موتورهای الکتریکی تک فاز

اختصاصی از فی بوو موتورهای الکتریکی تک فاز دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

*** نوع فایل : DOC (قابل ویرایش) *** -------------------------------------------- *** تعداد صفحات : 88 صفحه *** --------------------------------------------

فهرست :

فصل اول بررسی انواع موتورهای القایی تکفاز هدف مقدمه

1 - 1 ) بررسی تئوری میدان¬های موتورهای القایی تکفاز

1 - 1 - 1 ) تئوری میدان چرخان دوگانه موتورهای القایی تکفاز

1 - 1 - 2 ) تئوری میدان عرضی موتورهای القایی تکفاز 1 - 2 ) راه¬اندازی موتورهای القایی تکفاز 1 - 2 - 1 ) سیم¬پیچی¬های با فاز شکسته 1 - 2 - 2 ) سیم¬پیچی¬های از نوع خازنی 1 - 2 - 2 - 1 ) موتورهای با خازن راه¬انداز 1 - 2 - 2 - 2 ) موتورهای با خازن دوبل 1 - 2 - 2 - 3 ) موتورهای با خازن دائم 1 - 2 - 3 ) موتورهای با قطب سایه¬بان فصل دوم بررسی انواع روشهای استفاده شده در مدلسازی هدف مقدمه 2 - 1 ) روش تبدیلی پارک 2 - 1 - 1 ) سه حالت تبدیل پارک 2 - 1 - 1 - 1 ) حال اول، قرارداد مولدی 2 - 1 - 1 - 2 ) حالت دوم، قرارداد موتوری 2 - 1 - 1 - 3 ) حالت سوم، قرارداد موتوری 2 - 1 - 2 ) تبدیل پارک یک سیستم سه فاز سینوسی 2 - 1 - 3 ) انتقال توان در تبدیل پارک 2 - 1 - 4 ) مدل تعمیم یافته پارک 2 - 2 ) روش تبدیلی n فازه به دوفازه 2 - 3 ) روش تبدیلی کلارک 2 - 4 ) روش تبدیلی کنکوردیا 2 - 5 ) روش تبدیلی فورتسکیو 2 - 6 ) روش تبدیلی گراف¬ها فصل سوم مدلسازی انواع موتورهای القایی تکفاز به روش تبدیل پارک هدف مقدمه 3 - 1 ) مدلسازی انواع موتورهای القایی تکفاز در حالت موتور القایی دوفاز نامتقارن 3 - 2 ) سیستم qd 3 - 3 ) مدلسازی موتور القایی دوفاز نامتقارن در سیستم ab 3 - 4 ) مدلسازی موتور القایی دوفاز نامتقارن در سیستم qd 3 - 4 - 1 ) معادلات ماتریسی ولتاژ استاتور و روتور در سیستم qd 3 - 4 - 2 ) معادلات ماتریسی شار دور پیوندی استاتور و روتور در سیستم qd 3 - 4 - 3 ) ارجاع مدلسازی موتور القایی دوفاز نامتقارن در سیستم qd به طرف استاتور 3 - 5 ) تبدیل مدلسازی موتور القایی دوفاز نامتقارن در سیستم qd به شار ψ 3 - 6 ) معادله گشتاور الکترومغناطیسی در سیستم¬های ab - qd - pu 3 - 7 ) تحلیل پایداری، حالت اول 33 3 - 8 ) تحلیل پایداری، حالت دوم 3 - 8 - 1 ) مدلسازی موتور القایی تکفاز با سیم¬پیچی¬های خازنی 3 - 8 - 2 ) مدلسازی موتور القایی تکفاز با فاز شکسته بدون سیم¬پیچ کمکی فصل چهارم استفاده از شبیه¬سازی موجود برای تحلیل مشخصه¬های عملکرد انواع موتورهای القایی تکفاز هدف مقدمه 4 - 1 ) نرم¬افزار matlab 4 - 1 - 1 ) زبان کامپیوتری matlab 4 - 1 - 2 ) برنامه نویسی یا m-file 4 - 1 - 3 ) شبیه¬سازی یا simulink 4 - 2 ) شبیه¬سازی موتورهای القایی تکفاز در حالت موتور القایی دوفاز نامتقارن 4 - 2 - 1 ) شبیه¬سازی بلوک دیاگرام q 4 - 2 - 2 ) شبیه¬سازی بلوک دیاگرام d 4 - 2 - 3 ) شبیه¬سازی بلوک دیاگرام روتور 4 - 2 - 4 ) شبیه¬سازی بلوک دیاگرام حافظه 4 - 2 - 5 ) شبیه¬سازی بلوک دیاگرام کامل موتورهای القایی تکفاز فصل پنجم مطالعه موردی در شرکت موتوژن و ... هدف مقدمه 5 - 1 ) مطالعه موردی 5 - 1 - 1 ) موتورهای نمونه 5 - 1 - 2 ) مراحل تولید و مشخصات موتور القایی تکفاز با فاز شکسته، در شرکت موتوژن 5 - 1 - 3 ) آزمایش بی باری 5 - 1 - 4 ) آزمایش جریان مستقیم 5 - 1 - 5 ) آزمایش روتور قفل شده 5 - 1 - 6 ) آزمایش با باری 5 - 1 - 7 ) آزمایش شبیه¬سازی موتور القایی تکفاز با فاز شکسته 5 - 1 - 8 ) مقایسه موتورهای القایی تکفاز 5 - 1 - 9 ) دستگاه¬های آزمایشگاهی فصل ششم ارائه راهکار استفاده از شبیه¬سازی کامپیوتری بجای آزمایش عملی در موتورهای القایی تکفاز هدف مقدمه 6 - 1 ) راهکار 6 - 1 - 1 ) آزمایشگاه الکتروتکنیک 6 - 1 - 2 ) آزمایشگاه ماشین¬های ¬الکتریکی 6 - 1 - 3 ) آزمایشگاه شبیه¬سازی موتورهای القایی تکفاز 6 - 1 - 3 - 1 ) آزمایش بارهای مختلف 6 - 1 - 3 - 2 ) آزمایش روتور قفل شده 6 - 1 - 3 - 3 ) آزمایش تغیی

 

مقاله بررسی عملکرد موتور القائی سه فاز روتور قفسه‌ای تحت شرایط ناهم محوری مرکب

اختصاصی از فی بوو مقاله بررسی عملکرد موتور القائی سه فاز روتور قفسه‌ای تحت شرایط ناهم محوری مرکب دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : word (قابل ویرایش) تعداد صفحات : 22 صفحه

چکیده:

این مقاله یک روش جدید به منظور تحلیل عملکرد موتور القایی در حالت ناهم محوری مرکب میان روتور و استاتور ارائه می‌دهد، سپس به بررسی تاثیر این حالت بر روی طیف فرکانسی جریان سیم‌پیچی استاتور می‌پردازد. روش مذکور نسبت به سایر روشها دقیق‌تر و حجم کمتری از حافظه کامپیوتر را اشغال می‌کند. این روش قادر به در نظر گرفتن بسیاری از هارمونیکهای فضایی ناشی از شکل فاصله هوائی و سیمبندی فازهای استاتور می‌باشد که این امر در تحلیل عملکرد موتور در حالتهای مختلف ناهم محوری میان روتور و استاتور بسیار حائز اهمیت است. در این بررسی نشان داده می‌شود که این نوع ناهم محوری علاوه بر ایجاد دو هارمونیک اضافی در اطراف فرکانس اصلی موجب ایجاد دو هارمونیک اضافی در اطراف هارمونیک شیارگذرای روتور نیز می‌شود. لازم به ذکر است که در بررسی حاضر، شیارهای مورب روتور نیز در نظر گرفته شده است.

مقدمه

عیب حدود 60 درصد موتورهای القائی معیوب به دلایل مکانیکی است، و 80 درصد این عیبها منجر به ناهم محوری میان روتور و استاتور می‌شوند. بنابراین می‌توان گفت که در 50 درصد موتورهای القائی معیوب ناهم محوری میان روتور و استاتور وجود دارد [1].

یکی از روشهای متداول و کارآمد تحلیل عملکرد موتور القائی در حالت ناهم محوری میان روتور و استاتور استفاده از نظریه تابع سیم‌پیچی است. نظریه تابع سیم‌پیچی نخستین بار جهت محاسبه اندوکتانسهای مغناطیسی موتور القایی روتور قفسی ارائه شد. قابلیت اساسی این نظریه یعنی محاسبه اندوکتانسهای موتور با هر توزیع دلخواه سیم‌بندی استاتور و روتور موجب شد تا با استفاده از آن مطالعات متعددی در زمینه تحلیل ماشینهای الکتریکی از جمله ماشینهای القایی تک فاز [2]، القایی سه فاز [3]، القایی خطی [4] و رلوکتانسی سنکرون [5] تحت شرایط مختلف عملکرد از شرایط عادی گرفته تا شرایط اشباع [5] و یا عیبهای داخلی [1] انجام شود.

نظریه تابع سیم‌پیچی روش موثری برای تحلیل موتور القایی قفس سنجابی سالم و معیوب ارائه می‌دهد. این روش بر مبنای محاسبه اندوکتانسهای موتور و استفاده از آنها در تشکیل معادلات تزویج الکترومغناطیسی بین روتور و استاتور به تحلیل عملکرد موتور می‌پردازد. در اینصورت هرچه توزیع سیمبندی و شکل فاصله هوائی دقیقتر در نظر گرفته شود، دقت محاسبات افزایش یافته و نتایج شبیه‌سازی به نتایج عملی نزدیکتر می‌شود. بعلاوه هارمونیکهای فضائی بیشتری نیز در تحلیل موتور لحاظ می‌شوند. این هارمونیکها ناشی از عبور شار مغناطیسی استاتور از فاصله هوائی هستند و به عوامل زیر بستگی دارند:

دانلود مقاله ترانس های سه فاز

اختصاصی از فی بوو دانلود مقاله ترانس های سه فاز دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

ساختمان و تاریخچه
اولین ترانسفورماتور، در سال 18885 طبق اختراع به ثبت رسیده "سی پرنوسکی و دری- بلاتلی" در کارخانه گانس و کو ساخته شد. اسم ترانسفورماتور نیز اولین بار توسط همین مخترعین به آن داده شد. تقریباً 5 سال بعد با بوجود آمدن جریان متناوب سه فاز، ترانسفورماتور سه فاز توسط "دولیوو- دوبروولسکی" اختراع شد که از سه ترانس یکفاز تشکیل شده بود. در حدود یک سال بعد ترانسفورماتور سه ستونی که ستون های آن دریک سطح قرار داشت، طرح ریزی و توسط کارخانه آ. ا. گ ساخته شد. در شکل های این فصل سیر تکاملی ساختمان هسته ترانس های سه فاز نشان داده شده است.
شکل (7-1)، هسته ترانس سه فازی را که از سه ترانس تکفاز مستقل ساخته شده نشان می دهد. اکنون نیز ترانس های بسیار بزرگ سه فاز را بصورت 3 ترانس تکفاز می سازند، زیرا حمل و نقل زمینی یک ترانس بزرگ با محدودیت های جاده ای همراه است. در شکل (7-2)، سه ترانس تکفاز در کنار هم بصورت متقارن چیده شده اند. از سیم پیچی های آنها جریان های سه فاز متقارن عبور می کند. در نتیجه، در هسته ها نیز فوران هایی متناسب با جریان های مربوطه عبور می کند. در شکل(7-3)، ستون های وسط بهم متصل شده و هسته سه فاز بصورت یکپارچه ساخته شده است.
تا این محل فوران های سه فاز دارای مسیرهای مجزا بوده و از یکدیگر مستقل هستند. این ترانس ها را با عنوان ترانس های با فوران های آزاد یا مستقل می نامند. همانگونه که جمع جریان های سه فاز متقارن صفر است، مجموع فوران های سه فاز متقارن صفر است، مجموع فوران های سه فاز متقارن نیز صفر است، بنابراین، از ستون وسط فورانی عبور نمی کند.
به این ترتیب، می توان ستون وسط را حذف نمود و صرفه جویی قابل ملاحظه ای دروزن آهن مصرفی بوجود آورد. شکل (7-4) چنین طرحی را نشان می دهد. در این طرح تقارن مسیر مغناطیسی و القاء متقابل کاملاً حفظ شده است. ضمناً فوران های سه فاز، دیگر مستقل از یکدیگر نیستند. بلکه طبق رابطه (2-7) به یکدیگر وابسته می باشند. در شکل (7-5) هسته سه فاز مسطح نشان داده شده است. این طرح که به هسته ستونی یا سه ستونی مشهور است، امروزه نیز به طور گسترده ای در ترانس های سه فاز بکار گرفته می شود. در این طرح، دیگر مدار مغناطیسی سه فاز متقارن نیست، بلکه رلوکتانس شاخه وسط از دو ستون کناری کوچکتر است. بنابراین، یک تفاوت قابل ملاحظه ای بین جریان های بی باری سه فاز بوجود می آید، بطوریکه جریان بی باری شاخه وسط در حدود 30 تا 40% از جریان 2 فاز کناری کمتر است(در اتصال ستاره). در عمل با افزایش سطح مقطع یوغ هسته، اختلاف جریان های بی باری را کاهش می دهند. علاوه براین، چون جریان های بی باری از چند درصد جریان نامی ترانس تجاوز نمی کنند، نامتعادلی آنها در زمان بارگیری از ترانس چندان مشهود نیست. در طرح ترانس های سه فازف هسته نوع زرهی نیز ساخته می شود. در شکل (7-6) طرح ساده ای از آن نشان داده شده است. در ترانس های با قدرت زیاد، بعضی سازندگان از هسته های 5 ستونی همانند شکل (7-7) استفاده می کنند. در این هسته، ستون های اضافی طرفین، دارای سطح مقطع کوچکتری نسبت به ستون های اصلی می باشند. این دو ستون اضافی، سبب می شوند که فوران های سه ستون اولاً از نظر مقدار به هم نزدیکتر باشند، ثانیاً حالت مدارهای مغناطیسی با فوران مستقل را پیدا کنند. در هسته زرهی نیز فوران های سه فاز از هم مستقل هستند، بنابراین در این 2 طرح، نامتعادلی جریان های بی باری سه فاز مرتفع می گردد.

