برق

انواع مولد جریان مستقیم

 

تعیین منحنی مشخصه های مولد کمپوند:

   در مولدهای شنت افت ولتاژ به ازای بارهای مصرفی زیاد است. ولی می توان آن را بدون بار راه انداخت. در مولد سری افت ولتاژ تقریباً ناچیز است زیرا هر چه جریان مصرف کننده زیاد شود ولتاژ دو سر مولد سری نیز افزایش پیدا می کند (تا نقطه اشباع). اما مولد سری را نمی توان بدون بار راه انداخت. برای اینکه بتوان افت ولتاژ را کم کرد و همچنین از مولد در تمام حالات، یعنی برای بارهای متغییر استفاده  کرد  آنرا بصورت کمپوند (سری و موازی ) می سازند. در مولد کمپوند سیم پیچ شنت نازک و دارای دور زیاد است و فوران اصلی مولد توسط آن ایجاد می شود در صورتيكه سيم پيچ سری ضخيم و دارای تعداد دور كم می باشد و افت ولتاژ اهمی و عكس العمل مغناطيسی آرميچر را خنثی می كند. مولد كمپوند بر حسب نوع اتصال به دو نوع مولد كمپوند با شنت كوتاه و كمپوند با شنت بلند تقسيم می شود. مولد كمپوند بر اساس در نظر گرفتن جهت های فوران ناشی از سيم پيچی های سری و موازی به دو نوع تقسيم می گردد .

 

مولد کمپوند نقصانی:

   در مولد كمپوند نقصانی فوران ناشی از سيم پيچ تحريك سری با فوران ناشی از سيم پيچ تحريك شنت هم جهت نيستند و در حالت باردار بودن مولد ، سيم پيچ سری باعث تضعيف ميدان مغناطيسی شنت می گردد و ولتاژ خروجی مولد را به شدت پايين می آورد.

 

مولد کمپوند اضافی:

   در مولد كمپونه اضافی فوران ناشی از سيم پيچ تحريك سری فوران سيم پيچ تحريك شنت را تقويت می نمايد و ولتاژ خروجی افزايش پيدا می كند اما با توجه به ميزان افت ولتاژ اهمی و عكس العمل مغناطيسی آرميچر توسط سيم پيچ سری سه حالت زير ممكن است ايجاد شود.

1) حالت فوق کمپوند: با افزايش بار ، ولتاژ خروجی مولد زياد می شود و در اين حالت افزايش نيروی محركه ناشی از سيم پيچ سری يزرگتر از افت ولتاژ در اثر مقاومت و عكس العمل آرميچر است.

2) حالت کمپوند مسطح : با افزايش بار ، ولتاژ خروجی ثابت می ماند . در این حالت، افت ولتاژ ناشی از مقاومت و عكس العمل آرميچر با افزايش نيروی محركه ناشی از سيم پيچ سری برابر می شود.

3) حالت زیر کمپوند: با افزايش بار ، ولتاژ خروجی كاهش می يابد . در اين حالت افزايش نيروی محركه ناشی از سيم پيچ سری نمی تواند افت ولتاژ را جبران كند.

 

روشهای ايجاد حالت مختلف كمپونه اضافی در يك مولد:

1) استفاده از تعداد دور های مختلف سيم پيچ سری در مدار به اين صورت كه اگر تعداد دورهای بيشتر از سيم پيچ سری در مدار قرار گيرد و نيروی محركه ناشی از سيم پيچی سری افزايش يا كاهش يافته و يكی از سه حالت فوق حاصل می شود.

2) استفاده از يك مقاومت متغير كه موازی با سيم پيچی سری بسته می شود . اگر مقاومت روی مقداری كم تنظيم شود بخش اعظم جريان آرميچر از مقاومت عبور كرده بنابراين می توان طوری بين مقاومت و سيم پيچ سری تقسيم جريان كرد كه نيروی محركه ناشی از سيم پيچ سری برابر افت ولتاژ ناشی از مقاومت اهمی و عكس العمل مغناطيسی آرميچر باشد در اين حالت يك ژنراتور با كمپوند مسطح حاصل شده است.

