

ب) GRD – حالت گارد :

تلفات ظاهری و اکتیو در عایق بین پراب HV و زمین اندازه گیری می گردد ، جریان نشتی از طریق عایق بین پراب HV و سیم های LV از دستگاه اندازه گیری عبور نمی کند .

ج) UST – تست در حالتی است که مورد آزمایش زمین نشده است :

تلفات ظاهری و اکتیو در عایق بین پراب HV و سیم های LV اندازه گیری می گردد . نشتی جریان از طریق عایق بین پراب HV و سیم زمین از دستگاه اندازه گیری عبور نمی کند .

اگر نتایج تست کارخانه ای و تست در محل نصب تفاوت داشته باشد دلالت بر تغییر علیق از نظر جذب رطوبت و یا سایر عوامل دارد .بالا بودن نتایج TAN δ نشانه تلفات عایقی بالایی است و با توجه به نتایج این آیتم میتوان به خشک بودن عایق اطمینان پیدا کرد .

تست TAN δ از جهاتی شبیه عملکرد در تست مقاومت عایقی است که انجام میگردد .

 

لامپ های فلئورسان

امروزه روشنایی بسیاری از مکان ها توسط لامپ های فلئورسان صورت می گیرد. لزوم آشنایی با اتفاقات درون آن برای یک دانشجوی رشته ی برق بر کسی پوشیده نیست؛ در پایان این مقاله می دلیل داغ نشدن این لامپ ها نسبت به نوع نئونی را خواهید دانست. همچنین دلیل تاثیر بیشتر این لامپ ها نسبت به لامپ های نئونی را خواهید یافت.

نور:

برای یادآوری بد نیست درباره ی نور بنویسم. نور نوعی از انرژی است که می تواند از یک اتم خارج شود. این ازتعداد زیادی ذره های کوچک مثل بسته هایی که دارای انرژی و اندازه حرکت هستند ولی جرمی ندارند. این ذرات فوتون های نوری نام دارند و واحد های اساسی نور هستند.

اتم ها وفتی فوتون آزاد می کند که الکترون های آن ها برانگیخته شود. الکترون ها ترازهای انرژی متفاوتی دارند که به چند عامل وابسته است از جمله سرعت آن ها و فاصله ی آن ها از هسته. الکترون های با ترازهای متفاوت انرژی اوربیتال های مختلفی را اشغال می کنند. به طور کلی الکترون با انرژی بالاتر در اوربیتال دورتری نسبت به هسته قرار دارد.

وقتی اتمی انرژی بگیرد یا از دست بدهد، این با تغییر سرعت آن دیده می شود. دریافت انرژی (گرما برای مثال) ممکن است باعث شود به طور لحظه ای آن را  به یک اوربیتال بالاتر (دورتر از هسته) ببرد. الکترون  فقط برای کسری از ثانیه در اوربیتال بالاتر باقی می ماند و به اوربیتال اصلی خودش بر می گردد. البته با برگشت خود انرژی دریافتی را به صورت فوتون آزاد می کند که در برخی موارد فوتون نوری است.

طول موج نور گسیل شده به مقدار انرژی خارج شده بستگی دارد که این هم به مکان قرارگیری الکترون وابسته است. در نتیجه انواع گوناگون اتم ها فوتون های نوری متفاوتی را آزاد می کنند. به عبارت دیگر رنگ نور با نوع اتم برانگیخته شده مشخص می شود.

این مکانیزم اساسی کاری اکثر منابع نوری است.تفاوت اصلی این منابع در فرآیند برانگیختن اتم هاست. در یک منبع نور نئونی مثل لامپ های حبابی یا لامپ گازی اتم ها با گرما تحریک می شوند؛ در light stick  با واکنش شیمیایی این کار انجام پذیرد. در لامپ های فلئورسان از یکی از خلاقانه ترین سیستم ها در تحریک اتم ها استفاده می شود..

داخل لامپ ها:

المان اصلی لامپ فلئورسان یک لوله ی شیشه ای کاملا درز بندی شده است. این لوله حاوی مقدار اندکی جیوه و یک گاز نجیب (معمولا آرگون) است که در فشار خیلی کمی نگه داشته شده اند. با پودر فسفر داخل این لامپ را پوشانده اند. دارای دو الکترود است که در انتهای لامپ قرار دارند و به مدار الکتریکی متصل می شوند. تغذیه ی مدار الکتریکی آن ،که در ادامه بیشتر از آن خواهم گفت، با یک منبع تغذیه متناوب است.

وقتی لامپ را روشن می کنید، جریان از طریق مدار الکتریکی به داخل الکترودها شارش می کند. یک ولتاژ قابل توجهی دو سر الکترودها ایجاد شده لذا الکترون ها از یک انتها به طرف دیگر ( در داخل گاز)  می روند. این انرژی مقداری از جیوه را از حالت مایع به گازی تبدیل می کند. هنگام حرکت الکترون ها و اتم های باردار داخل لامپ، تعدادی با اتم های گازی جیوه برخورد می کنند. این برخورد اتم ها را برانگیخته می کند و الکترون ها را به تراز انرژی بالاتر می برد و همانگونه که در ابتدا گفته شد با بازگشت الکترون ها به اوربیتال اصلی فوتون های نوری از خود آزاد می کنند.