7-2- مقایسه ترانس سه فاز سه ستونی با 3 ترانس تکفاز
الف- مزایای ترانس سه فاز سه ستونی :
1- مواد مصرفی در هسته، سیم پیچی ها و عایقکاری آن کمتر است.
2- وزن و حجم کمتری دارد.
3- قیمت آن ارزان تر است.
4- راندمان آن بهتر است.

ب- معایب :
1- نامساوی بودن جریان بی باری در هسته سه فاز سه ستونی.
2- اگر اشکالی در یکی از فازها بروز کند، باید کل ترانس سه فاز را از مدار خارج نمود و برای تعمیرات ارسال کرد، در حالی که در سه ترانس تکفاز، فقط کافی است که یک ترانس یدکی پیش بینی شده باشد تا آن را جایگزین ترانس معیوب نمایند. بدین ترتیب، در طول مدت تعمیرات، شبکه خاموشی نخواهد داشت. همچنین می توان دو ترانس سالم را بصورت اتصال مثلث باز درآورد و با ظرفیت 7/57 درصد از سیستم سه فاز بهره برداری نمود.

7-3- اتصال سیم پیچ های سه فاز
در سیستم سه فاز، هر یک از سیم پیچ های اولیه و ثانویه ترانس ممکن است بصورت ستاره، مثلث و یا زیگزاگ بسته شوند. مثلاً ممکن است سیم پیچ های ترانس بصورت ستاره ستاره، مثلث مثلث و یا ستاره مثلث و غیره بسته شده باشند. برای اینکه بدانیم چه اتصالی در کجا مناسب است، ابتدا به شرح خواص اتصالی های مخلتف می پردازیم.
الف- اتصال ستاره

7-4- اتصالات ترانس های سه فاز
7-4-1- اتصال ستاره- ستاره
موارد کاربرد : 1- در ترانس های کوچک 2- در ترانس های فشار قوی و برای کوپلاژ دو شبکه
این اتصال در ترانس های فشار قوی اقتصادی ترین است. زیرا تعداد دور برای هر فاز و مقدار عایق بکار رفته حداقل است. عملکرد این ترانس فقط در بار متعادل رضایت بخش است. این ترانس را در دو حالت مطالعه می کنیم.
الف- اتصال ستاره- ستاره با سیم صفر : همانطور که در شکل (7-11) مشاهده می گردد، سیم صفر اولیه به صفر منبع متصل است. اگر از افت ولتاژ در خطوط رابط صرف نظر شود، ولتاژ فازهای طرف اول ترانس با ولتاژ منبع مساوی خواهد بود.
در این حالت، مجموع جریان های سه فاز در هر لحظه صفر خواهد بود.
در صورتیکه بار سه فاز متعادل باشد، ولتاژ فازها نیز متعادل باقی خواهند ماند. اما اگر بار سه فاز نامتعادل باشد، نقطه صفر تغییر محل داده و برحسب تغییرات بار حالت شناور بخود می گیرد. اصطلاحاً گفته می شود نقطه صفر برق دار شده است.

معایب این اتصال
1- نقطه صفر آن جابجا می شود.
2- چون جریان بی باری در این اتصال هارمونی سوم ندارد، پس فوران آن غیرسینوسی است و دارای هارمونی سوم است که گاهی مقدار آن به 15 تا 20% می رسد. از آنجا که فوران های هارمونی سوم در هسته، هم جهت هستند یکدیگر را خنثی نمی کنند و از طریق هسته و بدنه تانک مسیر خود را می بندند و جریان های گردابی زیادی ایجاد می کنند که باعث داغ شدن ترانس و کاهش راندمان آن می شود.
نتیجه اینکه، این اتصال دربارهای متعادل عملکرد رضایت بخشی دارد. ولی در صورت نامتعادل بودن بار، مشکلاتی پدید می آورد. برای جلوگیری از تغییر مکان نقطه صفر، می توان نقطه صفر اولیه ترانس را به نقطه صفر مولد وصل نمود. در این اتصال، ولتاژهای خطی همواره متعادل باقی خواهند ماند و نامتعادلی بار، تاثیری در آنها ندارد.

7-4-2- اتصال مثلث مثلث
این اتصال در ترانس هایی که قدرت زیاد داشته ولی ولتاژ آنها کم است و از نظر عایقکاری مشکلی ندارند، کاربرد دارد. همچنین در مواردی که مصرف کننده ها سه فاز متقارن بوده و به سیم صفر نیاز ندارند، (نظیر موتورهای سه فاز) بکار می رود. در شکل (7-14) یک اتصال مثلث مثلث نشان داده شده است. در این اتصال ولتاژها و جریان های خطی اولیه و ثانویه همفازند. همچنین ولتاژهای خط و فاز با هم برابر بوده و جریان های خطی نسبت به جریان فاز 30 تاخیر فاز دارند.
برای این ترانس می توان بطور اختصار موارد زیر را برشمرد :

مزایا
1- در این اتصال هارمونی سوم ولتاژها حذف می شود.
2- ولتاژ ثانویه همواره سینوسی باقی می ماند.
3- بارنامتقارن مشکلی برای آن ایجاد نمی کند.
4- اگر یک فاز آن معیوب شود, در شرایط خاصی می توان از آن بصورت مثلث باز استفاده نمود.

7 – 4 – 3 اتصال – مثلث
این اتصال در پست های فرعی انتهای خط انتقال بکار می رود و توسط آن ولتاژ قوی به ولتاژ متوسط یا کم تبدیل می گردد تا به ترانس توزیع متصل شود. همچنین در مواردی که مصرف کننده ها سه فاز متقارن باشد کاربرد دارد و نقطه صفر ستاره آن زمین می گردد :
مزایای اتصال فوق این است که چون هارمونی سوم جریان در مثلث بسته می تواند جریان یابد, لذا فوران آن سینوسی بوده و ولتاژهای ثانویه سینوسی می باشند( یعنی دارای هارمونی سوم ولتاژ نمی باشد)
کاربرد : 1- پستهای فرعی انتهای خط انرژی
2- تبدیل فشار قوی به ولتاژ کم
3- در مواردی که همه مصرف کننده ها سه فاز هستند.

7 – 4 – 4 اتصال مثلث ستاره
این اتصال معمولا به عنوان ترانس افزاینده ولتاژ در نیروگاه بکار می رود و همینطور در سیستم توزیعی( چهارسیمه) بکار می رود که همزمان می تواند هم مصرف کننده های سه فاز را تغذیه نماید و هم بصورت تکفاز در مصارف خانگی و روشنایی استفاده شود.
در این اتصال هیچگونه نگرانی از شناوربودن صفر و اعوجان ولتاژ وجود ندارد, زیرا اتصال مثلث مسیری برای جریانهای هارمونی سوم ایجاد می کند.
ه) اتصال ستاره ستاره با سیم پیچ تعدیل( ثالثیه) : گفتیم که اتصال ستاره ستاره دارای معایبی است که سبب می شود از آن در فشار قوی کمتر استفاده شود. در صورت نیاز به آن معمولا یک سیم پیچ مثلث بسته در آن تعبیه می گردد. اغلب از این سیم پیچ, هیچ قدرتی گرفته نمی شود. بلکه این سیم پیچ همانند اتصال سبب از بین رفتن هارمونی سوم فوران و نیروی محرکه خواهد شد.

7 – 6 اتصال ستاره زیگزاگ
این اتصال در توزیع و پخش انرژی بصورت چهار سیمه, در طرف فشار ضعیف که همواره نامتعادلی بار مطرح است بکار می رود. چون اتصال ستاره قبلا مورد بحث قرار گرفته, اینک فقط به سمت زیگزاگ می پردازیم.
اتصال زیگزاگ : برای ایجاد یک اتصال زیگزاگ در سمت فشار ضعیف, سیم پیچ مورد نظر را به دو قسمت مساوی تقسیم کرده و انتهای نیمه فاز اول را به نیمه دوم در جهت معکوس متصل می کنیم و اینکار را برای سایر فازها تکرار می نماییم.

مزایای اتصال زیگزاگ :
1- نا متعادلی بار را شدیدا کاهش می دهد و براحتی می توان از آن بار یک فاز و بار نامتعادل گرفت.
2- مانند حالت مثلث هارمونی سوم ولتاژ را حذف می کند.
معایب آن : وزن مس آن بیشتر و اتصالات مشکل تر است, پس گران تر خواهد بود.

7 – 7 اتصال مثلث باز یا
اگر در اتصال مثلث مثلث یکی از سیم پیچها هم از طرف اولیه و هم از طرف ثانویه برداشته شود, اتصال مثلث باز یا حاصل می شود و یا می توان دو ترانس تکفاز را همانند شکل زیر به اتصال تبدیل نمود.
علل استفاده از مثلث باز : در حالتهای زیر ممکن است از ترانس مثلث باز استفاده کرد.
1- بار سه فازکمتر از حدی باشد که نصب ترانس سه فاز کامل, اقتصادی باشد.
2- یکی از ترانسها( یا سیم پیچ ها) در اتصال معیوب شود. بنابراین تا تعمیر ترانس معیوب, می توان با ظرفیت کاهش یافته از ترانس بصورت بار گرفت.
3- افزایش با را در آینده پیش بینی نمود و فعلا با حالت مثلث باز, مصرف کننده را تغذیه کرد.
نکته مهم در این اتصال این است که بار کل گرفته شده از ترانس به اندازه 3/2 ظرفیت اتصال نیست, بلکه فقط 7/57% آن می باشد. یعنی در حالت مثلث باز, ظرفیت مجموعه نسبت به قدرت نامی دو سیم پیچش 15% کاهش می یابد. ای مطلب را در بحث زیر اثبات می کنیم :
یکی از شروط موازی کردن ترانسهای سه فاز علاوه بر برابری ولتاژها و فرکانسها, یکسان بودن گروه برداری آنهاست. در ترانسهای تکفاز کافی است که پلاریته قطبها یکسان باشد, اما در ترانسهای سه فاز, وقتی 2 فاز هم نام را می خواهیم به یک شین وصل کنیم, تنها برابر بودن دامنه ولتاژها کافی نیست, بلکه باید زاویه آن دو ولتاژ نیز یکسان باشند. به بیان دیگر باید ولتاژها بصورت برداری با هم برابر باشند. بنابراین نشان دادن طرز اتصال سیم پیچ های ترانس سه فاز کافی نیست, بلکه باید اختلاف فاز بین ولتاژهای خطی طرف اول و دوم در ترانسهای سه فاز مشخص گردد که این اختلاف فاز بوسیه گروه برداری تعیین می شود.