 

برق قدرت

دوست عزیزمان جناب آقای فرید ، مطلبی در مورد گراندینگ خواسته بودند ، از آنجا که هدف این وبلاگ آسان کردن دسترسی کلیه دانشجویان عزیز برق و زیر گروه برق به اطلاعات مورد نیاز خود می باشد ، لذا مطلبی را که در ادامه آورده شده در وبلاگ قرار دادم . این مطلب متعلق به وب سایت توانیر می باشد . از دیگر دوستانی هم که اطلاعاتی در این زمینه دارند تقاضا دارم ، اطلاعات خود را با من درمیان بگذارند تا مشکل دوستان عزیزمان و شاید هم روزی خود ما حل شود .

از همکاری شما دوستان سپاسگزارم . 

 

چکیده

   موضوع اتصال زمین در شبکه های توزیع از مسائلی است که از بعد فنی و ایمنی از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و با عنایت به وضعیت موجود و بعضاً یکنواخت در شرکتهای توزیع به منظور افزایش ضریب اطمینان کافی در بهره برداری صحیح و ایمن از  شبکه ها و جلوگیری از خطرات ناشی از حفاظت ناقص برای انسانها و تاسیسات ضرورت بررسی اتصال زمین موجود در شبکه های توزیع و رعایت اصول فنی استانداردها احساس می شود ، از اینرو در مقاله حاضر به مطالعه این موضوع پرداخته شده است و ضمن معرفی اجمالی زمین کردن الکتریکی و حفاظتی به چگونگی استفاده از الکترود زمین در اطراف یک پست زمینی توزیع و اقدامات حفاظتی تکمیلی جهت جلوگیری از بوجود آمدن ولتاژ تماس خطر ناک در صورت بروز اتصال بدنه در دستگاهها اشاره شده است .

   از آنجائیکه شبکه های توزیع ایران عمدتاً از نوع T.N می باشند مشخصه های اصلی این سیستم از قبیل مقاومت الکتریکی اتصال به زمین ، سطح مقطع هادی حفاظتی ، حنثی و سایر موارد معرفی گردیده است .

   در پایان 12 نکته مهم و کاربردی برای رسیدن به شرایط مطلوب جهت سیستم حفاظتی معرفی شده است . از جمله این موارد سطح مقطع هادیهای نول و عدم استفاده از فیوز برای سیم نول ، انتخاب سطح مقطع مناسب برای سیم نول و غیره می باشد .       

 

دانلود فایل

 

برق قدرت

خازنهای فشار ضعيف

   خازنها عامل جبران كننده توان راكتيو برای بارهای سلفی بوده و به عنوان عامل تصحيح كننده ضريب قدرت، عمل می كنند. توانی را كه مشتركان برق، مصرف می كنند متفاوت است، در نتيجه خصوصيات ضريب قدرت آنها نيز متفاوت است. انرژی راكتيو در شبكه ها توسط اندوكتانس خطوط انتقال، ترانسفورماتورها، مدارهای الكترومغناطيسی موتورها و ساير مصرف كنندها از قبيل لامپهای فلوئورسنت، يكسوسازها و سيستمهای الكترونيك، مصرف می شود كه اين موضوع، موجب كاهش ضريب قدرت(Power factor)شده و در نتيجه باعث كاهش انتقال انرژی اكتيو ميشود. با توليد قدرت كاپاسيتيو توسط خازنها، اثر مولفه های راكتيو كاهش و ضريب قدرت افزايش می يابد كه نتيجه آن برای مصرف كنندگان برق، صرفه جويی اقتصادی و برای شركتهای برق، ايجاد شرايط فنی مطلوبتر برای انتقال انرژی خواهد بود.