 گفتیم که طول موج فوتون گسیلی به نوع قرارگیری اتم بستگی دارد. الکترون های اتم جیوه به گونه ای قرار گرفته اند که بیشتر فوتون هایی با طول موج در رنج ماورای بنفش آزاد می کنند. این نور مرئی نیست، پس باید به نور مرئی تبدیل شود.

فلسفه ی وجود لایه ی فسفری داخل لامپ اینجا مشخص می شود. الکترون های فسفر هنگام قرار گرفتن در معرض فوتون های گسیلی از الکترون های اتم جیوه به اوربیتال بالاتر رفته و هنگام بازگشت فوتون نوری مرئی (سفید) آزاد می کنند. البته تمام انرژی دریافتی از فوتون های آزاد شده از اتم جیوه به صورت نور آزاد نمی شود بلکه مقداری از آن در برخورد با لایه ی فسفری به صورت گرما هدر می رود. کارخانه ها نور لامپ با انتخاب ترکیبات مختلف فسفر تغییر می دهند.

لامپ های نئونی مرسوم نیز مقدار قابل توجهی نور ماورای بنفش ساطع می کنند ولی آن ها آن را به نور مرئی تبدیل نمی کنند. لذا مقدار زیادی از انرژی بدون آنکه نقشی در روشنایی داشته باشد هدر می رود. لامپ فلئورسان نور ماورای بنفش خود را به کار می گیرد و موثرتر است. لامپ های نئونی انرژی بیشتری نیز نسبت به لامپ های فلئورسان به صورت گرما تلف می کنند. روی هم رفته یک لامپ فلئورسان 4 تا 6 برابر موثرتر از لامپ نئونی است.با این حال مردم در خانه هاشان از لامپ های نئونی استفاده می کنند چون نور ملایم تری ایجاد می کند. نوری با قرمزی بیشتر و آبی کمتر.

گفتیم تمام سیستم لامپ فلئورسان به جریان شارش شده داخل لامپ بستگی دارد. در قسمت بعدی خواهیم دید که لامپ فلئورسان چه چیزهایی برای تولید آن نیاز دارد.

آماده سازی گاز:       

جریانی که تا به حال صحبت آن بود از مدیومی گازی می گذرد و هادی های گازی با هادی های جامد در برخی موارد تفاوت دارند. در هادی جامد حامل های جریان الکترون ها هستند در حالی که در نوع گازی علاوه بر الکترون های آزاد، یون ها نیز در هدایت الکتریکی نقش دارند. برای ایجاد جریان در لامپ فلئورسان به دو چیز نیاز داریم:

1-   الکترون های آزاد و یون ها

2-   اختلاف پتانسیل بین دو سر لامپ

به طور کلی مقدار اندکی الکترون آزاد و یون در گاز وجود دارند زیرا اتم ها به طور طبیعی خنثی هستند. بنابراین گذراندن جریان از اغلب گازها دشوار است. پس اولین چیزی که باید تولید شود حامل جریان در دو الکترود است.

روشن کردن آن:

در طراحی کلاسیک لامپ فلئورسان از یک استارتر برای روشن سازی لامپ استفاده می شود. می توانید در دیاگرام پایینی ببینید این سیستم چگونه کار میکند.   