فصل هشتم
تجهیزات اندازه گیری و حفاظت

برای مراقبت مداوم از کار ترانس, نیاز به تجهیزاتی جهت اندازه گیری دمای روغن و سیم پیچ ها, سطح روغن و نظارت بر عملکرد صحیح سیستم خنک کننده می باشد. نشاندهنده ها, وسایل اندازه گیری و سایر تجهیزات حفاظتی باید بگونه ای روی ترانس نصب شوند که اتعاشات دستگاه به آنها منتقل نشود. کنتاکت های لوازم فوق باید نسب به زمین عایق شده و از نوع حرکت سریع یا نوع جیوه ای باشند. کنتاکتهای هشداردهنده و کنترل باید در شرایط عادی باز بوده( بجز کنتاکتهای فشار ناگهانی) و نیز مناسب ولتاژ داخل پست باشند.
ترمینال همه کنتاکتها و وسایل مورد استفاده برای اتصالات, بایستی به ترمینالهای داخل تابلوی کنترل هدایت شوند. حداقل جریان نامی کنتاکت های مربوط به هشداردهنده ها, باید 5/0 آمپر و حداقل جریان نامی کنتاکت های کنترل, باید 5 آمپر باشد. در ادامه به شرح برخی تجهیزات مهم اندازه گیری در ترانس های قدرت خواهیم پرداخت.

8 – 1 نشان دهنده درجه حرارت سیم پیچ به روش انعکاس گرمایی
این نشان دهنده, از نوع عقربه ای بوده و برای تشخیص درجه حرارت گرم ترین نقطه سیم پیچی ترانس بکار می رود. معمولا به ازای هر گروه سیم پیچ, یک نشان دهنده بکار گرفته شده که روی یکی از فازها نصب می شود. این روش اندازه گیری بصورت غیر مستقیم است, به این معنی که غلاف ترمومتر داخل روغن بوده و دمای روغن را حس می کند, سپس توسط یک جریانی متناسب با جریان عبوری از سیم پیچ از کویل حرارتی عبور می کند, لذا گرمایی متناسب با سیم پیچ ها در تومومتر ایجاد می شود. ترمومترها باید دارای چند سری کنتاکتهای قابل تنظیم برای انجام عملیات زیر باشند :
1- کنترل اتوماتیک سیستم خنک کن : الف) کنتاکت شماره 1 در 60 یک گروه از فن ها را روشن می کند و در 50 فن ها را خاموش می کند. ب) کنتاکت شماره 2 گروه دیگری از فن ها را در 70 روشن و در 60 درجه خاموش می کند.
2- مدار آلارم( هشداردهنده) : مثلا کنتاکت شماره 3 در 110 آلارم می دهد.
3- مدار تریپ : کنتاکت شماره 4 در 120 تریپ می دهد.
نشان دهنده ها بای بدنه ترانس و در ارتفاع قابل دسترس و قابل رویت از سطح زمین نصب گردند.

8 – 2 نشان دهنده درجه حرارت روغن
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 تومومترهای سیم پیچ ها نصب می گردد.
نوع عنصر حساس, اغلب مقاومت حساس به دما است. این نشان دهنده نیز باید مجهز به کنتاکتهای قابل تنظیم زیر باشد :
1- کنتاکتهایی برای کنترل سیستم خنک کن
2- کنتاکتهای مدار آلارم مثلا در 90
3- کنتاکتهایی برای تریپ مثلا در 100
4- کنتاکتهایی برای فرمان قطع اتوماتیک سیستم خنک کن

8 -3 کنترل سیستم خنک کن
کنترل خنک کننده ها, چنان طراحی می شود که شروع به کار هر مرحله از سیستم خنک کن با فرمان مشترک ترمومترهای روغن و سیم پیچ انجام می پذیرد, در حالی که توقف هر مرحله, فقط با فرمان ترمومتر روغن انجام شود.

8 – 4 نشان دهنده سطح روغن
اگر چه رله بوخهولتزمی تواند کاهش سطح روغن را نشان دهد ولی, برای داشتن ضریب اطمینان بالاتر, نشان دهنده سطح روغن نیز بر روی منبع ذخیره( کنسرواتور) پیش بینی می شود. ممکن است نشان دهنده بصورت دریچه شیشه ای برای دیدن سطح روغن باشد. علاوه بر آن, نشن دهنده نوع عقربه ای که از طریق مغناطیس, با شناور داخل منبع کنسرواتور در ارتباط است نیز تعبیه می گردد و باید طوری نصب شود که از سطح زمین قابل رویت باشد. عقربه نشان دهنده باید نمایانگر سطوح حداکثر, حداقل و نرمال بوده و کنتاکتهایی برای آلارم نیز باید پیش بینی شده باشد.

8 – 5 نشان دهنده جریان روغن
معمولا در ترانسهای قدرت که مجهز به پمپ روغن می باشند, یک نشان دهنده فلوی روغن در مسیر بای پاس و به موازات مسیر پمپهای روغن نصب می شود که در شرایط روشن بودن پمپها جاری بودن روغن, صفحه معلق آن بصورت مایل قرار می گیرد. اما با خاموش شدن پمپ و یا قطع جریان روغن – به هر دلیل دیگر – صفحه بر اثر نیروی وزن خود پایین آمده و بصورت قائم واقع می شود. در این حالت, اغلب سبب بسته شدن کنتاکتی خواهد شد که موقعیت این صفحه را در اتاق فرمان گزارش می نماید. همچنین از طریق دریچه شیشه ای, موقعیت آن قابل رویت است.

8 – 6 شیر فشار شکن
در اثر اتصال کوتاه ناگهانی و یا هر حادثه دیگر در هسته و سیم پیچها که منجر به ایجاد گاز شدید شود, فشار داخل تانک می تواند به میزان خطرناکی افزایش یابد. برای جلوگیری از خطر انفجار تانک, در بالای درپوش آن شیر فشارشکن نصب می گردد. این شیر در عرض چند میلی ثانیه عمل خواهد کرد و سبب تخلیه فشار خواهد شد. در همین موقع, میکروسویچی که همراه آن است, سبب بسته شدن مدار تریپ می گردد. پس از کاهش فشار در اثر نیروی فنر, شیر خود بخود بسته خواهد شد.

8 – 7 رله بوخهولتز
تجهیزات الکتریکی که داخل آنها پر از روغن است نظیر ترانسفورماتورها, بوشینگهای آنها و ترمینال باکس مربوط به کابلها را می توان جهت حفاظت از عیوب داخلی و از دست رفتن روغن آنها, با رله بوخهولتز حفاظت کرد.
این رله در لوله رابط بین تانک و منبع ذخیره نصب می شود, از دو گوی شناور که در داخل محفظه رله نصب شده اند و می توانند همراه با سطح روغن جابجا شوند, تشکیل شده است. دو عدد کلید جیوه ای نیز با شناورها همراه هستند و می توانند کنتاکتهایی را قطع یا وصل کنند. رله بوخهولتز بسیار دقیق است و از آنجا که در مراحل اولیه آغاز شدن بسیاری از اشکالات, آلارم می دهد, این شانس را به پرسنل بهره برداری می دهد که شرایط خطرناک را خیلی زود شناسایی کنند و از آسیب های جدی به تجهیزات جلوگیری نمایند.
تخلیه های جزئی کم انرژی, داغ شدن های موضعی به سبب اتصال بین حلقه ها, اتصال پر مقاومت( شل شدن) سر سیم ها و جریانهای فوکوی سنگین در قسمتهای فلزی, سبب می شود که عایق های مایع و جامد در این نقاط بتدریج تجزیه شده و تولید گاز نمایند.
جرقه شدید و جریانهای زیاد ناشی از آن, سبب می شود که مقدار زیادی گاز به سرعت و با فشار ایجاد گردد. با کاهش فشار و دما قابلیت حل شدن هوا در روغن ترانس کاهش می یابد. به این معنی که اگر در مدت کوتاهی دمای تجهیزات به مقدار قابل ملاحظه ای بیفتد, این افت دما سبب کاهش فشار نیز خواهد بود. بدین ترتیب, مقدار قابل ملاحظه ای هوا از داخل روغن آزاد خواهد شد. چنین تغییراتی می تواند به سبب تغییر ناگهانی آب و هوا رخ دهد.
از آنجا که بیش از 70% گازهای حاصل از تجزیه روغن را هیدروژن تشکیل می دهد, به علت سبکی این گازها بالاآمده و به طرف منبع ذخیره می رود و در محفظه رله بوخهولتز جمع می شود. در شرایط عادی, رله بوخهولتز کاملا پر از روغن است. وقتی که تولید گاز به آهستگی صورت پذیرد, شناوری را که در بالای رله واقع است, جابجا می کند. هنگامی که تقریبا 150 تا 200 سانتیمتر گاز در محفظه بالای رله جمع شد, جابجایی شناور سبب بسته شدن کنتاکتهای کلید جیوه ای خواهد شد و مدار آلارم را برق دار خواهد کرد.
اگر تولید گازناگهانی بوده و مقدار آن نیز زیاد باشد, ضربه ای در روغن پدید می آورد که این ضربه در طول خط لوله ای که به منبع ذخیره می رود, منتشر می گردد. در مسیر این جریان – در داخل رله بوخهولتز – صفحه ای قرار دارد که از طریق اهرمی به شناور پایینی رله وصل است, ضربه روغن صفحه را جابجا می کند و آن نیز به نوبه خود شناور را جابجا می کند. این شناور سبب بستن کنتاکتهایی خواهد شد که در مدار تریپ ترانس قرار دارند, وقتی اثر ضربه به روغن پایان یافت, مکانیزم شناور صفحه به موقعیت قبلی خو برمی گردد.
اگر در یکی از تجهیزات ترانس نشتی وجود داشته باشد, سبب می شود که سطح روغن در رله پایین بیاید. بنابراین, ابتدا شناور بالایی عمل خواهد کرد. اگر کاهش سطح روغن باز هم ادامه یابد, سبب عمل کردن شناور پایینی خواهد شد. این شناور ها و صفحه, سبب عمل کردن کنتاکتهایی می شود که سیگنال آلارم را به اتاق فرمان می برد و یا ترانس را از شبکه جدا می سازد. کنتاکت ها می توانند ( در حالت عادی بسته) و یا ( در حالت عادی باز) باشند. اغلب مدار آلارم رله, مجهز به یک میکروسویچ و مدار تریپ آن مجهز به 2 میکروسویچ است.
از روی تجزیه گازهایی که ربه بوخهولتز جمع می شود, می توان پی به علت عمل کردن رله برد و مشخص کرد که آیا ترانس به تعمیرات یا مراقبتهای ویژه نیاز دارد و یا اینکه می تواند به کار خود ادامه دهد. در مورد آنالیز گاز در جای خود مفصلا توضیح داده خواهد شد.
در ترانسهایی که بدون هیچ گونه نقص فنی در ضمن بارگیری تولید گاز می کنند, نظیر ترانسهایی که دارای تنظیم کننده اتوماتیک ولتاژ هستند و در موقع عمل کردن بین کنتاکتهای آن جرقه هایی هر چند کوچک ایجاد می شود, نمی توان از رله بوخهولتز دو شناوری استفاده کرد, بلکه به علت اینکه ایجاد گاز علامت وقوع عیب نیست, فقط از حرکت روغن می توان جهت عمل کردن حفاظت استفاده کرد. به این دلیل یا این ترانسها مجهز به رله بوخهولتز با یک شناور می باشند, و یا در صورت بزرگ بودن ترانس راه حل های دیگری مطرح می شود. یکی از روشها جداکردن محفظه تپ چنجر از تانک اصلی است. در این صورت, تانک اصلی مجهز به رله با دو شناور خواهد بود. رله ای که در قسمت تپ چنجر نصب می شود باید جرقه های کوچک ناشی از تغییر تپ را تپ را نبیند.
تنظیم درجه حساسیت رله بوخهولتز کاملا تجربی است و بستگی به ترانس و رله دارد. در هر حال باید دقت داشت که رله خیلی حساس نباشد, زیرا اضافه بارکم و جریانهای اتصال کوتاه شدید خارجی و حتی تغییرات درجه حرارت موسمی, سبب جریان پیدا کردن روغن می شود که نباید رله بوخهولتز را بکار اندازد. پس از هر تریپ ترانس, در اثر رله بوخهولتز باید گازهایی که در محفظه رله جمع شده است را خارج نمود تا شناور آن به حالت اولیه خود بازگردد. در ضمن باید گازهایی که در محفظه گاز رله خارج می کنیم, از نظر قابلیت اشتعال مورد آزمایش قرار دهیم, زیرا اغلب در صورتیکه ترانسفورماتور خوب تحت خلاء قرار نگرفته باشد, هوای موجود در داخل روغن, کم کم خارج شده و در رله جمع می گردد و می تواند سبب ظاهر شدن آلارم گردد.
همچنین ممکن است به طریقی هوا به داخل ترانسفورماتور نفوذ کرده باشد. این عمل در ترانسهایی که روغن آن را جدیدا تعویض کرده اند بیشتر پیش می آید. با وجود اینکه رله بوخهولتز یک رله بسیار خوبی است و می تواند از آغاز پیدایش نقص آن را تشخیص دهد, ولیکن دارای محدودیتهایی نیز هست که در ادامه ذکر می گردد.

