فایل بای | FileBuy
مرجع خرید و دانلود گزارش کار آموزی ، گزارشکار آزمایشگاه ، مقاله ، تحقیق ، پروژه و پایان نامه های کلیه رشته های دانشگاهیفایل بای | FileBuy
مرجع خرید و دانلود گزارش کار آموزی ، گزارشکار آزمایشگاه ، مقاله ، تحقیق ، پروژه و پایان نامه های کلیه رشته های دانشگاهیبررسی نوسان سازهای سینوسی
| دسته بندی | برق |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 24 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 17 |
نوسان ساز های سینوسی
نوسان ساز های سینوسی کاربرد گسترده ای در الکترونیک دارند.این نوسان سازها منبع حامل فرستنده ها را تامین می کنند و بخشی از مبدل فرکانس را در گیرنده های سوپر هتروداین تشکیل می دهند.نوسان ساز ها در پاک کردن و تولید مغناطیسی در ضبط مغناطیسی و زمان بندی پالس های ساعت در کار های دیجیتال به کار می روند.بسیاری از وسایل اندازه گیری الکترونیکی مثل ظرفیت سنج ها نوسان ساز دارند
نوسان ساز های سینوسی انواع مختلفی دارند اما همه آنها از دو بخش اساسی تشکیل می شوند:
بخش تعیین کننده فرکانس که ممکن است یک مدار تشدید یا یک شبکه خازن مقاومتی باشد.مدار تشدید بسته به فرکانس لازم می تواند ترکیبی از سلف و خازن فشرده طولی از خط انتقال یا تشدید کننده حفره ای باشد.البته شبکه های خازن مقاومتی فرکانس طبیعی ندارند ولی می توان از جا به جایی فاز آنها برای تعیین فرکانس نوسان استفاده کرد.
دوم بخش نگهدارنده که انرژی را به مدار تشدید تغذیه می کند تا آن را در حالت نوسان نگه دارد.بخش نگه دارنده به یک تغذیه نیاز دارد. در بسیاری از نوسان ساز ها این قسمت قطعه ای فعال مثل یک ترانزیستور است که پالس های منظمی را به مدار تشدید تغذیه می کند.
شکل دیگری از بخش نگهدارنده تشدید نوسان ساز یک منبع با مقاومت منفی یعنی قطعه یا مداری الکترونیکی است که افزایش ولتاژ اعمال شده به آن سبب کاهش جریان آن می شود. قطعات نیمه رسانا یا مدار های متعددی وجود دارند که دارای چنین مشخصه ای هستند.
سه دسته مشخص از نوسان ساز ها را می توان دسته بندی کرد که در ادامه این تحقیق آمده است.
نوسان ساز های فیدبک مثبت
ابتدا بهتر است تا کمی درباره فیدبک توضیح داده شود.
به طور کلی هر سیستم دارای ورودی و خروجی می باشد حالا اگر بنا به هر علتی مقداری از خروجی را با ورودی ترکیب کرده و وارد یک سیستم کنیم به این کار فیدبک گفته می شود که کار برد های فراوانی در دنیای تکنولوژی دارد. برای نمونه از فیدبک برای کنترل فرآیند یک سیستم استفاده می شود مثلاَ در هنگام راه رفتن شما یک سیستم خیلی مدرن هستید که اطلاعات را با چشم خود گرفته و به مغز میفرستید و در آنجا پردازش شده و تصمیم میگیرید که چه کار کنید. اما در مورد فیدبک مثبت شایان ذکر است که دو نوع فیدبک را می توان در نظر گرفت منفی و مثبت. در فیدبک مثبت که یک مثال جالب از آن در بالا بیان شد هدف، اغلب، کنترل یک فرایند است. یک مثال دیگر: فرض کنید یک ظرف از مایعی که در حال جوشیدن است در تماس با یک منبع گرما مثل شعله گاز قرار دارد با گرم شدن بیش از حد مایع از ظرف بیرون می ریزد و آتش را کم می کند و دمای مایع را کاهش می دهد وبا کاهش دمای مایع آتش دوباره احیا می شود و مایع دو باره گرم شده و سر ریز می کند و دوباره ... اما در فیدبک مثبت ، خروجی به ورودی اضافه می شود و از فیدبک مثبت به همین دلیل برای تشدید استفاده می شود همان مثال قبل را در نظر بگیرید با یک مایع آتش زا این بار با گرم شدن مایع و سر ریز آن آتش شدیدتر می شود و همین طور تا آخر.
نکته مهم این است که در دنیای مادی همه چیز روبه میرایی و مردن میرود و چیزهایی مثل اصطکاک همیشه مزاحم هستند . در باره نوسان هم میرایی باعث کاهش دامنه نوسان و از بین رفتن آن می شود بنا براین از فیدبک مثبت برای جبران این میرایی استفاده می کنیم.
انواع مختلفی از نوسان ساز ها که از فیدبک مثبت استفاده می کنند وجود دارد.
نوسان ساز هارتلی
این نوسان ساز نمونه ای از نوسان ساز های فرکانس پایین است که با استفاده از مدار ، فرکانس را تعیین می کند و یک ترانزیستور نیز تامین کننده پالس های نگه دارنده است.مدار بالا یک تقویت کننده امیتر مشترک را نشان می دهد که مدار بین کلکتور و بیس آن متصل شده است . سر وسط سلف به طور موثر به امیتر متصل شده است ( مقاومت منبع تغذیه برابر صفر فرض می شود). تقویت کننده امیتر مشترک سیگنال ورودی خود را معکوس می کند و سیگنال خروجی آن با سر وسط زمین شده سلف قبل از اعمال به بیس معکوس می شود.در نتیجه در این مدار ورودی را خود تقویت کننده تا -مین می کند . یعنی فیدبک مثبت قابل توجهی که وجود دارد باعث ایجاد نوسان می شود و دامنه سیگنال (در فرکانس تشدید ) به سرعت افزایش می یابد. پالس های ناشی از جریان ، بیس را پر می کنند در نتیجه جهت ولتاژ تولید شده بیس را به طور منفی بایاس می کند با افزایش دامنه سیگنال ولتاژ دو سر نیز زیاد می شود تا به حالت تعادل برسد. حالت تعادل زمانی روی می دهد که اتلاف مدار ناشی از بار شدن خروجی مقاومت اهمی و جریان بیس با انرژی وارد شده از کلکتور به این خازن برابر شود.در این شرایط نهایی ترانزیستور می تواند به خوبی در بیشتر قسمتهای سیکل قطع باشد و در هر قله مثبت بیس پالس ناگهانی به جریان بیس (و جریان کلکتور)اعمال شود.در فاصله زمانی بین دو قله متوالی از طریق شروع به تخلیه می کند. اما اگر یک ثابت زمانی در مقایسه با زمان تناوب نوسان، بزرگ باشد، مقدار کمی از ولتاژ دو سر در این فاصله زمانی از بین می رود و آن را می توان به عنوان یک منبع ثابت بایاس منفی در نظر گرفت . در بسیاری از نوسان سازها از این روش بایاس کردن استفاده می شود. این روش دارای مزیت جبران سازی برای هر گونه افت دامنه نوسان در اثر افزایش بار خروجی یا افت ولتاژ منبع تغذیه است.کاهش دامنه نوسان باعث کاهش بایاس می شود به طوری که ترانزیستور پالس های جریان بزرگتری برای ثابت نگه داشتن دامنه می گیرد.
نو سان ساز کولپیتس
نکته مهم در شکل بالا نیاز به وجود سه اتصال میان مدار تنظیم شده و ترانزیستور برای ایجاد فیدبک مثبت است. امیتر به سر وسط سلف متصل می شود ولی می توان آن را به صورت معادل با استفاده از دو خازن برابر به طور سری مانند شکل بعد به شاخه خازنی مدار متصل کرد.در این نوسان ساز از یک فت اتصالی با مقاومت در مدار درین استفاده شده و مدار با خازن به درین متصل شده است. بنا بر این مدار بر خلاف تغذیه مستقیم شکل اول به طور موازی تغذیه می شود.
خازن های تعیین کننده فرکانس با خازن های ورودی و خروجی ترانزیستور موازی هستند و در نتیجه این خازن ها در تعیین فرکانس نوسان نیز تاثیر دارند. با بزرگتر کردن آنها تا حد امکان، تاثیر آنها نیز به حداقل می رسد.از سوی دیگر اگر به نوسانی با فرکانس بالا نیاز باشد، خازن های تنظیم، باید خیلی کوچک باشند. در این موارد می توان از خازن های ورودی و خروجی ترانزیستور به جای آن استفاده کرد. یک خازن متغییر کوچک مانند شکل سوم برای تنظیم به دو سر سلف متصل می شود. در این مدار نیز که با پالس های جریان، گیت شارژ و از طریق سلف تخلیه می شود. به طور خود کار بایاس لازم را تامین می کند. برای آنکه امکان زمین شدن سر متغییر خازن (و در نتیجه بیس ترانزیستور) وجود داشته باشد یک چوک با امپدانس زیاد در فرکانس کار به مدار امیتر افزوده می شود.