هنگامی که لامپ را روشن کنیم جریان از طریق مدار بایپس داخل الکترودها شارش می کند. این الکترودها رشته های (فیلامان های) ساده ای هستند که می توانید در لامپ نئونی ببینید. با عبور جریان فیلامان ها داغ شده و الکترون ها را از سطح آهنی خود رها کرده و به داخل لامپ می فرستد که گاز را نیز یونیزه می کند. حال ببینیم در استارتر چه می گذرد. استارتر مرسوم یک لامپ تخلیه ای کوچک است که از نئون یا گاز دیگری تشکیل شده است. این لامپ دارای دو الکترود است که روبروی هم قرار دارند. وقتی در آغاز ولتاژ دو سر آن بیفتد قوص الکتریکی ایجاد شده مسیر جریان ایجاد می شود. این قوص به شکلی همانی است که در مقیاس بزرگ تر باعث روشن شدن لامپ فلئورسان می شود. از الکترودها ورقه ای از نوع بی متال است و هنگام گرم شدن خم می شود. آن مقدار گرمای ایجاد شده از جرقه کافیست تا این الکترود دا الکترود دیگر تماس برقرار کند. لذا دیگر جرقه ای ایجاد نشده و این باعث سرد شدن نوار بی متال شده و اتصال دو کنتاکت قطع می شود. هنگامی که مدار باز می شود فیلامان گاز داخل لامپ را یونیزه کرده و مدیومی، هادی الکتریسیته ایجاد کرده است.لامپ تنها به یک ضربه ی ولتاژ بین الکترودها نیاز دارد تا یک قوص الکتریکی ایجاد کند. این ضربه نوسط بالاست (چوک)، ترنسفورمری که در مدار قرار دارد، زده می شود. وقتی جریان از مدار بایپس می گذرد، میدان مغناطیسی را در داخل چوک ایجاد می کند. این میدان توسط جریان در حال شارش حفظ می شود. باز شدن سوئیج استارت باعث قطع شدن جریان داخل چوک می شود انرژی ذخیره شده در میدان مغناطیسی به صورت ولتاژ بزرگی دو سر چوک آزاد می شود که میزان اختلاف ولتاژ لازم را برای تشکیل قوص الکتریکی درون لامپ فلئورسان را فراهم می کند و از این به بعد به جای عبور جریان از مدار بایپس، از داخل لامپ فلئورسان خواهد گذشت. این باعث حرکت الکترون های آزاد و برخورد آن ها با اتم ها و تشکیل فضایی از یون ها و الکترون های آزاد می شود (پلاسما). با برخورد الکترون ها با فیلامان ها، آن دو گرم باقی مانده و به گسیل الکترون به داخل پلاسما ادامه می دهند. تنها مشکل این نوع لامپ ها این است که برای روشن شدن چند ثانیه زمان لازم دارند. امروزه اغلب لامپ های فلئورسان به گونه ای طراحی می شوند که مینیمم زمان را برای روشن شدن بگیرند. در قسمت بعدی در باره ی این خواهم نوشت. عملکرد سریع امروزه طراحی لامپ های فلورسان به گونه ای است که زمان روشن شدن آن ها سریع باشد. این طراحی دارای اصولی مانند همان لامپ فلورسان دارای استارتر قدیمی است، ولی این دارای سوئیچ استارتر نیست و به جای آن بالاست لامپ، جریان را داخل دو الکترود به طور ثابت برقرار می کند. این شارش جریان به گونه ای تنظیم شده که بین دو الکترود اختلاف ولتاژ ایجاد می کند. وقتی لامپ فلورسان روشن می شود، هر دو فیلامان به سرعت داغ می شوند و شروع به گسیل الکترون ها می کنند که گاز درون لامپ را یونیزه می کند. وقتی که گاز یونیزه شد اختلاف ولتاژ بین الکترودها یک قوص الکتریکی ایجاد می کند. ذرات شارش کننده باردار (قرمز) اتم های جیوه (نقرهای) را تحریک کرده، فرآیند روشن شدن را آغاز میکنند. یک روش جایگزین که در استارت لحظه ای لامپ های فلورسان اعمال ولتاژ بسیار بالای اولیه به الکترودها است. این ولتاژ به علت فزونی الکترون های روی سطح فیلامان (گرادیان ولتاژ بالا) یک تخلیه ی هاله ای (کرونا) را بوجود آورده و باعث یونیزاسیون گاز شده و به علت اختلاف ولتاژ بالا ،تقریبا به طور لحظه ای، باعث ایجاد جرقه بین الکترود ها می شود. بدون توجه به آنکه چگونه مکانیزم استارت تنظیم شده است نتیجه یکسان است: شارشی از جریان الکتریکی درون گاز یونیزه شده. این نوع از تخلیه ی گازی یک مشکل غریب کیفی نیز دارد: اگر جریان با دقت کنترل نشود، می تواند پیوسته زیاد شده و باعث منفجر شدن لامپ گردد. در قسمت بعدی در باره ی این مطلب روشن می شویم و می بینیم چگونه یک لامپ فلورسان به راحتی کار می کند. چوک (بالاست) تنظیم همان طوری که می دانیم هادی های گازی در مقایسه با نوع جامد به طور یکسان جریان را هدایت نمی کنند. یک تفاوت عمده ی آن ها مقاومت الکتریکی آن ها است. در هادی فلزی جامد مثل یک سیم، مقاومت در هر دمایی ثابت است و با طبیعت و اندازه ی آن هادی ارتباط دارد. در تخلیه ی گازی مانند در لامپ فلورسان، جریان باعث کاهش مقاومت می شود. این به دلیل آن است که وقتی تعداد بیشتری الکترون و یون داخل محیط خاصی شارش کنند، به اتم های بیشتری برخورد کرده که الکترون ها را آزاد کرده و باعث ایجاد ذرات باردار بیشتری می شود. اینگونه، جریان، مادامی که ولتاژ کافی (جریان ac خانگی ولتاژ زیادی دارد) وجود دارد، بالا می رود. اگر این جریان کنترل نشود، می تواند اجزای الکتریکی متنوعی را منفجر کند. چوک لامپ فلورسان برای کنترل این به کار می رود. این نوع ساده ی چوک را به طور کلی چوک مغناطیسی می نامند که رفتاری شبیه یک سلف دارد. سلف (القاگر) به طور کلی از یک کلاف سیم که می تواند روی یک فلز پیچانده شده باشد تشکیل شده است. می دانید که عبور جریان از یک سیم میدان مغناطیسی ایجاد می کند و قرار دادن سیم ها به طور حلقه های هم مرکز این میدان را فقویت می کند. این نوع میدان نه تنها روی اطراف حلقه، بلکه روی خود حلقه نیز اثر می گذارد. افزایش جریان حلقه افزایش میدان را در پی دارد که باعث ایجاد ولتاژی دو سر حلقه می شود که با این افزایش مخالفت می کند. یعنی در جهتی که جریان بر عکس جریان فعلی باشد. به طور مختصر یک سلف در مدار با تعییرات جریان در خود مخالفت می کند. عناصر ترانسفورمر در چوک مغناطیسی اینگونه جریان را در لامپ فلورسان تنظیم می کنند. یک بالاست تنها می تواند سرعت تغییرات جریان را کم کند. نمی تواند آن را متوقف کند. ولی به دلیل این که جریان ما متناوب است مدام در حال عکس شدن است و بالاست تنها جلوی جریان افزایش شونده را برای زکان کوتاه و در جهت مشخص می گیرد. بالاست های مغناطیسی جریان الکتریکی را در فرکانس نسبتا کمی میزان می کنند که می تواند باعث یک فلیکر قابل توجهی شود. چوک ها ممکن است لرزش با فرکانس کم داشته باشند که منبع صدای وز وزی است که مردم از لامپ های فلورسان می شنوند. در طراحی بالاست های مدرن از الکترونیک پیشرفته برای تنظیم دقیق جریان عبوری از مدار الکتریکی استفاده شده است. وقتی با فرکانس بالاتری کار می کنند شما متوجه فلیکر یا صدای وز وز از یک بالاست الکترونیکی نمی شوید. لامپ های مختلف به طراحی بالاست ویژه ی خود نیاز دارند تا سطح ولتاژ و جریان مشخصی را بسته یه طرح های متفاوت لامپ، ایجاد کنند. لامپ های فلورسان در تمامی شکل ها و رنگ ها موجود هستند که تمامی آن ها طبق اصلی یکسان کار می کنند: جریان الکتریکی اتم های جیوه را تحریک میکند، که باعث آزاد کردن فوتون های ماورای بنفش می شود. این فوتون ها اتم های فسفر را تحریک کرده تا نور سفید رنگی منتشر کنند.