محدودیت های رله بوخهولتز :
1- فقط خطاهایی را تشخیص می دهد که در سطح روغن پایین تر از رله اتفاق افتاده باشد.
2- تنظیم کلید جیوه ای را نمی توان زیاد حساس گرفت, زیرا در صورت لرزش های ناشی از بهره برداری, زلزله, شوکهای مکانیکی در خط و حتی نشستن پرنده ها, ممکن است اشتباها آنرا به کار اندازند.
3- می نیمم زمان عمل کردن آن 1/0 ثانیه است و متوسط آن 2/0 ثانیه. چنین رله ای خیلی کند به حساب می آید, ولیکن با وجو آن ارزش این رله بسیار بالاست.
4- از نظر اقتصادی رله بوخهولتز برای ترانسهای کمتر از ؟؟؟ بکار برده نمی شود.

8 – 8 دیافراگم حفاظتی تپ چنجر در برابر فشار ضربه ای
قسمت بالایی محفظه دیورترسویچ تپ چنجرهای قابل قطع زیر بار, توسط دیافراگم آلومینیومی پوشیده می شود. وظیفه این وسیله این است که در شرایط بروز حادثه از افزایش فشار در محفظه دیورترسویچ جلوگیری نموده و نیز آلارمی جهت اطلاع اپراتور ارسال نماید. این دیافراگم بزرگ بوده و قطر آن حدود 60 تا 70 سانتی متر است, و در برابر افزایش فشار می تواند در مدت کمتر از 10 میلی ثانیه عکس العمل نشان دهد. اگر فشار داخل تپ چنجر خیلی زیاد شود, دیافراگم زیاد بالا آمده و اهرم چاقویی که در بالای آن است نیز حرکت می کند و سبب عمل کردن یک مدار تریپ می شود. اگر فشار سبب بالا آمدن بیشتر دیافراگم گردد, لبه چاقو سبب پاره شدن آن و آزاد شدن گازهای حاصله می گردد.
در مواردی علاوه بر دیافراگم محافظ, یک رله فشار ضربه ای دیگر که همانند رله بوخهولتز است نیز بکار می رود. این رله فقط دارای یک گوی شناور است که با فشار ضربه ای روغن عمل خواهد کرد. محل نصب آن بر روی لوله اتصال دهنده تانک دیورترسویچ به منبع کنسرواتور می باشد. مدت پاسخ آن از دیافراگم بیشتر بوده و بسته به فشار روغن از 50 میلی ثانیه خواهد بود.

8- 9 رطوبت گیر برای جعبه ترمینال
همانگونه که قبلا ذکر گردید, منبع ذخیره روغن از طریق ظرف حاوی سیلیکاژل به فضای آزاد راه پیدا می کند تا هوای خشک و تمیز به داخل کنسرواتور برود. در مواردی که ولتاژ خروجی ترانس خیلی زیاد نیست و بوشینگهای آن در داخل ترمینال باکس قرار دارند( نظیر ترانس مصرف داخلی نیروگاه), برای اینکه شینه های مسی در اثر رطوبت, دچار خوردگی و اکسید شدن نگردند, محفظه ترمینال باکس را کاملا آب بندی نموده و توسط یک ظرف کوچک سیلیکاژل آن را به هوای آزاد ارتباط می دهند.

8 -10 سیستم آتش نشانی
از آنجا که ترانسهای قدرت حاوی هزاران لیتر روغن می باشند, برای جلوگیری از خطر آتش سوزی و گسترش آن, پیش بینی هایی انجام می شود. یک سیستم آب آتش نشانی در دورتادور آن نصب شده که در صورت مشاهده دود و آتش سوزی بلافاصله ترانس را از شبکه قطع نموده و اقدام به پاشیدن آب بر روی آن می نماید. در زیر ترانس, حوضچه ای به عمق 50 تا 60 سانت ساخته شده, که آب یا روغن ریخته شده در آن به چاه فاضلاب دفع می گردد. همچنین برای اینکه در صورت بروز انفجار در تانک, روغن و آتش به مناطق دیگر سرایت نکند, در اطراف این ترانسها, دیوار های بتنی محافظ ساخته می شود.

8 – 11 رله های حفاظتی
اگرچه در این قسمت پرداختن به رله های حفاظتی مد نظر نمی باشد, اما در حد ذکر نام, به آنها اشاره می کنیم. نسبت به قدرت و بزرگی ترانسها از فیوز, رله جریان زیاد زمانی یا رله دیفرانسیل, جهت حفاظت در برابر جریان زیاد استفاده می شود. برای جلوگیری از افزایش شدید فلو و جریان مغناطیس کننده, که آثاری همچون داغ شدن هسته ترانس را به عهده دارد, از رله استفاده می شود. برق گیر و جرقه گیر نیز جهت حفاظت در مقابل امواج سیار و اضافه ولتاژهای گذرا, در طرف فشار قوی ترانس نصب می شوند.

8 – 12 ترانسهای اندازه گیری
ترانس های اندازه گیری برای کاهش ولتاژ یا جریان بکار می روند. اگر بخواهیم ولتاژ فشارقوی یا جریان زیاد را بطور مستقیم برای اندازه گیری به اتاق فرمان پست یا نیروگاه ببریم, کار خطرناک و غیر عملی ای انجام داده ایم, لذا توسط ترانس های اندازه گیری مقدار آنها به حدی کاهش داده می شود تا بتوان مستقیما آن را به دستگاه اندازه گیری متصل نمود. بنابراین هدف از بکاربردن این ترانسها را می توان چنین نوشت :
1- برای جداکردن دستگاههای اندازه گیری از شبکه فشار قوی یا آمپر زیاد
2- برای کاهش دادن ولتاژ یا جریان در حد دستگهاهای اندازه گیری
قدرت خروجی این ترانسها کم و در حدود چند 10 آمپر می باشد, مثلا 10،30یا 100

8 – 12 – 1 ترانس جریان
ترانس جریان, برای کاهش دادن جریانهای زیاد به حد 1 یا 5 آمپر بکار می رود. از آنجا که در ثانویه آن آمپرمتر و یا بوبین واتمتر یا ثبات توان نصب می شود که همگی دارای مقاومت بسیار ناچیزی هستند, می توان گفت که ترانس جریان در شرایط اتصال کوتاه کار می کند.
این ترانس بر اساس رابطه تقریبی کار می کند. برای کاهش دادن مقدار خطا باید جریان بی باری کاهش یابد, لذا در این ترانسها از هسته های مرغوب و بدن درز استفاده می شود. مدار مغناطیس ترانس جریان, برای کار در شرایط اتصال کوتاه طرح می شود و چگالی شار آن کمتر از 1/0 تسلا در نظر گرفته می شود. این اندکسیون, از یک جریان مغناطیس کننده بسیار کوچکی در حدود 01/0 جریان نامی حاصل می گردد. اگر ثانویه ترانس جریان بازبماند, از آنجا که جریان اولیه آن مستقل از جریان ثانویه است, آمپر دوری که سبب ایجاد فلو در هسته می شود خواهد بود که مقدار آن صد برابر آمپر دور منتجه در زمان کار معمولی باشد, زیرا در این حالت, آمپر دور ثانویه صفر شده است و بنابر این آمپر دور مقابله کننده ای وجود ندارد. این امر سبب می شود که :
1- فلوی زیادی از هسته بگذرد و آن را تا حد سوختن داغ نماید.
2- ولتاژ زیادی در حد چند کیلو ولت در ثانویه القا می شود که هم سبب خراب شدن عایقهای ترانس می گردد و هم خطر برق گرفتگی برای اپراتور را به دنبال دارد.
به این دلیل اغلب در ترمینالهای متصل به خروجی ترانس جریان, یک گیره کشویی پیش بینی می شود که در صورتیکه بخواهند وسیله اندازه گیری را ثانویه ترانس باز کنند, ابتدا توسط گیره مدار ثانویه ترانس جریان را اتصال کوتاه نمایند. به دلیل فوق در مدار ثانویه ترانس جریان هرگز فیوز گذاشته نمی شود. در شکل(8-8) چگونگی قرار گرفتن ترانس جریان در شبکه و دیاگرام برداری آن مشاهده می شود.

8 – 12 – 2 ترانس ولتاژ
این ترانس همانند یک ترانس کاهنده معمولی عمل می کند و برای تبدیل فشارقوی به ولتاژکم( حدود 100 ولت) بکار می رود. در ثانویه آن ولتمتر یا بوبین ولتاژ واتمتر بسته می شود که دارای مقاومت بزرگی می باشند. بنابر این می توان گفت که تقریبا این ترانس در شرایط بی باری کار می کند. اساس کار این ترانسها رابطه تقریبی می باشد. منبع خطا در این ترانس, جریان بی باری و امپدانس سیم پیچی است, برای کاهش خطا اولا جنس هسته کاملا مرغوب و بدون درز انتخاب می شود. ثانیا اندوکسیون آن را کم( در حدود 6/0 تسلا) طرح می کنند تا راکتانس سیم پیچی کوچک شده و خطای ناشی از افت ولتاژ کوچک گردد. در شکل (8-9) زیر طرح ساده ای از ترانس ولتاژ را مشاهده می کنید.
علاوه بر ترانسهای ولتاژ فوق که بصورت القاء مغناطیسی عم می کند, نوع دیگری از ترانس ولتاژ نیز ساخته می شود که به ترانس ولتاژ خازنی معروف است. در این طرح, از خازن به عنوان یک مقسم ولتاژ استفاده می شود, در ولتاژ های بالا ترکیب مقسم خازنی و ترانس ولتاژ به سبب اقتصادی بودن آن کاربرد دارد. شکل(8-10).

فصل نهم
تپ چنجر و کنترل ولتاژ
9 – 1 کنترل ولتاژ در شبکه
ولتاژ شین ها در پست نیروگاه, پست سویچینگ و پستهای انتهایی خطوط را باید در محدوده مجاز نگه داشت. ولتاژ شبکه توزیع و نقاط مصرف را نیز در شرایط تغییر بار بایستی در مقدار قابل قبول نگه داشت. وظیفه سیستم کنترل ولتاژ این است که دربارهای مختلف ولتاژ را نگه داشته و توان اکتیو لازم را جبران نماید.
تپ چنجر یکی از ابزارهای سیستم کنترل ولتاژ است.

9 – 1 – 1 محدوده مجاز تغییرات ولتاژ
دربارهای سنگین و یا در ضریب قدرتهای خیلی کم افت ولتاژ در خطوط انتقال و توزیع افزایش یافته و سبب کاهش ولتاژ انتهای خط می گردد.
در حین بارهای سبک, افت در راکتانسهای سری خطوط قابل صرف نظرکردن است. خازن های موازی خطوط انتقال جریان کاپاسیتیو می کشند و سبب افزایش ولتاژ در انتهای خط می شوند. بنابراین می توان موارد زیر را برای ولتاژ شین پست نوشت :
کاهش ولتاژ ______ بار زیاد
افزایش ولتاژ _______ بار کم
ولتاژ نرمال _______ بار متوسط
ولتاژهای کم سبب می شوند که برای یکسان, جریان بیشتری از خطوط بگذرد و افت ولتاژ بیشتری بوجود آید. همچنین, جریان بیشتر سبب افزایش تلفات در خطوط, موتورها و ترانسها می گردد. در کمتر از یک ولتاژ معین
( حدود 70 تا 80 درصد ولتاژ نامی) موتورها زیر بار متوقف شده و توسط رله های حفاظتی ولتاژ کم یا جریان زیاد تریپ داده می شوند. اضافه ولتاژ بلند مدت نیز سبب شکست عایقی در ترانس ها یا موتورها می گردد. بنابراین, برای ولتاژ یک حد مجاز بالا و پایین تعریف می شود. این حد تقریبا %10 ولتاژ نامی می باشد.