هر سه نوسان ساز بالا که شرح داده شد در کلاس برای دامنه های نوسان بزرگ عمل می کنند. برای به دست آوردن شکل موج سینوسی خروجی را باید از مدار گرفت. مثلا با سیم پیچی که مانند شکل اول و دوم به طور القایی به مدار متصل می شود.اگر خروجی از خود ترانزیستور گرفته شود مثلا از مقاومتی در مدار امیتر یا سورس قطار پالسی با فرکانس تکراری برابر با فرکانس تشدید به دست می آید.
نوسان ساز راینارتز
این نوسان ساز زیاد در گیرنده های ترانزیستوری استفاده می شود بنابر این خیلی مورد توجه قرار می گیرد..در این مدار فیدبک مثبت با اتصال مدار کلکتور به مدار امیتر با القای متقابل و تامین می شود. و هر دو به مدار تعیین کننده فرکانس نیز متصل هستند. این نوسان ساز به روش تقسیم ولتاژ پایدار می شود ولی همانطور که نشان داده شده است اثر بازوی پایینی مقسم ولتاژ باید با خازن کم مقاومتی خنثی شود تا سیگنال تولید شده در دو سر مستقیما بین بیس و امیتر اعمال شود . در نگاه اول به نظر می رسد که بخش تعیین کننده فرکانس در نوسان ساز راینارتز چهار اتصال دارد ولی اتصال مثبت و منفی منبع تغذیه در واقع مشترک هستند زیرا امپدانس منبع در فرکانس نوسان ناچیز است یا بهتر است که چنین باشد.
بررسی مشخص کردن راکتانس محورهای d وq از موتورهای سنکرون مغناطیس دائم بدون اندازه گیری موقعیت روتور
| دسته بندی | برق |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 181 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 52 |
مشخص کردن راکتانس محورهای d وq از مورتورهای سنکرون مغناطیس دائم بدون اندازه گیری وضعیت روتور
خلاصه مقاله :
اهمیت موتورهای سنکرون مغناطیس دائم در زیاد شدن دامنه کاربردی آن است و در آینده بیشتر ( PMSMs ) بدون سنسورشفت عمل خواهند کرد و مشخصات تجربی پارامترهای ماشین که مقداری هم تلورانس دارند اطلاعات با ارزشی خواهد بود.
بنابراین در این مقاله روشی بیان شده که در آن نیروی الکترو موتوری القایی و راکتانس محور d از آزمایش بی باری و راکتانس محور q و زاویه بار از آزمایش بارداری به وسیله یک روش تحلیلی مشخص شده اند.
در این روش محدودیت اندازه گیری زاویه بار vوجود ندارد این روش مناسب است برای ( PMSMs ) های که بصورت عادی با جریان منفی محور d عمل می‌کنند بنابراین اشباع در مسیر شار محورd وجود ندارد. خیلی بیشتر از اینها، روش بسیار ساده ای است برای انجام دادن بوسیله هر تکنسین آزمایشگاهی
I- مقدمه:
اهمیت موتورهای سنکرون مغناطیس دائم ( PMSMs ) هست در افزایش دامنه کاربردی آنها و متفاوت است از مدلهای پیشرفته مانند سروموتورها تا کاربردهای که حرکت خطی دارند از قبیل فن ها و پمپ ها دو دلیل عمده برای تمایل به این ماشینها وجود دارد:
1- بازده بالا و کاهش تلفات روتور در این ( P MSMs ) ها.
2- پایین بودن قیمت انرژی مغناطیسی بالا ( صرفه جویی اقتصادی بالا ).
بیشتر ( PMSMs ) سه فازه در مدل پیشرفته بصورت محرکهای با سنسور شفت عمل می‌کنن بوسیله بکارگیری الگوریتم کنترل بدون سنسور برای محرکهای با سرعتهای متغیر و در مورد کاربردهای حرکت خطی طبیعتاً بواسطه اساس عملکرد سنکرون آنها نیاز به سنسور شفت وجود ندارد.
اگر سنسور شفت برداشته شود مشخصات تجربی از پارامترهای ماشین هر چند که مقداری هم تلورانس دارند بسیار با ارزش خواهد بود در زیر نشان خواهیم داد که راکتانس محورهای d و q که از آزمایشهای بارداری بدست آمده بر اساس تابعی از بیان شده است که می تواند مشخص شود بوسیله بعضی از انواع سنسورهای شفت یا ماشینهای سنکرون دیگری که کوپل شده‌اند با محور شفت ماشین سنکرونی که در حال بررسی است.
در این مقاله روشی بیان شده که در آن نیروی محرکه القایی و راکتانس محور d از آزمایش بی باری و راکتانس محور q آزمایش بارداری بدست آمده اند به نظر مولف آرمایشهای ساده ای هستند که نیاز به داشتن دانش بالا و وسایل در مقایسه با آزمایشهای تعیین استاندارد موتورهای القایی ندارد و انجام آن برای تکنسین های آزمایشگاهی آسان است هر چند که نمی تواند ضمانتی با حساسیت بالا برای ماشینهای با اشباع زیاد باشد.
در بخش II شاهد روشهای تجربی برای مشسخص کردن راکتانسها خواهیم بود در بخشی III دیاگرام فازوری ( PMSMs ) و بعضی روابط اساسی منشعب شده از آن بحث شده در بخش IV مشخص کردن زاویه بیان شده و در بخش V روشهای آزمایش توصیف شده اند و سرانجام در بخش VI یک نتیجه گیری شده است.
II ـ آزمایشهای برای مشخص کردن راکتانس:
روشهای آزمایش توصیف شده در بخش V اساساً هستند ترکیبی از آزمایشهای بی باری و بارداری، این چنین آزمایشهای جدید نیستند البته این یک گزارش جدید است در این نوشته چندین روش دیگر توصیف شده است برای مشخص کردن راکتانسهای محور
d و q بدون احتیاج به در رابطه قرار دادن اطلاعات وضعیت روتور به هر حال با متمرکز ساختن این روشها، برای نمونه ماشین با روی کاری مغناطیسی بدون مشخصه سیم پیچ دمپر با روشهای مختلفی می توان بدست آورد.
آزمایش روتور قفل شده که با یک ولتاژ تک فاز متناوب یا یک ولتاژ شیب سیم پیچ‌های استاتور تغذیه می شوند که برای وضعیتهای مختلف روتور آن را تکرار می کنند از تحلیل ساده نتیجها و مقایسه کردن آنها یک نتیجه دقیقی بدست می آید و انتخاب فرکانس برای ولتاژ متناوب زیاد اهمیت ندارد 50 یا 60 هرتز خوب است و در مورد ولتاژ شیب بزرگی مقدار ولتاژ زیاد اهمیت ندارد بلکه تنها شیب اولیه ولتاژ مهم می باشد روشهای بوده اند که اثرات اشباع را به حساب آورده اند برای این آزمایشها به نمایش در آمده اند ماشینهای با مشخصه سیم پیچ دمپر برای نمونه ( LSPMs ) نیاز دارند به یک روش آزمایش متفاوت با (موتورهای باروتورهای بدون قفسه ) و با وجود یک قفسه یا یک سیم پیچ دمپر راکتانس سنکرون باید با یک مقدار ثابت مشخص شود یا اقلاً نزدیک به یک مقدار ثابت. شار مغناطیسی در روتور وقتی که فرکانس ماشین بالا است شار هرگز عبور نخواهد کرد و روتور می بایست اثر حفاظتی روی قفسه داشته باشد در فرکانسهای بالا بنابراین تنها راکتانس پراکندگی مشاهده می شود و از راکتانس سنکرون می توان صرفنظر کرد.
وجود دارد سه روش خالص تجربی برای مشخص کردن راکتانسهای محور d و q
1) آزمایشهای یکنواخت بی باری و بارداری با شار ثابت در روتور.
2) آزمایشهای با یک شار متناوب فرکانس پایین در روتور.
3) آزمایش یک شار گذار در روتور.
روش1) یک روش بسیار آسان در هر آزمایشگاه موتور است و آزمایش استاندارد ساده‌ای که معمولاً استاندارهای موتور القایی را می سازند و تمامی تنکسین های آزمایشگاهی با مراحل آن آشنا میباشند.
روش2) بوسیله آزمایش روتور قفل شده که می‌تواند انجام شود با تغذیه کردن سیم پیچها با یک ولتاژ متناوب فرکانس پایین و یک شار مغناطیسی فرکانس پایین در روتور بدست می آید و با تغییر وضعیت روتور در گامهای کوچک و با تکرار اندازه گیری پیاپی راکتانس های محورهای dو q می توانند مشخص شوند از اندازه گیریهای ولتاژ و جریان و انتخاب فرکانس چندان مهم نیست و یک منبع ولتاژ فرکانس متغیر برای تهیه کردن فرکانس پایین مساعد است.