 

انرژي هسته‌اي براي توليد برق

استفاده از انرژي هسته‌اي براي توليد برق روشي پيچيده اما كارامد براي تامين انرژي مورد نياز بشر است. به طور كلي براي بهره‌برداري از انرژي هسته‌اي در نيروگاه‌هاي هسته‌اي، از عنصر اورانيوم غني شده به عنوان سوخت در راكتورهاي هسته‌اي استفاده مي‌شود كه ماحصل عملكرد نيروگاه، انرژي الكتريسته است. عنصر اورانيوم كه از معادن استخراج مي‌شود به صورت طبيعي در راكتورهاي نيروگاه‌ها قابل استفاده نيست و به همين منظور بايد آن را به روشهاي مختلف به شرايط ايده عال براي قرار گرفتن درون راكتور آماده كرد. اورانيوم يكي از عناصر شيميايي جدول تناوبي است كه نماد آن ‪ Uو عدد اتمي آن ‪ ۹۲است. اين عنصر داراي دماي ذوب هزار و ‪ ۴۵۰درجه سانتيگراد بوده و به رنگ سفيد مايل به نقره‌اي، سنگين، فلزي و راديواكتيو است و به رغم تصور عام، فراواني آن در طبيعت حتي از عناصري از قبيل جيوه، طلا و نقره نيز بيشتر است.

 

عنصر اورانيوم در طبيعت داراي ايزوتوپهاي مختلف از جمله دو ايزوتوپ مهم و پايدار اورانيوم ‪ ۲۳۵و اورانيوم ‪ ۲۳۸است. براي درك مفهوم ايزوتوپهاي مختلف از هر عنصر بايد بدانيم كه اتم تمامي عناصر از سه ذره اصلي پروتون، الكترون و نوترون ساخته مي‌شوند كه در تمامي ايزوتوپهاي مختلف يك عنصر، تعداد پروتونهاي هسته اتمها با هم برابر است و تفاوتي كه سبب بوجود آمدن ايزوتوپهاي مختلف از يك عنصر مي‌شود، اختلاف تعداد نوترونهاي موجود در هسته اتم است. به طور مثال تمامي ايزوتوپهاي عنصر اورانيوم در هسته خود داراي ‪۹۲ پروتون هستند اما ايزوتوپ اورانيوم ‪ ۲۳۸در هسته خود داراي ‪ ۱۴۶نوترون (‪ (۹۲+۱۴۶=۲۳۸و ايزوتوپ اورانيوم ‪ ۲۳۵داراي ‪ ۱۴۳نوترون(‪ (۹۲+۱۴۳=۲۳۵در هسته خود است.