9 – 2 تپ چنجر
همانگونه که قبلا گفته شد, دربارهای مختلف افت ولتاژ در ترانسفورماتورها و خطوط تغییر می کند و سبب تغییر ولتاژ شبکه می شود. کنترل ولتاژ شبکه های توزیع و انتقال عمدتا توسط تپ چنجر انجام می شود. اساس کارتپ چنجر بر تغییر نسبت تبدیل ترانس استوار است. بدین ترتیب که با انشعاباتی که در سیم پیچ فشار قوی تعبیه می گردد, تعداد دور سیم پیچ را تغییر داده و سبب تغییر ولتاژ خروجی ترانس می گردند.
تپ چنجررها بطور گسترده ای برای کنترل ولتاژ شبکه در سطوح مختلف ولتاژی بکار گرفته می شوند. معمولا کنترل ولتاژ شبکه در سطوح مختلف ولتاژی بکار گرفته می شوند. معمولا کنترل ولتاژ در محدوده %15 مقدور است. ولتاژ هر پله تپ چنجر عموما بین 1 تا5/2 درصد تغییر می کند. انتخاب مقدارکم برای پله ها سبب افزایش تعداد تپ ها می گردد و انتخاب مقدار بالا برای هر پله باعث عدم امکان تنظیم دقیق ولتاژ مورد نظر می گردد.
تپ چنجر ها را به دو دسته و تقسیم می کنند.

9 – 3 تپ چنجر خاموش
این تپ چنجر در پستهای توزیع بکار می رود و تنظیم آن بصورت فصلی و یا در شرایط بهره برداری خاص انجام می شود. معمولا دارای 5 تا 7 پله است و می تواند در محدوده 5/2 % ولتاژ را تصحیح نماید. عملکرد آن بصورت دست است و همچنانکه از نام آن پیداست باید ترانس را بی برق نمود و سپس تپ آن را تعویض کرد.
از این تپ چنجر برای کنترل ولتاژ روزانه و یا کوتاه مدت استفاده نمی شود.

9 – 4 تپ چنجر قابل عملکرد زیربار
تغییرات روزانه و یا کوتاه مدت ولتاژ که به سبب تغییر بار پدید می آید, توسط تپ چنجر قابل قطع زیربار و بصورت اتوماتیک کنترل می شود. ترانسهای بزرگ نیروگاهها و پستهای انتقال مجهز به این تپ چنجر هستند.
معمولا نسبت تبدیل این ترانسها را می توان در محدوده %15 و گاهی تا %20 تغییر داد. اکثرا تعداد پله های آنها بین 15 تا 30 می باشد. ساختمان این تپ چنجر چنان است که در ضمن تغییر نسبت تبدیل از یک انشعاب به انشعاب دیگر, هیچ قطع شدگی و یا اتصال کوتاه در سیم پیچ ترانس ایجاد نگردد.

9- 5 اصول کار تپ چنجر
نسبت تبدیل ترانس در بی باری تقریبا برابر نسبت ولتاژهای آن است :
با تغییر دادن نسبت دورها, نسبت ولتاژها نیز متناسب با آن تغییر می کند. معمولا در یکی از سیم پیچ های فشار قوی یا ضعیف چندین انشعاب در نظر گرفته می شود. این انشعابها به یک« تپ سلکتور» متصل می گردند. با تغییر دادن موقعیت تپ, تعداد دور مناسب به مدار آورده می شود و نسبت تبدیل لازم حاصل می گردد.

9 – 6 محل تپ چنجر
در طرح های جدید در داخل تانک اصلی ترانس, قسمتی را برای بخش اصلی تپ چنجر( دایورتر سوئیچ) در نظر می گیرند. این قسمت کاملا آب بندی شده است و در برابر تحمل فشار نیز تست می شود. داخل آن نیز با روغن ترانس پر می گردد. این روغن تانک اصلی جدا است و با هم مخلوط نمی شوند. تپ چنجر را بیشتر در طرف فشارقوی نصب می کنند اما گاهی در طرف فشار ضعیف هم دیده می شود. برای تپ چنجری که در طرف فشارقوی نصب می گردد می توان مزیت های زیر را برشمرد :
الف : در طرف فشار قوی جریان کمتر است, لذا برای تپ چنجرهایی که زیر بار عمل می کنند حذف جرقه ساده تر است.
ب : چون تعداد دور سیم پیچ فشارقوی بیشتر است, لذا امکان تغییرات یکنواخت تروپله های کوچک تر براحتی میسراست.
در اتصال ستاره, انشعابات تپ چنجر را در سمت نقطه صفر قرار می دهند تا عیقکاری آن نسبت به زمین ساده تر باشد. ممکن است در ولتاژهای خیلی زیاد(400 و بالاتر) به خاطر همین مشکلات عایقکاری تپ چنجر در سمت فشار ضعیف تعبیه گردد.
در ترانسایی که نقطه صفر ستاره آنها زمین شده است, تپ چنجر را عموما در سمت صفر زمین شده قرار می دهند. در این حالت اگرچه ولتاژ خط400 و بیشتر باشد, ماکزیمم ولتاژی که روی تپ چنجر قرار می گیرد ولتاژ بین بالاترین انشعاب و زمین می باشد. به این ترتیب, ولتاژ نامی تپ چنجر می تواند خیلی کوچکتر باشد.

9 – 7 مدارهای مختلف برای تپ چنجر
در حالتهای معمول سه نوع سم پیچی برای تپ چنجر متداول می باشد. در شکل(9-2) این سه نوع سیم پیچی نشان داده شده است.
در نوع اول بعد از سیم پیچی بوبین اصلی یک سری حلقه های مشابه, بطور سری و هم جهت با بوبین اصلی قرار گرفته و بر تعداد حلقه های آن اضافه یا کم می کند. در این نوع, اگر چه سیستم خلاصه و راحتی است, اما برای داشتن تعداد تپ کافی حجم زیادی می طلبد و افت زیادی نیز به همراه دارد. لذا کمتر از این روش استفاده می شود.
در شکل های بعد نمونه های و آن دیده می شوند.
در نوع دوم مانند حالت قبل, یک سری حلقه های مشابه, روی بوبین اصلی ترانسفورماتور پیچیده می شود. با این تفاوت, سیستم مکانیکی تپ چنجر طوری است که این بوبینهای فرعی یا هم جهت با بوبین اصلی و یا در خلاف جهت آن عمل می کند. بنابر این, با همان تعداد حلقه می توان ترانسفورماتوری با تعداد سر دو برابر بوجود آورد و حجم تپ چنجر و ترانسفورماتور را به حد اقل رسانید. میزان مس مصرفی آن از سایر انواع کمتر است اماچون در تعدادی از وضعیت ها, سیم پیچی تپ در جهت عکس سیم پیچ اصلی تغذیه می شود باعث تلفات بیشتری می گردد.
نوع سوم : در این روش که متداول ترین نوع سیم پیچی تپ است, برای دو برابر کردن حدود تغییرات ولتاژ از تغییر جهت استفاده نشده, بلکه از دو سیم پیچ مجزا استفاده گردیده است( پیچک تنظیم خشن و پیچک تنظیم ملایم).
در هنگامی که کلیدها در موقعیت شکل(ب9-4) هستند ولتاژ خروجی برابر ولتاژ نامی است. با گرداندن تپ سلکتور به طرف چپ ولتاژ خروجی درجه به درجه تا مقدار لازم بالا می رود. برای کم کردن ولتاژ, کلید تنظیم خشن را در موقعیت(-) قرار می دهیم. در این حالت, پیچک تنظیم ملائم را تماما در مدار قرار می دهیم. حال با چرخانیدن تپ سلکتور به طرف راست, ولتاژ ترانس درجه به درجه تا کم می شود. در ترانسهایی که حدود تنظیم ولتاژ آنها زیاد است, تنظیم در سیم پیچی خشن نیز در چند مرحله صورت می گیرد و برای جلوگیری از تغییرات شدید ولتاژ در هر مرحله, تنظیم در 2 مدار مختلف انجام می گیرد.(شکل 9-5 مدارهای).
برای جلوگیری از جرقه در کنتاکتهای سیم پیچ تنظیم خشن, کنتاکتهای کشویی مدارهای و بصورت یک در میان ویا یکی پس از دیگری حرکت می کنند. بدین ترتیب که کنتاکت مدارموقعی حرکت می کند که کلید جوینده مدار پیچک تنظیم ملایم را قطع کرده باشد( موقعیتی که در شکل( 9 – 5) نشان داده شده) و کنتاکت مدار قبل از اینکه کلید جوینده به موقعیت نشان داده شده در شکل برسد, حرکت می کند. همچنانکه اشاره شد اگر سیم پیچی ترانسفورماتور ستاره بسته شده باشد, بخاطر صرفه جویی در عایق بندی, تپ چنجر در نقطه صفر ستاره ترانس قرار می گیرد. در صورتیکه سیم پیچی ترانس دارای اتصال مثلث باشد, تنظیم در محل هایی که در شکل
(6 – 9) نشان داده شده انجام می شود.
دستگاه تنظیم کننده ولتاژ, طبق شکل های قبلی نمی تواند زیر بار کار کند, مگر اینکه بوسیله ای از اتصال, کوتاه شدن حلقه ها و قطع شدن جریان در هنگام تغییر تپ جلوگیری شود. بدین جهت, تنظیم کننده ولتاژ زیربار, علاوه بر تپ سلکتور مجهز به کلید دیگری به نام کلید تبدیل بار نیز می باشد که کاملا مجزا از تپ سلکتور در محل مخصوص نصب می شود. برای اینکه تنظیم زیربار انجام گیرد, سلکتورها شامل دو مدار موازی می شوند, بطوری که یک مدار شامل اتصالهای زوج پیچک و مدار دیگر شامل اتصالهای رد پیچک می باشد و بازوهای کنتاکت دهنده این دو سلکتور بطور یک در میان فرمان می گیرند.
(شکل 9 – 7)
ثانیا حرکت سلکتورها فقط امکان تغییر ولتاژ به اندازه یک پله را دارند. هنگامیکه بازوی کنتاکت دهنده سلکتور ساکن به کلید تبدیل بار متصل شده است, بازوی سلکتور دیگر بدون بار است و می تواندآزادانه برای بالا بردن یا کم کردن ولتاژ به اندازه یک پله حرکت کند و به محض اینکه این سلکتور از حرکت ایستاد, کلید تبدیل بار نیز می چرخد و سیم پیچ ترانس را بر روی این مدار می بندد. در نتیجه ولتاژ ترانس به اندازه یک پله بالا یا پایین می رود.
همانطور که شکل( 9 – 7) نشان می دهد, کلید تبدیل بار علاوه بر کنتاکتهای اصلی و دارای دو کنتاکت دیگر و نیز می باشد. این دو کنتاکت توسط مقاومت با کنتاکتهای مربوط هستند. از این دو مقاومت در موقعی که کلید در وسط قرار دارد علاوه بر جریان بار, جریان گردشی نیز عبور می کند. ولتاژ یک پله سیم پیچ تپ چنجر می باشد. لذا حرکت کلید تبدیل بار همیشه با جرقه در کنتاکتها توام است( هر چند که این جرقه خیلی کوچکتر شده است). بدین جهت, کلید تبدیل بار همیشه در یک محفظه مجزا در داخل تانک ترانس نصب می گردد. شکل(9 – 8) تغییرات ولتاژ را در ضمن حرکت کلید از یک پله به پله دیگر و گذشتن از وضعیت های مختلف تا برای افزایش ولتاژ و یا گذشتن از تا در موقع کاهش ولتاژ نشان می دهد.
در وضعیت یا ولتاژ ترانس است. در وضعیت جریان بار خط از مقاومت نیز عبور می کند و به این جهت, باعث افت ولتاژ می شود که با جریان همفاز است. موقعیکه کلید وضعیت را پیدا می کند, هر دو مقاومت بصورت یک مقسم اهمی برای جریان گردشی در می آید و سبب نصف کردن ولتاژ انشعاب می شود.
در ضمن, این دو مقاومت برای جریان که جریان بارترانس در لحظه تغییر وضعیت کلید است, در حکم مقاومت های موازی می باشند. بنابر این, باعث افت ولتاژی به اندازه می شوند. حرکت کلید از یک طرف باید سریع باشد تا افت ولتاژهایی که به آن اشاره شد نظم کار مصرف کننده ها را بهم نزند, از طرف دیگر زمان عملکرد کلید, از دو پریود نیز نباید کوتاه تر باشد( برای فرکانس 50 حدود 40 میلی ثانیه), زیرا برای خاموش شدن جرقه, درضمن تغییر وضعیت از در ازدیاد ولتاژ و از در کاهش ولتاژ حداقل دوبار باید جریان از صفر بگذرد.