روش3) می تواند انجام شود بوسیله آزمایش روتور قفل شده در این مورد یک ولتاژ شیب سیم پیچ های استاتور را تغذیه می کند اگر جریان گذرا تحلیل شود و اندوکتانس برای یک وضعیت مخصوص بدست می آید با تکرار این اندازه‌گیریها برای وضعیتهای مختلف روتور اندوکتانسهای محور d و q می توانند مشخص شوند البته آنالیزهای جریان حالت گذرا به هر حال مشکل است و باید ثابت زمانیهای متفاوت از هم جدا شوند.
دو روش 2) و 3) با استفاده از مشخصه فرکانس پایین بدست می آیند در روش 2) تحلیلها بر اساس محدوده فرکانس و اما در روش 3) تحلیلها برای محدوده زمانی ساخته می شوند. هر دو روش 2) و 3) اشباع می تواند به حساب آورده شود.
مشخصه‌های فرکانس پایین می توانند مورد تحقیق قراربگیرند با روشهای معتبر برای نمونه، ترکیبی از انرژی تداخل با آنالیزهای تقریبی المان محدود و همچنین از دیگر روشهای شامل روش المان محدود با ترکیبی از اندازه گیریها در مقالات مطرح شده و تمامی روشهای آنالیز المان محدود مورد نیاز هستند و روشهایی بسیار پیچیده و مهم هستند که برای حل آنها نیاز به داشتن جزئیات هندسی ماشین هست و این روشها به مشخصه های استانداردی که تکنسین های آزمایشگاهی استفاده می کنند شبیه نیستند در روشهای بیان شده در مقالات ]10[ - ] 12[ مرجع نیاز به اندازه گیری دقیق زاویه است بوسیله اسبابی نظیر اسیلسکوپ و سنور شفت یا بوسیله قرار دادن ماشین سنکرون دیگری روی شفت در مرجع ]10[ پیشنهاد می شود. مسأله بسیار مهم برای تمامی روشها این است که چگونه با اشباع برخورد کنیم در ]10[ بیان شده است که امکان ندارد نیروی محرکه القایی E را از Ld و Xd که از بار تولید شده اند جدا کنیم این یک مسأله ویژه است که Eشاید با بار تغییر کند بواسطه اشباع این مسأله در نظر گرفته شده در ]9[ مرجع اما روش المان محدود نیاز است.
در نتیجه باید معین شود راکتانس که به دقت اندازه‌گیری شده آیا هست معتبر برای هر نوع ماشین و برای همه نقاط کار و اگر تمامی اثرات اشباع در نظر گرفته شود.
در روش ارائه شده در این مقاله یک مقدار ساده تر شده نتایج معتبر است بشرط که اشباع محور d بواسطه جریانهای پایه ای d و q صورت نگیرد.
III - دیاگرام فازوری موتورهای سنکرون مغناطیس دائم باردار:
در شکل (1) دیاگرام فازوری یک موتور سنکرون مغناطیس دائم باردار نشان داده شده است و شکل برای عملکرد یکنوع خاص مانند ( LSPMs ) قطب صاف نمایش داده شده است و موتور عمل می کند با یک جریان کوچک منفی محور d و مسیر شارها اشباع نشده می باشند و E هست مقدار فازی نیروی محرکه القایی و U هست ولتاژ فازری تغذیه و Rs هست مقاومت هر فاز استاتور و Xd و Xq به ترتیب راکتانهای محورهای d و q می باشند و هست زاویه بین E و U که برای موتور مثبت لحاظ می‌شود و هست زاویه بین جریان استاتور I و مقدار ولتاژ U و Id و Lq جریانهای جزئی محورهای d و q هستند ازدیاگرام فازوری می توان نوشت:
شکل (1 ) دیاگرام فازوری بارداری یک موتور سنکرون مغناطیس دائم (PMSM))
(1)
(2)
(3)
(4)
و اگر U و I و قدرت داخلی اکیتو اندازه گیری شود زاویه بدست می آید از رابطة زیر
(5)
فرض کنیم مدار سه فاز باشد و زاویه بار باشد نمی توان آن را مشخص کرد مگر اندازه گیری به صورت جدا انجام شود که این نیاز به یک اسیلسکوپ یا سنسور شفت دارد در بخش جدید نشان خواهیم داد که چگونه می‌تواند مشخص شود بدون جدا کردن اندازه گیری زاویه بار.
راه حل معادلات ماشین قبلاً به نمایش در نیامده اند این روش تحلیلی است که مراحل آزمایش را آسان می سازد و یک روش حساب شده ای که برای محاسبه نیاز هست.
حال اگر اجزاء مولفه محور q و رابطه (1) مطالعه شوند می توان نوشت
(6)
با وارد کردن معادلات (3) و (4) در (6) داریم
(7)
(8)
(9)
رابطه (7) را می توان نوشت
(10)
که
(11)
(12)
حال رابطه (10) با استفاده از رابطة فرمولی زیر ساده می شود
(13 ) )
با توان دوم رساندن طرفین معادله می توان نوشت
(14)
با استفاده از جانشین سازی
(15)
با دوباره بازنویسی کردن (14) داریم
(16)
که هست یک معادله درجه دوم معمولی با حل yداریم:
(17)
که علامت تفریق معمولاً راه حل صحیح را می دهد که از شکل (1) می توان آن را مشاهده کرد و معمولاً از بزرگتر است که در نتیجه معنی آن این است که باید کوچکتر از مقدار اندازه گیری شده باشد و به راحتی می توان بررسی کرد که کدام روش مورد استفاده قرار بگیرد.
با دانستن ، Id و Iq می توانند بدست آورده شوند از معادلات (3) و (4)و بوسیله داخل کردن Id و Iq در (2) Xq مشخص می شود، ما در بخش بعد شاهد آزمایشهای
از این داده ها خواهیم بود.
V- آزمایشهای مشخص کردن Xd و Xq
آزمایشهای در دو مرحله انجام می شوند.
1) آزمایش بی باری با ولتاژ متغیر U.
2) آزمایش بارداری با ولتاژ اسمی U.
اول آزمایش بی باری توصیف می شود بعد آزمایش بارداری.
الف - آزمایش بی باری با دسترس بودن ولتاژ متغیر U
بوسیله ولتاژ متغیر U هر دو E و Xd می توانند مشخص شوند، آزمایش می تواند انجام شود با مقدار متفاوتی از جریان بوسیله تغییر دادن U که باید همگی به خاطر سپرده شوند.
بیشتر موتورهای با یک جریان پایه ای d در نقطه کارنامی عمل می کنند البته ( LSPMs) واقعاً حتی با یک جریان کوچک و منفی Id عمل خواهند کرد هدف از این اندازه گیریها بدست آوردن مقدار E و Xd که معرفی کننده مقدار حقیقی بار هستند وقتی که مسیر شار محور d بطور طبیعی و اشباع نشده باشد و باید توجه کرد که برای ماشینهایی که مسیر شار محور d آنها در عملکرد طبیعی به اشباع می روند این روشها رد می شوند.
دانلود تشخیص ژنتیکی قبل از لقاح
| دسته بندی | دام و طیور |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 11 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 9 |
PGD می تواند روی گیاهک تخم پیش از انتقال آن انجام شود . یک آزمایش شبیه اما کلی به نام هاپلوتپین قبل از لقاح صورت گرفت.
FCSI یک توسعه اخیر مربوط به Lrf است که اجازه می دهد اسپرم مستقیما به تخم منتقل شود . این وقتی استفاده می شود که اسپرم به سختی در تخمک نفوذ می کند و در این موارد ممکن است از نطفه ی اهدایی استفاده شود . FCSI وقتی استفاده می شود که تعداد اسپرم ها خیلی کم باشد . FCSI منجر به میزان موفقیتی برابر با Lrf می شود .
ZIFT
در فرآیند ZIFT ، تخم ها از زن گرفته ، بارور می شوند و سپس در لوله های فالوپین زن بیش از رحم قرار داده می شوند .
GIFI
در فرآیند GIFI ، تخم ها از زن گرفته می شوند در لوله های فالوپین با اسپرم مرد قرار داده می شوند . این اجازه می دهد که لقاح در درون بدن زن قرار می گیرد . بنابراین ، این تنوع در واقع لقاح مصنوعی است نه طبیعی .
اهدای گیاهک تخم
اولین انتقال گیاهک تخم از یک انسان به انسانی دیگر در جولای 1983 منجر به حاملگی شد که نتیجه ی Lrf بود . این با لقاح مصنوعی فرآیندی که از دامداری مشتق شده بود ، انجام شد. این فرآیند در مرکز پزشکی VCLA تحت نظارت دکتر جان بوته و دانشگاه کالیفرنیای لوس آنجلس صورت گرفت . در این فرآیند ، گیاهک تخمی که شروع به توسعه کرده از یک زن به زنی دیگر با لقاح مصنوعی منتقل می شود و 38 هفته بعد بچه به دنیا می آید اسپرم در تلقیح مصنوعی از شوهرزنی که بچه را می زاید گرفته می شود.
انتقال گیاهک تخم اهدا شده مکانیزمی را به زن برای باردار شدن و زایمان بچه ارائه می دهد که شامل ساختار ژنتیکی همسرش می شود . اگر چه انتقال گیاهک تخم امروزه از روش غیر جراحی ترفیع داده شده ، امروزه 5% لقاح مصنوعی را شامل می شود .