 

نحوه عملكرد خازن :

   استفاده از خازنها به عنوان توليدكننده بار راكتيو به منظور تنظيم و كنترل ولتاژ و جلوگيری از نواسانات قدرت در شبكه ها و تصحيح ضريب قدرت در مصرف كننده ها به علت ارزانی و سادگی سيستم آن، بسيار متداول است. در يك مصرف كننده الكتريكی غيراهمی بين ولتاژ و جريان، اختلاف فازی وجود دارد. جريانی كه مصرف كننده از شبكه می كشد دو جزو اكتيو Ip و راكتيو Iq دارد. حال اگر خازنی را به دو سر بار، متصل كنيم جريانی از شبكه می كشد كه در خلاف جهت جريان راكتيو بار است. لذا جريان راكتيوی كه از شبكه كشيده ميشود كاهش می یابد . در اين شرايط زاويه جديد بين جريان و ولتاژ تقليل مييابد. به عبارت ديگر در شرايط جديد، ضريب توان  cos φبزرگتر شده است. هر اندازه زاويه (φ) كوچكتر باشد متناسب با آن، قدرت اكتيو بيشتر و قدرت راكتيو كمتر خواهد شد.

 

مزايای استفاده از خازن :

   خازنهای مورد استفاده در شبكه های برق دارای اثرات مختلفی هستند كه از جمله ميتوان به اين موارد اشاره كرد:

ـ كاهش مولفه پس فاز جريان مدار

ـ تنظيم ولتاژ و ثابت نگهداشتن آن به منظور جلوگيري از وارد آمدن خسارت به دستگاهها

ـ كاهش تلفات سيستم (RxI2) به دليل كاهش جريان

ـ كاهش توان راكتيو در سيستم به دليل كاهش جريان

ـ بهبود ضريب توان شبكه

ـ به تعويق انداختن و يا به طور كلي حذف كردن هزينههاي لازم براي ايجاد تغييرات در سيستم

ـ افزايش درآمد ناشي از افزايش ولتاژ و جبران بار راكتيو

ساختمان و حفاظت خازن :

   قسمت اكتيو خازن شامل دو ورقه نازك آلومينيوم جدا شده توسط لايه های كاغذ اشباع شده از روغن عايق و مايع های مصنوعی سنتتيك (Synthetic) مانند بنزيل است. گاه به جای كاغذ از موادی چون پليپرپيلن (Poly Propylene) نيز استفاده می كنند. اين ورقه ها چند دور لوله شده و يك واحد خازن را تشكيل می دهند، يا تعدادی از اين لايه ها روی يكديگر قرار داده شده و آنها را مجموعاً در داخل يك مخزن مملو از مايع عايق، جاسازی كرده و دو انتهای خازن از طريق مقره به محيط خارج هدايت می شود. برای حفاظت حرارتی بانكهای خازنی از بيمتال و رله های حرارتی كه به بوبين كنتاكتور خازنها فرمان قطع می دهند استفاده می شود. تنظيم اين رله ها در حد 43/1 برابر جريان نامی خازن است.
همچنين استفاده از فيوزهای HRC (High Rupture current) برای محافظت در مقابل اضافه جريان به عنوان مكمل حفاظت حرارتی متداول است. به منظور كاهش ولتاژ دو سرخازن پس از خارج شدن آنها از مدار از مقاومتهایی كه به ترمينالهای خازن، بسته شده است استفاده می كنند. توان اين مقاومتها متناسب با توان خازنها بين 30 تا 50 كيلو اهم است كه ميزان ولتاژ را در مدت سه دقيقه پس از قطع خازنها به ميزان كم خطر (پايينتر از 75 ولت) كاهش ميدهند. در حالتهای خاصی كه خازن مستقيماً به سيم پيچهای الكتروموتور وصل می شود نيازی به مقاومت تخليه نبوده و بايد تا توقف كامل موتور از تماس با قسمتهای برقدار خازن، اجتناب شود.

ملاحظات كلی در نصب خازنها :

   محل نصب خازنها در يك سيستم برقی به مشخصات بار، بستگی دارد. برای بارهای متمركز، خازنها در نزديكی مركز بار اما برای بارهای پراكنده، خازن در طول خط و مطابق با نياز نصب می شود. خازنها با بدنه فلزی، اتصال زمين شده و يا اينكه توسط سيم خنثی، زمين می شوند. در موقع نصب سيم زمين به بدنه خازن بايد توجه كرد كه محل اتصال، فاقد رنگ بوده و از طرفی زنگ خوردگی نيز نداشته باشد. به دمای خازنها در هنگام كار، توجه خاصی مبذول ميشود، چون اثر مهمی در عمر خازن دارد. به اين دليل در روی پلاك خازنها حداقل و حداكثر دمای مجاز كار خازن توسط سازندگان، حک ميشود. چيدمان خازنها بايد به ترتيبی باشد كه تلفات گرمایی آنها توسط جابه جایی طبيعی هوا (كنوكسيون) و طرق ديگر، تهويه شود. در اين خصوص بايد گردش هوا در اطراف هر واحد به راحتی امكانپذير باشد. به اين دليل در بدنه تابلوی خازنها، فضای مناسب برای امكان تبادل هوا با محيط بيرون تعبيه ميشود. اين مطلب خصوصاً برای واحدهایی كه در ستونهایی روی هم قرار گرفته اند، اهميت خاصی پيدا می كند. در مجموع توصيه می شود خازنها در مقابل تشعشع مستقيم خورشيد محافظت شوند. علاوه بر موارد فوق بهتر است خازنها در محلی نصب و مورد بهره برداری قرار گيرند كه دارای رطوبت زياد نباشد. همچنين هوای محيطهای صنعتی كه سبب خوردگی بدنه می شود از ساير عوامل مضر در طول عمر آنها محسوب می شود. كنتاكتورها مرتباً با قطع و وصل خود خازنها را به مدار، وارد و يا از مدار، خارج می كنند. لذا توصيه می شود از نوع مرغوب و با كيفيت، انتخاب و قدرت آنها حداقل 5/1 برابر قدرت خازنهای مربوط، باشد. خصوصاً سعی شود از كنتاكتورهایی استفاده شود كه دسترسی به قطعات يدكی آنها آسان باشد. هر اتصال (كنتاكت) نامطمئن در مدار خازن ممكن است باعث ايجاد جرقه های كوچكی شود كه به نوبه خود نوساناتی با فركانس بالا بوجود خواهد آورد كه اين مساله گاه خازنها را بيش از حد، گرم كرده و تحت تنش حرارتی قرار می دهد. از اين رو بازديد منظم و تعويض به موقع پلاتين كنتاكتورها توصيه می شود. در كل، بهتر است علاوه بر بازديدهای  معمول، بانك خازنی ، هر سه ماه يكبار توسط افراد با صلاحيت فنی مورد بازرسی و سرويس قرار گيرد.

þ تعيين ضريب توان (cos φ)

روشهای تعيين ميزان ضريب توان عبارتند از:

الف ـ توسط دستگاه ضريب توانسنج: در اين حالت ضريب توان مستقيماً قابل خواندن است.

ب ـ با استفاده از مقدار مصرف ماهانه:  ضريب توان در اين روش با تقسيم توان راكتيو مصرفی به توان اكتيو مصرف شده در يك دوره كنتورخوانی، قابل محاسبه است.

ج ـ به كمك سنجش تعداد دور كنتورهاي اكتيو و راكتيو:  در اين روش تعداد دور كنتورها در يك زمان معين، شمارش شده و سپس با داشتن عدد ثابت كنتورها ( تعداد دور به ازای يک كيلووات ساعت يا يك كيلووار ساعت) ضريب توان متوسط محاسبه ميشود.

   برای دقت در اندازه گيری، آزمايش چندبار، تكرار و در نهايت حد وسط، محاسبه و ملاك عمل قرار ميگيرد.

محاسبه توان خازن :

   پس از مشخص شدن مقدار ضريب توان موجود، محاسبه خازن برای جبران توان راكتيو و اصلاح ضريب توان، انجام ميشود. معمولاً اين جبرانسازی برای ضريب قدرت بين 85/0 تا 95/0 انجام ميشود. از جبرانسازی ضريب قدرت بيش از 95/0 بايد اجتناب شود. زيرا در اين شرايط علاوه بر نياز به ميزان قابل ملاحظه ای از خازن برای تامين قدرت راكتيو، هاديها به دليل عبور جريان زياد راكتيو تحت تنش قرار گرفته و نيز ممكن است در شبكه مصرف كننده افزايش ولتاژ نامطلوبی ايجاد شود. روشهای متداول برای محاسبه توان خازن مورد نياز به اين شرح است:

الف ـ روش ضريب قدرت تصحيح شده: در اين روش با استفاده از جدول و به كمك فرمول f ×p = Φc توان خازن مورد نظر، محاسبه ميشود. مقدار cos Φ1 ضريب قدرت فعلی سيستم است كه قبلاً روش محاسبه آن ذكر شد وcosΦ2ضريب قدرت مورد انتظار است.