فصل سیزدهم
تست های راه اندازی

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله 54   صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

تحقیق در مورد پیشنهاد پروژه فاز صفر طرح بستر سازی نظام آموزشی مبتنی بر فاوا

اختصاصی از فی بوو تحقیق در مورد پیشنهاد پروژه فاز صفر طرح بستر سازی نظام آموزشی مبتنی بر فاوا دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه26

فهرست مطالب

  فهرست

فهرست.. 2

1- چکیده :‌ موضوع سند و معرفی بخشهای اصلی.. 3

بخش اول :‌ معرفی طرح.. 4

2- مقدمه : ضرورت و موضوع طرح.. 5

3- اهداف طرح.. 5

4- نکات محوری طرح.. 6

5- معرفی ابعاد و پروژه های اصلی طرح.. 8

5-1- پروژه 1- مطالعه ابعاد نظری نظام آموزشی مبتنی بر فاوا (مدل نظام برتر).. 9

5-2- پروژه 2- ایجاد دانشکده نیمه مجازی آموزش مبتنی بر فاوا و مهندسی آموزش.. 10

5-3 - پروژه 3- مطالعه و طراحی معماری نظام آموزشی کشور مبتنی بر فاوا   12

5-4 - پروژه 4- مطالعه، طراحی، پیاده سازی بستره و پشتیبانی از معماری فنی سیستمهای آموزش مبتنی بر رایانه.. 13

5-5- پروژه 5- ایجاد یک گروه مدرسه آموزشی نیمه مجازی (مدرسه آزمایشگاهی).. 14

5-6- پروژه 6- فرهنگ سازی و فراهم سازی بستره فرهنگی برای نظام آموزش مبتنی بر فاوا.. 15

6- توصیف خروجی کل طرح.. 16

7- سوابق حرکتهای انجام شده در این زمینه توسط مجری طرح   17

بخش دوم : معرفی پروژه فاز صفر.. 18

8- اهداف پروژه فاز صفر.. 19

9- توصیف پروژه فاز صفر و شرح و خروجی فعالیت ها.. 19

9-1- فعالیت تدوین طرح کلی.. 19

9-2- فعالیت تبیین پروژه ابعاد نظری.. 20

9-3- فعالیت تبیین پروژه معماری نظام آموزشی.. 20

9-4- فعالیت تبیین پروژه بستره فنی.. 21

9-5- فعالیت تبیین پروژه مجموعه آموزشی.. 21

9-6- فعالیت تبیین پروژه دانشکده.. 22

9-7- فعالیت تبیین پروژه فرهنگ سازی.. 22

10- تخمین زمان و منابع.. 23

11- سوابق مجری.. 23

 1- چکیده :‌ موضوع سند و معرفی بخشهای اصلی

این سند حاوی اطلاعات لازم برای شناخت کلی طرح "مطالعه و بستر سازی نظام آموزشی مبتنی بر فاوا" و اختصاصا شناخت فعالیتهای لازم برای انجام پروژه فاز صفر این طرح است؛ به گونه ای که چگونگی انجام، منابع (هزینه و زمان) و مراحل انجام پروژه فاز صفر مذکور قابل تشخیص و تخمین باشد.

سند در دو بخش اصلی تنظیم شده است. در بخش اول این سند ابتدا موضوع و صورت عمومی کل طرح تبیین می‌شود. سپس در بخش دوم، برای آنکه برنامه‌ریزی و طراحی تفصیلی طرح میسر و ممکن باشد، انجام این مهم در پروژه فاز صفر طرح پیش‌بینی و تبیین می‌گردد. در این بخش، صورت، مراحل، منابع و خروجیهای پروژه فاز صفر تبیین می‌شود.

تذکر : به جهت اختصار در ادامه طرح به جای عبارت"طرح مطالعه و بستر سازی نظام آموزشی مبتنی بر فاوا" از واژه "طرح" بصورت مخفف استفاده خواهد شد. نیز واژه های "پروژه" مخفف "پروژه فاز صفر"، "سازمان" مخفف "سازمان پژوهش و برنامه ریزی آموزشی"‌، بکار می روند.

بخش اول :‌ معرفی طرح

2- مقدمه : ضرورت و موضوع طرح

در سالهای اخیر، توسعه و تحولات سریعی در دانش و فن‌آوری زمینه های مختلف بخصوص فن‌آوری اطلاعات و ارتباطات (فاوا)، رخ داده است. یکی از این زمینه ها، بکارگیری فاوا در فراروند آموزش و پرورش و شکل گیری نظام آموزشی در بستره فاوا است. بستره فاوا بتدریج منجر به تحولات عمیقی در نظام آموزشی می شود.

تحولی که بتدریج و هوشمندانه در حال شکل گیری در نظام آموزشی است، بسیار عمیق‌تر از آن است که تصور می‌شود. در درون و بیرون نظام آموزشی کهنه و رنگ و رو رفته امروزی، واکنشهای زنجیره‌ای پراکنده‌ای در حال شکل گیری است که دامنه فعالیت هر یک بتدریج گسترش یافته و با همگرا شدن و به هم پیوستن آنها، احتمالا در فاصله‌ای نه چندان دور، بنیادهای نظام آموزشی جدیدی بنا خواهد شد که با تحولات سریع و عمیق اطراف سازگاری بسیار زیادتری خواهد داشت. برخلاف تصور بسیاری از مدافعان نظام کهنه کنونی، نظام آینده نه تنها از ابعاد شکلی و ابزاری متفاوت بوده، بلکه این تفاوت ماهوی خواهد بود. نظام برتر آینده تنها به استفاده از سیستمهای رایانه‌ای توسط فراگیران و کلاسهای مجازی و نظایر آن محدود نمی‌شود. بلکه مفاهیمی چون فراگیر، مدرک تحصیلی، آموزش، کار، کلاس، تحصیل و نظایر آن،‌ نسبت به معنای امروزی آنها دچار تحول خواهند شد.

حرکت نظام آموزشی برای استفاده وسیع از فن آوری اطلاعات و ارتباطات، چه به عنوان محمل و ابزار کمکی و چه به عنوان مبنای سازماندهی و فعالیت نظام، مستلزم بستر سازی وسیع و گسترده ای است. این بستر سازی چه از بعد نظری و چه از بعد فن آوری و ملزومات عملی

دانلود مقاله ماشین سه فاز

اختصاصی از فی بوو دانلود مقاله ماشین سه فاز دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