قبل از این ، زنی که کم بارور بود پذیرش مسیر مادی را داشت . این مرحله شامل مجوز و بحث کاندید شدن اهدای گیاهک تخم و انتقال آن می باشد . این پیشرفت راهی را برای اهدای گیاهک تخم انسان به عنوان عملی شایع شبیه به دیگر اهداها مثل خون و اهدای عضو ارائه کرده است . اینک حوادث با اخبار کلی و در مورد مباحث و مناظره ها سلامت در این تمرین ثبت می شوند .
بررسی منابع هارمونیک در سیستم های فشار قوی و روشهای کاهش آن
| دسته بندی | برق |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 173 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 191 |
فهرست
|
عنوان |
صفحه |
چکیده................................... 1
مقدمه................................... 2
فصل اول: شناخت و بررسی مقدماتی هارمونیکها 3
(1-1) کلیات............................ 4
(1-2) اعوجاج هارمونیکی.................. 8
(1-3) اعوجاج ولتاژ و جریان.............. 10
(1-4) مقادیر مؤثر و اعوجاج ها هارمونیکی کل 12
(1-5) هارمونیک های مرتبه سه............. 14
فصل دوم : منابع تولید هارمونیکها........ 17
(2-1) مقدمه............................. 18
(2-2) منابع تغذیه تک فاز................ 18
(2-3) مبدل های قدرت سه فاز.............. 21
( 2-3-1 ) مبدل های AC/DC................ 21
(2-4) محرک های DC....................... 23
(2-5) محرکه های AC...................... 24
(2-6) تجهیزات قوس زننده................. 26
(2-6-1) کوره های الکتریکی............... 28
(2-7) جبران کننده های استاتیکی توان راکتیو 31
(2-8) ترانسفورمرهای قدرت................ 33
(2-8-1) اشباع ناشی از افزایش ولتاژ...... 34
(2-10) لامپهای تخلیه ای................. 35
(2-11) سایر منابع....................... 36
فصل سوم: آثار هارمونیکها................ 37
(3-1) مقدمه............................. 38
(3-2 ) خازنها........................... 39
(3-2-1) اثرات مستقیم.................... 39
(3-2-2) اثرات غیرمستقیم................. 40
(3-3) لامپ های روشنایی و المان‌های حرارتی. 44
(3-4) موتورهای آسنکرون................. 45
(3-5) ماشنیهای سنکرون................... 48
(3-6) ترانسفورماتورها................... 49
(3-6-1) افزایش تلفات گردابی در هادیها... 49
(3-6-2) افزایش تلفات هیسترزیس........... 50
(3-6-3) افزایش تلفات گردابی در هسته..... 51
(3-6-4) کاهش توان نامی ترانسفورماتور.... 52
(3-7) عملکرد رله ها..................... 53
( 3-8) وسایل اندازه گیری الکتریکی....... 56
(3-8-1) توان حقیقی...................... 57
(3-8-2) توان راکتیو..................... 58
(3-8-3) توان ظاهری...................... 60
(3-9) کلیدهای فشار قوی.................. 63
(3-10) عایق ها.......................... 65
(3-11) فیوزها........................... 65
(3-12) سیستمهای مخابراتی................ 65
(3-13) تاثیرات دیگر هارمونیکها.......... 66
فصل چهارم: روشهای حذف هارمونیکها........ 67
(4-1) مقدمه............................. 68
(4-2) روشهای چند پالسه.................. 69
(4-2-1) چگونگی حذف هارمونیکها........... 73
(4-2-2) ترانسفورمرهای دو سیم پیچه....... 76
(4-2-3) ترانسفورمرهای تک سیم پیچه....... 79
(4-3) فیلترهای غیر فعال................. 79
(4-3-1) انواع فیلترهای غیر فعال......... 80
(4-3-2) پارامترهای غیر فعال............. 81
(4-3-3) طراحی فیلترهای تک تنظیمه........ 84
(4-3-4) طراحی فیلترهای دو تنظیمه........ 86
(4-3-5) طراحی فیلترهای بالا گذر.......... 87
(4-3-6) طراحی بهینه فیلترهای غیر فعال... 89
(4-3-7) ملاحظات لازم در طراحی و نصب فیلترهای غیر فعال 89
( 4-4) فیلترهای غیر فعال................ 94
( 4-4-1) فیلترهای فعال موازی............ 96
( 4-4-2) فیلترهای فعال هایبرید.......... 98
( 4-5) سایر روشها....................... 103
(4-5-1) روش میکروپروسسوری تزریق جریان... 103
( 4-5-2) استفاده از ماشین سنکرون با مدار تحریک رزونانس........................................ 106
منابع و مؤاخذ........................... 111
چکیده :
فصل اول: در این فصل به بررسی مقدماتی در مورد هارمونیک ها و کیفیت برق داشته و همچنین تعریفی از هارمونیک ارائه شده می نماید. در مورد بعضی از استانداردهای هارمونیکی نظیر THD و DIN نیز بحث می نماید.
فصل دوم: در مورد منابعی که هارمونیک ها را تولید می نمایند بحث می نمایند که هارمونیک ها می توانند از مصرف کننده های فشار ضعیف مانند کامپیوترها و لوازم خانگی باشند تا کوره های الکتریکی و مبدل های AC/DC بزرگ
فصل سوم: در مورد اثرات هارمونیک ها بر روی عملکرد تغییرات و دستگاهها میباشد و همچنین در مورد آثار مضر آنها بر روی خازنها، دامپرهای روشنایی، موتورها، ترانسها، رله ها و ... بحث می‌شود.
همچنین بحثی نیز در مورد توان هارمونیکی نیز خواهد داشت.
فصل چهارم: فصل نهائی این پروژه راه کارهای ممکن جهت حذف هارمونیک ها را ارائه می نماید که می توان از روشهای چند پالسه، فیلترهای فعال و غیر فعال و روش تزریق جریان نام برد.
مقدمه :
با پیشرفت تکنولوژی و استفاده روز افزون از تجهیزات با تکنولوژی بالا مانند کامپیوترها و کنترل کننده های برنامه پذیر منطقی ( PLC) که وابستگی بیشتری به انرژی الکتریکی و کیفیت آن دارند، دیگر تنها استفاده از انرژی الکتریکی مورد پذیرش نبوده، بلکه کیفیت و خصوصیات برق تحویلی نیز مهم است. از سوی دیگر گسترش روز افزون استفاده از تجهیزاتی مانند کنترل کننده های سرعت، محرکه های تغییر دهنده فرکانس و خازن هایی که برای اصلاح توان راکتیو به کار می روند، همگی موجب کاش کیفیت برق و ایجاد مشکلات متعدد برای تجهیزات الکترونیکی می شود. لذا با در نظر گرفتن افزایش حساسیت تجهیزات و استفاده روز افزون از تجهیزاتی که موجب کاهش کیفیت برق می شوند، مبحث کیفیت برق روز به روز از اهمیت بیشتری برخوردار می گردد.
شبکه قدرت ایده ال شبکه ای است که در آن انرژی الکتریکی به صورت ولتاژ و جریان سینوسی در فرکانس ثابت و در سطوح ولتاژ مشخص از سوی نیروگاه ها به مراکز مصرف منتقل می شوند. اما در عمل وجود و تجهیزات با مشخصه غیر خطی و بخصوص ادوات الکترونیک قدرت در بخش های مختلف تولید، انتقال و مصرف انرژی الکتریکی، موجب پیدایش اعوجاجات هارمونیکی در شکل موج سینوسی جریان ولتاژ در شبکه قدرت می شود. این موضوع اهمیت آشنایی و مطالعه هارمونیک ها در شبکه قدرت را به عنوان یک شاخه جدید در مهندسی قدرت مطرح می نماید.
لذا در این پروژه سعی بر آن داشتم که از چگونگی تولید هارمونیک ها و اثرات آنها تا راه های کاهش هارمونیک ها مباحثی هر چند اندک بیان شود. امید بر آن است که حق مطلب ادا گردیده باشد.
فصل اول
شناخت و بررسی
مقدماتی هارمونیک ها
(1-1) کلیات
یکی از مسائل و مشکلات کیفیت برق در سیستم های توزیع و انتقال، مسئله هارمونیک ها می باشد که توجه زیادی را به خود جلب نموده است به طوری که مطالب بسیاری را در این خصوص می توان در کتب و مقالات گوناگون جستجو نمود.
اعوجاجات هارمونیکی باعث ایجاد مشکلات خاصی در شبکه های قدرت می شوند. از جلمه این مشکلات می توان به عدم عملکرد مناسب تجهیزات و نیز کاهش عمر و پایان آمدن راندمان دستگاه ها اشاره نمود.