 : Φc توان خازن مورد نياز [KVAR]

P   : توان اكتيو مصرفكننده [KW]

f   : ضريب تبديل (كه از جدول به دست ميآيد)

ب - روش استفاده از نمودار:

در اين روش به كمك نمودار و با معلوم بودن توان اكتيو مصرف كننده و ضريب توان مورد انتظار، مقدار توان خازن مورد نياز مشخص می شود.

 

رگولاتور تصحيح ضريب قدرت :

   از آنجا كه هدف از نصب خازن، حذف بار راكتيو متغير مصرف كننده در هر شرايط است، برای كنترل آن از رگولاتور تصحيح ضريب قدرت استفاده می شود. رگولاتور، ترتيب به مدار آمدن و يا از مدار خارج شدن خازنها در يك بانك خازنی را تعيين كرده و متناسب با بار راكتيو مورد نياز، فرمان قطع و وصل به كنتاكتورها صادر می كند. از جمله نكات قابل توجه در رگولاتورها تنظيم مربوط به نسبت (C/K) است. مقدار (C/K) عبارت است از نسبت تبديل توان اولين پله خازن (C)به نسبت تبديل ترانسفورماتور جريان (K) متصل به رگولاتور. لذا پس از مشخص شدن توان راكتيو مورد نياز بايد آن را به نسبت مصارفی كه در هر لحظه وارد مدار ميشود پله بندی و رگولاتور مناسب با اين مجموعه را انتخاب كرد . نحوه پله بندی خازنها در مشخصات فنی رگولاتورها ذكر ميشود و بطور عمومی به يكی از سه روش زير و متناسب با رفتار بار راكتيو مصرف كننده انتخاب ميشود:

(1):1:1:1 …

(2):1:2:2 …

(3):1:2:4:8 …

از مشخصه های مهم ديگر رگولاتورها مراحل عملكرد آنهاست. بعنوان نمونه در رگولاتور نوع 5/3 تعداد سه عدد خازن در پنج حالت مختلف ميتوانند در مدار گيرند.

   بنابراين برای مقدار معينی از توان راكتيو خازنی، انتخابهای متنوعی می تواند صورت گيرد كه ميزان بار راكتيو كه در هر مرحله وارد مدارد ميشود و نيز نوع رگولاتور عامل موثر در طراحی بانكهای خازنی خواهد بود.

نتيجه گيری :

   امروزه خازنها به عنوان تصحيح كننده ضريب قدرت و تغذيه كننده توان راكتيو از اهميت خاصی برخوردارند. وجود خازن نه تنها برای اصلاح ضريب قدرت شبكه سراسری برق ناشی از اندوكتانس خطوط انتقال انرژی و ترانسفورماتورها مفيد است، بلكه نصب آن برای مصرف كنندگان فشار ضعيف، ضروری است. اگر چه هزينه های اوليه سرمايه گذاری برای نصب بانكهای خازنی به نظر گران ميرسد ولي در ظرف مدت 18 تا 30 ماه هزينه های فوق از محل صرفه جویی ضرر و زيان مندرج در صورتحسابهای دورهای مستهلک تصویه خواهد شد. در نتيجه توجيه و تشويق مشتركان برای نصب خازن، بهره وری دوسويه است كه منافع حاصل از آن به نفع مشتركان و نيز شركتهای برق خواهد بود.

منابع:

1ـ طراحی پستهای فشار قوی ـ محمود احمديپور، جواد عرفانيانـ مهر 1364 ـ مشانير ـ تهران

2ـ تجهيزات نيروگاه ـمسعود سلطانی ـ انتشارات هنر ـ 1364

3ـ محاسبه، نصب و بهرهبرداری خازنهاـ حسين نوری ـ توزيع برق آذربايجان غربی ـ 1375

4- Switchgear Manual – ABB- 2001 – Berlin

مهندس حسن صباوند منفرد

 

منبع :

http://sanat-e-barq.ir

- متن خلاصه شده است -