 مقدمه
بحت انرژی از دو دیدگاه اقتصادی و زیست محیطی حائز اهمیت است . بهینه سازی مصرف انرژی به این معنی است که بتوان با استفاده از تجهیزات و یا مدیریت بهتر همان کار را ولی با مصرف انرژی کمتر انجام بدهیم .
صرفه جوئی انرژی می تواند با استفاده از تجهیزات بهتر نظیر : عایق بندی مطلوب ، افزایش راندمان سیسمتهای حرارتی، و بازیابی تلفات حرارتی بدست آید از طرف دیگر اعمال مدیریت انرژی، بمنظور درک سیستمهای موجود و طریقه استفاده از آنها، میتواند در کاهش مصرف انرژی نقش مهمی داشته باشد. در سیاست گذاری انرژی باید سازمانها رویکرد سیستمی داشته باشند. برای مثال در بهینه سازی مصرف انرژی الکتریکی هدف تنها کاهش هزینه های انرژی یک یا چند الکتروموتور مشخص نیست، بلکه باید آثار اقدامات مورد نظر روی سایر سیستمها نیز بدقت مورد توجه قرار گیرد. در یک بنگاه اقتصادی صرفه جوئی انرژی میتواند موجب برتری رقابتی بنگاه گردد.
در اغلب بخشهای صنعتی انرژی الکتریکی مهمترین منبع انرژی صنعت بشمار می رود . از آنجا که موتورهای الکتریکی، مصرف کننده اصلی انرژی الکتریکی در کارخانجات صنعتی میباشند. لذا بهینه سازی مصرف انرژی در موتورهای الکتریکی که موضوع مقاله است از اهمیت ویژه ای برخوردار خواهد بود . برای درک اهمیت بهینه سازی مصرف انرژی به این مورد اشاره می کنیم که اگر راندمان موتورهای الکتریکی القائی موجود در اروپا تنها به میزان 1% افزایش یابد، هزینه مصرف انرژی الکتریکی به میزان 6/1 میلیارد دلار در سال کاهش خواهد یافت .
آمار منتشر شده از سوی وزارت نیرو نشان می دهد در سال 1373 ، 5/38% از کل انرژی الکتریکی مصرف شده در ایران توسط موتورهای الکتریکی بوده است[F1]. البته این میزان در کشورهای صنعتی تا 65% می رسد و شاخص خوبی برای نشان دادن سطح صنعتی شدن یک کشور می باشد[10] . اهداف بهینه سازی مصرف انرژی را میتوان بصورت زیر بیان نمود:
§ استفاده منطقی از انرژی
§ حفظ منابع انرژی
§ اصلاح میزان مصرف انرژی در بخشهای مصرف کننده انرژی
§ کاهش گازهای گلخانه ای و آلودگی هوا
§ اصلاح وضعیت موجود
§ کسب برتری رقابتی در بنگاههای اقتصادی
می توان اقدامات مختلفی برای صرفه جوئی انرژی الکتریکی در الکتروموتورهای صنعتی بعمل آورد. در حالت کلی این اقدامات به دو دسته تقسیم میشود:
1- اقدامات مربوط به طراحی موتور
2- اقدامات مربوط به بهره برداری از موتورها
اقدامات مربوط به بهره برداری از موتورها را نیز میتوان به دو دسته تقسیم نمود:
1- اقدامات روی موتور، نظیر تهویه، روغنکاری، و بارگذاری
2- استفاده از درایو یا کنترل کننده دور موتور
در این مقاله نخست روشهای بهینه سازی مصرف انرژی در موتورهای الکتریکی را مورد بحث قرار می دهیم سپس کاربرد درایوها در کنترل موتورهای الکتریکی و تاثیری که آنها می تواند در صرفه جوئی مصرف انرژی بگذارند مورد بررسی قرار خواهد گرفت .
1- مصرف انرژی در موتورهای الکتریکی
در سالهای اخیر بهینه سازی مصرف انرژی در صنایع بدلایل اقتصادی و زیست محیطی اهمیت بیشتری یافته و موجب شده است که اقدامات عملی گسترده ای در این زمینه بعمل آید. علی رغم اینکه یکی از بزرگترین مصرف کنندگان انرژی الکتریکی در بخش صنعت موتورهای الکتریکی می باشند ، لیکن در زمینه افزایش بازدهی مبدلهای انرژی الکتریکی به مکانیکی مستقر در صنایع اقدامات عملی چندانی بعمل نیامده است. بدیهی است که افزایش بازدهی محرک های صنعتی نه تنها از نظر اقتصادی مورد توجه استفاده کنندگان می باشد بلکه در برنامه‌ریزی انرژی در سطح ملی نیز حائز اهمیت 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. کاربردهای صنعتی بسیاری می تو.ان یافت که موتورها در بازدهی بسیار پایین تر از مقدار حداکثر قرار دارند . بعنوان مثال در یکی از کارخانجات صنعتی کشورمان در یک مورد ، متوسط توان مصرفی در یک موتور القائی سه فاز صنعتی تنها 28% توان نامی اندازه گیری شده است [F1]. بدیهی است پایین بودن توان خروجی، تا این حد تاثیرات منفی قابل توجهی بر بازدهی و ضریب 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
موتورهای القائی سه فاز و یک فاز به دلیل تنوع مصرف در کاربردهای زیادی مورد استفاده قرار می گیرند. مشخصه های بارمکانیکی ناشی از کاربرد و مورد مصرف می باشد. بدیهی است موتور در صورتی می تواند بار مکانیکی متصل به آن را تامین کند که مشخصه عملکردی موتور منطبق بر مشخصه بار مکانیکی باشد .
3-1- تطابق موتور و بار
همانطور که در بالا اشاره شد موتور و بار دارای مشخصه های خاص خود می باشند . منظور از تطابق بین موتور و بار انطباق بین مشخصه های موتور و مشخصه های بار متصل به محور موتور میباشد .
مشکل اصلی در صنایع کشور آن است که در اغلب موارد تطابق مطلوبی بین مشخصه های بار و موتور وجود ندارد. توان اغلب موتورها بیش از بار متصل به محور شان می باشد و با توجه به اینکه قیمت تمام شده موتور متناسب با توان آن می‌باشد، لذا بدیهی است انتخاب موتور با توان بیش از نیاز بار، علاوه بر افزایش هزینه اولیه موتور موجب افزایش سایر هزینه ها از قبیل کابل کشی و نصب و راه اندازی و تعمیر خواهد شد .
از طرف دیگر در صورتیکه موتور انتخاب شده بزرگتر از حد لازم باشد در این صورت موتور در حالت بار کامل و یا نزدیک به بار کامل کار نکرده و لذا بازدهی آن پایین تر از مقدار حداکثر آن خواهد بود . و خود این امر اشکالات جدی در بهینه سازی مصرف انرژی ایجاد خواهد کرد .
در موتورهای القائی سه فاز در صورت کاهش میزان بازدهی موتور ، به ویژه به میزان کمتر از 80% بار کامل ، شاهد کاهش قابل توجه در بازدهی موتور خواهیم بود . متاسفانه در اکثر موارد به این نکته توجه نشده و تنها تاثیر نامطلوب انتخاب موتور بزرگتر از حد لازم بر هزینه اولیه مورد توجه قرار می گیرد . در صورتیکه محاسبات انجام شده حاکی از آن است که تاثیر انتخاب نامناسب موتور بر هزینه های متغیر (هزینه اتلاف انرژی اضافی) قابل توجه و بمراتب بیش از افزایش هزینه ثابت اولیه می باشد .
یک مثال این موضوع را روشن خواهد کرد :
مثال : فرض می کنیم برای انجام یک کار مکانیکی ، موتور القائی سه فاز با توان خروجی 110 کیلو وات مناسب باشد و بجای آن موتور با توان 132 کیلو وات انتخاب شود . اطلاعات زیر را مورد توجه قرار می دهیم :
- بازدهی موتور در بار کامل = 2/94%
- بازدهی موتور در 3/83% بار کامل = 5/92%
- طول عمر مفید موتور = 15 سال
- ضریب کارکرد = 8/0
با انجام کمی محاسبات می توان نتیجه گرفت که مصرف انرژی در طول 15 سال بمقدار 600/937 کیلو وات ساعت افزایش پیدا خواهد کرد. مطالب فوق این واقعیت را بیان می کند که انتخاب موتور مناسب به لحاظ اقتصادی حائز اهیمت فراوان بوده و لذا تطابق بین بار و موتور از اهمیت ویژه ای برخوردار است . انتخاب موتور بزرگتر از حداقل مورد نیاز به دلایل زیر غیر اقتصادی می باشد :
1- با افزایش توان موتور قیمت آن یعنی هزینه اولیه افزایش می یابد .
2- با افزایش توان موتور هزینه های نگهداری و تعمیرات آن افزایش می یابد .
3- با افزایش توان موتور بدلیل پایین آمدن ضریب بار ، بازدهی موتور کاهش یافته و بدین ترتیب انرژی تلف شده افزایش می یاید .
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. میزان صرفه جوئی انرژی در صورت استفاده از موتور با راندمان بالا، به جای موتورهای استاندارد از رابطه زیر قابل محاسبه است:
در رابطه فوق hp توان موتور بر حسب اسب بخار، l ضریب بار( در صد از بار کامل تقسیم بر 100)، hr ساعات کار در طول سال، c متوسط قیمت انرژی (قیمت هر کیلووات ساعت انرژی)، std راندمان موتور استاندارد (%)، و ee راندمان موتور با راندمان بالا (%) است.
توصیه میشود هنگام خرید موتور و یا سفارش ساخت ماشین به سازندگان ماشین از موتورهای با راندمان بالا استفاده گردد. همچنین معمولا اقتصادی است که بجای سیم پیچی کردن موتورهای سوخته و استفاده مجدد از آنها، از موتورهای با راندمان بالا استفاده گردد. زمان بازگشت سرمایه(به سال) در خرید این نوع موتورها، بطور ساده عبارت خواهد بود از:
4- اقدامات مورد نیاز برای بهبود عملکرد سیستمهای مرتبط با الکتروموتورها
یک موتور معمولا با اجزا و سیستمهای دیگر در ارتباط است. برای بهبود عملکرد الکتروموتورها لازم است سیستمهای مرتبط با موتور نیز در نظر گرفته شود. این سیستمها شامل شبکه برق، کنترل کننده های موتور، الکتروموتور و سیستم انتقال نیرو میگردد.
4-1- کیفیت توان Power Quality
مسائل کیفیت توان شبکه شامل کلیه اختلالات شبکه برق مثل عدم تقارن در ولتاژ، افت ولتاژ، چشمک زدن، اسپایک، سیستم ارت بد ، هارمونیکها و نظایر آن میشود [5]. از آنجا که کیفیت توان تاثیر زیادی در اتلاف انرژی دارد، لازم است یک مهندس مجرب وضعیت شبکه برق تاسیسات را زیر نظر داشته باشد.
4-2- تثبیت ولتاژ شبکه
تا آنجا که ممکن است باید ولتاژ اعمالی به موتور نزدیک به ولتاژ کار موتور باشد. گرچه تغییرات 10% در ولتاژ موتور مجاز است اما از نقطه نظر اتلاف انرژی میزان انحراف از ولتاژ نامی موتور باید کمتر از 5% باشد. تغییر ولتاژ موتور موجب افت ضریب قدرت، عمر مفید موتور و راندمان میگردد [6]. شکل(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 بیش از 5% کاهش پیدا کند، راندمان بین 2 تا 4 درصد افت پیدا کرده و دمای موتور حدود 15 درجه افزایش می یابد و این افزایش دما عمر عایق موتور را کاهش خواهد داد. در شکل(2) عمر موتور در دماهای کار مختلف و با کلاسهای عایقی 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 باید کمتر از 1% باشد. عدم تقارن فاز بصورت زیر توسط NEMA تعریف شده است:
برای مثال اگر ولتاژهای فاز بترتیب 462 و 463 و 455 ولت باشد. متوسط ولتاژ سه فاز برابر با 460 ولت میشود و در صد عدم تقارن بصورت زیر محاسبه خواهد شد:
4-4- ضریب قدرت
ضریب قدرت پائین موجب افزایش جریان کابلها و ترانسقورماتورها و افت ولتاژ شده و بدین ترتیب باعث کاهش ظرفیت سیستم تغذیه میشود [7]. ضریب قدرت پائین ناشی از بار کم در شفت موتور است. در شکل (3) منحنیهای ضریب قدرت برای بارهای مختلف و رنجهای توانی متفاوت موتورها آمده است[8] . بوضوح مشاهده میشود با کاهش بار موتور ضریب قدرت تغییرات قابل توجهی میکند.
شکل (3): تغییرات ضریب قدرت متناسب با بار موتور
5- روشهای عملی برای افزایش بازدهی موتور
اشاره شد که بالا بردن بازدهی متوسط موتورهای القائی به لحاظ اقتصادی از اهمیت ویژه ای برخوردار است . بدیهی است نحوه عمل و دستیابی به نتایج مطلوب وابسته به نوع و اندازه موتور ، شرایط بارگذاری ، نحوه نگهداری و غیره بوده و لذا نمی توان دستور العمل کلی برای ارتقاء بازدهی کلیه موتورهای القائی ارائه داد. بطور کلی اقدامات لازم برای بالا بردن بازدهی موتورهای القائی را می توان به دو دسته تقسیم نمود . دسته اول تمهیداتی است که در زمان طراحی و ساخت موتور باید بکار گرفت . دسته دوم شامل مجموعه اقدامات عملی جهت بالا بردن بازدهی موتورهای القائی در حال کار در صنایع می شود .
اقدامات عملی ساده ای منجر به افزایش راندمان کار می گردد به عنوان مثال مقدار معمول جریان بی باری در موتورهای القائی سه فاز در محدوده 3 تا 5 درصد جریان نامی موتور است . ولی در بررسی های بعمل آمده مشاهده شده است که در اکثر موراد جریان بی باری موتور بیشتر از این مقدار بوده و در برخی موارد تا 12% جریان نامی افزایش یافته است . این افزایش در جریان بی باری موتور بعلت عدم نگهداری صحیح از موتور است . در اکثر موارد این شرائط نامطلوب در حالات بارگذاری نیز مشاهده می شود. به این معنی که با اعمال بار مکانیکی غیر مفید به محور موتور ، بصورت اصطکاکهای مکانیکی ناشی از عدم نگهداری صحیح، موجب میشود که موتور بار اعمال شده را در جریان الکتریکی بیشتری تامین می کند . و در واقع بخشی از توان الکتریکی ورودی صرف تامین بار و قسمت دیگر آن برای غلبه بر اصطکاک مکانیکی مصرف می شود .
بدین ترتیب موارد زیر را در ارتباط با تلفات اهمی موتور میتوان بیان کرد :
1- تلفات اهمی موتور متغیر بوده و تابعی از میزان و نحوه بارگذاری موتور می باشد .
2- در بسیاری از موارد عدم نگهداری صحیح از قسمتهای چرخان موتور به ویژه بلبرینگ محور موتور ، موجب ایجاد بار مجازی ناشی از افزایش اصطکاک مکانیکی شده و لذا جریان ورودی موتور در حالت بی باری و بار از حد مطلوب و اعلام شده توسط سازنده بیشتر خواهد شود
3- افزایش جریان ورودی موتور موجب بالا رفتن تلفات اهمی و حرارت ایجاد شده در سیم پیچ شده و لذا درجه حرارت اطراف سیم پیچ افزایش خواهد یافت .
از مشخصات بارز تلفات مکانیکی موتور دشواری محاسبه میزان و تعیین منابع آن است . بخش عمده تلفات مکانیکی در قسمت های چرخان موتور بوده و ناشی از اصطکاک و بار می باشد و لذا میزان تلفات مکانیکی تا حد زیادی وابسته به شرایط نگهداری موتور دارد . با روغن کاری مناسب و بموقع بلبرینگ و نظافت قسمتهای چرخان موتور و همچنین اطمینان از بالانس بودن محور ، میتوان تلفات مکانیکی موتور را به حداقل رساند بدین ترتیب در ارتباط با تلفات مکانیکی موتور میتوان موارد زیر را اظهار داشت :
1- میزان تلفات مکانیکی تابعی از شرایط نگهداری موتور می باشد .