اورانيوم ‪ ۲۳۵مهمترين ماده مورد نياز راكتورهاي هسته‌اي(براي شكافته شدن و توليد انرژي) است اما مشكل كار اينجاست كه اورانيوم استخراج شده از معدن تركيبي از ايزوتوپهاي ‪ ۲۳۸و ‪ ۲۳۵بوده كه در اين ميان سهم ايزوتوپ ‪ ۲۳۵بسيار اندك(حدود ‪ ۰/۷درصد) است و به همين علت بايد براي تهيه سوخت راكتورهاي هسته‌اي به روشهاي مختلف درصد اوانيوم ‪ ۲۳۵را در مقايسه با اورانيوم ‪ ۲۳۸بالا برده و بسته به نوع راكتور هسته‌اي به ‪ ۲تا ‪ ۵درصد رساند و به اصطلاح اورانيوم را غني‌سازي كرد.

درون راكتورهاي هسته‌اي، هسته اورانيوم ‪ ۲۳۵به صورت كنترل شده شكسته شده كه در اين فرايند مقداري جرم به انرژي تبديل مي‌شود. همين انرژي سبب ايجاد حرارت(اغلب از اين حرارت براي تبخير آب استفاده مي‌شود) و در نتيجه چرخيدن توربينها و در نهايت چرخيدن ژنراتورهاي نيروگاه و توليد برق مي‌شود.

در نيروگاه‌هاي غير هسته‌اي، از سوزاندن سوختهاي فسيلي از قبيل نفت و يا زغال سنگ براي گرم كردن آب و توليد بخار استفاده مي‌شود كه يك مقايسه ساده ميان نيروگاه‌هاي هسته‌اي و غير هسته‌اي، صرفه اقتصادي قابل توجه نيروگاه‌هاي هسته‌اي را اثبات مي‌كند.

به طور مثال، براي توليد ‪ ۷۰۰۰مگاوات برق حدود ‪ ۱۹۰ميليون بشكه نفت خام مصرف مي‌شود كه استفاده از سوخت هسته‌اي براي توليد همين ميزان انرژي ساليانه ميلونها دلار صرفه جويي به دنبال دارد و به علاوه ميزان آلايندگي زيست محيطي آن نيز بسيار كمتر است.

كافي است بدانيم كه مصرف اين ‪ ۱۹۰ميليون بشكه نفت خام براي توليد ‪ ۷۰۰۰مگاوات برق، ‪ ۱۵۷هزار تن گاز گلخانه‌اي دي اكسيد كربن، ‪ ۱۵۰تن ذرات معلق در هوا، ‪ ۱۳۰تن گوگرد و ‪ ۵تن اكسيد نيتروژن در محيط زيست پراكنده مي‌كند كه نيروگاههاي هسته‌اي اين آلودگي‌ها را ندارند. پس از آشنايي با مفاهيم كلي انرژي هسته‌اي و مزاياي آن، ابتدا با مراحل مختلف چرخه سوخت هسته‌اي آشنا مي‌شويم و سپس نحوه استفاده از سوخت هسته‌اي درون راكتور را مرور مي‌كنيم.

چرخه سوخت هسته‌اي عبارت است از: ‪ -۱فراوري سنگ معدن اورانيوم ‪-۲ تبديل و غني‌سازي اورانيوم ‪ -۳توليد سوخت هسته‌اي ‪ -۴بازفرآوري سوخت مصرف شده.

در حال حاضر چند كشور صنعتي جهان هر كدام در يك، چند و يا همه چهار مرحله ياد شده از چرخه سوخت هسته‌اي فعاليت مي‌كنند.

هم اكنون به لحاظ صنعتي، كشورهاي فرانسه، ژاپن، روسيه، آمريكا و انگليس داراي تمامي مراحل چرخه سوخت هسته‌اي در مقياس صنعتي هستند و در مقياس غيرصنعتي، كشورهاي ديگري مثل هند نيز به ليست فوق اضافه مي‌شوند.

كشورهاي كانادا و فرانسه در مجموع داراي بزرگترين كارخانه‌هاي تبديل اورانيوم(مرحله پيش از غني‌سازي ) هستند كه محصولات آنها شامل ‪UO3,UO2,UF6 غني نشده مي‌باشد و پس از آنها به ترتيب كشورهاي آمريكا، روسيه و انگلستان قرار دارند. در زمينه غني‌سازي نيز، دو كشور آمريكا و روسيه داراي بزرگترين شبكه غني‌سازي جهان هستند.

آمريكا هم اكنون بزرگترين توليدكننده سوخت هسته‌اي(مرحله بعد از غني سازي) در جهان است و پس از آمريكا، كانادا توليدكننده اصلي سوخت هسته‌اي در جهان محسوب مي‌شود. پس از آمريكا و كانادا، كشورهاي انگليس، روسيه، ژاپن، فرانسه، آلمان، هند، كره جنوبي و سوئد از توليدكنندگان اصلي سوخت هسته‌اي جهان هستند. آمريكا بيشترين سهم بازفراوري سوخت مصرف شده هسته‌اي در جهان را داراست و پس از آن فرانسه، انگليس، روسيه، هند و ژاپن قرار دارند. درحال حاضر بين كشورهاي جهان سوم، هندوستان پيشرفته‌ترين كشور در زمينه دانش فني چرخه سوخت هسته‌اي است.

چرخه سوخت هسته‌اي: …………….

‪-۱استخراج اوانيوم از معدن و تهيه كيك زرد(مرحله فراوري سنگ معدن اورانيوم) عنصر اورانيوم در طبيعت به صورت تركيبات شيميايي مختلف از جمله اكسيد اورانيوم، سيليكات اورانيوم و يا فسفات اورانيوم و به صورت مخلوط با تركيباتي از عناصر ديگر يافت مي‌شود.در ميان كشورهاي مختلف جهان، استراليا داراي بزرگترين معادن اورانيوم است و كشورهاي قزاقستان، كانادا، آفريقاي جنوبي، ناميبيا، برزيل و روسيه نيز از معادن بزرگي برخوردارند.

مواد معدني حاوي اورانيوم با استفاده از روشهاي معدن‌كاوي زيرزميني و يا روزميني استخراج شده و سپس طي فرايندهاي مكانيكي و شيميايي موسوم به “آسياب كردن” و “كوبيدن” از ديگر عناصر جدا مي‌شوند.

اورانيوم پس از استخراج تفكيك، كوبيده، خرد و به شكل پودر درآمده و سپس براي توليد ماده موسوم به “كيك زرد” (‪ (YellowCakeمورد استفاده قرار مي گيرد.

كيك زرد در واقع محصول فراوري سنگ معدن ارونيوم است و به تركيباتي از اورانيوم گفته مي‌شود كه ناخالصي‌هاي معدني آن به ميزان زيادي گرفته شده و حاوي ‪ ۷۰تا ‪ ۹۰درصد اكسيد اورانيوم از نوع ‪ U3O8است.

‪ -۲فراوري كيك زرد و توليد هگزافلوريد اورانيوم و آغاز غني‌سازي (مرحله تبديل و غني‌سازي ) كيك زرد در اين مرحله هنوز داراي ناخالصي‌هايي است كه توسط روشهاي مختلف اين ناخالصي‌ها كاسته شده و پس از طي فرايندهاي شيميايي نسبتا پيچيده، از شكل معدني ‪ U3O8به ‪UO3(تري اكسيد اروانيوم) و سپس ‪ UO2(دي اكسيد اورانيوم) در مي‌آيد كه اين تركيب آخر نيز به دو روش موسوم به روش تر و روش خشك براي توليد ماده مورد نياز در فرايند غني‌سازي، يعني هگزافلوريد اورانيوم(‪ (UF6به كار گرفته مي‌شود. در صنعت به اين دليل عنصر اورانيوم را به صورت تركيب هگزافلوريد اورانيوم(‪ (UF6در مي‌آورند كه ماده مذكور بهترين تركيب اورانيوم براي استفاده در روشهاي مهم غني‌سازي اورانيوم محسوب مي‌شود. در روشهاي مرسوم غني‌سازي اورانيوم، بايد از حالت گازي تركيبات اين عنصر استفاده كرد و هگزافلوريد اورانيوم در دماي ‪ ۵۶درجه سانتيگراد به راحتي تصعيد شده و از حالت جامد به حالت گاز در مي‌آيد كه اين گاز براي دستيابي به درصد بالاتر ايزوتوپ ‪ ۲۳۵اورانيوم، قابل غني‌سازي است.

پس از مراحل استخراج اورانيوم، توليد كيك زرد و در نهايت هگزافلوريد اورانيوم، نوبت به غني‌سازي اين عنصر مي‌رسد.

روش‌هاي مختلف غني‌سازي ………………….

به طور كلي اورانيوم را به چندين روش مختلف مي‌توان غني‌سازي كرد كه اين روشها عبارتند از: “سانتريفوژ گازي”، “پخش گازي”(‪،(Gaseous Diffusion “جداسازي اكلترومغناطيسي”، “تبادل شيميايي”(‪،(Chemical Exchange “فتويونيزاسيون و فتوديساسيون ليزري”، “نازل جداسازي”(‪(Separation Nazzle و “جداسازي ايزوتوپ رزونانس سيكلوتروني”. از بين تمامي اين روشها هم‌اكنون تنها دو روش “سانتريفوژگازي” و “پخش گازي” است كه در مقياس تجاري اهميت داشته و كاربردهاي عملي وسيع پيدا كرده‌اند .

در غني‌سازي اورانيوم به روش مرسوم‌تر “سانتريفوژ گازي”، در عمل هگزافلوريد اورانيوم (‪ (UF6را وارد دستگاه سانتريفوژ با سرعت دوران بسيار بالا مي‌كنند. در سرعت دوراني بسيار زياد، آن دسته از مولكولهاي هگزافلوريد اورانيوم كه اورانيوم موجود در آنها از نوع ايزوتوپ ‪ ۲۳۵است از آنجا كه در مقايسه با مولكولهاي هگزافلوريد اورانيوم با ايزوتوپ اورانيوم ‪ ۲۳۸جرم كمتري دارند، در نزديك محور سانتريفوژ تراكم بيشتري نسبت به ناحيه خارجي دستگاه پيدا كرده و در مقابل مولكولهاي سنگين‌تر هگزا فلوريد اورانيوم ‪ ۲۳۸در ناحيه خارجي تراكم بيشتري نسبت به ناحيه نزديك محور پيدا مي‌كنند .

بدين ترتيب گاز هگزافلوريد اورانيومي كه از نزديك محور دستگاه سانتريفوژ گرفته مي‌شود از نظر درصد اورانيوم ‪ ۲۳۵از غني شدگي بيشتري نسبت به نواحي ديگر سانتريفوژ برخوردار است. در اين روش براي رسيدن به درصد مورد نياز اورانيوم ‪ ۲۳۵بايد مرحله به مرحله از تعداد بسيار زياد سانتريفوژ به صورت زنجيره‌اي استفاده كرد.

روش “سانتريفوژ گازي” براي غني‌سازي اورانيوم به دو علت در مقايسه با روش “پخش گازي” از مزاياي بيشتري برخوردار است. اول آنكه اين روش كارايي بيشتري داشته و دوم آنكه انرژي لازم در اين روش غني‌سازي حدود يك دهم مقدار انرژي لازم در غني‌سازي با “پخش گازي” براي حصول همان ميزان محصول مي‌باشد.

اين عوامل باعث شده كه غني‌سازي اورانيوم به روش سانتريفوژ هزينه كمتري را شامل شده و اقتصادي‌تر باشد.البته بايد به خاطر داشت كه هزينه تعميرات و نگهداري تجهيزات مورد استفاده در غني‌سازي به روش سانتريفوژ اندك نيست.

‪ -۳توليد سوخت هسته‌اي(تبديل ‪ UF6غني شده به ‪ UO2غني شده): برخي انواع راكتورهاي مي‌توانند به طور مستقيم از هگزافلوريد اورانيوم غني شده به عنوان سوخت هسته‌اي استفاده كنند اما براي تهيه سوخت هسته‌اي بسياري انواع ديگر راكتورها لازم است كه هگزافلوريد اورانيوم غني شده را به شكل به اصطلاح “ميله‌هاي سوختي” از دي اكسيد اورانيوم غني شده(‪ (UO2و يا در موارد معدود، به اورانيوم غني شده فلزي(‪ (Uتبديل كرد.

تبديل ‪ UF6غني شده به ‪ UO2غني شده نيز خود به دو روش شيميايي موسوم به خشك و تر انجام مي‌گيرد كه پرداختن بدانها از حوصله اين بحث خارج است.

در پايان اين مرحله سوخت هسته‌اي آماده قرارگرفتن در راكتور و آغاز توليد انرژي است. حال كه سوخت هسته‌اي با درصد مورد نياز اورانيوم ‪۲۳۵(حدود ‪ ۲تا ‪۵ درصد) به منظور استفاده در راكتور هسته‌اي آماده شد، عملكرد يك راكتور هسته‌اي را نيز به صورت خلاصه بررسي مي‌كنيم.

عملكرد راكتور هسته اي …………………

همانطور كه گفتيم، سوخت هسته‌اي شامل اورانيوم ‪ ۲۳۸و اورانيوم ‪۲۳۵ است كه درصد اورانيوم ‪ ۲۳۵با روشهاي غني‌سازي از حدود ‪ ۰/۷درصد در وضعيت طبيعي به حدود ‪ ۲تا ‪ ۵درصد در وضعيت غني شده افزايش يافته‌است. به زبان ساده، درون يك راكتور هسته‌اي اورانيوم ‪ ۲۳۵به صورت كنترل شده توسط نوترونها بمباران مي‌شود. برخورد نوترونها به هسته اتم اورانيوم ‪ ۲۳۵سبب شكست اين هسته شده كه نتيجه شكست مذكور توليد انرژي و توليد نوترونهاي بيشتر است.

كنترل اين نوترونهاي پر انرژي حاصل شده ضروري است زيرا مي‌توانند درون راكتور طي يك فرايند زنجيره‌اي سبب شكست هسته‌هاي بيشتر اورانيوم ‪۲۳۵ و بروز حادثه شوند. براي كاهش انرژي نوترونهاي آزاد شده و جذب آنها از مواد نرم‌كننده (از قبيل آب سبك، آب سنگين، گرافيت) و ميله‌هاي مهار كننده(از قبيل كاديوم و يا بور) درون راكتور استفاده مي‌شود.

البته تعدادي از اين نوترونها نيز پس از شكست هسته اورانيوم ‪ ، ۲۳۵با هسته اورانيوم ‪ ۲۳۸برخورد كرده و سبب پيدايش ايزوتوپ جديد و ناپايداري از اورانيوم به نام اورانيوم ‪ ۲۳۹مي‌شوند كه خود اين ماده نيز در نهايت به يك عنصر راديواكتيو ديگر به نام پلوتونيوم ‪ ۲۳۹بدل مي‌شود. پلوتونيوم ‪۲۳۹ همانند اورانيوم ‪ ۲۳۵خود مي‌تواند به عنوان سوخت هسته‌اي مجددا مورد استفاده قرار بگيرد.

انرژي آزاد شده به صورت گرما در پي شكست هسته اورانيوم ‪ ۲۳۵درون راكتور، توسط مواد خنك‌كننده و به منظور به حركت در آوردن توربينهاي توليد برق، به خارج از راكتور منتقل مي‌شود. اين مواد خنك‌كننده يا انتقال‌دهنده انرژي حرارتي(از قبيل گاز دي اكسيي كربن، آب، آب‌سنگين، گاز هليم و يا سديم مذاب)، پس از انتقال انرژي به بيرون از راكتور و خنك شدن مجددا به داخل راكتور برمي گردند و اين فرايند به صورت مداوم براي توليد برق ادامه مي‌يابد.

سوخت مصرف شده در راكتور در پايان كار حاوي حدود ‪ ۹۵درصد اورانيوم ‪ ،۲۳۸حدود يك درصد اورانيوم ‪ ۲۳۵شكافته نشده، حدود يك درصد پلوتونيوم و حدود سه درصد مواد پرتوزاي حاصل از شكافته شدن اورانيوم ‪ ۲۳۵و همچنين عناصر فوق سنگين بوجود آمده درون راكتور است. اين سوخت مصرف شده معمولا در تجهيزات دوباره‌سازي به سه جزء اصلي اورانيوم، پلوتونيوم و پس ماندهاي پرتوزا تقسيم مي‌شود.

به لحاظ تاريخي اولين راكتور هسته‌اي در آمريكا و به منظور استفاده در زير دريائيها ساخته‌شد. ساخت اين راكتور پايه اصلي و استخوان بندي تكنولوژي فعلي نيروگاههاي هسته‌اي از نوع ‪ PWRرا تشكيل مي‌دهد. پس از آن شركت جنرال الكتريك موفق به ساخت راكتورهايي از نوع ‪ BWRگرديد اما اولين راكتوري كه منحصرا جهت توليد برق مورد استفاده قرار گرفت توسط شوروي سابق و در ژوئن ‪ ۱۹۵۴در “آبنينسك” نزديك مسكو احداث گرديد كه بيشتر جنبه نمايشي داشت.

توليد الكتريسيته از راكتورهاي هسته‌اي در مقياس صنعتي در سال ‪۱۹۵۶ در انگلستان آغاز شد. تا سال ‪ ۱۹۶۵روند ساخت نيروگاههاي هسته‌اي از رشد محدودي برخوردار بود اما طي دو دهه ‪ ۱۹۶۶تا ‪ ۱۹۸۵جهش زيادي در ساخت نيروگاههاي هسته‌اي بوجود آمد. اين جهش طي سالهاي ‪ ۱۹۷۲تا ‪ ۱۹۷۶كه بطور متوسط هر سال ‪ ۳۰نيروگاه شروع به ساخت مي‌كردند، بسيار زياد و قابل توجه است. پس از دوره جهش فوق يعني از سال ‪ ۱۹۸۶تاكنون روند ساخت نيروگاهها كاهش يافته بطوريكه هم اكنون بطور متوسط ساليانه كار ساخت ‪ ۴راكتور هسته اي آغاز مي‌شود.

در سالهاي گذشته گسترش استفاده از انرژي هسته‌اي براي توليد برق در كشورهاي مختلف روندهاي گوناگوني داشته‌است. به عنوان مثال كشور انگليس تا سال ‪ ۱۹۶۵پيشرو در ساخت نيروگاه‌هاي هسته‌اي بود، اما پس از آن تاريخ ساخت نيروگاه هسته‌اي در اين كشور كاهش يافت. برعكس كشور آمريكا كه تا اواخر دهه ‪ ۱۹۶۰تنها ‪ ۱۷نيروگاه هسته‌اي داشت در طول دهه‌هاي ‪۱۹۷۰و ‪ ۱۹۸۰بيش از ‪ ۹۰نيروگاه هسته‌اي ديگر ساخت. هم اكنون كشور فرانسه ‪ ۷۵درصد از برق مورد نياز خود را توسط نيروگاه‌هاي هسته‌اي توليد مي‌كند كه از اين بابت در صدر كشورهاي جهان قرار دارد.

گرچه ساخت نيروگاههاي هسته‌اي و توليد برق هسته‌اي در جهان از رشد انفجاري اواخر دهه ‪ ۱۹۶۰تا اواسط ‪ ۱۹۸۰برخوردار نيست اما كشورهاي مختلف همچنان درصدد تامين انرژي مورد نياز خود از طريق انرژي هسته‌اي هستند. طبق پيش بيني‌هاي به عمل آمده روند استفاده از برق هسته‌اي تا دهه‌هاي آينده همچنان روند صعودي خواهد داشت و در اين زمينه، منطقه آسيا و اروپاي شرقي به ترتيب مناطق اصلي جهان در ساخت نيروگاه هسته‌اي جديد خواهند بود.