در چنین حالتی مطالعه هارمونیک ها و ارائه یکسری قوائد و مقررات اجتناب ناپذیر خواهد بود. محدد نمودن اعوجاج هارمونیکی هم از نظر شرکتهای برق و هم از نظر مشترکین لازم می باشد. شرکتهای برق باید محدودیتهایی را ارائه نماید تا از آسیب دیدگی تجهیزات مشترکین، اعم از مشترکین خانگی و صنعتی جلوگیری شود. از طرف دیگر با توجه به اینکه ایجاد یک موج کاملاً سینوسی از طرف شرکتهای برق نمی تواند تضمین شود، لذا مشترکین باید اعوجاج ها تولید شده توسط تجهیزات خود را محدود نمایند.
مشترکین برق در صورت وجود هارمونیک ها مشکلات زیادتری از شرکت های برق را تحمل می کنند. مشترکین صنعتی که از محرک های موتور با قابلیت تنظیم سرعت، کوره‌های قوس الکتریکی، کوره های القایی و نظایر آن استفاده می کنند، نسبت به مسائل ناشی از اعوجاج هارمونیکی ضربه پذیر از بقیه مشترکین میباشند.
شرکتهای برق فرض می کنند که موج ولتاژ سینوسی تولید شده در مراکز تولید انرژی الکتریکی، بدون هارمونیک است. در اغلب اعوجاج ولتاژ در سیستم های انتقال کمتر از یک درصد است. به هر حال هر چه به سمت مشترکین نزدیک تر شویم، میزان اعوجاج هارمونیکی بیشتر خواهد شد از سوی دیگر در بعضی بارها، موج جریان، کاملاً از حالت سینوسی خارج شده و دارای اعوجاج زیادی می گردد.
با وجود اینکه در برخی مواقع اعوجاج در سیستم به صورت تصادفی است لیکن اغلب اعوجاج ها به صورت پریرودیک هستند بدین معنی که سیکل های متوالی تقریباً شبیه به هم بوده و ممکن است به آرامی تغییر کنند.
این مفهوم در اصل همان واژه هارمونیک را توصیف می کند. وقتی که استفاده از مبدل های الکترونیک قدرت در اواخر دهه 1970 معمول گردید، توجه بسیاری از مهندسین در مورد توانایی پذیرش اعوجاج هارمونیکی توسط شبکه های قدرت را برانگیخت. پیش بینی های مأیوس کننده ای از سرنوشت سیستمهای قدرت در صورت اجازه استفاده از این تجهیزات انجام گرفت.
در حالی که بعضی از این نگرانی ها احتمالاً بیش از آنچه اهمیت داشت مورد توجه قرار گرفت، لیکن بررسی مفهوم کیفیت برق مدیون این افراد به دلیل پیگیری آنها روی این مسأله جدید می باشد. بررسی مسائل هارمونیک ها منجر به تحقیقاتی گردید که نتایج آن نقطه نظرات بسیاری را در خصوص کیفیت برق ایجاد نمود. به نظر برخی از محققین، اعوجاج هارمونیکی هنوز هم مهمترین مسأله کیفیت برق می باشد. مسائل هارمونیکی با بسیاری از قوانین معمولی طراحی سیستم های قدرت و عملکرد آن تحت فرکانس اصلی، مغایر است.
بنابراین در این خصوص با پدیده های ناآشنایی روبه رو می شویم که نیاز به ابزارهای پیچیده و تجهیزات پیشرفته برای حل مشکلات و تحلیل آنها دارد. در اینجا باید تمایزی بین مسأله هارمونیک ها و حالتهای گذرا قائل شد. در واقع به جای بسیاری از اعوجاج‌ها که گذرا هستند هارمونیک ها مورد مؤاخذه قرار می گیرند.
اندازه گیری هر پدیده ممکن است شکل موج اعوجاجی به فرکانس های بسیار بالا را نشان دهد. گر چه اعوجاج ها گذرا نیز شامل مؤلفه های فرکانس بالا می باشد، اما حالت های گذرا و هارمونیک ها پدیده های متمایزی بوده و به صورت متفاوتی بررسی و تحلیل می گردند.
حالتهای گذرا، دارای فرکانس های بالایی می باشند و تنها لحظه ای پس از یک تغییر ناگهانی در سیستم قدرت به وجود می آیند. این فرکانسها لزوماً فرکانس هارمونیکی نیستند و به عنوان مثال می توانند فرکانس طبیعی سیستم در لحظه کلید زنی باشند که ارتباطی با فرکانس مؤلفه اصلی سیستم ندارد. طبق تعریف، هارمونیک ها در حالت ماندگار اتفاق می افتند و مضرب صحیحی از فرکانس مؤلفه اصلی می باشند.
موجهای اعوجاج یافته که دارای هارمونیک هستند، به طور پیوسته وجود داشته و یا حداقل برای چندین ثانیه باقی می مانند. گذرا ها معمولاً در طی چندین سیکل از بین می روند. حالت گذرا در ارتباط با یک تغییر در سیستم مانند کلید زنی خازن ها رخ میدهد، در حالی که هارمونیکها همراه با عملکرد پیوسته بار به وجود می آیند. حالتی که این تمایز را از بین می برد برق دار کردن ترانسفورماتور است. این پدیده گذرا به شمار می آید ولی موج اعوجاجی قابل ملاحظه ای را به مدت چند ثانیه تولید می کند. می تواند موجب ایجاد تشدید در سیستم شود. اعوجاج هارمونیکی یک پدیده جدید در سیستم های قدرت به شمار نمی‌رود. نگرانی ناشی از اعوجاج در بسیاری از ادوار در شبکه های جریان متناوب وجود داشته و دنبال شده است. جستجوی منابع و مطالب تکنیکی دهه‌های قبل نشان می دهد که مقالات مختلفی در رابطه با این موضوع انتشار یافته است. اولین منابع هارمونیکی شناخته شده، ترانسفورماتور ها بودند و اولین مشکل در سیستمهای تلفن به وجود آمد. استفاده گروهی و به تعداد زیاد از لامپهای قوس الکتریک نیز به دلیل مؤلفه های هارمونیکی، خود توجهات بسیاری را برانگیخت ولی اهمیت هیچکدام از موارد فوق به اندازه اهمیت مسأله مبدل های الکترونیک قدرت در سالهای اخیر نبوده است. اعوجاج های هارمونیکی تولید شده در شبکه های قدرت منشأ داخلی دارند. برای مثال ژنراتورها، ترانسفورماتورها و تجهیزات تریستوری کنترل شده مانند پست های تبدیل که در سیستم های HVDC استفاده می‌شوند می‌توانند باعث ایجاد اعوجاج های هارمونیکی گردند. خوشبختانه در طی این سالها پژوهشگران متوجه شده‌اند که اگر سیستم انتقال به نحو مناسبی طراحی گردد. به نحوی که بتواند مقدار توان مورد نیاز بارها را به راحتی تأمین نماید، احتمال ایجاد مشکل ناشی از هارمونیکها برای سیستم قدرت بسیار کم خواهد بود گر چه این هارمونیک ها می توانند موجب مسائلی در سیستمهای مخابراتی شوند. اغلب در سیستم های قدرت، مشکلات زمانی بروز می کنند که خازن های موجود در شبکه باعث ایجاد تشدید در یک فرکانس هارمونیکی گردند. در این شرایط اغتشاشات و اعوجاج ها، بسیار بیش از مقادیر معمول خواهد بود. امکان ایجاد ای مشکلات در مورد مراکز کوچک مصرف نیز وجود دارد ولی شرایط بدتر در سیستم های صنعتی به دلیل درجه بالایی از تشدید رخ می دهد.
(1-2) اعوجاج هارمونیکی
اعوجاج هارمونیکی در شبکه های قدرت ناشی از عناصر غیر خطی است. عنصر غیر خطی عنصری است که جریان آن متناسب با ولتاژ اعمالی نمی باشد. افزایش چند درصدی ولتاژ ممکن است باعث شود که جریان دو برابر شده و نیز شکل موج جریان فرم دیگری به خود بگیرد. این حالت، مورد ساده ای از تولید اعوجاج در سیستم قدرت می باشد.
همانطور که مشاهده می شود هر شکل موج اعوجاجی پریودیک را می توان به صورت جمع موجه ای سینوسی بیان نمود. یعنی هنگامی که شکل موج از یک سیکل به سیکل دیگر تغییر نکند، این موج را می توان به صورت جمع امواج سینوسی خالص که در آن فرکانس هر موج، ضریب صحیحی از فرکانس اصلی موج اعوجاجی است را نمایش داد.
این موجهای سینوسی که فرکانس آنها ضریب صحیحی از فرکانس اصلی میباشند را هارمونیک های مؤلفه اصلی می نامند. جمع این سینوسی ها به سری فوریه مربوط است، زیرا این مفهوم ریاضی اولین بار توسط فوریه ریاضیدان فرانسوی مورد توجه قرار گرفت.
مزیت اصلی استفاده از سری فوریه در نمایش شکل موجهای هارمونیکی، سادگی به دست آوردن پاسخ سیستم به یک ورودی سینوسی است. همچنین در این حالت تکنیکهای معمولی حل شبکه در حالت ماندگار نیز قابل استفاده خواهد بود. در این روش، سیستم برای هر هارمونیک جداگانه بررسی شده و سپس خروجی ها در هر فرکانس ترکیب می گردند با پاسخ لازم یعنی شکل موج خروجی به دست آید.
وقتی که دو نیم سیکل مثبت و منفی یک موج شبیه یکدیگر باشند، سری فوریه فقط شامل هارمونیک های فرد است. این مطالب مطالعه روی هارمونیک ها را ساده تر می سازد، زیرا اغلب وسایل هارمونیک زا در برابر هر دو نیم سیکل مثبت و منفی رفتار یکسانی را از خود نشان می دهند. در حقیقت وجود هارمونیک های زوج اغلب نشان دهنده اشکالی در سیستم است. این اشکال می تواند ناشی از بار و یا ترانسدیوسر (که برای اندازه گیری استفاده می شود) باشد. استثنائاتی در این مورد
مانند یکسو کننده های نیم موج و کوره های قوس الکتریک که در آن بروز قوس به صورت اتفاقی می باشد نیز وجود دارد.
معمولاً، دامنه هارمونیک های مرتبه بالا( بالاتر از 50 ام) در سیستم های قدرت ناچیز می باشند. البته این هارمونیک ها می توانند سبب اختلال در عملکرد وسایل الکتریکی قدرت پایین شوند، لیکن معمولاً آسیبی به سیستم های قدرت وارد نمی آورند.
اگر سیستم قدرت را به عناصر سری و موازی ( همچنانکه در عمل هستند) تقسیم کنیم، بخش عمده ای از عناصر غیر خطی در سیستم قدرت جزء عناصر موازی محسوب می شوند (بارها). امپدانس های سری در سیستم قدرت ( امپدانس اتصال کوتاه بین منبع و بار) معمولاً خطی می باشند. شاخه موازی ( امپدانس مغناطیس کننده ) در معادل ترانسفورماتور، منبع تولید هارمونیک می باشد. این جمله به این معنا نیست که تمام مشترکین که اعوجاج هارمونیکی بر آنها اعمال می شود. خود منبع تولید هارمونیک هستند بلکه باید گفت که اعوجاج هارمونیکی بعضی از مشترکین و یا از ترکیبی از آنها معمولاً می توانند عامل تولید هارمونیک باشد.
(1-3) اعوجاج ولتاژ و جریان
کلمه هارمونیک غالب بدون هیچگونه کلمه توصیفی دیگر و به تنهایی استفاده می شود. برای مثال، بسیار شنیده می شود که یک محرکه موتور با قابلیت تنظیم سرعت یا یک کوره القایی به دلیل وجود هارمونیک ها نمی توانند به شکل مناسبی کار کنند. چرا این مسأله پدید آمده است؟ جواب می تواند یکی از موارد زیر باشد:
- هارمونیک ولتاژ آنقدر زیاد است که سیستم کنترل زاویه آتش به خوبی عمل نمی کند.
- هارمونیک جریان زیادتر از ظرفیت بعضی از تجهیزات در شبکه تغذیه ( مانند ترانسفورماتور و موتور) است که باید در زیر قدرت نامی خود کار کنند.
- هارمونیک ولتاژ زیاد است زیرا هارمونیک جریانی ناشی از آن وسیله زیاد می باشد.
همچنانکه این موارد نشان می دهد دلایل و اثرات جداگانه ای برای ولتاژ و جریان و همچنین روی بعضی روابط بین این دو وجود دارد. بنابراین، واژه ها هارمونیک به تنهایی مبهم بوده و نمی توان به کمک آن به صورت دقیق یک مسئله را توصیف کرد.
بارهای غیر خطی، منبع تولید هارمونیک های جریان هستند و باعث تزریق این هارمونیک ها به شبکه قدرت می شوند. برای بیشتر مطالعات، کافی است که بارهای تولید کننده هارمونیک در سیستم را به صورت منبع جریان مدل سازی نمود. البته استثنائاتی در این زمینه وجود دارد که در ادامه توضیح داده خواهد شد. اعوجاج ولتاژ در اثر عبور جریان اعوجاجی از امپدانس سری و خطی سیستم انتقال می گردد.
گرچه در این جا فرض شده است که منبع فقط شامل ولتاژ با فرکانس اصلی است، لیکن جریان های هارمونیکی عبور کننده از امپدانس سیستم باعث ایجاد افت ولتاژ برای هر هارمونیک خواهد شد. و در نتیجه باعث ایجاد ولتاژ هارمونیکی در دو سربار می گردد. مقدار اعوجاج ولتاژ بستگی به امپدانس جریان دارد. با فرض این که اعوجاج شینه در حد قابل قبولی باقی بماند ( مثلاً کمتر از 5 درصد)، مقدار جریان هارمونیکی تولید شده توسط بار تقریباً برای هر سطح باری ثابت است.
در حالی که هارمونیک های جریان ایجاد شده توسط بار در نهایت باعث اعوجاج ولتاژ می گردند. لیکن باید اشاره نمود که بار هیچگونه کنترلی روی اعوجاج ولتاژ ندارد. یک بار یکسان در دو محل مختلف یک سیستم قدرت دو مقدار متفاوت اعوجاج ولتاژ ایجاد می کند. درک این حقیقت پایه ای برای تقسیم مسئولیت ها در کنترل هارمونیک ها خواهد بود. مقدار هارمونیک جریان تزریق شده به سیستم می بایستی در نقطه اتصال مشترک به شبکه کنترل گردد.
با فرض این که هارمونیک جریان تزریقی در حد مجاز است، اعوجاج ولتاژ را می توان با کنترل بر روی امپدانس سیستم در حد مجاز قرار داد.
بررسی موتور آسنکرون سه فاز
| دسته بندی | برق |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 2291 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 108 |
مقدمه:
از آنجایی که امروزه راه اندازی موتورهای الکتریکی یکی از مسائل و دغدغه های بزرگ کارخانه های صنعتی و شرکت های تولیدی و نیز تولید کنندگان نیروی برق و شرکت های وابسته میباشد در این پروژه به بررسی برخی از این راه اندازها می پردازیم و محاسن و معایب آنها را مورد بررسی علمی قرار میدهیم.
از دلایل اهمیت موضوع شوک های الکتریکی و مکانیکی شدیدی می باشد که در زمان راه اندازی به شبکه برق رسانی و موتور وارد و سبب استهلاک شدید دستگاه های موجود و بالا بردن هزینه های اقتصادی می شود . بنابراین استفاده از راه انداز های مناسب بخصوص در مورد موتورها با توان های بیش از چندین اسب بخار در کاهش هزینه های برق مصرفی و نیز هزینه های نگهداری و تعمیر تاثیر بسزایی دارد.
فهرست:
1 ) کلیات موتور آسنکرون سه فاز : ...................................................................1
1 - 1 ) ساختمان موتورهای القایی سه فاز :...................................................................2
1-1 - 1 ) استاتور : .................................................................................................2
1-1 - 2 ) رتور : .......................................................................................................3
1-1 -3 ) حلقه های لغزان : .....................................................................................4
1 - 1 -4 ) جاروبک ها : ...........................................................................................4
1 - 1- 5 ) یاتاقان و بدنه : ......................................................................................4
1 – 2 ) عملکرد موترهای القایی سه فاز : .......................................................................5
1 – 2 – 1 ) موتور ساکن .........................................................................................5
1 – 2 -2 ) مکانیزم تولید گشتاور در موتور القایی ( آسنکرون ) : ................9
1 – 2 – 3 ) موتور گردان : ....................................................................................14
1 – 2 – 4 ) موتور در شرایط ماندگار : .............................................................22
1 - 3 ) موتور فقس سنجابی : .......................................................................................25
2 ) انواع روشهای راه اندازی موتور القایی سه فاز: .....................................28
2 – 1 ) روش راه اندای مستقیم : ..................................................................................30
2 – 2 ) روش راه اندازی توسط افزایش مقاومت رتور : ..........................................31
2 – 2 – 1 ) موتورهای رتور سیم پیچی شده : ................................................31
2 – 2 – 2 ) Liquide starter : .........................................................................37
فهرست:
2 – 2 – 3 ) درایور راه اندای کرامی : .................................................................38
2 – 2 – 4 ) راه اندازی موتورهای قفس سنجابی با توجه
به جریان و مقاومت رتور : .............................................................40
الف – کلاس A : ................................................................................................40
ب – کلاس D : ...................................................................................................41
ج – کلاسهای C , B : .......................................................................................41
د – رتورهایی با میله های عمیق : .................................................................41
ه – موتورهای قفس سنجابی دوبل : ..............................................................42
2-3) انتخاب ولتاژ موتور :.............................................................................................43
2-3-1) راه اندازی موتور قفسه ای با کاهش ولتاژ استاتور :........................43
2-4 ) راه اندازی با استفاده از کلید ستاره مثلث : ....................................................46
2-5) روش کلاج گریز از مرکز :.....................................................................................49
2-6) پیک جریان حین راه اندازی :................................................................................50
2-7) دینامیک راه اندازی :..............................................................................................51
موتور با بار خالص : ...........................................................................................53
گرم شدن رتور : .....................................................................................................53
2-8) راه اندازی موتورهای بزرگ به کمک خازن :......................................................54
2-8-1) مشکل راه اندازی موتورهای القایی بزرگ : ........................................55
فهرست:
2-8-2) عملکرد یک سیستم راه اندازی خازنی :................................................56
3) راه اندازی تریستوری موتورهای القایی :..................................................57
مقدمه:...............................................................................................................................58
3-2 ( مدهای کنترل:.........................................................................................................62
3-2-1( کنترل راه اندازی:.....................................................................................63
3-2-2( کنترل شتاب راه اندازی:..........................................................................63
3-3) مشخصات راه اندازهای تریستوری:...................................................................67
3 -4( شرح مدارهای متداول راه اندازهای تریستوری:.............................................68
3- 5) مدار قدرت:...............................................................................................................68
3-5-1( معرفی تریستور:......................................................................................69
3-5-1-1) مدل دو ترانزیستوری تریستور:...............................................70
3-5-1-2) روش های روشن شدن تریستور:.............................................71
3-6) مدار فرمان:...............................................................................................................72
3-6-1) مدار آتش کننده:........................................................................................74
3-6-2 ) مدار تقویت کننده: ..................................................................................75
3-6-3) مزیت عمده راه اندازی موتور به شیوه تریستوری و
انتقال زاویه آتش:....................................................................................76
3-6-4 ) مدار خطای جریان:...................................................................................77
3-7) طراحی و بررسی مدارعملی و ساده راه انداز نرم موتور
آسنکرون (القایی):.................................................................................................77
3-7-1) کنترل:..........................................................................................................79
3-7-2) نوسانساز موج دندانه اره ای:................................................................84
3-7-3 ) کنترل زاویه آتش :..................................................................................86
3-7-4 ) مقایسه کننده:...........................................................................................88
3-7-5) ایزوله کننده مدار قدرت و مدار فرمان:................................................89
3-7-6) رلة اضافه ولتاژ و افت ولتاژ:.................................................................90
3-7-7) رلة اضافه جریان (Over Current) :.................................................92
3-8) نظام هماهنگ و :.....................................................................................93
3-8-1) لزوم استفاده از نظام ثابت:.............................................................95
3-8-2) توضیح دربارة PWM :.........................................................................97
3-8-3) مدارات اینورتر:......................................................................................100
3-8-4) رکتیفایرها:..............................................................................................102
3-9 ) مقایسه قیمت تمام شده انواع راه اندازها : .....................................................111
3-10) نتیجه : .................................................................................................................113
فصل اول :
« کلیات موتور آسنکرون سه فاز »
1 - 1 ) ساختمان موتورهای القایی سه فاز :
شکل ( 1-1 ) تصویر یک موتور القایی سه فاز و قطعات آن را نشان میدهد .
شکل ( 1-1)
1-1 - 1 ) استاتور :
هستۀ استاتور به صورت ورقه ورقه ( لایه لایه ) از جنس فولاد مرغوب ساخته می شوند و علت مورق بودن استاتور جلوگیری از جریان فوکو و تلفات ناشی از آن می باشد .
سطح داخلی استاتور حاوی شیارهای متعددی جهت سیم پیچ های سه فاز است .
شکل ( 2-1)
هر کلاف در دو شیار می نشیند و طول استوانه ها مقداری بیشتر از طول کلاف ها خواهند بود . سیم بندی استاتور به صورت مثلث و یا ستاره قابل تنظیم می باشد .
شکل ( 3-1)
1-1 - 2 ) رتور : هستۀ روتور نیز مورق ساخته شده ( لایه لایه ) و از جنس مواد فرو مغناطیسی مرغوب ساخته می شود سطح خارجی رتور همانند استاتور دارای شیارها یی است و هادی های رتور در آن جاسازی می شوند . رتور از نظر ساختمانی به دو نوع تقسیم می شوند :
1 – موتور سیم پیچی شده که درون شیارهای رتور میله های مسی یا آلومینیومی قرار میگیرد .
2 – موتور قفس سنجابی که درون شیارهای رتور میله های مسی یا آلومینیومی قرار می گیرد .
شکل ( 4-1)
باید دانست در رتور قفس سنجابی میله ها از دو سمت توسط حلقه های انتهایی به هم متصل یا به عبارت بهتر اتصال کوتاه شده اند . در رتور سیم پیچی شده در حقیقت یک اتصال کوتاه شده داریم .
1-1 -3 ) حلقه های لغزان :
کارخانه های سازنده سه پایۀ رتور را از درون به یکدیگر وصل کرده وهر سه پایانۀ دیگر را از ماشین خارج و به حلقه های لغزان بر روی محور رتور متصل می سازند .
شکل ( 5-1)
1 - 1 -4 ) جاروبک ها :
بر روی حلقه های لغزان جاروبک نصب شده که ساکن است و می توان از این طریق مقاومت رتور را تغییر داد .
1 - 1- 5 ) یاتاقان و بدنه :
شکل (6-1)
1 – 2 ) عملکرد موترهای القایی سه فاز :
شکل ( 7 – 1 ) یک موتور دو قطبی را نشان میدهد . در این دیاگرام فقط یک دسته هادی برای هر فاز نشان داده شده است . البته هر یک از اینها نشان دهنده یک سری سیم بندی در شیارهای مختلف است به طوریکه یک توزیع سینوسی از نیروی محرکه القایی در فاصله هوایی ایجاد شود می توان یک مدل الکتریکی برای موتورهای القایی ارائه داد .
شکل ( 7-1)
1 – 2 – 1 ) موتور ساکن :
اگر استاتور موتر شکل ( 7 – 1 ) بوسیلۀ یک منتبع سه فاز متقارن تحریک شود آنگاه یک میدان گردان در فاصلۀ هوایی ایجاد خواهد شد . این میدان گردان از هادی های رتور عبور کرده و در آنها ولتاژ القا می کند این ولتاژها سینوسی هستند و با هم اختلاف فاز دارند . بنابراین اگر موتور ساکن باشد به سادگی یک ترانسفورماتور عمل می کند . ممکن است فرض شود سیم بندی استاتور و رتور هر دو ستاره باشند بدون اینکه توجه به واقعیت آنها بشود . چون موتور شبیه به ترانسفور ماتور سه فاز عمل می کند می توانیم مدار معادل یک فاز آن را بکشیم .
شکل ( 8 – 1 ) مدار معادل تک فاز را نشان می دهد .
شکل (8-1)
فرض کنید سیم پیچ رتور مدار باز باشد و یک شبکه سه فاز متقارن استاتور را با فرکانس ws تغذیه کند . ولتاژ فاز آن برابر Va باشد . جریان متنجه Ia و دیگر جریان های منتجه در فازهای دیگر یک میدان گردان در فاصلۀ هوایی ایجاد می کنند که باعث ایجاد ولتاژ القایی Ema در فاز a می شود . مقداری فلوی پراکنده نیز هست که آن را به صورت lsدر مدار نشان می دهند که یک افت ولتاژ القایی در مدار ایجاد می کند . بعلاوه به دلیل وجود مقاومت سیم پیچ یک افت ولتاژ اهی نیز خواهیم داشت که در مدار به صورت مقاومت Rs نشان داده شده است .
هنگامی که رتور مدار باز باشد در ترانسفور ماتور ایده ال جریان نداریم بنابر این Ia همان جریان مغناطیس کنندگی Ima می باشد . میدان گردان ولتاژ القایی Ema را در فاز a ایجاد می کند ضمناً در اثر همین میدان گردان ولتاژ Ema نیز در رتور القا خواهد شد .
بنابر این :
(1-1)
اما به دلیل وجود زاویۀ بین استاتورور تور مطابق شکل بین ولتاژها اختلاف فاز به وجود خواهد آمد ولتاژهای القایی استاتورور تور در یک زمان به مقدار پیک نمی رسند بلکه زمانی به اندازۀ طول می کشد . بنابر این نسبت ولتاژهای استاتور ورتور مطابق رابطۀ زیر می باشد .
(2-1)
اگر با متعادل به رتور و صل شود و استاتور با شبکه سه فاز متعادل تغذیه شود آنگاه جریان های متعادل با فرکانس Wr = Ws در رتور خواهیم داشت و معادلات آنها به صورت زیر می باشد .
(3-1)
این جریان ها باعث ایجاد یک میدان گردان می شوند .
(4-1)
اما چون Wr = Ws می باشد .
(5-1)
(6-1)
در یک ترانسفور ماتور تک فاز نیروی محرکۀ مغناطیسی تولید شده توسط ثانویه با نیروی محرکۀ مغناطییبی مؤلفۀ بار اولیه I2 مساوی و مخالف می باشد .
(7-1)
در یک موتور سه فاز ساکن مانند یک ترانسفورماتور سه فاز عمل می شود . نیروی محرکۀ مغناطیسی که توسط جریان های فاز Ic , Ib , Ia جریان های استاتور از زابطۀ زیر محاسبه می شوند .
(8-1)
و همچنین :
(9-1)
میدان گردانی با معادلۀ زیر در فاصلۀ هوایی ایجاد می شود .
(10-1)
(11-1)
اگر میدانهای گردان در رابطۀ ( 10-1 ) و ( 5-1 ) با هم برابر باشند .
(12-1)
(13-1)
این حالت در شکل ( 9 - 1 ) نشان داده شده است . جهت جریان ها در سیم پیچ ها ، در یک لحظۀ بخصوص مشخص شده است .
شکل (9-1)
ولتاژ القایی هادی های استاتورو رتور در یک جهت می باشند این مسئله قابل پیش بینی بود . چون آنها توسط یک میدان گردان ایجاد شده اند اما همانطور که در شکل ( 9 - 1 )
مشخص است جریانهای استاتور ورتور مخالف هم می باشند .
برای راحتی جریانهای فاز iA , ia در معادلات ( 3-1 ) و ( 9-1 ) نسبت به فاز تعریف می شود .
(14-1)
(15-1)
بنابراین :
(16-1)
با استفاده از معادلات ( 12-1 ) و ( 13-1 ) و ( 16-1 ) داریم:
(17-1)
معادلۀ ( 17-1 ) نسبت جریان ترانسفور ماتور ایده آل شکل ( 8-1 ) را نشان می دهد . نسبت امپدانس ترانسفورماتور ایده آل با استفاده از رابطه ( 17-1 ) و ( 2-1 ) بدست می آید .
(18-1)
قدرت ورودی به یک فاز ترانسفورماتور ایده آل در اولیه با قدرت خروجی آن فاز در ثانویه برابر خواهد بود .
(19-1)
1 – 2 -2 ) مکانیزم تولید گشتاور در موتور القایی ( آسنکرون ) :
محاسبات قبل توانایی آن را می د هد که عملکرد موتر آسنکرون را پیشگویی کنیم . با یک دید فیزیکی به مسئله یادگیری ما افزایش می یابد . شباهتها و تفاوت ها را با ماشین های الکتریکی دیگر بهت ر تشخیص می دهیم . یک مدل ساده که در آن مقاومت و راکتانس پراکندگی استاتور صرف نظر شده است . در شکل ( 10-1 ) نشان داده شد ه است .
شکل نشان دهندۀ حالت یک فاز می باشد .
شکل (10-1)
دو فاز دیگر به صورتی که t متغییرها اختلاف فاز دارند و سیفت پیدا می کنند قابل کشیدن هستند ( نسبت به a در استاتور و A در رتور ) . جریانهای IA , IB , IC در رتور تولید یک میدان گردان می کنند که درفاصلۀ هوایی می چرخد .
جریان نیز تولید میدان گردان می کنند که مطابق با قانون آمپر این دو میدان باید برابر و مخالف یکدیگر باشند . در یک ماشین ایده آل نیروی محرکۀ منتجه صفر است .
(20-1)
ولی در یک ماشین واقعی دو میدان یکدیگر را خنثی نمی کنند . منتجۀ دو میدان در واقع میدانی است که توسط جریانهای مغناطیس کنندۀ سه فاز تولید شده اند جریان استاتور در فاز a از رابطۀ زیر بدست می آید .
(21-1)
مؤلفه های مغناطیس کنندۀ جریان های استاتور تولید میدان گردان در فاصله هوایی می کنند . این میدان ولتاژهای القایی Ema , Emb , Emc را در استاتور ایجاد می کند . در مدار شکل ( 10-1 ) مقدار ولتاژ القایی در فاز a
(22-1)
اگر رتور هم جهت و هم سرعت با میدان گردان حرکت کند لغزش صفر می شود (S=0) و ولتاژ القایی در فاز A رتور
(23-1)
می باشد . در این شرایط هر دو صفر می باشند . جریان فاز a استاتور هان جریان مغناطیس کنندگی Ima می باشد این جریان نسبت به ولتاژ Va مقدار 90 درجه اختلاف فاز دارد و پس فاز می باشد .
حالا شرایطی را در نظرمی گیریم که رتور با سرعت کمتر از سرعت سنکرون دوران کند. بنابر این می باشد و ولتاژ القایی Ema در رتور ایجاد می شود که جریانی در رتور با فرکانس Wr = SWs ایجاد می کند . مقدار جریان برابر مقدار زیر
(24-1)
می باشد . مؤلفۀ جریان قدرت در مدار استاتور
(25-1)
جریان نسبت به ولتاژ القایی پس فاز است همانقدر که نسبت به پس فاز می باشد . مقدار زاویه برابر
(26-1)
دیاگرام فازی معادلۀ ( 21-1 ) در شکل ( 10-1 ) b نشان داده شده است . یک میدان گردان متناظر با این دیاگرام در شکل ( 10-1 ) c نشان داده شده است .
در لحظه ای که Ima مقدار ماکزیمم خود را دارد به صورت عمود رو به پایین می باشد . بردارها در شکل ( 10-1 ) d نشان داده شده است .
میدان گردان استاتور منتاسب با جریان می باشند و وقفۀ هم نام نسبت به دارد که اندازۀ آن همان زاویه بین می باشد . میدان گردان مؤلفه جریان های قدرت را میتوان از دیاگرام فازی بدست آورد . اما میدان گردان ناشی از جریان های رتور IA , IB , IC به صورت در شکل نمایش داده شده است . از شکل d(10-1)
(27-1)
گشتاور تولیدی در اثر میدان گردان مطابق رابطۀ زیر می باشد .
(28-1)
زاویه ای است که از محور استاتور به محور رتور اندازه گیری می شود . شکل ( 10-1 ) d حالت موتوری را نشان می دهد .
با افزایش لغزش s ولتاژ القایی Ema افزایش می یابد . جریان رتور IA و میدان گردان نیز افزایش پیدا می کند . جریان استاتور زیاد می شود تا میدان گردان زیاد شده و در نتیجه برآیند دو میدان ومیدان گردان با مقدار ثابتی باشد Fmg . با افزایش لغزش و افزایش می یابند و افزایش آنها طوری است که sin کاهش می یابد . تغییرات گشتاور سرعت را با استفاده از دیاگرام ( 11-1 ) بهتر می توان مشخص کرد .
شکل (11-1)
(29-1)
با جایگزینی در رابطۀ زیر داریم:
(30-1)
معادلۀ ( 22-1 ) نشان می دهد . Ema ثابت است . بنابر این نیز ثابت خواهد بود . در لغزش کم از معادلۀ ( 26 - 1 ) نتیجه می شود است . در شکل
( 10-1 ) d تقریباً عمود بر می باشد . با افزایش لغزش با نسبت کمتری افزایش می یابد . زیرا راکتانس اثر القایی از خود نشان میدهد . زاویه نیز افزایش می یابد . بنابر این افزایش گشتاور منتاسب با افزایش لغزش نیست . در لغزش زیاد از معادلات ( 23-1 ) و ( 24-1 ) داریم :
(31-1)
با افزایش لغزش ، به سمت یک مقدار ثابت میل می کند . ولی بسمت صفر میل می کند . کل تغییرات با استفاده از معادله ( 30 -1 ) قابل بیان می باشد . در لغزش زیاد با هم زاویۀ حدود درجه می سازد .
با افزایش لغزش ابتدا گشتاور زیاد می شود اما بعد از رسیدن به یک مقدار ماکزیمم شروع به کاهش می کند .
با استفاده از شکل ( 10-1 ) دیده می شود قدرت ورودی به هر فاز برابر مقدار زیر
(32-1)
می باشد . با جایگزیین در معادلۀ ( 30-1 ) گشتاور توسعه یافته در ماشین P = 2 قطبی بدست می آید .
(33-1)
این معادله را می توان با معادلۀ ( 30-1 ) مقایسه کرد . متناسب با می باشد و متناسب با می باشد .
بحثهای بالا بطریق مشابه می توانند در مورد ژنراتور آسنکرون ربع دوم شکل ( 17-1 ) تکرار شود .
1 – 2 – 3 ) موتور گردان :
در موتور گردان اندکتانس و مقاومت عوض نمی شود . اما رابطه ولتاژ القایی اولیه و ثاونویه ( استاتور و رتور ) تغییر خواهد کرد . فرکانس نیروی محرکه القایی رتور از رابطه زیر تعیین می شود .
(34-1)
این سرعت ها اگر بر حسب زاویۀ الکتریکی باشند برای موتورهای چند قطبی صادق هستند در غیر این صورت معادله زیر نوشته می شود که معادله بر حسب سرعت زاویه ای مکانیکی می باشد .
(35-1)
مدار معادل موتور گردان در شکل ( 12-1 ) نشان داده شده است . رتور ممکن است اتصال کوتاه در نظر گرفته شود و امپدانس ZA فقط شامل مقاومت رتور و امپدانس پراکندگی باشد . شرط انیکه ماشین اندوکسیدنی در حالت موتر کار کند .
(36-1)
بنابراین رتور باید از میدان گردان آهسته تر دوران کند . تعریف لغزش از رابطه زیر مشخص می شود .
(37-1)
این عامل در نیروی محرکه القایی ، امپدانس ، نسبت توان موتور القایی مؤثر واقع می شود .
رابطۀ ولتاژ القایی رتور و استاتور مطابق رابطۀ زیر می باشد .