2- با انجام اقدامات مناسب در نگهداری موتور می توان تلفات مکانیکی را بسادگی در مقدار حداقل خود نگه داشت.
3- تلفات مکانیکی نیز منجر به افزایش درجه حرارت بویژه در قسمتهای چرخان موتور می شود .
انواع تلفات موتور بدون توجه به نوع آن منجر به ایجاد حرارت می شود بدین ترتیب خنک کاری موتور بویژه در شرائطی که موتور زیر بار است از اهمیت ویژه ای برخوردار است . بالا رفتن درجه حرارت موتور باعث کاهش عمر مفید آن می‌شود .
در موارد زیادی مشاهده شده است که بدلیل عدم رعایت نکات ساده و مهم در نگهداری موتور باعث کاهش بازدهی سیستم خنک کن شده و درجه حرارت موتور در حالت بار نامی افزایش پیدا کند . در این گونه موارد گاهی اوقات بجای رفع اشکال نگهداری، اقدام به جایگزین کردن موتور با توان بیشتر می شود که این امر خود منجر به کاهش بازدهی سیستم و اتلاف انرژی خواهد شد .
بر اساس تجارب شرکت پرتو صنعت نوع دیگری از اشکالات مربوط به سیم پیچی موتورهای معیوب توسط افراد غیر متخصص می شود. مشاهدات ما نشان می دهد که در برخی از موارد موتور بدفعات مورد سیم پیچی قرار می گیرد . عدم رعایت نکات فنی در عایق بندی موتور سیم پیچی شده و همچنین استفاده از ابزار و آلات غیر اصولی در درآوردن سیم پیچی سوخته شده موتور نتایج بدی بدنبال دارد .
بعنوان یک اصل تجربی موتورهائی که به این شیوه سیم پیچی مجدد می شوند برای کار با اینورتر یا کنترل کننده دور موتور مناسب نیستند. اغلب این موتورها بدلیل آسیب هائی که به مدار مغناطیسی آنها در حین سیم پیچی وارد می شود از جریان بی باری بالاتر از حد معمول برخوردار بوده و عایق بندی آنها برای کار با اینورتر مناسب نمی باشد . این نوع موتورها حرارت بیشتری نسبت به موتورهای سالم دارند و تلفات انرژی زیادی ایجاد می کنند . ضمناً این موتورها بمراتب آسیب پذیرتر از موتورهای فابریک می باشند . توصیه می شود در سیم پیچی موتورهای آسیب دیده از تکنیسین های مجرب و ابزارآلات مناسب استفاده شود . ضمناً تا زمانیکه اطمینان از فرآیند کار حاصل نشده باشد از استفاده از این نوع موتورها همراه با کنترل کننده دور موتور اجتناب گردد .
توصیه می شوداگر قصد تعویض این نوع موتورها را دارید و یا میخواهید موتورهای جدیدی تهیه کنید، موتورهائی تهیه کنید که راندمان بالاتری داشته باشند.
6- دستور العملهای لازم برای بهبود عملکرد موتورهای الکتریکی
اشاره شد که عوامل موثر در بازدهی موتورهای الکتریکی را می توان بصورت زیر بیان نمود :
- عوامل موثر در مراحل طراحی و ساخت
- عوامل موثر در بهره برداری
بررسی عوامل موثر فوق خارج از حوصله این 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 ای از عوامل موثر در بازدهی موتورهای الکتریکی آمده است .
جدول (1) عوامل موثر در بازدهی موتورهای الکتریکی
همان طور که مشاهده می شود مجموعه اقدامات ساده فوق خصوصاً اقداماتی که به عوامل وابسته به شرایط نگهداری موتور می شود می تواند منجر به صرفه جوئی اقتصادی قابل توجهی شود .
برای اطمینان یافتن از اینکه بازدهی موتورهای مستقر در صنایع و سایر کاربردها در حد مطلوب قرار دارد می توان نسبت به تدوین شناسنامه صنعتی برای هر موتور ( و بویژه موتورهای بزرگ) اقدام نموده و با ثبت اطلاعات مورد نظر از جمله موارد زیر بازدهی این موتور ها را مورد بررسی قرار داد :
- میزان بار (درصد از بار کامل)
- میزان تغییرات بار ( درصد از بار کامل)
- میزان تغییرات سرعت (درصد از سرعت سنکرون)
- میزان تغییرات ولتاژ شبکه (درصد از ولتاژ نامی)
توصیه میشود کارخانجاتی که در آنها تعداد موتور مورد استفاده زیاد می باشد نسبت به جمع آوری اطلاعات فوق و اقدامات اصلاحی اقدام نمایند.
7- دسته بندی اقدامات لازم برای بهینه سازی مصرف انرژی
برای روشن شدن تاثیر اقدامات مختلف برای افزایش بازدهی موتورهای الکتریکی در جدول(2) نتایج قابل انتظار این اقدامات برای دسته ای از موتورهای القائی با توان خروجی 2/2 تا 30 کیلو وات نمایش داده شده است[F1] .
جدول (2) : اقدامات محتلف برای افزایش بازدهی موتورهای الکتریکی با توان 2/2 تا 30 کیلو وات .
8- تکنولوژی الکترونیک 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 بیشتر پمپها و فن ها موتورهای القائی هستند که در دور ثابت کار میکنند. لیکن در سالهای اخیر با پیشرفتهای انجام گرفته در زمینه تکنولوژی الکترونیک قدرت ، استفاده از موتورهای القائی قفس سنجابی همراه با کنترل کننده دور موتور (AC DRIVE یا اینورتر یا بطور ساده درایو) 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).
کنترل کننده های دور موتورهای الکتریکی هر چند که ادوات پیچیده ای هستند ولی چون در ساختمان آنها از مدارات الکترونیک قدرت استاتیک استفاده می شود و فاقد قطعات متحرک می باشند، از عمر مفید بالائی برخوردار هستند . مزیت دیگر کنترل کننده های دور موتور توانائی آنها در عودت دادن انرژی مصرفی در ترمزهای مکانیکی و یا مقاومت های الکتریکی به شبکه می باشد . در چنین شرائطی با استفاده از کنترل کننده های دور مدرن می توان از اتلاف این نوع انرژی جلوگیری نمود . بطوریکه در برخی کاربردها قیمت انرژی بازیافت شده از این طریق ، در کمتر از یکسال معادل هزینه سرمایه گذاری سیستم بازیافت انرژی می شود .
9- کنترل کننده های دور موتور
تا اینجا درمورد مجموعه اقداماتی که برای بهینه سازی مصرف انرژی میتوانستیم روی موتورهای الکتریکی اعمال کنیم بحث شد. اشاره شد که در کشور ایران در سال 73 بیش از 35 درصد مصرف انرژی در موتورهای الکتریکی بخش صنعت بوده است . البته این مقدار در کشورهای صنعتی تا 65 در صد نیز میرسد. این امر اهمیت بهینه سازی مصرف انرژی در موتورهای الکتریکی را نشان میدهد. در این قسمت از مقاله در مورد تاثیر استفاده از کنترل کننده های دور موتور در کاهش مصرف انرژی صحبت خواهیم کرد. سعی میکنیم با استفاده از تعدادی مثال اهمیت
موضوع را نشان دهیم . بطور خلاصه در کاربردهای صنعتی زیادی، صرفه جوئی که با استفاده از کنترل کننده دور موتور در مصرف انرژی حاصل میشود بمراتب بیشتر از اقدامات برشمرده در قسمتهای قبلی مقاله است.
استفاده از موتورهای مجهز به کنترل کننده دور موتور ، امکان اعمال تغییرات لازم در سرعت موتور فن و یا پمپ را بطور دائم فراهم آورده و بدین ترتیب می توان با توجه به فرآیند مورد نظر از اتلاف انرژی ایجاد شده در تنظیم کننده های مکانیکی جلوگیری نمود . با استفاده از درایو موتور به بار تطبیق داده شده ، و هر گونه نیاز به خاموش و روشن کردن موتور و یا ادوات تنظیم کننده نظیر شیر یا دمپر حذف می گردد . همچنین کنترل سرعت دقیق و متعاقب آن توان خروجی قابل دسترسی بوده و با توجه به استفاده از مدارات الکترونیکی ، استهلاک قسمتهای کنترل کننده در حد بسیار پایین خواهد بود . تصمیم گیری در مورد استفاده از موتور با کنترل کننده دور متغییر بستگی به نوع کاربرد مورد نظر دارد . از آنجا که هزینه اولیه این سیستمها (کنترل کننده دور موتور) بیش از سایر روشها می باشد و با توجه به اینکه صرفه جوئی ناشی از بالا بودن بازدهی تنها بصورت کاهش هزینه راهبری نمایان می شود، لذا استفاده از موتورهای مجهز به کنترل کننده دور در طول زمان منجر به صرفه جوئی اقتصادی می شود . معمولاً بسته به نوع کاربرد زمان بازگشت سرمایه گذاری بین یک تا سه سال متغیر خواهد بود .
متاسفانه در اکثر موارد مهمترین عامل در انتخاب محرک قیمت اولیه است. بدین معنی که سیستم بر مبنای کمینه سازی هزینه اولیه انتخاب می شود. در حالیکه در طول عمر مفید آن هزینه قابل توجهی صرف انرژی تلف شده و یا تعمیر و نگهداری می 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- مزایای استفاده از کنترل کننده های دور موتور
مزایای استفاده از کنترل کننده های دور موتور هم در بهبود بهره وری تولید و هم در صرفه جوئی مصرف انرژی در کاربردهائی نظیر فنها ، پمپها، کمپروسورها و دیگر محرکه های کارخانجات ، در سالهای اخیر کاملا مستند سازی شده است. کنترل کننده های دور موتور قادرند مشخصه های بار را به مشخصه های موتور تطبیق دهند. این اسباب توان راکتیو ناچیزی از شبکه میکشند و لذا نیازی به تابلوهای اصلاح ضریب بار ندارند. در زیر به مزایای استفاده از کنترل دور موتور اشاره میشود:
1- در صورت استفاده از کنترل کننده های دور موتور بجای کنترلرهای مکانیکی، در کنترل جریان سیالات، بطور مؤثری در مصرف انرژی صرفه جوئی حاصل میشود. این صرفه جوئی علاوه بر پیامدهای اقتصادی آن موجب کاهش آلاینده های محیطی نیز میشود.
2- ویژگی اینکه کنترل کننده های دور موتور قادرند موتور را نرم راه اندازی کنند موجب میشود علاوه بر کاهش تنشهای الکتریکی روی شبکه ، از شوکهای مکانیکی به بار نیز جلو گیری شود. این شوکهای مکانیکی میتوانند باعث استهلاک سریع قسمتهای مکانیکی ، بیرینگها و کوپلینگها، گیربکس و نهایتا قسمتهائی از بار شوند. راه اندازی نرم هزینه های نگهداری را کاهش داده و به افزایش عمر مفید محرکه ها و قسمتهای 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 صورتی که نیاز بار ایجاب کند با استفاده از کنترل کننده دور ، موتور میتواند در سرعتهای پائین کار کند . کار در سرعتهای کم منجر به کاهش هزینه های تعمیر و نگهداشت ادواتی نظیر بیرینگها، شیرهای تنظیم کننده و دمپرها خواهد شد.
6- یک کنترل کننده دور قادر است رنج تغییرات دور را ، نسبت به سایر روشهای مکانیکی تغییر دور، بمیزان قابل توجهی افزایش دهد. علاوه بر آن از مسائلی چون لرزش و تنشهای مکانیکی نیز جلو گیری خواهد شد.
7- کنترل کننده های دور مدرن امروزی با مقدورات نرم افزاری قوی خود قادرند راه حلهای متناسبی برای کاربردهای مختلف صنعتی ارائه دهند.
11- مدیریت بهینه سازی مصرف انرژی و نقش کنترل کننده های دور موتور
امروزه در کشورهای صنعتی الزامات زیست محیطی از یکسو و رقابت بنگاههای اقتصادی از سوی دیگر ، مدیریت بهینه سازی انرژی را در بصورت یک امر غیر قابل اجتناب در آورده است. مجموعه اقداماتی که برای صرفه جوئی انرژی در کارخانجات صورت میگیرد شامل مواردی چون جایگزینی موتورهای الکتریکی با انواع موتورهای با بازدهی بالا، استفاده از کنترل کننده های دور موتور در کاربردهائی که اتلاف انرژی در آنها زیاد است، بازیافت انرژی از پروسه های حرارتی و نظایر انها میشود. نتایج اعمال چنین اقداماتی نشان میدهد در موارد زیادی ، و بخصوص در جاهائی که از فنها ، پمپها، و کمپروسورها در فرایند تولید استفاده میشود، بکارگیری کنترل کننده های دور موتور علاوه بر انعطاف پذیر نمودن کنترل فرایند، تاثیر قابل توجهی در کاهش مصرف انرژی داشته است. در بسیاری از موارد زمان بازگشت سرمایه بین یک تا سه سال میباشد.
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
چیزی حدود 40 درصد انرژی مصرفی در بخش صنعت در پمپها و فنها مصرف میشود. 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 این سیستمها از موتورهای القائی با روتور قفس سنجابی استفاده میکنند. و خروجی توسط ادواتی چون شیرهای تنظیم کننده و دمپرها کنترل میشوند. متاسفانه مقادیر قابل توجهی انرژی توسط این فنها و پمپها تلف میشوند. موتورهای بکار رفته در اغلب این ادوات از مقدار مورد نیاز بزرگتر بوده و سیستمهای مکانیکی تنظیم کننده جریان سیالات در آنها بسیار تلفاتی میباشند. به این عوامل باید هزینه های قابل توجه تعمیر و نگهداشت نیز 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 کنترل کننده های دور موتور میتوان جریان سیالات در پمپ ها را با اعمال تغییر دور موتور ، کنترل نمود. امروزه این روش بدلیل انعطاف پذیری و صرفه جوئی اقتصادی قابل توجه جایگزین روشهای سنتی متکی بر تنظیم جریان سیال با استفاده از شیرهای تنظیم کننده مکانیکی و دمپرها میشود. 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 کنترل کننده های دور موتور و کاهش تنها 15 درصد دور میتوان به میزان 40 درصد در مصرف انرژی صرفه جوئی کرد. حال اجازه بدهید کمی دقیقتر به رفتار یک پمپ توجه کنیم. شکل(11) مشخصات یک سیستم پمپ را نشان میدهد. هد استاتیک عبارتست از اختلاف ارتفاع پمپ و تانک مقصد. بدیهی است که اگر یک پمپ نتواند به این ارتفاع غلبه کند دبی خروجی 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 کار یک پمپ محل تلاقی منحنی پمپ و منحنی سیستم می 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).
شکل (15) - میزان مصرف انرژی در یک 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 کنترل کننده دور موتور
هر چند که در سیستمهائی که هد استاتیک بالا ئی دارند با تغییر دور، راندمان پمپ هم به میزان زیادی تغییر میکند، ولی مزایای دیگر درایو استفاده از آن را بخوبی توجیه میکند. برای مثال میزان فشار هیدرولیک وارد شده به پره های پمپ سانتریفوژ با مجذور سرعت افزایش مییابد. این نیروها به بیرینگهای پمپ اعمال شده و عمر مفید آنها را کاهش خواهد داد. خاطر نشان میشود که عمر بیرینگها بطور معکوس با توان هفتم سرعت متناسب است. از سوی دیگر با کاهش دور نویز و نوسانات سیستم نیز کاهش پیدا میکند.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  53  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید