• بازدید : 43 views
  • بدون نظر

قیمت : ۴۵۰۰۰ ريال    تعداد صفحات : ۲۱    کد محصول : ۷۵۷۰    حجم فایل : ۸۲ کیلوبایت   

دانلود و خرید تحقیق آشنايي با ماشينهاي سنكرون

سير تكاملي ژنراتورهاي سنكرون

هدف از انجام اين تحقيق بررسي سير تحقيقات انجام شده با موضوع طراحي ژنراتور سنكرون است. به اين منظور، بررسي مقالات منتشر شده IEEE كه با اين موضوع مرتبط بودند، در دستور كار قرار گرفت. به عنوان اولين قدم كليه مقالات مرتبط در دهه‌هاي مختلف جستجو و بر مبناي آنها يك تقسيم‌بندي موضوعي انجام شد. سپس سعي شد بدون پرداختن به جزييات، سيرتحولات استخراج‌ شود. رويكرد كلي اين بوده است كه تحولات داراي كاربرد صنعتي بررسي شود.
با توجه به گستردگي موضوع و حجم مطالب، اين گزارش در دو بخش ارايه شده است. در بخش اول ابتدا پيشرفتهاي اوليه ژنراتورهاي سنكرون از آغاز تا دهه ۱۹۷۰ بررسي شده است و در ادامه تحولات دهه‌هاي ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ به تفصيل مورد توجه قرار گرفته‌اند. در پايان هر دهه يك جمعبندي از كل فعاليتهاي صورت گرفته ارايه و سعي شده است ارتباط منطقي پيشرفتهاي هر دهه با دهه‌هاي قبل و بعد بيان شود.ماشين سنكرون همواره يكي از مهمترين عناصر شبكه قدرت بوده و نقش كليدي در توليد انرژي الكتريكي و كاربردهاي خاص ديگر ايفاء كرده است.
ساخت اولين نمونه ژنراتور سنكرون به انتهاي قرن ۱۹ برمي‌گردد. مهمترين پيشرفت انجام شده در آن سالها احداث اولين خط بلند انتقال سه فاز از لافن به فرانكفورت آلمان بود. دركانون اين تحول؛ يك هيدروژنراتور سه فاز ۲۱۰ كيلووات قرار گرفته بود.

 


 

  • بازدید : 69 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۳صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

منظور از اتصالي فاز-زمين در ژنراتورها اتصال سيم پيچي هاي استاتور به بدنه به عنوان زمين مي باشد۰ نوع رله ها و حساسيت كار آنان به مقدار جريان اتصالي فاز- زمين بستگي خواهد داشت۰با توجه به صدمه احتمالي سيم پيچي ها در برقراري جريان اتصالي مناسب فاز- زمين و حداكثر مدت برقراري آن با توجه به تحمل حرارتي ژنراتور و ايزولاسيون سيم پيچي ها در هنگام طراحي ژنراتور انتخاب شده با استفاده از امپدانس ها و مقاومت هاي پيش بيني شده در مسير جريان زمين مقدار آن كنترل و محدود مي گردد. به همين علت ابتدا روش مناسب زمين نمودن ژنراتور شرح داده شده سپس روش مقابله با اتصالي هاي فاز – زمين ارائه مي شود.
نوع اتصال سيم پيچي هاي استا تور از نظر اتصال نول به زمين
در صورت اتصال يك نقطه از سيم پيچي استاتور به بدنه يا زمين جريان اتصالي از سيم پيچي به سمت بدنه و سپس زمين برقرار مي شود.برقراري جريان به زمين و مقدار آن به نوع اتصال سيم پيچي ها ,اتصال و يا عدم اتصال نقطه نول به زمين بستگي دارد.
نوع اتصال سيم پيچي ها:اتصال سيم پيچي هاي سه فاز استاتور در كليه رديف ولتاژ ها به طور عمده از نوع ستاره انتخاب شده,اتصال آن به زمين به نوع شبكه بهره برداري و روش تغذيه مصرف كننده ها به شرح زير يستگي دارد.
۱-در رديف ولتاژهاي توزيع فشار ضعيف,كه ژنراتور به طور مستقيم مصرف كننده هاي فشار ضعيف را تغذيه مي نمايد وشامل ژنراتور ها با قدرت كمتر از kw800 مي شود.اتصال سيم پيچي هااز نوع ستاره با نقطه نول زمين شده كامل مي باشد,بدين تر تيب مصرف كننده ها تحت ولتاژ فاز-زمين به صورت تك فاز نيز تغذيه مي شوند.در اين رديف برقراري جريان اتصالي فاز-زمين با صدمه آسيب كلي به ژنراتور همراه نمي باشد.

۲- ژنراتور شبكه توزيع تحت ولتاژ ژنراتور را تغذيه نموده,مصرف كننده هاي فشار ضعيف از طريق ترانسفورماتورهايkv4/0/kv10-6تغذيه مي شوند.در اين حالت شبكه توزيع تحت ولتاژ ژنراتور با ولتاژkv15-10-6-3به صورت ايزوله و يا زمين شده پيش بيني مي شود. چنانچه ژنراتور به صورت نول ايزوله يا با اتصال مثلث پيش بيني شود,در صورت بروز اتصالي فاز-زمين هيچگونه جريان فاز-زمين برقرار نخواهد شد,اگرچه جريان خازني محدود با توجه به خاصيت خازني سيم پيچي ها با زمين برقرار مي شود.هنگامي كه سيم پيچي هاي سه فاز ژنراتور به صورت مثلث وصل شوند,جريان در سيم پيچي ها در حدود۷۱برابر كمتر از جريان ترمينال هاي خروجي بوده,مقطع هاديهاي سيم پيچي هاي استاتور نسبت به مقطع هاديهاي خروجي به همين نسبت تقليل مي يابد. لذا هنگامي كه شبكه از نوع فوق به صورت ايزوله مورد نظر باشد.اتصال سيم پيچي هاي استاتور از نوع مثلث,مناسبتر از اتصال ستاره ايزوله مي باشد.چنانچه شبكه توزيع تحت ژنراتور از نوع زمين شده مورد نظر باشد,اتصال ژنراتور به صورت ستاره انتخاب شده,نقطه نول آن به زمين وصل مي شود.در اين حالت اتصال طرف فشار قوي كليه ترانسفورماتور هاي توزيع از نوع مثلث واتصال طرف فشارضعيف آنان از نوع ستاره زمين شده پيش بيني مي شود.

خصوصيات اتصال نقطه نول به زمين
هنگامي كه ژنراتورها از طريق ترانسفورماتورها به شبكه وصل مي شوند,مدار تحت ولتاژ خروجي ژنراتور محدود به سيم پيچي هاي ژنراتور,سيم پيچي هاي ترانسفورماتور وشينه ارتباط بين سيم پيچي ها مي باشد,در مدار فوق اتصال سيم پيچي هاي ژنراتور به صورت ستاره واتصال سيم پيچي هاي ترانسفورماتور از نوع مثلث مي باشد.هنگامي كه مدار فوق از نوع ايزوله از زمين پيش بيني شود,بروز هر گونه اتصالي فاز-زمين در هر يك از سيم پيچي ها(ژنراتور يا ترانسفورماتور)جريان اتصالي را برقرار نساخته تنها جريان خازني متناسب با خاصيت خازني سيم پيچيها را با زمين طبق رابطه زير برقرار مي سازد.
I=imax sin(wt+Q)+IMAX
برقرار جريان فوق صدمه به ايزولاسيون را سبب گشته,محل اتصالي را ضايع مي سازد.مقدار جريان خازني به خاصيت خازني سيم پيچي هاي ژنراتوروترانسفورماتور,طول و نوع شينه ارتباطي ژنراتورتا ترانسفورماتور(از نوع با محفظه بسته مشترك و يا محفظه هاي جدا گانه براي سه فاز)وجود خازن در ترمينالهاي ژنراتوروغيره بستگي دارا.بروز اتصالي دوم در دو فاز ديگر جريان اتصالي فاز-فاز را از طريق بدنه استاتور برقرار ساخته اتصالي تك فاز به اتصالي فاز-فاز تبديل مي شودكه مقدار جريان تا جريان اتصالي دو فاز افزايش يافته با صدمات فراواني به ژنراتور وسيم پيچي هاي همراه مي باشد,در اين حالت ژنراتور به صورت لحظه اي قطع و واحدSDمي شود. بروز اين اتصالي خطرناك و با صدمه كلي به سيم پيچي ها همراه مي باشد.رفع عيب روي دادهمستلزم تعويض سيم پيچي ها خواهد بود.مزيت عدم اتصال نقطه نول به زمين,عدم قطع ژنراتور در قبال اتصالي اول در سيم پيچي هاي استاتور مي باشد.از طرف ديگر اتصال مستقيم نقطه نول به زمين نيز با برقراري جريان عيب قابل ملاحظه فاز-زمين,تا بيش از جريان عيب سه فاز همراه بوده,تحت تاثير پديده هاي حرارتي و ديناميكي جريان عيب,صدمه كامل به ايزولاسيون سيم پيچي هاي استاتور را موجب مي شود,كه مستلزم قطع لحظه اي ژنراتور توسط رله هاي حفاظتي وSDواحد خواهد بود.
قطع لحظه اي ژنراتور وSDواحد به هيچ وجه مناسب و مطلوب نبوده با صدمه به ژنراتور ضربه شديد به محور توربين و بروز ناپايداري در شبكه همراه مي باشد.به همين علت روش مناسب زمين نمودن نقطه نول با استفاده از مقاومت يا امپدانس محدود كننده جريان عيب مي باشد.خصوصيات روش فوق به شرح زير مي باشد.
۱-با بروز اولين اتصالي جريان خازني به ميزان ناچيز برقرار مي شود.
۲-جريان فاز-زمين برقرار شده توسط رله هاي حفاظتي تشخيص داده شده به منظور جلو گيري از ادامه برقراري جريان ناچيز فاز-زمين و صدمات ناشي از اتصالي دوم,امكان قطع كليد و جدا نمودن ژنراتور از شبكه فراهم مي شود.
۳-چنانچه مقدار مقاومت ناچيز انتخاب شود,آن چنان كه جريان فاز-زمين تا حدود۵۰-۴۰%جريان اتصالي سه فاز برقرار شود,مستلزم قطع لحظه اي ژنراتور وSDواحد خواهد بود كه مطلوب نبوده,با صدمات احتمالي مكانيكي و الكتريكي نظير انحراف محور(shift)صدمه به ديگ بخار,شيرهاي كنترل,اضافه ولتاژهاي گذرا با دامنه بالا و غيره همراه خواهد بود لذا مقدار جريان از طريق پيش بيني مقاومت مناسب در حداقل ممكن حفظ مي شود.به طور خلاصه اهميت ژنراتور در پايداري شبكه و اجتناب از قطع لحظه اي و SDآن,ايجاب مي نمايد تا نقطه نول ژنراتور از طريق امپدانس با مقاومت بالا به زمين وصل شده,در صورت بروز عيوب فاز-زمين در فاصله زماني قابل قبول ژنراتور به تدريج از مدار خارج و تحت تعمير قرار گيرد.زمين نمودن نقطه نول به شرح فوق آن چنان كه جريان عيب فاز-زمين از حدودA8-6
تجاوز ننمايد به عنوان زمين نمودن با امپدانس بالا يا (High Important Earthing)  موسوم مي باشد.هنگامي كه مقدار مقاومت به طور مناسب آن چنان انتخاب گردد كه جريان برقرار شده در پي اتصال فاز-زمين در حدودA100و بيشتر باشد,به عنوان زمين با امپدانس محدود ياLow Impedance Earthingموسوم مي باشد.به طور كلي زمين نمودن سيم پيچي هاي استاتور ژنراتورها با قدرت s>50MVAبا امپدانس يا مقاومت بالامزيت هاي زير را عرضه مي سازد.
۱-بروز اتصالي با برقراري جريان ناچيز چند آمپر همراه بوده,ايزولاسيون سيم پيچي ها در فاصله زماني محدود برقراري جريان عيب به مدت چند دقيقه با صدمه و خسارات قابل ملاحظه همراه نمي گردد.
۲-همزمان با بروز عيب و در فاصله زماني قابل قبول چند دقيقه,امكان تقليل جريان بار و جدا نمودن واحد از شبكه,بدون نياز به SDموجود مي باشد.
۳-به علت ناچيز بودن جريان عيب فاز-زمين تشخيص عيب توسط رله ديفرانسيل با حساسيت كافي امكان پذير نبوده,اين رله قابل ايتفاده نمي باشد به طور متقابل رله هاي مخصوص به منظور تشخيص عيب و ارسال آلارم ابداع شده,به كار برده مي شود.
با توجه به مزاياي زمين نمودن ژنراتور با استفاده از مقاومت بالا در واحدها با قدرت بيش ازMVA 50روش عمده اتصال سيم پيچي هاي استاتور و زمين نمودن نقطه نول آن را روش با امپدانس بالا تشكيل مي دهد.

روش هاي زمين نمودن ژنراتور با امپدانس بالا
زمين نمودن نقطه ژنراتورها در واحدها با قدرتS>30-80 MVAبا و يا كليد در خروجي با استفاده از امپدانس با مقاومت مناسب,آن چنان كه مقدار جريان برقرار شده تحت ولتاژ فاز-زمين دستگاه در حدودI<2-5 Aمحدود شود,به زمين نمودن با امپدانس بالا ياHigh Impedance Eathyموسوم مي باشد.برقراري جريان عيب به ميزان حداكثرA5مقدار مقاومت يا امپدانس بالغ بر۵-۲را ايجاب مي نمايد.روش هاي زمين نمودن با امپدانس بالا در استانداردهاي مختلف از جمله استاندارد امريكا تحت عنوان ANSI/IEEE-C37   101-1987شرح داده شده اند.در استاندارد فوق ضمن تشريح روشهاي مختلف زمين نمودن نقطه نول ژنراتور رله هاي حفاظتي مناسبت به منظور تشخيص عيوب فاز-زمين توصيه گرديده اند.
روشهاي مختلف زمين نمودن نقطه نول ژنراتور با امپدانس بالا در استاندارد فوق به شرح زير ارائه شده اند.
۱-روش ترانسفورماتورتوزيع:نصب ترانسفورماتور از نوع تك فاز,معمول در شبكه هاي توزيع,در نقطه نول و وصل مقاومت اهمي در ثانويه آن به عنوان مقاومت بار(شكل۳-۱)روش برآورد قدرت ترانسفورماتور و مقدار مناسب جريان اتصالي فاز-زمين و مقدار مقاومت مربوطه در استاندارد مورد اشاره ارائه شده است.مقدار مقاومت لازم است به طور مناسب آن چنان انتخاب شود كه پديده فر ورزنانس اضافه ولتاژ گذار ناشي از قطع و وصل كليد در نقطه نول ژنراتور محدود گشته احتمال بروز قوس فاز-زمين در نقطه نول موجود نباشد.مقدار مقاومت و قدرت ترانسفورماتور به طور مناسب پيش بيني مي شوند.آن چنان كه جريان اتصالي فاز-زمين از چند آمپر تجاوز ننمايد.به منظور تشخيص عيوب فاز-زمين از رله هاي حفاظتي توصيه شده استفاده مي شود.
۲-روش رزنانس:(پيش بيني مدار رزنانس)در اين روش نيز ترانسفورماتورتوزيع در نقطه نول ژنراتور بين نقطه نول و زمين نصب شده در ثانويه آن راكتور يا راكتانس قابل تنظيم به عنوان مدار بار وصل مي شود.راكتانس ژنراتور مقدار مناسب را دارا مي باشد آن چنان كه جريان القايي برقرار شده در پي عيوب فاز-زمين با جريان خازني سيم پيچي هاي ژنراتور برابر بودهبروز رزنانس را موجب گشته,امپدانس نزديك به بي نهايت را عرضه سازد.در اين حالت جريان عيب فاز-زمين تا ميزان۱-۵/۰ محدود مي شود.(شكل۴-۱)
۳-پيش بيني ترانسفورماتور زمين كننده ياEarthing  Transfoner:
با اتصال ستاره به ترمينالهاي خروجي ژنراتور:
در اين روش ترانسفورماتور زمين كننده(Earthing  Transfoner)مشابه ترانسفورماتور زمين كننده در ايستگاههاي فوق توزيع طبق شكل۵-۱به ترمينالهاي ژنراتور متصل شده,نقطه نول آن از طريق سيم پيچي اضافي يا سيم پيچي جهارم زمين مي شود.اين روش امروزه كمتر به كاربرده مي شود,اگر چه در نيروگاههاي متعدد در اروپا و امريكا اعمال شده است.روش فوق و استفاده از ترانسفورماتور زمين كننده مشابه روش زمين نمودن ترانسفورماتورها در طرف با اتصال مثلثدر ايستگاههاي فشار قوي مي باشد.خصوصيات الكتريكي هر روش ورله هاي محافظتي مناسب آنان به منظور تشخيص عيوب فاز-زمين شرح داده مي شوند.
زمين نمودن نقطه نول ژنراتورها با امپدانس بالا به روش ترانسفورماتور توزيع
در اين روش نقطه نول ژنراتور از طريق مقاومت با مقدار بالا تا حدود چند كيلو اهم زمين مي شود,مقاومت اهمي بين نقطه نول و زمين وصل نشده,بلكه در طرف ثانويه ترانسفورماتور تك فاز,نصب شده در نقطه نول موسوم به ترانسفورماتور توزيع وصل مي شود.ولتاژ طرف اول ترانسفورماتور توزيع معادل ولتاژ فاز-زمين ژنراتور و ولتاژ طرف ثانويه v300-200مي باشد,قدرت ترانسفورماتور يا قدرت مصرف شده در مقاومت ثانويه ترانسفورماتور توزيع در پي بروز اتصالي فاز-زمين لازم است طبق استاندارد آمريكا(ANSI/IEEE-C37-101)با قدرت حاصل از جريان خازني سيم پيچي هاي ژنراتور با بدنه كه در پي بروز عيب در قبال ولتاژ اسمي سيم پيچي ها برقرار مي گردد,برابر باشد.
در صورت اتصال يك فاز به زمين جريان عيب برقرار شده در نقطه اتصالي از دو مسير جداگانه برقرار مي شود,جريان خازنيIcاز خاصيت خازني سيم پيچي كه همواره برقرار بوده,و جريان اهمي INكه از نقطه نول برقرار مي شود,مجموع دو جريان فوق جريان عيب را تشكيل مي دهد,در اين صورت جريان عيب عبارت است از :
IF=IN+IC
انرژي مصرف شده مقاومت در نقطه نول بر حسبKWمعادل قدرت ظاهري مصرف شده جريان خازني ژنراتورIcدر راكتانس خازني قرار داده مي شود.انتخاب مقاومت به شرح فوق علاوه بر محدود ساختن جريان عيب ,دامنه اضافه ولتاژ هاي گذرا در نقطه نول را نيز نقليل مي دهد.انتخاب مقاومت كمتر از ميزان فوق موجب افزايش دامنه اضافه ولتاژ گذرا در نقطه نول خواهد گشت.همچنين كاهش مقدار مقاومت جريان عيب برقرار شده را فزوني بخشيده,انرژي حرارتي حاصل از جريان عيب افزايش يافته,صدمه بيشتر به ژنراتور را موجب مي شود.بنا براين انتخاب مقاومت آن چنان خواهد بود كه انرژي حرارتي حاصل از جريان در مقاومت اهمي نقطه نول با انرژي حرارتي حاصل از جريان خازني برابر باشد.بدين ترتيب جريان عيب فاز-زمين در محل عيب داراي دو مولفه برابر عمود بر يكديگر خازني و اهمي مي باشد كه مقدار جريان عيب    برابر هر مولفه مي باشد.
در صورت بروز عيب فاز-زمين و برقراري جريان اتصالي در مقاومت قدرتKVA5/31به مصرف مي رسد,مدت برقراري جريان عيب و مصرف قدرت فوق محدود بوده به مدت قابل قبول برقراري جريان توسط استاتور بستگي خواهد داشت.در فاصله زماني فوق بار ژنراتور كاهش داده شده,ژنراتور از مدار جدا مي شود.فاصله زماني برقراري جريان عيب فاز-زمين بر حسب نوع ژنراتور و واحد هاي رزرو شبكه فاصله زماني توقف آن در حدود يك دقيقه تا۲ ساعت تعيين شده است كه  فواصل زماني استاندارد به شرح۱,۵,۳۰دقيقه و۱و۲ ساعت را شامل مي شود.با توجه به مدت برقراري جريان عيب به شرح فوق قدرت ترانسفورماتور توزيع با استفاده از ضريب ارائه  شده كاهش داده مي شود.ضريب مناسب بر حسب مدت برقراري جريان عيب به شرح جدول ۱-۱ مي باشد.
  • بازدید : 74 views
  • بدون نظر
این فایل در ۶صفحه قابل ویرای ش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

هدف از ارائه اين مجموعه آشنايی علاقمندان نوآموز با اصطلاحات متداول در رشتة برق و الكترونيك، نظير ولتاژ الكتريكي، جريان الكتريكي، توان مصرفي، قانون اهم و … و همچنين آ شنايي با روش شناسايي، كدخواني، طريقة نصب و لحيم‏كاري و طرز عملكرد قطعاتي نظير مقاومت، خازن، سلف، ترانس، ديود، ديود زنر، ترانزيستور و … در مدار مدنظر قرار گرفته است.
در بخش ابتدايي اين مجموعه تعريف ايجاد اختلاف پتانسيل و ايجاد جريان الكتريكي به كمك تشريح ساختمان اتم، خاصيت فلزات، مواد رسانا، مواد عايق و … صورت گرفته است. پس از اين مطالب چگونگي شناسايي مقاومتها با كدهاي رنگي و جدول مربوطه با مثال‏هاي مناسبي توضيح داده شده است.
در بخش دوم به عنوان اولين گام در كار عملي، طريقة مونتاژ قطعات بر روي فيبر مدار چاپي موجود در اين مجموعه ارائه شده كه نوآوران مي‏توانند با روش صحيح لحيم‏كاري و همچنين شكل ظاهري برخي از قطعات آشنا گردند. 
فيبر مدار چاپي اين مجموعه شامل چند نقطة اتصال به نام پينهاي ارتباطي است كه به كمك اين پينها از لحيم‏كاري متعدد و از بين رفتن فيبر مدار چاپي جلوگيري به عمل آمده و نوآموزان مي‏توانند اتصالات مورد نياز براي آزمايشات بعدي را بدون لحيم‏كاري و تنها با چند تكه سيم و اتصال آنها به پينها، ارتباط لازم بين قطعات را برقرار نمايند. به عنوان مثال در شكل روبرو نحوة اتصال يك LED را به تغذية مدار ملاحظه مي‏نماييد.
همانگونه كه ملاحظه مي‏نماييد مجموعه پينهاي PIN1 با اتصال موجود در فيبر مدارچاپي به قطب مثبت تغذيه متصل شده و مجموعه  پينهاي PIN3 نيز به قطب منفي تغذية موجود بر روي فيبر مدار چاپي  متصل گرديده است. هنگام اتصال صحيح پايه‏هاي LED به قطب‏هاي مثبت و منفي تغذيه، اين قطعه از خود نور ساطع خواهد نمود. در اين  آزمايش و چند آزمايش بعدي چگونگي استفاده از مقاومت براي كنترل  جريان LED و جلوگيري از آسيب ديدن LED مورد بحث و بررسي قرار گرفته است. پس از آن با چند نوع مقاومت نظير پتانسيومتر، مقاومت حساس به حرارت، مقاومت نوري آشنا شده و عملكرد برخي از آنها را در مدار به طور عملي آزمايش خواهيد نمود.

دربخش سوم آشنايی مختصري بامغناطيس، آهن‏رباوتفاوت نيروي مغناطيسی والكتريكي و همچنان تفاوت ولتاژ مستقيم(DC)وولتاژ متناوب(AC)خواهيد يافت. اين مبحث براي ايجاد پيش‏زمينه‏اي براي معرفي قطعاتي نظير خازن و سلف مورد نياز بوده كه در بخشهاي بعد مفصلاً به آنهاپرداخته شده است. از مباحث جالب اين بخش مي‏توان به طرز كار ژنراتورها و روش توليد برق با ولتاژ متناوب (AC) اشاره نمود. در انتهاي اين بخش چند نمودار از سيگنالهاي DC و AC ارائه گرديده است كه در شكل روبرو نيز ملاحظه مي‏نماييد.
در بخش چهارم با ساختمان داخلي خازن و طرز كار اين قطعه در مدارات DC و AC آشنا شده و مباحثي را در مورد ظرفيت خازن، شارژ و دشارژ خازن، طريقة محاسبة زمان شارژ و د شارژ و واحدهاي اندازه‏ گيري خازن را خواهيد آموخت.   
 

بحث فركانس و تواتر و همچنين تعريف سيكل و فرمول محاسبة مقدار مقاومت خازن در برابر جريان و ولتاژ AC نيز در اين بخش مورد بررسي قرار گرفته و در پايان با انجام چند آزمايش عملاً با خازن و طرز كار آن در مدارات DC و AC آ شنا خواهيد شد. در شكل روبرو آزمايش شماره۷ را ملاحظه مي‏نماييد. كه در آن چگونگي عبور ولتاژ AC و روشن شدن LED مورد بررسي قرار گرفته است.
در بخش پنجم ساختمان سلف، واحد اندازه‏گيري سلف و عملكرد اين قطعه در مدارات DC و AC و فرمول محاسبه مقاومت سلف مورد بررسي قرار گرفته و چند نمونه از استفاده اين قطعه در مدارات عملي نظير ساخت بلندگو، هد دستگاه ضبط صوت و همچنين ساخت ترانسفورماتور ارائه گرديده و در پايان اين بخش ساختمان داخلي ترانسفورماتور و انواع آن به طور كاملتري بررسي شده و در اين رابطه خلاصه‏اي از فرمول‏هاي محاسبه توان، ولتاژ و جريان ترانسفورماتورها توضيح داده شده است.
در بخش ششم با ساختمان مولكولي نيمه‏هاديها و قطعه نوع N و P كه براي ساخت ديود، ديود زنر و همچنين ترانزيستور از آن استفاده مي‏شودآشنا شده و سپس در اولين گام به كمك چند آزمايش طرز كار يك ديود به عنوان شير يکطرفه جريان را بررسي خواهيد نمود. البته بايد افزود كه ديود در مدارات الكترونيكي كاربردهاي گوناگوني دا شته ولي در اين بخش به عمده‏ترين استفاده ديود به عنوان يكسوساز در مدار آداپتور بيشتر پرداخته شده است. در شكل بعد مدار يك آداپتور تمام موج را به كمك يك ترانس با سه سر خروجي را ملاحظه مي‏نماييد. در پايان مبحث تئوري اين بخش نيز طرز محاسبة توان ديود زنر و استفاده از آن به عنوان تثبيت‏كننده ولتاژ را خواهيد آموخت.
در بخش هفتم طرز محاسبة مقاومت‏هاي موازي و سري و تركيبي از آنها را با ارائه چند مثال بررسي نموده و سپس با ساده‏ترين روش با ساختمان داخلي ترانزيستور دو قطبي و نحوه اتصال آن به منابع تغذيه آشنا خواهيد شد.
در پايان اين قسمت نيز تعاريف مختصري از ترانزيستور نوع FET و IC (مدار مجتمع) ارائه گرديده است كه به عنوان پيش‏ زمينه ای براي مجموعه شماره۲ كافي و لازم بوده است.
نکته ديگري كه در اين مجموعه و مجموعه‏هاي بعدي در نظر گرفته شده، ارائه قطعات مناسب به همراه مجموعه‏ها ست كه مي‏توان از آنها علاوه بر آموزش براي راه‏اندازي و تعمير برخي از وسايل برقي استفاده نمود. اين امر باعث جلوگيري از اتلاف هزينه‏هاي پرداخته شده براي خريد مجموعه‏‏ها خواهد گرديد. به عنوان مثال مي‏توانيد از آداپتور موجود بر روي فيبر مدار چاپي مجموعه شماره۱ در مجموعة شماره۲ نيز استفاده نمود و يا آنرا براي راه‏اندازي برخي از كيت‏هاي آموزشي شركت مهران‏كيت و يا هر وسيله ديگري به كار گيريد.
  • بازدید : 52 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۷صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

ماشينهاي سنكرون تحت سرعت ثابتي بنام سرعت سنكرون مي چرخند . و جزء ماشينهاي جريان متناوب (AC) محسوب مي شوند . در اين ماشينها بر خلاف ماشينهاي القائي ( آسنكرون ) ميدان گردان شكاف هوائي ورتور با يك سرعت كه همان سرعت سنكروه است مي چرخند . ماشينهاي سنكروه سه فاز بر دو نوع اند . 
۱- ژنراتورهاي سنكرون سه فاز يا الترناتورها
۲- موتورهاي سنكروه سه فاز
امروزه ژنراتورهاي سنكرون سه فاز ستون فقرات شبكه هاي برق را در جهان تشكيل مي دهد و ژنراتورهاي عظيم در نيروگاهها وظيفه توليد انرژي الكتريكي را به دوش مي كشند . موتورهاي سنكرون در مواقعي بكار مي روند كه به سرعت ثابت نياز داشته باشيم . 
البته موتورهاي سنكرون تكفاز كوچكي هم وجود دارد كه در فصل بعد راجع به ان اشاره مي كنيم . نوع خطي موتورهاي سنكرون بنام موتورهاي سنكرون خطي يا LSM نيز در سيستم هاي حمل و نقل بكار مي رود .
يكي از مزاياي عمده موتورهاي سنكرون اينست كه مي تواند از شبكه توان راكتيو دريافت و يا به شبكه توان راكتيو تزريق كند . ماشينهاي سنكرون اعم از ژنراتور و موتور جزء ماشينهاي دو تحريكه محسوب مي شوند زيرا سيم پيچ رتور آنها توسط منبع DC تغذيه گشته و از استاتور انها جريان AC مي گذرد . بايد دانست ساختمان ژنراتور و موتور سنكرون سه فاز شبيه يكديگر است . شار شكاف هوائي در اين ماشينها منتجه شارهاي حاصله از جراين رتور و جريان استاتور مي باشد . 
در ماشينهاي القائي ( فصل قبل ) تنها عامل تحريك كننده جريان استاتور محسوب مي شد ، زيرا جريان رتور بر اثر عمل القاء پديد مي امد . لذا موتورهاي القائي همواره در حالت پس فاز مورد بهره برداري قرار مي گيرند ، زيرا به جريان پس فاز راكتيوي نياز داريم تا شار در ماشين حاصل شود . اما در موتورهاي سنكرون اگر مدار تحريك رتور ، تحريك لازم را فراهم سازد ، استاتور جريان راكتيو نخواهد كشيد و موتور در حالت ضريب توان واحد كار خواهد كرد . 
اگر جريان تحريك رتور كاهش مي يابد ، جريان راكتيو از شبكه به موتور سرازير مي شود تا به رتور جهت مغناطيس كننده گي ماشين كمك كند . در اينصورت موتور سنكرون سه فاز در حالت پس فاز كار خواهد كرد . اگر جريان تحريك رتور زياد شود ( ميدان رتور افزايش مي يابد ) در اينصورت جريان راكتيو پيش فاز از شبكه كشيده مي شود تا با ميدان رتور به مخالفت برخيزد . در اينصورت موتور در حالت پيش فاز كار مي كند و توان راكتيو به شبكه مي فرستد . 
از گفتار فوق نتيجه مي شود كه با تغيير جريان تحريك ( مدار رتور ) كه جرياني DC است ، ضريب توان موتور سنكرون سه فاز را مي توان كنترل نمود . بايد دانست كه در تمامي مراحل موتور از شبكه توان اكتيو (P) مي كشد اما توان راكتيو موتور (Q) به نحوه تحريك بستگي دارد . 
اگر موتور بي بار باشد تغيير جريان تحريك باعث مي گردد كه موتور گاهي بصورت مقاومت ، گاهي بصورت سلف و گاهي بصورت خازن عمل نمايد . موتور سنكرون بي بار را كندانسور سنكرون مي نامند و در سيستمهاي انتقال انرژي جهت تنظيم ولتاژ مورد استفاده قرار مي گيرد . در صنعت نيز گاهي براي بهبود ضريب توان بجاي خازن از موتورهاي سنكرون در حالت پيش فاز استفاده مي شود . 
در اينجا لازم است قدري درباره ساختمان ماشينهاي سنكرون سه فاز اعم از موتور و ژنراتور بحث شود . شكل ۱ و ۶-۱ شماي استاتور اين ماشينها را نشان مي دهد . درون شيارهاي استاتور سيم پيچي سه فاز استاتور جا سازي شده است و استاتور در اين ماشينها شبيه استاتور ماشينهاي القائي فصل قبل است . در شكل ۱ و ۶-۱ شماي دو نوع رتور براي ماشينهاي سنكرون نشان داده شده است :
۱- رتور با قطب هاي برجسته كه در آن برجستگي قطبها مشهود است و قطبها توسط سيم پيچي تحريك يا سيم پيچي ميدان تحريك مي شوند . واضح است كه در اين نوع ماشينها شكاف هوائي ( فاصله بين رتور و استاتور ) غير يكنواخت است . در زير قطبها شكاف هوائي كم و در ميان قطبها شكاف هوائي زيادي حاصل مي شود شكل ۱ و ۶-۱ .
۲- رتور استوانه يا رتور غير برجسته ، در اين نوع ماشينها شكاف هوائي درون ماشين كاملا يكنواخت است و رتور بصورت يك استوانه نسبتا كامل ساخته مي شود ۰ شل ۱ و ۶-۱) . 
شكل (۲ و ۶-۱) شماي بيرون ماشين سنكرون را نشان مي دهد . مي بينيم از استاتور سه پايانه خارج مي شود كه مربوط به سيستم سه فاز استاتور است . تغذيه جريان DC تحريك مربوط به رتور If نيز از طريق حلقه هاي لغزان موجود بر روي محور ماشين انجام مي شود . شكل ۳ و ۶-۱ وضعيت سيم پيچي هاي سه فاز استاتور و سيم پيچ تحريك را نشان مي دهد.

 
ساختمان ماشينهاي سنكرون سه فاز
استاتور ماشينهاي سنكرون سه فاز اعم از ژنراتور و موتور حاوي سيم پيچي سه فازي است كه درون شيارهاي استاتور جا سازي شده و رد طلو محيط آن پخش و توزيع گرديده اند . استاتور ماشينهاي سنكرون سه فاز شبيه ماشينهاي القائي سه فاز است . 
استاتور در ژنراتور بار را تغذيه مي كند و در موتور سنكرون به شبكه وصل مي شود تا جريان به درون موتور سرازير شود . در هر دو حال جريان استاتور يك جريان AC است . به سيم پيچي استاتور سيم پيچي آرميچر نيز گفته مي شود و اين امر بر خلاف ماشينهاي DC است . زيرا در ماشينهاي DC سيم پيچي آرميچر بر روي رتور قرار دارد . سيم پيچي استاتور يا آرميچر در ماشينهاي سنكرون طوري طراحي مي شوند كه جريان و ولتاژ زيادي را تحمل نمايند . 
رتور ماشينهاي سنكرون حاوي سيم پيچي تحريك يا سيم پيچي ميدان است و اين سيم پيچي توسط جريان DC تحريك مي گردد . شكل ۶-۱ شماي كلي ماشينهاي سنكرون را نشان مي دهد و قبلا قدري راجع به ان صحبت كرديم . همانطور كه در شكل ۶-۱ ديديم رتور اين ماشينها بر دو نوع است:
۱- رتور قطب برجسته : اين رتورها عمدتا در ماشينهائي بكار مي رود كه سرعت سنكرون آنها كم است . 
۲- رتور قطب برجسته : اين رتورها عمدتا در ماشينهائي بكار مي رود كه سرعت سنكرون آنها زياد است . 
در اينجا بد نيست بدانيد در نيروگاههاي بخاري از ژنراتورهاي با رتور استوانه اي ( غير برجسته ) استفاده مي شود . در نيروگاههاي ديگر كه سعرت چرخش توربين متصل به محور ژنراتور كم است از رتورهاي قطب برجسته استفاده مي شود. شكل ۶-۲ تصوير يك ژنراتور با قطب استوانه اي ( غير برجسته ) عظيم الجثه را نشان مي دهد و شكل ۶-۳ تصوير يك ژنراتور قطب بر جسته را به نمايش مي گذارد . در اين فصل ابتدا راجع به عملكرد ماشينهاي سنكرون بارتور استوانه اي در حالت ماندگار مانا بحث مي شود و سپس اثر برجستگي قطبها را مطرح مي سازيم . 

ژنراتور سنكرون
شكل ۱ و ۶-۴ را در نظر مي گيريم و فرض مي كنيم اگر جريان (If) DC از سيم پيچي تحريك رتور بگذرد شاري با توزيع سينوسي در شكاف هوايي ايجاد مي كند . حال اگر رتور توسط محرك اوليه مثل موتور ديزل يا تورين يا موتور DC چرخانده شود يك ميدان گردان در شكاف هوائي حاصل مي شود . به اين ميدان لفظ ميدان تحريك نيز اطلاق مي شود . 
اين ميدان در سيم پيچهاي سه فاز آرميچر ( cc/,bb/ , aa/ در شكل ۶-۴ ) ولتاژ القاء مي كند و اين سه ولتاژ القائي در شكل ۲ و ۶-۴ نشان داده شده است . اين ولتاژها از نظر دامنه يكسان ، اما با هم ۱۲۰درجه الكتريكي اختلاف فاز دارند . به اين ولتاژها نامهاي زير اطلاق مي گردد و با علامت Ef مشخص مي شوند.
۱- ولتاژ القاء شده 
۲- ولتاژ توليد شده
۳- ولتاژ داخلي
۴- ولتاژ تحريك
گفتني است كه سرعت رتور سرعت سنكرون و فركانس ولتاژهاي القائي طبق رابطه زير بهم مربوط مي شوند :
(۶-۱)  
يا : 
(۶-۲)  

N سرعت رتور ( سرعت سنكرون ) بر حسب دور در دقيقه بوده و p تعداد قطبهاي رتور است . مقدار موثر ولتاژ تحريك (Ef) از رابطه ۵-۲۷ فصل قبل قابل استحصال است .
(۶-۳) Ef=4/44f f Nkw

f  شار هر قطب بخاطر جراين تحريك If تعبير مي شود . N تعداد حلقه ها يا دور ها در هر فاز بوده و Kw ضريب سيم پيچي نام دارد . از روابط (۶-۲) و (۶-۳) داريم :
(۶-۴) Ef  nf

مي بينيم ولتاژ تحريك (Ef) كه همان ولتاژ القائي يا ولتاژ داخلي يا ولتاژ توليد شده مي باشد ، با شار تحريك و سرعت متناسب است . واضح است كه شار تحريك (f) نيز با جريان تحريك If تناسب دارد . تغييرات ولتاژ تحريك Ef بر حسب جريان تحريك (If) تحت سرعت ثابت در شكل ۶-۵ نشان داده شده است . ولتاژ القائي مربوط به If=0 بخاطر پديده پس ماند مي باشد . 
در ابتدا تغييرات Ef بر حسب If خطي است ، اما پس از عبور از مرحله تغييرات خطي اگر If زياد شود f ديگر با If رابطه خطي ندارد مساله اشباع و لذا طبق محني شكل ۶-۵ Ef نيز تقريبا ثابت مي شود . به منحني شكل ۶-۵ مشخصه مدار باز ژنراتور سنكرون سه فاز نيز اطلاق مي شود
بايد دانست در حالت بي باري يعني در حالتي كه بار به پايانه هاي استاتور وصل نباشد ، در اينصورت Ef معادل ولتاژ پايانه ژنراتور است كه م يتوان انرا با ولت متر اندازه گيري نمود . بهمين دليل به مشخصه شكل ۶-۵ مشخصه مدار باز يا OCC اطلاق مي شود .
نام ديگر اين منحني مشخصه مغناطيس شوندگي است . اگر در شكل ۳ و ۶-۱ پايانه هاي استاتور ژنراتور سنكرون به بار سه فاز متصل شود جريان هاي Ic , Ib , Ia برقرار مي گردد فركانس اين جريان ها با Ef يكسان است . اين سه جريان نيز ميدان گردان در شكاف هوائي پديد مي اورند .
لذا متجه شار در شكاف هوائي از مجموع دو شار گردان رتور و استاتور حاصل مي گردد . ايد دانست سرعت چرخش اين دو شار يكسان بوده و همان سرعت سنكرون است رابطه ۶-۱ . گيريم f شار حاصله توسط جراين تحريك If و a بخاطر جريان استاتور Ia حاصل شود . به a شار عكس العمل آرميچر نيز گفتهمي شود . پس :
شار منتجه رد شكاف هوائي ( از اشباع صرفنظر شده است ) r=f+a= 
بايد دانست سرعت دوران هر سه شار فوق الذكر در شكاف هوائي همان سرعت سنكرون است ( رابطه ۶-۱) شكل ۶-۶ نمودار فازوري فضايي اين سه شار را نشان مي دهد .
 mmf مربوط به رتور Ff كه در اثر جريان تحريك If حاصل مي شود شار f  را توليد مي كند و همگي در يك امتداد  نشان داده شده اند . ولتاژ تحريك Ef بخاطر اصل فاراده از f بميزان ۹۰ درجه عقب مي افتد . گيريم جريان استاتور  Ia از Ef بميزان  درجه عقب باشد . mmf مربوط به Ia كه با Fa نشان داده مي شود شار a را توليد مي كند و همگي در امتداد Ia در شكل ۶-۶ نشان داده شده اند . mmf منتجه يا Fr بقرار زير است :
Fr=Ff+Fa 

اگر از اشبع صرفنظر شود در اينصورت r نيز منتجه f و a خواهد بود و بايد دانست r را همان Fr توليد مي نمايد . در قسمتهاي بعدي درباره رابطه mmf ها و شارها بيشتر صحبت مي شود . 

شين بي نهايت
ژنراتورهي سنكرون سه فاز عمدتا به سيستم قدرت متصل اند و بندرت به تنهايي بارهاي خاص و محلي را تامين مي كنند . در صورتيكه ژنراتورهاي سنكرون سه فاز به شبكه قدرت وصل اند و مشتركا بار مشتركين را تامين مي كنند در اينصورت اصطلاحا مي گويند كه ژنراتورها به شين بي نهايت وصل اند . 
از انجائيكه تعداد ژنراتورهاي متصل به شبكه زياد بوده و اندازه اين ژنراتورها نسبتا بزرگ و حجيم است لذا ولتاژ و فركانس شين بي نهايت به سختي قابل تغيير است و ثابت مي باشد . مصرف كننده ها بار از نقاط مختلف شين بي نهايت توسط انشعابهائي تغذيه مي شوند . 
شكل ۶-۷ يك شين بي نهايت را كه گاهي نيز به آن شبكه بهم پيوسته نيز اطلاق مي شود ، نشان مي دهد . معمولا ولتاژ پايانه هاي ژنراتورهاي مدرن امروز حدود ۳۳ كيلو ولت است . لذا براي وصل ژنراتورها به شين بي نهايت يا شبكه بهم پيوسته از ترانسفور ماتور استفاده مي شود . 
پس از افزايش ولتاژ ژنراتورها توسط ترانسفورماتورها اين ژنراتورها توسط خطوط انتقال انرژي به شين بي نهايت با شبكه بهم پيوسته وصل مي شوند . علت انكه ولتاژ خطوط انتقال انرژي بالاست آنستكه بازده سيستم افزايش يابد و از تلفات كاسته گردد . همانطور كه از شكل ۶-۷ پيداست خطوط انتقال انرژي فشار قوي از شين بي نهايت با شبكه منشعب شده تا مراكز بار تغذيه نمايد . در مراكز بار از ترانسفور ماتورهاي كاهنده استفاده مي شود تا بارهاي خانگي و بارهاي صنعتي و بارهاي تجاري تغذيه شوند . 
  • بازدید : 39 views
  • بدون نظر
این فایل در ۳صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

روش اتصال نقطه نوترال با امپدانس برحسب میزان محدود سازی جریان عیب فاز به زمین به دو دسته اتصال نقطه نوترال با امپدانس بالا یا “High impedance earthing ” و  اتصال نقطه نوترال با امپدانس کم یا “Low impedance earthing ” تقسیم میشوند. در روش “High impedance earthing ” جریان عیب فاز به زمین به مقداری در حدود ۵ تا ۱۰ آمپر محدود میشود. در حالیکه در روش “Low impedance earthing ” این جریان به مقداری در  حدود ۱۰۰ آمپر محدود خواهدشد. 
وضعیت اتصال مستقیم نوترال به زمین در مواجهه با خطا روشن است . اما در این میان روش نقطه نوترال ایزوله نسبت به ۲ روش دیگر مزایا و معایبی دارد که کاربردهای خاص خود را داراست که در صورت نیاز در جای خود به بحث پیرامون آن خواهیم پرداخت.
 در طرحهای حفاظتی که ما به بحث پیرامون آن میپردازیم فرض بر آن است که نقطه نوترال با روش شماره ۲ زمین شده است.
در نقشه های حفاظتی به منظور نمایش حفاظتهای مختلف از کدهای استاندارد ANSI استفاده میشود. برخی از معروفترین این کدها که ما در معرفی طرحهای حفاظتی از آنها یاد خواهیم نمود عبارتند از:
در نیروگاههای تولید انرژی مساله حفاظت و آماده بکار نگهداشتن دستگاهها از اهمیت خاصی برخوردار است، 
این ساله علاوه بر صرفه جویی در سرمایه، سهم مهمی در تولید برق مطمئن را نیز دارا می باشد و در صورتی که دستگاهی فاقد مدارات و سیستم حفاظتی بوده و یا بهر دلیلی سیستم حفاظتی آن از کار افتاده باشد به احتمال زیاد در هنگام بهره برداری در مواقع بروز اشکال آنچنان دچار آسیب دیدگی می گردد که در مدار آوردن دوباره دستگاه امکان پذیر نبود، و این امر هزینه سنگینی را از نقطه نظر خرید و تعمیرات و توقف طولانی مدت تولید الکتریسیته بهمراه خواهد داشت. و چون ژنراتورها یکی از تجهیزات اساسی نیروگاهها می باشند، ایجاد اشکال در آنها قطع کلی واحدها از شبکه و عدم تولید را بمدت طولانی تحمیل سیستم خواهد نمود.
در این مقاله ضمن بیان برخی حفاظتهای اساسی ژنراتورهای نیروگاهها، خصوصاً نیروگاه تبریز، مساله تغذیه دوفازه شبکه توسط ژنراتورهای نیروگاه، روشهای مناسب حفاظت آنها در مقابل چنین پدیده ای مورد بررسی قرار می گیرد.

۱-حفاظت های اساسی در ژنراتورها
در ژنراتورها معمولاً دو نوع حفاظت مطرح است
– حفاظت ژنراتور در مقابل عیوب داخلی
– حفاظت ژنراتور در مقابل عیوب خارجی
۱-۱- حفاظت ژنراتور در مقابل خطاهای داخلی عبارتند:
– خطاهای استاتور که شامل : اتصال زمین دوفاز و اتصال زمین دوبل و اتصال حلقه
– خطاهای روتور که شامل: اتصالات زمین- اتصال حلقه و قطع تحریک بهر دلیل می باشد
– خطاهای قسمت مکانیکی: خطا در دستگاه تنظیم درجه حرارت یاتاقانها و خطا در دستگاه تنظیم هوای خنک کننده و یا ئیدورژن می باشد.
۲-۱- حفاظت ژنراتور در مقابل عیوب و خطرات خارجی عبارتند از:
 
عیوبی که از ایجاد اختلال در شبکه به ژنراتور اعمال می گردند که شامل: اتصال کوتاه در شبکه، بار نامتعادل، 
فزایش ولتاژ تحت تاثیر برداشت ناگهانی بار بزرگی در شبکه، کشش بار بیشتر از حد بحرانی، برگشت توان از شبکه به ژنراتور و بالاخره افزایش ناگهانی بار راکتیو شبکه که نتیجه آن بالارفتن جریان تحریک ژنراتور می باشد. 
عواملی که در قسمت گرداننده روتور اختلال ایجاد می نمایند که شامل: اشکال در طبقات مختلف توربین و قطع بخار بهر دلیل لاوه بر این عوامل تجهیزات و دستگاههای دیگری هستند که در مواقع تریپ ژنراتور بکار افتاده و ژنراتور را از عوارض جنبی محفاظت می نمایند که شامل: رله برداشت تحریک و دستگاه خاموش کن جرقه (آتش نشانی ) می باشند.
۲-کاربرد انواع رله ها در حفاظت ژنراتورها
در حفاظت ژنراتورها رله های متعددی مورد استفاده قرار گرفته اند که اهم آنها عبارتند از:
رله های حفاظت اتصال زمین استاتور، عدم تعادل بار، اتصال بدنه روتور، فرکانس کم، جریان زیاد، ولتاژ کم، اضافه بار،اضافه ولتاژ،حفاظت اشباع، دیفرانسیل،امپدانس کم، برگشت وات، خروج از سنکرونیسم، قطع تحریک، بازرسی کننده سیستمAVR ، حفاظت مولفه منفی،حفاظت لغزش قطب.
اهداف معین جهت نصب رله های حفاظتی هر کدام از رله های حفاظتی جهت هدف معینی نصب گردیده که در این مقاله فقط به چند نمونه آن به شرح زیر اشاره می گردد.
۱-۳- حفاظت اتصال زمین سیم پیچ استاتور:
این حفاظت خرابی عایق های مابین سیم پیچ استاتور و بدنه استاتور را آشکار می نماید. اکثر مولدهای بزرگ از جمله واحدهای نیروگاه تبریز مجهز به رله های دیفرانسیل هستند که در مقابل اتصالیهای فاز به فاز درون ماشین کاملاً موثر می باشند خصوصاً مواقعیکه نقطه نول ژنراتور بطور موثر زمین شده باشد و حفاظت قابل توجهی را نیز در مقابل اتصال زمین بروز می دهند ولی وقتی نقطه صفر از طریق امپدانس بزرگی زمین شده باشد رله های دیفرانسیل تا حد زیادی اثربخشی خود را در قبال اتصالات زمین خصوصاً در نزدیکهای نقطه صفر از دست می دهند. 
در ژنراتورهای نیروگاه تبریز، جهت محدود نمودن جریان به آمپرهای پایین حدود ۵ تا ۱۰آمپر ژنراتورها را از طریق یک ترانسفورماتور توزیع که در ثانویه آن بار مقاومتی قرار گرفته زمین گردیده اند شکل (۱) که در این حالت امپدانس فوق العاده افزایش پیدا می نماید. در این حالت رله های دیفرانسیال قادر به تشخیص خطاها نمی باشند و رله های جریان زیاد (اتصال زمین) دارای یک ترانسفورماتور جریان می باشند که با مقاومت ثانویه ترانسفورماتور زمین سری می گردد. 
در بعضی از نیروگاهها مثل نیروگاه شهید بهشتی (لوشان) رله حفاظت اتصال زمین استاتور از دو قسمت تشکیل شده که یک قسمت آن ۸۰درصد سیم پیچ استاتور و قسمت دیگر ۲۰درصد باقیمانده را محافظت می نماید شکل (۲)، این سیستم بدان سبب مورد استفاده قرار می گیرد که احتمال بروز خطا در ۲۰درصد طرف نقطه نول بسیار ضعیف بوده و حفاظت ۱۰۰% سیم پیچ استاتور گران تمام می شود زیرا این طرح ترانسفورماتور نقطه صفر با قدرت خیلی بالا را طلب می نماید.
۲-۳- حفاظت قطع تحریک ژنراتور:
معمولاً قطع تحریک در ژنراتور سنکرون اگر مورد توجه قرار نگیرد موجبات اضافه بار شدن سیم پیچ استاتور و تخریب روتور و آسنکرون شدن ژنراتور و لرزش در روتور و آسیب دیدگی یاتاقانها و بالاخره از جاکنده شدن روتور را فراهم می آورد در ضمن وقوع قطع تحریک در یک ژنراتور تابعی از استحکام سیستمی است که به آن متصل می باشد و تغییرات سیستم در عملکرد آن تاثیر خواهد گذاشت. جهت محافظت ژنراتور در مقابل خطرات قطع تحریک از رله های با مشخصه امپدانسی موهوی جابجا شده استفاده می نمایند که در صورتیکه امپدانس دیده شده توسط رله به دایره عملکرد رله داخل شود رله عمل خواهد کرد. این رله در بعضی مواقع در اثر عملکرد غلط، موجب خاموشی شبکه می گردد که گاهاً اتصال کوتاه و بروز پدیده ISLANDING موجب تحریک آن می گردد، پس باید وضعیت رفتار سیستم در هر حالت بررسی شود. 
بیشترین امکان عملکرد غلط رله قطع تحریک مربوط به زمانی است که ژنراتور در حالت زیر تحریک (شارژ خط) کار نموده و همچنین در حین نوسانات گذاری پایدار، و اختلالات بزرگ سیستم که باعث کاهش فرکانس می شود روی آن تاثیر دارد و باید متذکر شد که رله های قطع تحریک بعضی از حالات از دست رفتن حالت سنکرون ژنراتور را نیز تشخیص می دهند ولی برای حفاظت کامل ژنراتور در مقابل پدیده خروج از سنکرونیسم بایستی از رله های OUT-OF-STEP استفاده کرد.
۳-۳- حفاظت عدم تعادل بار ژنراتور
وقتی جریانهای فازهای استاتور مساوی است، اثر متقابل جریان فازهای استاتور بر روی روتور در اثر دور سنکرون روتور صفر می باشد و الی اگر به عللی یکی از فازها قطع شود (خطای سری) و یا اتصال کوتاه نامتقارنی در خارج از ژنراتور بوجود آید حوزه متغیری ایجاد می گردد که در سیم پیچ تحریک ولتاژ زیادی القاء نموده و جریان زیادی از آن عبور می نماید که در اثر تداوم موجب سوختن سیم پیچ روتور و هسته آهنی آن می گردد و این پدیده در اثر مولفه ترتیب منفی جریان اتفاق افتاده و موجب تخریب عایق بندی سیم پیچ و هسته روتور می گردد و برای حفاظت مجموعه روتور در مقابل چنین پدیده ای از رله عدم تعادل بار استفاده می گردد که رله دارای فیلتری برای مولفه معکوس جریان بوده که موجب عبور جریان منفی و مانع عبور جریانهای ترتیب مثبت و صفر می گردد، این رله ها ظرفیت حرارتی روتور (I22t) را اندازه گیری می نمایند. نمونه ای از رله مذکور در شکل (۳) مشخص گردیده که دارای فیلتر می باشد، که کنتاکت کویل متحرک آن بین ۸ و ۵/۱۲ درصد مولفه ترتیب منفی جریان قابل تنظیم می باشد. 
این حفاظت برای همه ژنراتورهای متصل به شبکه بکار برده می شود و رله معمولاً دومرحله ای است که در مرحله اول آلارم ظاهر شده و در مرحله بعد ژنراتور تریپ می نماید، در این مراحل قبل از آنکه مقدار (I22t) از حد مجاز بحرانی ماشین تجاوز نماید باید ژنراتور تریپ نماید، بنابراین باید ترتیبی اتخاذ گردد که اگر خطای نامتقارن در شبکه رخ دهد رله های بخش معیوب شبکه به سرعت عمل نموده و مانع عملکرد رله عدم تعادل بار گشته و اجازه دهند که این رله فقط برای خطاهای داخلی ژنراتور عمل نماید، بنابراین لازم است که هماهنگی لازم بین رله های شبکه با نیروگاه در تمام زمینه ها بعمل آید تا از قطع ناخواسته واحدها جلوگیری گردد.
در ضمن این رله هاییکه مولفه صفر جریان موجب ایجاد خطاهایی در اندازه گیری گردد ترانسفورماتور جریان اضافی قرار می گیرد که مولفه صفر را بطور کامل بلوکه نماید. حفاظتهای عمده دیگری، از جمله حفاظت افت فشار هیدورژن و آب بدون یون، حفاظت در مقابل فرکانس بالا و پایین و… برای ژنراتورهای نیروگاه تبریز وجود دارد که در این مقاله مورد بحث قرار نمی گیرند.
مقاله حاضر حوادث اتفاق افتاده در نیروگاه بخاری تبریز را که موجب بروز پدیده عدم تعادل بار و در مرحله بعدی قطع تحریک ژنراتور را بهمراه داشته مورد بررسی قرار داده و سیستم حفاظتی مکملی را به منظور حفاظت بهینه ژنراتور واحدها ارائه می نماید.
روند شکل گیری و عوارض جانبی حوادث و روشهای مقابله با آن:
 از بدو راه اندازی واحدهای نیروگاه تبریز دو نوع حادثه، ژنراتورهای نیروگاه بخاری تبریز را با خطر جدی مواجه ساخته که قابل بررسی بمنظور پیشگیری است:
حادثه (۱): بروز اتصالیهای مکرر فاز به زمین در یکی از خطوط دو مداره ۲۳۰کیلوولت منتهی به پست نیروگاه، موجب ایجاد عدم تعادل بار در هر دو ژنراتور گشته، که ضمن ایجاد جریانهای القائی با فرکانس دو برابر فرکانس سیستم در بدنه روتور، آسیب های جدی در ژنراتور ایجاد نموده که در موقع تعمیرات اساسی ژنراتور واحد شماره(۱) عوارض ناشی از آن نمایان گردید که عبارت بودند از:
– آثار تغییر رنگ نقطه ای در سطح گسترده ای روی
گوه های روتور، که بازدید سطحی از بدنه روتور، نشان از وجود نقاط جرقه در قسمتهای انتهایی و شیار گوه ها بود که با انجام تست های متداول وجود ۱۷۴ مورد ترک موئی و ۴۸ مورد ایجاد جرقه در اثر گرمای موضعی مشخص گردید. و در بعضی موارد عمق ترک های گوه ها به ۵۰ میلیمتر نیز می رسید. 
– آثار ترک نسبتاً عمیق روی بدنه روتوراکسایتر Ac، که این عارضه خود موجب افزایش لرزش یاتاقان ژنراتور گردیده و بررسی نشان داد که موتور غیرقابل استفاده
می باشد. 
– شل شدن تعدادی از گوه های استاتور و خرابی بخشی از گوه های استاتور اکساتیر.
جریان نامتقارن که در اثر بروز اتصال فاز به زمین بوجود می آید، علاوه بر عوارض فوق می تواند اتصال کوتاه ورقه های هسته، انهدام رینگهای لغزان، از جاکندن گوه ها و در نهایت خرابی رینگ نگهدارنده انتهایی را بهمراه داشته باشد، که در تعمیرات اساسی واحد (۲) که در زمستان امسال شروع خواهد شد. این مسائل باید به دقت مورد توجه قرار گیرد. 
بررسی های بعمل آمده نشان داد که خط ۲۳۰ کیلوولت مورد اشاره و با توجه به آلودگی نمکی دور دریاچه ارومیه ضعف طراحی داشته و به سبب پدیده فلش اور اتصال فاز به زمین بطور روزانه اتفاق افتاده است.
بنابراین لازم است که خطوط منتهی به پستهای نیروگاهی از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار بوده و در طراحی و نیز بهره برداری توجه لازم مبذول گردد و نیز هر گونه اتصالهای فاز بر زمین و یا هر نوع خطای نامتقارن، بلافاصله توسط رله های شبکه حس شده و نقطه معیوب ایزوله گردد. 
حادثه (۲): جهت تشریح وضعیت این حادثه، لازم است ارتباط ژنراتورهای نیروگاه با شبکه بیان گردد، هر دو ژنراتور ۴۵۵۲۰۰ کیلوولت آمپری نیروگاه تبریز از طریق ترانسفورماتورهای تکفاز با قدرت مجموع سه فاز ۴۵۰ مگاولت آمپری با نسبت تبدیل ۲۳۰/۲۰ کیلوولت، بصورت اتصال واحد در پست ۲۳۰کیلوولت و توسط سیستم ۵/۱ کلید با شبکه پارالل می گردند. ارتباط بطریقی است که کلیدهای موازی کننده ژنراتورها با شبکه فقط در طرف ۲۳۰کیلوولت قرار دارند، کلیدها با مکانیزم فنری تک پل و دارای محفظه قطع روغنی می باشند.
حادثه باین صورت اتفاق می افتد که در بعضی از مواقع به سبب عملکرد حفاظتهای ژنراتور، یکی از پلهای کلید مورد اشاره بدلایل مختلف از جمله: گیرمکانیکی،سوختن بوبین قطع، شکستن محور و… قطع نمی نماید، این پدیده به دو صورت زیر شکل می گیرد:
– در اکثر مواقع عملکرد سیستمهای حفاظتی ژنراتور موجب تریپ توربین و ژنراتور گشته و برای عملکرد حفاظتهای معین، تریپ بویلر را نیز بهمراه دارد. 
– عملکرد بعضی از حفاظتها در ژنراتور از جمله : قطع تحریک، برگشت وات و… فقط موجب قطع ژنراتور از شبکه شده و فرمان قطع به کلید مورد نظر صادر می شود در این حالت بویلر و توربین در مدار هستند. 
حادثه در نیروگاه تبریز به دو صورت فوق اتفاق افتاده و در هر حالت دو پل کلید قطع و پل سومی به صورت وصل باقی مانده است، که اپراتور بمحض مشاهده اوضاع بطور دستی اقدام به قطع کلید تحریک ژنراتور می نماید، که در این مقاله پیامدهای همه حالات بیان می گردد. 
حالت (۱): عملکرد حفاظت به گونه ایست که فقط فرمان قطع به کلیدهای متصل کننده ژنراتور به شبکه صادر می گردد و بویلر و توربین در مدار هستند، ژنراتور از طریق یک فاز شبکه را تغذیه نموده و جریان مولفه منفی زیادی ایجاد می شود و تا وقتی که عامل بوجود آورنده این جریان یعنی وصل بودن یک از فازها و وجود جریان تحریک قوی از بین نرفته این مولفه وجود داشته و موجب داغ شدن شدید بدنه روتور، ایجاد گشتاور نوسانی ضربه ای در محور روتور و هسته استاتور می گردد، که اپراتور بمحض مشاهده نوسان و ارتعاش، در درجه اول بمنظور حفاظت ژنراتور و در درجه دوم حفاظت توربین اقدام به قطع دستی کلید تحریک ژنراتور می نماید.
حالت (۲): در این مرحله تحت تاثیر عملکرد سیستم حفاظتی، توربین تریپ نموده و یکی از فازهای کلید ژنراتور وصل می ماند، با توجه باینکه سیستم تحریک وصل و زمان نسبتاً قابل ملاحظه ای طول می کشد تا توربین کاملاً متوقف گردد، بنابراین در این حالت نیز جریان ترتیب منفی ایجاد گشته و تا توقف کامل توربین، مسائل حالت ۱ را با درجه ای ضعیف تر ایجاد می نماید، و اپراتور کلید تحریک را قطع می نماید. البته ین مرحله، موتوری شدن ژنراتور را نیز بهمراه دارد، که خود عوارض مخربی چون Distortion, Over heating Softerning پره های فشار ضعیف توربین را در بردارد، حال این مساله مطرح است، از دیدگاه فنی چه توجیهی برای عمل اپراتور وجود دارد.
واضح است، موقعیکه مدار تحریک ژنراتوری قطع می گردد، واحد تبدیل به یک ژنراتور آسنکرون شده و سرعت روتور آن افزایش می یابد، در این حالت ژنراتور بیک مصرف کننده بزرگ راکتیو تبدیل شده و افت ولتاژ زیاد در شبکه ایجاد می نماید و در اثر خروج از دور سنکرون، جریانهای القایی در سیم پیچ میدان و نیز جریان فوکو در بدنه روتور ایجاد شده و در سیم پیچ و هسته آن حرارت زیادی تولید می گردد. در این حالت سیم پیچ استاتور نیز دچار اضافه باری می گردد، که مقادیر ثبت شده در چنین مواقعی برای نیروگاه تبریز، حاکی از این مساله است که تحث تاثیر قطع تحریک، جریان استاتور به ۵/۲ و ولتاژ ترمینال در ژنراتور واحد به ۴/۰ پریونیت رسیده و قدرت راکتیو واحد از ۵۰ مگاوار قبل از قطع تحریک به ۲۵۰- مگاوار بعد از قطع تحریک افزایش یافته است و جریان روتور نیز از ۱۵۰۰ آمپر به ۳۷۰۰ آمپر می رسد که داغ شدن روتور را موجب میگردد. شکل (۴) منحنی تغییرات بار اکتیو و راکتیو و دمای روتور ژنراتور نیروگاه تبریز را در چنین حالتی نشان می دهد. این مسایل می توانند عوارض زیانباری برای ژنراتور بهمراه داشته باشند، ولی باید متذکر شد که ژنراتورها بسته به طراحی و ساخت قادرند تا مدت زمانیکه بین ۱۰ثانیه و ۳دقیقه می باشد، عوارض قطع تحریک را بدون هیچگونه عارضه ای تحمل نمایند، در حالیکه جریان ترتیب منفی ایجاد شده در حالتهای ۱ و ۲ در فاصله زمانی بمراتب کمتر، می تواند موجب جابجایی گوه ها، خرد شدن حلقه های نگهدارنده، ایجاد شیارهای عمیق در بدنه روتور و در نهایت سوختن سیم پیچ و عایق روتور گردد. در حالت دوم که توربین تریپ می نماید، در صورت عدم قطع تحریک و وصل ماندن یکی از فازهای کلید و توقف کامل روتور، جریانانهای زیادی در بدنه روتور و گوه ها جاری می گردد، که ذوب شدن گوه ها و ترک خوردگی برخی از مناطق بدنه روتور را سبب می شود. این جریانها از دماغه رینگ های نگهدارنده عبور کرده احتمالاً آسیب جدی به آنها وارد خواهد ساخت. بنابراین علیرغم عوارض زیانبار قطع تحریک برای ژنراتور، با توجه به دوام ژنراتورها در مقابل این پدیده و نیز کاهش دامنه ضربه های نوسانی و ارتعاشات در محور روتور بعد از قطع تحریک برای ژنراتور، در چنین مواقعی عملکرد اپراتور توجیه پذیر می باشد، ولی باید متذکر شد که رفع نهایی عیب نبایستی بیشتر از ۱۰ثانیه و یا حداکثر ۲دقیقه بطول انجامد، این عمل اپراتور راه حل نهایی حفاظت ژنراتور در مقابل چنین حوادثی نبوده و باید تدبیر اساسی اندیشید، جهت حفاظت بموقع و بهینه بایستی نسبت به تکمیل حفاظتهای موجود اقدام نمود، بدین معنی که هر موقع توربین تریپ می نماید، حتماً مدار تحریک و ارتباط ژنراتور با شبکه قطع گردد و مواقعی که فقط حفاظت فرمان تریپ به کلید ژنراتور صادر نموده ولی توربین در مدار باقی است، سیستم حفاظتی به گونه ای تکمیل شود که در چنین حالتی موجب قطع کامل ارتباط ژنراتور با شبکه گردد، بنابراین لازم است که در صورت عدم قطع یکی از فازهای کلید ژنراتور، رله CBF مربوطه عمل نموده و با قطع کلیدهای پشتیبان مطابق شکلهای (۵و۶) و بترتیب زیر ارتباط ژنراتور را با شبکه قطع نماید. 
– اگر اشکال عدم تقارن در قطع، در کلید شماره ۸۶۱۲ پیش آید بایستی کلیدهای منتهی به باس ۸۲ قطع گردند.
– اگر اشکال عدم تقارن در قطع، در کلید شماره ۸۸۱۲ بروز نماید لازم است کلید ۸۵۲۲ مربوط به پارالل واحدهای گازی با شبکه قطع گشته و واحدهای گازی بی بار گردند.
– اشکال کلید ۸۶۲۲ باز موجب قطع کلید کلیدهای منتهی به باس۸۲ خواهد شد.
– بروز اشکال در کلید شماره ۸۸۴۲ علاوه بر قطع کلید ۸۴۵۲ بایستی کلیدهای شماره ۹۸۱۲ و ۹۴۹۲ در پست ۴۰۰/۲۳۰ کیلوولت را قطع نماید، که این مانور موجب بی برق شدن ترانسفورماتور شماره T5 گشته و انتقال بار از نیروگاه به شبکه و بالعکس، فقط از طریق ترانسفورماتور شماره T6 امکان پذیر خواهد بود، که در چنین مواقعی اگر یکی از واحدهای نیروگاه تبریز در مدار باشد، مشکلی ایجاد نخواهد شد ولی اگر هر دو واحد خارج از مدار باشند، ترانسفوماتور شماره T6 اورلود می گردد، که در این حالت ارتباط شبکه آذربایجان با شبکه سراسری از طریق خط ۴۰۰کیلوولت تبریز-شهید رجایی قطع شده و با توجه به اینکه خطوط ارتباطی ۲۳۰کیلوولت جوابگوی مصرف انرژی شبکه آذربایجان نمی باشد، احتمال قطع کامل برق و اعمال خاموشی سراسری در این شبکه وجود دارد، ولی با در نظرگرفتن محدودیت انتقال توان خط ۴۰۰ کیلوولت تبریز-شهیدرجایی ، قبل از اورلود شدن ترانسفورماتور T6 ، تحت تاثیر خارج از مدار بودن دو احد نیروگاه تبریز، خط مذکور از مدار خارج شده و رله های حذف بار اتوماتیک منصوبه، بخشی از بار را حذف نموده و از خاموشی مطلق جلوگیری می نمایند، بنابراین در شرایط بروز حادثه و بی برق شدن ترانسفورماتور شماره T5 ، وضعیت شبکه آذربایجان بگونه ایست که امکان اورلود شدن ترانسفورماتور شماره T6 وجود ندارد و برای حفاظت مناسب ژنراتور واحدها، می توان طرح حفاظتی مورد نظر را منظور نمود، به شرطی که بعد از تکمیل مدار دوم خط ۴۰۰ کیلوولت و افزایش توان انتقالی بین شبکه سراسری و شبکه آذربایجان که امکان اورلود شدن ترانسفورماتور T6 وجود خواهد داشت، بسته به آرایش جدید پست ۴۰۰/۲۳۰ کیلوولت حفاظتها بطرز بهینه و مناسب تغییر یابند.
نتیجه گیری
از مطالب مندرج در متن مقاله چنین برمی آید که ژنراتورها بایستی در مقابل عیوب درونی و خارجی کاملاً محافظت شوند تا بتوان قابلیت اطمینان شبکه های برق را افزایش داده و ضمن تقلیل هزینه ها و افزایش طول عمر واحدها، ضایعات را به حداقل رساند و این از طریق انجام اقدامات زیر عملی است:
۱-۵- بسته به درجه ژنراتورها و نحوه اتصال آنها به شبکه، حفاظتهای معین، طراحی و در نظرگرفته شوند. 
۲-۵- بسته به تغییر وضعیت شبکه، ضروریست که هماهنگی کامل بین رله های شبکه و نیروگاه همواره بوجود آید تا از تریپ ناخواسته واحدها جلوگیری گردیده وبتوان حفاظت مطمئن را تامین نمود. 
۳-۵-جهت جلوگیری از گوناگونی کاربرد رله ها، بمنظور حفاظت ژنراتورها، ضروریست که این سیستم ها استاندارد گردیده و برای ژنراتور، بسته به قدرتهای معین، حفاظت استانداردی وجود داشته باشد. 
۴-۵- در پریودهای معین، تست سیستمهای حفاظتی در کل نیروگاهها انجام گرفته و تنظیمات جدید با بررسی های همه جانبه انجام پذیرد.
۵-۵- در تعبیه سیستم حفاظتی پست نیروگاهی بایستی تمهیدات لازم بمنظور حفاظت بهینه ژنراتور و واحد، منظور گردد.
۶-۵- پیشنهاد می گردد جهت هماهنگی سیستم حفاظتی نیروگاه با سیستم حفاظتی شبکه کمیته ای مرکب از عناصر دو طرف تشکیل و در هر تغییر وضعیت شبکه، بررسی های مشترک بعمل آمده و تنظیمات جدید در صورت لزوم بمنظور هماهنگی رله های شبکه و نیروگاه اعمال گردد. 
۷-۵- لازم است خطوط منتهی به نیروگاه، از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار باشد تا اتصالات آن، خصوصاً اتصال کوتاههای نامتقارن به نازلترین حد خود برسد
  • بازدید : 39 views
  • بدون نظر
این فایل در ۳۸صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

صنعت برق در ايران از سال ۱۲۸۳ شمسي با بهره‌برداري از يك ديزل ژنراتور ۴۰۰ كيلو واتي كه توسط يكي از تجار ايراني بنام حاج حسين‌ امين‌الضرب تهيه و در خيابان چراغ‌برق تهران (امير كبير) فعلي گرديده بود آغاز مي شود.
     اين موسسه بنام دايره روشنايي تهران بود و زير نظر بلديه اداره مي‌شد. اين كارخانه روشنايي چند خيابان عمده تهران را تامين مي‌كرد، خانه‌ها برق نداشته و تنها به دكانهاي واقع در محله‌ها برق داده مي‌شد و روشنايي آن از ساعت ۷ الي ۱۲ بود و بهاي برق هم براساس لامپي يك ريال هر شب جمع‌آوري مي‌شد. از سال ۱۳۱۱ اولين كارخانه برق دولتي به ظرفيت ۶۴۰۰ كيلووات در تهران نصب گرديد، ولي مردم از گرفتن امتياز خودداري مي‌كردند و به‌ همين دليل براي پيشرفت كارها براي كساني كه انشعاب برق مي‌گرفتند يك كنتور مجاني به عنوان جايزه در نظر گرفته مي‌شد. چند سال بعد وضع تغيير كرد و كار به جايي رسيد كه انشعاب برق سرقفلي پيدا كرد
هيتر :
     گرمكن يا هيتر دستگاههايي هستند كه توسط آن آب ورودي به بويلر را گرم مي‌كنند تا درجه حرارت آب بالا رود تا به تجهيزات و لوله‌هاي بويلر آسيب نرسد، اين عمل توسط هيترها انجام مي‌شود، هيترها به دو صورت وجود دارند : 
۱ـ هيترهاي باز             
۲ـ هيترهاي بسته
هيترهاي باز : هيترهايي هستند كه حرارت را مستقيم به آب منتقل مي‌كنند.
هيترهاي بسته : هيترهايي هستند كه حرارت را از طريق لوله‌ها و محيط به آب منتقل مي‌كنند.
     به هيترهايي كه قبل از پمپ تغذيه قرار مي‌گيرند هيترهاي فشار ضعيف گفته مي‌شود و به هيترهايي كه بعد از پمپ تغذيه قرار مي‌گيرند هيترهاي فشارقوي گفته مي‌شود.
     سوپر هيتر : بخاري كه از درام خارج مي‌شود داراي قطره‌هاي آب مي‌باشد كه باعث مي‌شود پره‌هاي توربين آسيب ببينند و خوردگي و پوسيدگي در پره‌ها ظاهر شود براي اينكه بخار به توربين آسيب نرساند بايد قبل از برخورد به پره‌هاي توربين به بخار خشك تبديل شود، اين عمل (خشك كردن) توسط سوپر هيتر انجام مي‌شود.
     فرق هيتر و سوپر هيتر اين است كه : هيتر باعث مي‌شود كه درجه حرارت آب ورودي به بويلر زياد شود ولي سوپر هيتر باعث مي‌شود بخار ورودي به توربي به بخار خشك تبديل شود.
بـويـلـر :
     آب پس از خروج از پمپ تغذيه (Feed Pump ) و شير يكطرفه وارد اكونومايزر مي‌شود كه اولين قسمت ديگ بخار مي‌باشد، كه حاوي تعدادي لوله موازي است كه در آخرين مرحله دود خروجي از بويلر لوله‌هاي اكونومايزر قرار دارند داخل اين لوله‌ها آب تغذيه ورودي به بويلر جريان دارد اين آبها مادامي كه لوله‌هاي اكونومايزر را طي مي‌كنند حرارت دود را جذب نموده و سپس به درام هدايت مي‌گردند. بنابراين اكونومايزر سبب مي‌گردد كه راندمان بالا برود.
     آب در درام با آبهاي داخل آن مخلوط شده و سپس از طريق لوله‌هاي پائين آورنده به لوله‌هاي ديواره‌اي و محوطه احتراق وارد مي‌شود، همانطور كه از نام محوطه احتراق پيداست، فضايي است كه عمل احتراق در آن صورت مي‌گيرد. اطراف اين محوطه تعداد زيادي لوله‌هاي موازي نزديك به هم كه به لوله‌هاي ديواره‌اي موسوم هستند پوشيده شده است. بخشي از حرارت حاصل از احتراق از طريق تشعشع و جابجايي به اين لوله‌ها منتقل مي‌گردد، اينها نيز حرارت را به آب داخل خود منتقل مي‌نمايند. بنابراين در كوره هر سه نوع انتقال حرارت با يكديگر انجام مي‌گيرد. حاصل اين تبادل حرارت جذب حرارت توسط آب داخل لوله‌ها و تبديل آن به بخار است. به عبارت ديگر كليه بخاري توليدي ديگ در اين لوله‌ها ايجاد مي‌شود، از طرف ديگر جذب حرارت توسط لوله‌هاي ديواره‌اي باعث خنك شدن فضاي اطراف كوره مي‌شود و لذا شكلي از نظر عايقكاري ديواره‌هاي اطراف محفظه احتراق پيش نخواهد آمد پس مي‌توان گفت كه لوله‌هاي ديواره‌اي همانطور كه از نامشان پيداست ديواره كوره را تشكيل مي‌دهند.
     حركت جريان آب در داخل لوله‌هاي ديواره‌اي از پائين به بالاست هرچه آب در طول كوره به طرف بالا حركت كند حرارت بيشتري را جذب نموده و در نتيجه بخار بيشتري توليد مي‌گردد. در بويلرهاي گردش طبيعي، اين حركت به صورت طبيعي انجام مي‌گيرد و لذا در خاتمه در لوله‌هاي ديواره‌اي، مخلوطي از آب و بخار خواهد بود كه به محض ورود به درام آب و بخار از يكديگر جدا مي‌شوند. در بويلرهاي گردش اجباري، جريان آب در داخل لوله‌هاي ديواره‌اي به كمك يك پمپ كه در مسير لوله‌هاي پائين آورنده نصب است انجام مي‌گيرد.
     در بويلرهاي بونسون نيز اين جريان به كمك پمپ آب تغذيه انجام مي‌گردد و ساختمان اين بويلر به گونه‌اي است كه احتياج به درام نمي‌باشد و بخار تبديل شده مستقيماً به سوپر هيتر مي‌رود.
بطور كلي درام دو وظيفه اصلي را بعهده دارد :
     1ـ عمل نمودن به عنوان يك مخزن ذخيره كه جهت ديگ بخار :
     درام مي‌تواند با ذخيره آب و يا بخار در خود در شرايط بحراني بهره‌برداري از بويلر مقداري از نيازهاي ضروري آب و يا بخار را تامين نمايد.
     2ـ تقسيم آب و بخار :
     آب و بخار ايجاد شده در لوله‌هاي ديواره‌اي وارد درام شده و به وسيله تجهيزاتي كه در داخل درام وجود دارد آب و بخار كاملاً از هم جدا شده و به اين ترتيب امكان عبور بخار بدون ذرات آب بطرف سوپر هيتر فراهم مي‌شود.
     در درام اعمال ديگري نظير تقسيم يكنواخت آبهاي ورودي از طريق اكونومايزر و يا تزريق محلولهاي شيميايي به بويلر نيز انجام مي‌گيرد. هواي مورد لزوم احتراق توسط فنهاي FD.Fan تامين مي‌شود بنابراين فن با توجه به مكشي كه ايجاد مي‌نمايد هواي محيط را مكيده و در كانالهايي كه در نهايت به محوطه احتراق (مشعلها) ختم مي‌شود به جريان مي‌اندازد. فنها داراي انواع و اقسام مي‌باشند، نظير فنهاي جريان شعاعي و يا فنهاي جريان محوري و يا تركيبي كه در طراحي ديگ بخار با توجه به مقدار هواي لازم و فشار آن و همچنين راندمان مورد نظر يكي از اين انواع انتخاب مي‌گردند.
     براي كنترل مقدار هواي ورودي به بويلر و از دريچه‌هاي كنترل هواي استفاده مي‌گردد. غالباً اين دريچه‌ها به صورت اتوماتيك كنترل مي‌گردند، البته طبيعي است كه با دست نيز قابل كنترل هستند در مسير دود نيز چنين دريچه‌هايي وجود دارد كه به صورت باز يا بسته عمل مي‌كنند.
     GR.Fan : اين فنها مقداري از گازهاي خروجي از بويلر را پس از اكونومايزر گرفته و مجدداً در كوره بويلر به جريان مي‌‌اندازد اين كار معمولاً جهت كم كردن حرارت دودي كه از دودكش خارج مي‌شود است. اكونومايزر باعث مي‌شود راندمان بالا رود زيرا آب حرارت دود را جذب نموده و در قسمتهاي بعد سوخت كمتري براي بالا بردن درجه حرارت آب لازم است.
     آخرين مرحله مسير دود، دودكش است كه گازهاي خروجي از بويلر را به محيط بيرون هدايت مي‌نمايد. طبيعي است ارتفاع دودكش نقش تعيين كننده‌اي در هدايت دود و عدم آلودگي محيط دارد.
     سوخت ديگهاي بخار در كشورمان، سوختهاي مايع و گاز تشكيل مي‌دهند كه بيشتر مازوت و گاز طبيعي براي سوخت مشعلهاي محفظه احتراق استفاده مي‌شود. آب ورودي به بويلر بايد دماي آن حداقل ۱۹۵ باشد تا به لوله‌ها و تجهيزات بويلر آسيب وارد نكند.
تـوربـين :
     توربين‌هاي بخار دسته‌اي از توربو ماشينها را تشكيل مي‌دهند كه عامل در آنها بخار آب مي‌باشد توربين بخار براي نخستين بار در پايان قرن گذشته به عنوان ماشين حرارتي بكار گرفته شده و از ان زمان تا كنون پيشرفت‌هاي زيادي در طراحي، ظرفيت، توليد و راندمان انها حاصل شده كه امروزه به صورت گسترده در نيروگاههاي حرارتي و نيز برخي از واحدهاي صنعتي ديگر بكار گرفته مي‌شوند.
     بخار سوپر هيتر ورودي به توربين كه حاوي مقدار قابل ملاحظه‌اي انرژي حرارتي است در آنجا به انرژي جنبشي تبديل شده و در نهايت بصورت كار مكانيكي برروي روتور بدل مي‌گردد. مزاياي عمده توربين بخار نسبت به ساير محركهاي مكانيكي سرعت بالا (توربين‌هاي بخار در صورتي كه مستقيماً با ژنراتور كوپل شوند، داراي دور ۳۰۰۰ RPM و در صورتي كه از طريق جعبه دنده به هم مرتبط گردند، دور آنها مي‌تواند بيشتر باشد)، ابعاد كوچك و امكان توليد قدرت بالاي آنها مي‌باشد. 
     توربين‌هاي ضربه‌اي و عكس‌العملي، اولين مدلهاي توربين بخار بوده كه در آنها بخار در جهت محوري پس از چندي برادران ژونگستروم نخستين توربين بخار شعاعي را كه در آن منبسط مي‌شود، بخار در جهت شعاعي منبسط مي‌گرديد را ابداع نمودند.
     توربين‌هاي ژونگستروم فاقد پره‌هاي ثابت هستند و از دودميك متفاوت تشكيل يافته‌اند كه برروي آنها چندين مرحله پره‌هايي در محيط دواير متحدالمركز نصب شده است. در اثر انبساط بخار پره‌ها و نيروي عكس‌العمل ناشي از آن ديسكها در دو جهت مختلف و با سرعتي يكسان شروع به چرخش مي‌كنند، به اين ترتيب هر كدام از آنها مي‌توانند محرك يك ژنراتور باشند.
     امروزه اغلب توربين‌هاي بخار داراي چندين مرحله انبساط بخار در پره‌ها هستند كه پره‌هاي اوليه به صورت ضربه‌اي و پس از آن به صورت مخلوطي از ضربه‌اي و عكس‌العملي است.
 از نظر تعداد مراحل انبساط بخار، توربين‌ها به سه دسته تقسيم
مي‌شوند :
     الف) توربين‌هاي يك مرحله‌اي (HP : فشارقوي).
     ب) توربين‌هاي دو مرحله‌اي (HP : فشارقوي و LP : فشار ضعيف).
     ج) توربين‌هاي سه مرحله‌اي (HP : فشارقوي، IP : فشار متوسط و LP : فشار ضعيف).
     در توربين‌هاي نوع اول : بخار پس از انبساط در انتهاي پوسته وارد كندانسور مي‌شود، در توربين‌هاي نوع اول LP و HP مي‌توان گفت يكپارچه‌اند و در نوع دوم اين عمل در دو پوسته جدا از هم صورت مي‌گيرد و بخار خروجي از پوسته LP وارد كندانسور مي‌گردد، در نوع سوم كه براي واحدهاي با قدرت بالا بود و بخار پس از انبساط در پوسته HP (فشارقوي) به بويلر بازگشته و در لوله‌هاي بار گرمايي مي‌گيرد و پس از آن وارد پوسته IP (فشار متوسط) شده در نهايت بخار از اين پوسته به پوسته LP (فشار ضعيف) فرستاده شده و از آنجا به كندانسور زير مي‌شود. البته توربين‌هاي مدرن امروزي با قدرت ۶۰۰MW به بالا داراي دو پوسته LP مجزا از هم مي‌باشند.
ژنـراتـور :
     جزئي از يك نيروگاه مي‌باشد كه براي تبديل انرژي مكانيكي دوران شناخت ژنراتور به انرژي الكتريكي از آن استفاده مي‌شود.
     ژنراتورهاي موجود در نيروگاه بخاري (توربو ژنراتور) از نوع ژنراتور سه فاز سنكرون (همزمان يا دور ثابت) و معمولاً دو قطبه مي‌باشد كه از دو قسمت اساسي روتور و استاتور تشكيل گرديده است. ژنراتورها با قدرت‌هاي بالا اصولاً به صورت دو قطب ساخته مي‌شوند كه براي فركانس ۵۰Hz شبكه با سرعت ۳۰۰۰RPM مي‌گردند ( ) كه در آن n سرعت گردش روتور ژنراتور و f فركانس شبكه و p تعداد جفت قطب مي‌باشد. روتور ژنراتورها به صورت يك تكه فولاد نورد شده ساخته شده شيارهايي در جهت طولي روي آن وجود دارد و در اين شيارها شمش‌هايي قرار داده شده است كه بر اثر عبور جريان مستقيم ازداخل شمش‌ها، روتور به صورت آهنربا در مي‌آيد براي انتقال جريان تحريك به روتور از رينگ‌هاي لغزشي استفاده مي‌شود. در داخل محيط استاتور ژنراتور سه سيم‌پيچ با همديگر ۱۲۰ مكاني اختلاف فاز دارند پيچيده شده است. بر اثر دوران روتور، فلوي مغناطيسي متغيري سيم‌پيچي‌هاي استاتور را قطع كرده و ولتاژ سه فازي در سيم‌پيچي‌ها استاتور القاء مي‌كنند به طوري كه هر چه مقدار جريان DC عبوري از روتور كم و زياد شود ولتاژ القاء شده در سيم‌پيچ‌ها كم و زياد مي‌شود.
  • بازدید : 50 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۰۳صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

در اوايل قرن بيستم به اين واقعيت پي برده شد كه ماشين القايي بعد از قطع ولتاژ خط ممكن است در حالت تحريك باقي بماند ولي براي ايجاد چنين تحريكي شرايط خاصي مورد نياز بود. محققان بعد از پژوهش و تحقيق در يافتند كه با اتصال خازنهايي به ترمينال موتور القايي در حال چرخش (توسط توان مكانيكي بيروني) شرط تحريك پايدار بوجود آمده و ولتاژ بطور پيوسته توليد مي شود. بنابراين يك سيستم توليد جديدي متولد شد كه در آن ولتاژ خروجي شديداً به مقدار خازن تحريك و سرعت روتور و بار بستگي دارد. اين نوع توليد تا سالهاي ۱۹۶۰-۱۹۷۰ به فراموشي سپرده شد و مطالب كمي در مورد آن نوشته شد.
ژنراتور القايي، يک موتور القايي از نوع روتور قفس سنجابی است که با يک محرک اوليه در ما فوق سرعت سنکرون،گردانده شده و برای توليد نيروی برق استفاده می شودو ساختار و مشخصه های آن مثل موتور القايي است.ساختارهای روتور وياتاقانهای آن نيز برای تحمل سرعت فرار توربين طراحی شده است.
وقتی يک موتور القايي با ولتاژ نامی و در حالت بی باری،مورد بهره برداری قرار گيرد،با سرعتی می چرخد که فقط برای توليد گشتاور لازم برای غلبه بر افت ناشی از اصطکاک و مقاومت هوا کافی باشد.اگر يک نيروی مکانيکی خارجی برابر با اين افتها به موتور القايي در همان جهت چرخش اعمال شود،روتور آن به سرعت سنکرون خواهد رسيد. 
هنگاميکه روتور به سرعت سنکرون می رسد،با همان سرعت ميدان مغناطيسی ناشی از ولتاژ تغذيه می چرخد و ولتاژ ثانويه ای القا نمی شودزيرا فلوی مغناطيسی هيچيک از هاديهای ثانويه را قطع نمی کند،هيچ جريانی از سيم پيچهای روتور نمی گذرد و فقط جريان تحريک در سيم پيچهای اوليه جريان می يابد.
در صورتی که روتور بواسطه يک نيروی خارجی در سرعتی بالاتر از سرعت سنکرون خود،چرخش کند،جهت ولتاژ القايي ثانويه،خلاف موقعی خواهد بود که به عنوان موتور القايي ،چرخش می کرد،زيرا سرعت چرخش هادی روتور فراتر از سرعت چرخش ميدان مغناطيسی می شودو گشتاوری که سرعت روتور را کند می کند بين جريان ثانويه ناشی از این ولتاژ القايي و ميدان مغناطيسی ايجاد شده و واحد مثل يک ژنراتور، کار می کند.
يعنی،توان مکانيکی خارجی اعمال شده،به توان الکتريکی تبديل می شود که در سيم پيچهای اوليه توليد شده اند.     
ماشين القايي داراي منحني گشتاور- سرعت مثل شكل (۱-۱) مي باشد. طبق اين مشخصه اگر موتور القايي سرعتي بيش از ns داشته باشد جهت گشتاور القايي معكوس مي شود و بعنوان ژنراتور عمل خواهد كرد. با افزايش گشتاور اعمالي به شفت مقدار توان توليدي افزايش مي يابد.
              
                         شکل۱-۱ مشخصه گشتاور- سرعت ماشين ا لقايي

همانطوري كه از شكل (۱-۱) معلوم است. درمد ژنراتوري يك گشتاور القايي max دارد كه با افزايش توان ورودي گشتاور القايي به حد max رسيده و بعد از آن ژنراتور به ناحيه ناپايدار وارد مي شود. در اين حالت فلوي پيوندي بين روتور و استاتور مي شكند و به طور ناگهاني روتور آزادانه مي چرخد و هيچ تواني توليد نمي شود.
ماشين هاي القايي درمد ژنراتوري داراي محدوديت هاي جدي است و بعلت عدم وجود مدار تحريك جداگانه نمي تواند توان راكتيو توليد كند. بنابراين مصرف كننده توان راكتيو است و براي حفظ ميدان مغناطيسي استاتور نياز به يك منبع توان راكتيو بيروني دارد. علاوه بر اين، چنين منبع توان راكتيوي بعلت عدم وجود جريان تحريك مستقل نمي تواند به كنترل Vo كمك كند، چرا كه در كار ژنراتور القايي، اشباع هسته نقش عمده اي دارد و براي دستيابي به يك سطح ولتاژ معين، خازنهاي تحريك بايد جريان مغناطيس كننده متناظر با آن سطح را توليد كند.
در راه اندازي ژنراتور القايي پديده اي بنام تحريك خودي مطرح مي شود كه براساس آن، ولتاژ سازي صورت مي گيرد. از اين نظر ژنراتور القايي بسيار شبيه ژنراتور DC شنت بوده و در واقع خازنهاي تحريك معادل مقاومت تحريك يا ميدان در ژنراتور DC شنت مي باشند. همچنين بطور مشابه با اضافه كردن خازنهاي سري مي توان ژنراتور القايي را بصورت كمپوند اضافي به كار برد.
 با افزايش توان راكتيو ناشي از خازنهاي سري، مقداري از توان راكتيو مورد نياز بار جبران شده و از افت ولتاژ جلوگيري مي كند. طبق مشخصه گشتاور- سرعت با تغيير بار، فركانس ژنراتور القايي تغيير مي كند، لذا از آنجاييكه اين مخني در محدوده نرمال كاري شيب تندي دارد، تغيير فركانس تا لغزش معمولاً كمتر از ۵ درصد مي باشد. چنين تغييري در فركانس ژنراتورهاي ايزوله و متصل به شبكه قابل قبول است.
در كاربردهاي متصل به شبكه قدرت با استفاده از خازن تصحيح ضريب توان صورت گرفته و ولتاژ را مي توان به كمك بار يا خود شبكه قدرت كنترل كرد.
اصولاً سيستمهاي مبدل انرژي باد به الكتريسيته را مي توان به سه گروه تقسيم كرد:
۱- سيستم سرعت متغير و فركانس ثابت (VSCF)
۲- سيستم سرعت و فركانس ثابت (CSCF)
۳- سيستم سرعت متغير و فركانس متغير (VSVF)
براي اينكه از كليت موضوع كاسته نشود و بحث منحصر به نيروگاههاي بادي نگردد، سيستم VSVF فرض مي شود.
۱-۱- مزايای ژنراتور القايي:
۱- به سيستم تحريک احتياج نداشته و ساختمان ساده ای دارد ودر نتيجه تعمير و نگهداری آن آسان است.
۲- راه اندازی و بهره برداری از آن آسان است،زيرا نيازی به سنکرونيزاسيون يا تنظيم تحريک ندارد.
۳- جريان اتصال کوتاه آن کم و زمان کاهش آن در مقايسه با ماشينهای سنکرون کوتاه تر است،زيرا در هنگام اتصال کوتاه،تحريک قطع می شودو جريان اتصال کوتاه فقط در يک مدت زمان فوق العاده کوتاه،جريان می يابد تا اينکه فلوی مغناطيسی ناپديد شود.
۴- چون هميشه بطور موازی با ژنراتور سنکرون کار می کند و هرگز مستقلا مورد بهره برداری قرار نمی گيرد،به ژنراتور سرعت نيازی ندارد. 
۵- وقتی بار پس زده شود،جريان تحريک،قطع و ولتاژ ناپديد می شودلذا هيچگونه صدمه و خسارتی به بخشهای عايقی دستگاه از جانب ولتاژ اضافی،صرف نظر از ميزان افزايش سرعت،رخ نمی دهد.
۶- وقتی ولتاژ سيستم افت ميکند،جريان تحريک خود به خود کاهش می يابد.
۷- چون گاورنر سرعت استفاده نمی شودتا حدی که سرعت آن از سرعت مجاز توربين هيدروليکی بيشتر نشود به توليد انرژی ادامه می دهد.
۸- در مواقعی که سيستم دچار اختلال می شود،اين دستگاه می تواند به صورت پايدار و بدون قطع شدن به کار خود ادامه دهد.     
علاوه بر مزاياي فوق، يك ژنراتور القايي دارای كاربرد ايزوله، بهاي كم واحد توليدي، روتور بدون جاروبك، ساختمان ساده و محكم (روتور قفس سنجابي) ،عدم وجود منبع DC جداگانه براي تحريك، نگهداري آسان مي باشد و در ضمن لازم نيست روتور به طور مداوم با سرعت ثابتي بچرخد.
بخاطر مزاياي فوق و سادگي كنترل نسبت به ژنراتور سنكرون و قابليت اطمينان بالا باعث شده اين ژنراتور، انتخاب بسيار مناسبي براي نيروگاه هاي بادي و آبي كوچك يا كاربرد در ژنراتورهاي اضطراري براي شبكه قدرت موجود مي باشد.
۱-۲ معايب ژنراتور القايي:
۱- فقط وقتی مثل يک ژنراتور کار می کند که با ماشين سنکرون موازی شده باشد و نمی تواند مستقلا برق توليد کند.(در کاربرد متصل به شبکه)
۲- چون جريان اوليه ژنراتور در ارتباط با ولتاژ خروجی در پيش فاز است لذا فقط می تواند برای بارهاي قدرتي تامين کند که نياز به جريان پيش فاز دارند.
۳- ضريب قدرت جريان بار بوسيله ضريب قدرت بار تعيين نمی شود،بلکه بوسيله ضريب قدرت ذاتی خود ژنراتور تعيين می شود.به اين معنی که ضريب قدرت بوسيله ظرفيت تعيين می شود و قابل کنترل نيست.ژنراتور سنکرونی که به طور موازی به ژنراتور القايي وصل شده،بايد علاوه بر جريان تاخيرفاز مورد نياز بار،جريان تحريک مورد نياز ژنراتور القايي را نيز توليد کند.بنابراين ضريب قدرت ژنراتور سنکرون بدتر شده و ظرفيت قابل حصول آن نيز کاهش می يابد.اين امر همچنين باعث افزايش تلفات در خطوط انتقال می شود. برای جبران اين تلفات بايد از خازنها استفاده شود.
۴- در بهره برداری موازی،جريان هجومی بالايي جريان می يابد و روی ولتاژ سيستم اثرمی گذارد.
۵- ماشينهای القايي با سرعتهای پايين و قطبهای زياد،نسبت به ماشينهای سنکرون از لحاظ ضريب قدرت و ابعاد ماشين نا مرغوبترند.   
فصل دوم:

مدلسازي عددي يك ژنراتور القايي
در اين قسمت مدل رياضي ماشين القايي بررسي مي شود تا بتوان با استفاده از آن در اغلب شرايط مشخصات ماشين را بدست آورد.
 اصولاً اساس توسعه و طرح اين مدلها، جايگزيني ماشين واقعي با ماشين معادل يا تبديل يافته مي باشد و هدف از ماشين معادل نيز دستيابي به معادلاتي است كه نسبت به معادلات اصلي راحتتر حل شوند.
عمل رياضي كه توسط آن متغيرهاي ماشين واقعي مثل جريانها، ولتاژها بصورت متغيرهاي ماشين معادل بيان مي گردند، تبديل ناميده مي شود.
تبديلها ممكن است حقيقي يا مختلط باشند. يعني تمام درايه هاي ماتريس تبديل از كميتهاي حقيقي يا مختلط تشكيل شوند. در ضمن تبديلها هميشه داراي معني فيزيكي نيستند، بلكه امكان دارد صرفاً يك مفهوم رياضي باشند. دو روش اساسي براي بدست آوردن ماتريس تبديل يك ماشين الكتريكي وجود دارد.
 در روش اول از تئوريهاي موجود در جبر خطي و ماتريسها بدون هيچگونه تأمل فيزيكي استفاده مي شود ولي در روش دوم ديد فيزيكي دخالت دارد. سير تاريخي تبديلها حاكي از كاربرد روش دوم است، در اينجا نيز از تبديلهايي كه به كمك فيزيك حاكم بر مسئله بدست آمده، استفاده خواهد شد.
۲-۱- تاريخچه مدل دو محوري ماشين القايي
مدل رياضي ماشين القايي برحسب كميتهاي فازي از معادلات ديفرانسيل خطي تشكيل يافته است كه با فرض سرعت ثابت روتور ضرايب آنها اندوكتانس هاي پريوديك متغير با زمان مي باشد.
 درك طبيعت رفتار ماشين در رابطه با اندوكتانس هاي متغير بسيار مشكل است. 
در اواخر سال ۱۹۲۰، پارك شيوه جديدي براي آناليز ماشين الكتريكي پيشنهاد كرد. او متغيرهاي استاتور ماشين سنكرون را به دستگاه مرجعي كه روي روتور قرار دارد، تبديل كرد. تبديل پارك انقلابي بزرگ در آناليز ماشين الكتريكي بوجود آورد و داراي خاصيت منحصر به فردي است كه باعث حذف اندوكتانس هاي متغير با زمان در معادلات ولتاژ ماشين سنكرون مي شود كه اين تغييرات از حركت نسبي و تغيير رلوكتانس مغناطيسي بوجود مي آيند. بنابراين از آن زمان يك ساده سازي بزرگي در توضيح رياضي ماشين سنكرون بدست آمد.
 بعدها استانلي، كران و بررتن كارپارك را براي آناليز ماشين القايي توسعه دادند. آنها سه دستگاه مرجع متفاوت را به كار بردند:
۱- دستگاه مرجع ساكن: دستگاه مرجعي كه ساكن است.
۲- دستگاه مرجع سنكرون: دستگاه مرجعي كه با سرعت سنكرون مي چرخد.
۳- دستگاه مرجع روتور: دستگاه مرجعي كه روي روتور قرار دارد و با سرعت آن مي چرخد.
در سال ۱۹۶۵، كران متوجه شد كه تمامي تبديل هاي حقيقي بكار رفته در آناليز ماشين القايي (آسنكرون) توسط يك تبديل عمومي قابل بيان است، بطوريكه با انتقال متغيرهاي روتورو استاتور به دستگاه مرجعي كه با سرعت زاويه اي دلخواهي مي چرخد يا ساكن است، اندوكتانس هاي متغير با زمان حذف مي گردند. بنابراين تمام تبديل هاي حقيقي شناخته شده با نسبت دادن سرعت گردش مناسب به دستگاه مرجع دلخواه (اختياري) بدست خواهد آمد.
معني فيزيكي تبديل پارك و ساير تبديلهاي ماتريسي حقيقي، تعريف يك مجموعه جديدي از متغيرهاي استاتور و روتور( odq) برحسب متغيرهاي سيم بندي واقعي( abc) است. كميتهاي جديد از تصوير متغيرهاي واقعي روي مجموعه دو محوري جديد يعني q,d بدست مي آيند و مولفه صفر  توزيع نيروي محركه مغناطيسي برآيند را در سرتاسر فاصله هوايي يكسان نگه مي دارد. 
از نظر رياضي، تبديل پارك فقط يك تبديل خطي است كه ماتريس اندوكتانس استاتور و روتور را قطري مي سازد و همه اندوكتانسها را ثابت و بدون تغيير مي كند. بنابراين در آناليز گذراي ماشينهاي سنكرون و القايي اغلب از معادلات تبديل يافته استفاده مي شود. از نظر تاريخي، تبديلهاي فوق در مطالعات گوناگون براي ماشين القايي يا آسنكرون بكار برده شده است. در بررسي ماشينهاي سنكرون بخصوص قطب برجسته فقط تبديل پارك مؤثر مي باشد.
ذكر اين نكته ضروري به نظر مي رسد كه در موارد زيادي اندوكتانس ها تغييرات سينوسي ايده آل ندارند يا ضرايب اندوكتانس ها يك تقارن معين را نشان نمي دهند. در چنين حالتهايي با بكاربستن تبديلهاي فوق به علت عدم حذف جملات وابسته به مكان، جوابي براي معادلات حاصل نمي شود. ولي فرمول سازي در دامنه زمان روشي براي حل معادلات پيشنهاد مي كند كه ما را به پارامترهاي ماشين محدود نمي سازد.بعلاوه مدل دامنه زمان جواب گذرا را حتي در صورت وجود عدم تقارن و غيرخطي بودن، مستقيماً مي دهد. ساده ترين روش دستيابي به مدل دامنه زمان، نوشتن معادلات ديناميكي حركت به فرم معادلات حالت است.
در بخش ۲ تا ۵ اين فصل، مدل دو محوري ماشين القايي براساس تئوري جامع ماشينها و ماتريس تبديل حقيقي پرداخته مي شود. ولي براي كامل شدن بحث، تئوري فضاي برداري نيز توضيح داده خواهد شد كه ماتريس تبديل در آن مختلط است.
مدل دو محوري ماشين القايي با صرف نظر كردن از اثر اشباع ماشين القايي عموماً تحريك استاتوري داشته و در روتور فقط جريانهايي القا مي شود. روتور ممكن است از نوع قفسي يا از نوع روتور سيم پيچي شده باشد.
در اين جا ماشين القايي معمولي با روتورو استاتور سيلندري شكل و متقارن با سيم پيچي هاي سه فاز و متعادل در نظر گرفته شده. 
(شكل ۲-۱) چنين ماشيني را بطور شماتيك نمايش مي دهد.

                              
 حال سيم پيچي سه فاز به سيم پيچي دو فاز تبديل مي گردد، بطوريكه محور دومين فاز معادل ۹۰ درجه باشد. در اين صورت سيم بنديهاي استاتور به دو كويل محوري ثابت            ds   و qs تبديل مي شود. همانطوريكه در بالا اشاره شد، روتور يا از نوع قفسي است يا از نوع سيم پيچي شده مي باشد.
 در نوع دوم امكان تبديل سيم پيچها به كويل هاي محوري q, d ثابت وجود دارد. ولي مسئله در مورد روتور قفسي كمي پيچيده و بغرنج است. اما تا آنجاييكه روتور بتواند صرفنظر از هارمونيك هاي فضايي، نيروي محركه عكس العمل آرميچري مشابه روتور سيم پيچي توليد كند، امكان بيان آن توسط كويل هاي محوري ثابت وجود دارد. 
كويل هاي معادل روتور با dr ،qr نشان داده شده است. دستگاه مرجع dq را در نظر بگيريد كه با سرعت دلخواه  مي چرخد.
ابتدا سيم بندي استاتور به دو سيم پيچ در دستگاه dq تبديل مي شود، سپس سيم بنديهاي روتور به دستگاه فوق منتقل مي شود. براي اين منظور از تبديل پارك استفاده مي شود.
 همانطور كه بعداً خواهيم ديد اين تبديل داراي خاصيت پايايي توان است. اين تبديل را در دستگاه مرجع دلخواه كه داراي سرعت  مي باشد در نظر بگيريد. بنابراين براي تبديل متغيرهاي استاتور و روتور در دستگاه مرجع دلخواه تبديلهاي عمومي زير تعريف مي شود:
(۱-۲) fodqs = Ks fabcs                              ولت،آمپر وبردور
(۲-۲) fodqr = Kr fabcs                              ولت،آمپر وبردور

ماتريسهاي تبديل نيز به شرح زير است:
   ( 3-2)                                                   
  ( 4-2 )                                                       
كه در اين روابط داريم:
 ( 5-2 )                                  
 ( 6-2 )                             
در روابط فوق f بيانگر ولتاژ، جريان يا فلوي پيوندي است و زير انديس هاي r, s به ترتيب استاتور و روتور را نشان مي دهند. 
,  جابجايي زاويه اي محور فاز a استاتور و روتور نسبت به محور d دستگاه مرجع دلخواه مي باشد. شكل( ۲-۱ ).
r، به ترتيب سرعت زاويه اي روتور و دستگاه مرجع دلخواه است.
براساس اصول يكايي كردن، اگر مقادير پايه در مدار استاتور واحد گرفته شود.
VasB=1        ,         IasB=1           ,             TB=1          (7-2)              
در اين صورت مقادير پايه در مدار روتور برابر خواهد شد با:
                               

     (8-2)                                                          
در اينجا Va, Ia كميت هاي جريان و ولتاژ، Ra, Lab, Laa به ترتيب اندوكتانس هاي خودي و متقابل و مقاومت اهمي مي باشند.
 با اين عمل كميت هاي مدار روتور نسبت به كميت هاي واقعي مدار استاتور يكايي مي شوند و با توجه به مقادير پايه( ۷-۲ )و( ۸-۲ )اين يكايي كردن مشابه انتقال كميت هاي ثانويه يك ترانسفورماتور به اوليه آن است.
۲-۲-۱: معادلات تبديل يافته ولتاژ:
شكل( ۲-۲ )دياگرام شماتيكي سيم بنديهاي روتور و استاتور را نشان مي دهد. معادلات ولتاژ، فلوي پيوندي و گشتاور الكترومغناطيسي برحسب متغيرهاي ماشين كه به طرف استاتور انتقال يافته است به شرح زير مي باشد.

                        شكل( ۲-۲): دياگرام شماتيكي سيم بندي استاتور و روتور

                            

         ( 9-2)                              Vabc = R iabc + d/dt λ abc           
كه در آن:                          
                                    
                                    

در ماتريس هاي فوق I3 ماتريس واحد وT fabcs = [fas fbs fcs] و f’abcr=[f’ar f’br f’cr] T كه f’, f بيانگر كميتهاي ولتاژ يا جريان يا شار پيوندي بوده و همچنين f’ كميت انتقال يافته به سمت استاتور است. براي فلوي پيوندي و گشتاور مغناطيسي نيز به ترتيب خواهيم داشت:
                     ( وبر-دور )        (11-2)

                 (  نيوتن- متر   )            (12-2)                  
به كمك روابط( ۱-۲ )و( ۲-۲ )معادل روابط فوق در دستگاه مرجع دلخواه بدست مي آيد. ماتريس تبديل كميتهاي استاتور و روتور را T ناميده و ابتدا از معادله ولتاژ شروع مي كنيم. بنابراين خواهيم داشت:
     (13ـ۲)                        ,   T     T 

    (14-2)             TVabc = TR (T-1 iodq) + T d/dt (T-1λodq)      

    (14-2)               (Vodq = Riodq + d/dt λodq + T d/dt (T-1 λodq 
با انجام عمليات رياضي روي جمله آخر رابطه نهايي زير نتيجه مي شود:
     (15-2)                                     Vodq = Riodq + d/dt λodq + Wλodq    
كه در آن:
                                                                                                                                                                                                                                                                                                

 (16-2)                                                                                                             
                                                  
                                                     

در ماتريس فوق:
                                       
                                      
كه f بيانگر كميت هاي ولتاژ، جريان و شار پيوندي است.
از مقايسه (۹-۲) و تبديل يافته اش يعني را بطه (۱۵-۲) مي توان نتيجه گرفت كه با اعمال تبديل T جمله اضافي Wλodq بوجود آمده است كه معمولاً ولتاژ چرخشي ناميده مي شود.

۲-۲-۲ معادلات تبديل يافته فلوي پيوندي:
براي فلوي پيوندي از روابط( ۱۱-۲) و (۱۳-۲) معادلات تبديل يافته را بدست مي آوريم:

        (17-2)                   

اگر به سيم پيچي هاي معادل مطابق شكل( ۲-۳) توجه شود، بدون هيچگونه محاسبه اي در مورد ماتريس اندوكتانس تبديل يافته مي توان نتيجه گرفت. ماتريس krLrkr-1,KsLsKs-1 قطري هستند. چرا كه در اثر دگرديسي مشابه سيم بندي هاي استاتور و روتور به سيم پيچي هاي متعامد تبديل شده اند. بطوريكه اولاً مقادير اندوكتانس ثابت هستند، ثانياً اندوكتانس متقابل بين سيم بندي هاي معادل استاتور يا روتور روي هردومحور q,d صفر مي باشند. اين درواقع ناشي از خاصيت مهم اينگونه تبديلها است كه قبلاً اشاره شد.

                      
                              شكل( ۲-۳ ) سيم پيچي هاي معادل

همانطوريكه در ابتدا گفتيم وجود محور ۰ جنبه رياضي دارد و در حقيقت مطرح نمي باشد.
بدليل احكام يكايي كردن اندوكتانس هاي مغناطيسي باهم برابر مي باشند. پس روي محورهاي q, d داريم:

  (18-2)              Lqs = Ldr = Ldsr = Lm   ,   Lqs = Lqr = Lqsr = Lm

با توجه به توضيحات فوق مي توان ماتريسهاي اندوكتانس تبديل يافته را نوشت:

               

      (19-2)                                                          

از روابط( ۱۷-۲ )و( ۱۹-۲ )براحتي فلوي پيوندي محورهاي q,d براي استاتور و روتور بدست مي آيد:

                  

    (20-2)                                                       

نكته اي كه بايستي دقت شود:
 از آنجائيكه تحريكي براي روتور وجود ندارد،جريانهاي مولفه صفر استاتور (طبق رابطه (۲۰-۲)) فقط فلوهاي پراكندگي را توليد خواهند كرد و در ايجاد شارهاي گذرنده از فاصله هوايي دخالتي ندارند. پس همواره خواهيم داشت:
   (21-2)                 Vodqr = 0           ,            ior = 0

۲-۲-۳- معادله تبديل يافته گشتاور مغناطيسي:
حال معادله تبديل يافته گشتاور مغناطيسي Te را بدست مي آوريم. از روابط( ۱۲-۲ )و(۱۳-۲ )داريم: 

             
Te = 3/2 (P/2).(iqsλds – idsλqs)                                                      

بنابراين معادلات مكانيكي حاكم بر ماشين القايي عبارتند از:

   (22-2)                     Te = 3/2 (P/2).(iqsλds – idsλqs)             
 
   (23-2)                          r = Te – Tm (2/p) J d/dt   

در اين روابط p تعداد قطبها، J ممان اينرسي روتور و Tm گشتاور مكانيكي (بار) مي باشند.در آخرين قسمت بهتر است توان حقيقتي برحسب متغيرهاي تبديل يافته بدست آورد. از آنجاييكه ks و kr ماتريس هاي متعامد هستند، در نتيجه خاصيت پايايي توان برقرار خواهد بود.

              P(t) = V(obcs)T iabcs = (ks-1 Vodqs)T (ks-1 iodqs) = 

                                (vodqs)T [(ks-1) (ks-1) T] iodqs

    (24-2)                                  p(t) = Vosios + Vdsids + Vqsiqs

اكثر ژنراتورهاي القايي روتور قفس سنجابي دارند ولي ماشينهاي قفس سنجابي با ماشين روتور سيم پيچي معادل قابل نمايش هستند. بنابراين مدل رياضي ژنراتور القايي با روتور سيم پيچي بدست آورده مي شود. اين مدل را مي توان از مدل موتوري با اصلاح سيستم از صورت مصرف كننده به توليدكننده نتيجه گرفت.
  • بازدید : 71 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۲صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

نیروگاه حرارتی جهت تولید انرژی الکتریکی بکار می‌رود که در عمل پره‌های توربین بخار توسط فشار زیاد بخار آب ، به حرکت در آمده و ژنراتور را که با توربین کوپل شده است، به چرخش در می‌آورد. در نتیجه ژنراتور انرژی الکتریکی تولید می‌کند. نیروگاه حرارتی به مقدار زیادی آب نیاز دارد. در نتیجه در محلهایی که آب به فراوانی یافت می‌شود، ترجیحا از این نوع نیروگاه استفاده می‌شود. چون انرژی الکتریکی را به روشهای دیگری ، مثل انرژی آب در پشت سدها (توربین آبی) ، انرژی باد (توربین بادی) ، انرژی سوخت (توربین گازی) و انرژی اتمی هم می‌توان تهیه کرد. سوخت نیروگاه حرارتی شامل ، فروت و یا گازوئیل طبیعی است. 
سوخت اصلی نیروگاه ، سوخت سنگین (مازوت) می‌باشد که توسط تانکرها حمل و از طریق ایستگاه تخلیه سوخت در سه مخزن ۳۳۰۰۰ متر مکعبی ذخیره می‌گردد. سوخت راه اندازی ، سوخت سبک (گازوئیل) است که در یک مخزن ۴۳۰ متر مکعبی نگهداری می‌شود. 
آب 
آب مصرفی نیروگاه ، جهت تولید بخار و مصرف برج خنک کن و سیستم آتش نشانی ، از طریق چاه عمیق تامین می‌گردد. 
سیستم خنک کن 
برج خنک کن نیروگاه از نوع تر می‌باشد و ۱۸ عدد فن (خنک کن) دارد که هر یک دارای الکتروموتوری به قدرت ۱۳۲kw و سرعت سرعت ۱۴۱RPM می‌باشد و بوسیله دو عدد پمپ توسط لوله‌ای به قطر ۵٫۲ متر آب مورد نیاز خنک کن تامین می‌گردد. دمای آب برگشتی در برج خنک کن ۲۹٫۶ درجه سانتیگراد و دمای آب خروجی از برج ۲۱٫۶ درجه سانتیگراد می‌باشد. 
سیستم تصفیه آب 
سیستم تصفیه آب جهت برج خنک کن 
آب لازم جهت برج خنک کن بایستی فاقد املاحی باشد که سریعا در لوله‌های کندانسور رسوب می‌کنند (از قبیل بی‌کربناتها). این املاح با افزودن کلرورفریک ، آب آهک و آلومینات سدیم گرفته می‌شود و سپس رسوبات جمع شده توسط یک جاروب جمع کننده به بیرون منتقل می‌شوند. به این آب که بدون سختی بی کربنات باشد، آب نرم می‌گویند. آب نرم وارد دو استخر ذخیره شده و از آنجا توسط پمپهایی جهت تامین کمبود آب به برج خنک کن فرستاده می‌شود. برای از بین بردن خزه و جلبک در این استخر ، سیستم تزریق کلر طراحی شده است. 
سیستم تصفیه آب جهت تولید بخار 
چون آب مورد نیاز برای تولید بخار و جبران کمبود سیکل آب و بخار بایستی کیفیت بسیار بالایی داشته باشد، لذا برای این منظور از یک سیستم مشترک برای هر دو واحد استفاده می‌شود. بعد از اینکه مقداری از سختی آب گرفته شد، وارد سه دستگاه فیلتر شنی می‌شود، سپس به مخزن ذخیره وارد و از آنجا توسط سه عدد پمپ به طرف فیلتر کربنی فعال فرستاده می‌شود، تا کلر موجود در آب بوسیله زغال فعال جذب شود. بعد از این فیلتر یک مبدل حرارتی در نظر گرفته شده که دمای آب را در ۲۵ درجه سانتیگراد ثابت نگه می‌دارد.

سپس این آب وارد دو دستگاه فیلتر ۵ میکرونی شده و ذراتی که قطر آنها بیشتر از ۵ میکرون می‌باشند، توسط این فیلترها جذب و وارد دو دستگاه ریورس اسمز می‌گردد. در این دستگاه ۹۰% املاح محلول در آب گرفته می‌شود. آب پس از این مرحله وارد مخزن زیرزمینی می‌گردد. سپس توسط سه پمپ به فیلترهای کاتیونی و آنیونی وارد شده و پس از تنظیم PH و کنترل از نظر شیمیایی به مخازن ذخیره آب وارد و مورد استفاده قرار می‌گیرد. 
بویلر 
بویلر نیروگاه دارای درام بالائی و پائینی بوده و به صورت گردش اجباری توسط سه عدد پمپ سیرکوله (Boiler Circulation Watepump) و کوره ، تحت فشار می‌باشد. درام بالایی معمولا به وزن ۱۱۰ تن در ارتفاع ۵۰٫۶ متری و ضخامت جداره ۱۱ سانتیمتر می‌باشد. بویلر دارای ۱۶ مشعل هست که در چهار طبقه و در چهار گوشه با زاویه ثابت قرار گرفته‌اند. مشعلهای ردیف پائین برای هر دو سوخت مازوت و گازوئیل بکار می‌رود. 
توربین 
نیروگاه از نوع ترکیب متوالی در یک امتداد (Tadem Compound) و دارای سه سیلندر فشار قوی ، فشار متوسط و فشار ضعیف می‌باشد که توربین فشار قوی و فشار متوسط در یک پوسته قرار گرفته و در پوسته دیگر توربینهای فشار ضعیف قرار دارند. توربین فشار قوی ۸ طبقه و توربین فشار متوسط ۵ طبقه و توربین فشار ضعیف با دو جریان متقارن و هر یک دارای ۵ طبقه است. بخار از طریق دو عدد شیر اصلی در دو طرف توربین و شش عدد شیر کنترل وارد توربین فشار قوی شده و بعد از انبساط در چندین طبقه از توربین به بویلر بر می‌گردد. سپس وارد توربین فشار متوسط شده و بعد از انبساط توسط یک لوله مشترک وارد توریبن فشار ضعیف گردیده و به طرف کندانسور می‌رود. 
کندانسور 
کندانسور نیروگاه از نوع سطحی یک عبوری با جعبه آب مجزا می‌باشد که در زیر توریبن فشار ضعیف قرار گرفته است. برای ایجاد خلا کندانسور از دو نوع سیستم استفاده می‌شود که سیستم اول در موقع راه اندازی و توسط یک مکنده هوا انجام می‌یابد. در طول بهره برداری خلا لازم توسط دو دستگاه پمپ تامین می‌گردد که این پمپها فشار داخل کندانسور را کاهش می‌دهند. 
ژنراتور 
ژنراتور طوری طراحی شده است که در مقابل اتصال کوتاه و نوسانات ناگهانی بار و احیانا انفجار هیدروژن در داخل ماشین مقاومت کافی داشته باشد. سیستم تحریک آن شامل یک اکساتیر پیلوت (Pilot exiter) با ظرفیت ۴۵ کیلوولت آمپر می‌باشد و جریان تحریک اکسایتر پیلوت در لحظه Flashing از طریق باطری خانه تامین می‌شود. ضمنا سیم پیچهای دستگاه توسط هوا خنک کاری می‌شوند. 
ترانسفورمرها و تغذیه داخلی نیروگاه 
ترانس اصلی (Main Ttansformer):این ترانس به صورت سه تک فاز با ظرفیت هر کدام ۱۵۰ مگا ولت آمپر و فرکانس ۵۰ هرتز و امپرانس ولتاژ ۱۴٫۲ درصد به عنوان Step Up Tranformer ، جهت بالا بردن ولتاژ خروجی ژنراتور از ۲۰ کیلو ولت تا ۲۳۰ کیلو ولت بکار رفته است. در ضمن نسبت تبدیل ، ۱۰٫۲۰%±۲۴۷ کیلو ولت می‌باشد.
ترانس واحد (Unit Transformer):این ترانس با ظرفیت ۳۵/۲۲/۲۲ مگا ولت آمپر و نسبت تبدیل ۳/۳۱۶/۵۱۶%±۲۰ و فرکانس ۵۰ هرتز و امپدانس ولتاژ ۸٫۵% و تپ چنجر Off- Loud ، ولتاژ ۲۰ کیلو ولت خروجی ژنراتور را تبدیل به ۶ کیلو ولت نموده و به منظور تامین مصارف داخلی نیروگاه در حین بهره برداری بکار می‌رود.
ترانس استارتینگ (Start up Trans): این ترانس به تعداد دو عدد ، به نامهای LTB و LTA و با ظرفیت ۲۵/۲۵/۲۵ مگا ولت آمپر و نسبت تبدیل ۱۰%±۳/۶/۱۰%± کیلو ولت و فرکانس ۵۰ هرتز و امپدانس ۱۰% و تپ چنجر On Lead ، ولتاژ ۲۳۰ کیلو ولت شبکه را تبدیل به ۶ کیلو ولت نموده و شینه‌ها را طبق شکل شماتیک ضمیمه تغذیه می‌نماید.
ترانس تغذیه (Auxiliary Trans): ترانس تغذیه در ظرفیتهای مختلف ۶۳۰/۱۶۰۰/۲۵۰۰ کیلو ولت آمپر ، ولتاژ ۶ کیلو ولت را تبدیل به ۴۰۰ ولت می‌نماید که جهت تامین مصارف داخلی فشار ضعیف بکار می‌رود
ولید برق در یک نیروگاه
وقتی وارد یک نیروگاه میشوید در وهله اول احساس ورود به یک شهر بزرگ به شما دست میدهد ! منطفه ای با ساختمانها و سازه های بسیار بلند اینجا در حقیقت همان مبدا تولید انرژی است در کشور ما تقریبا از اکثر نیروگاها استفاده میشود . به جز نیروگاه اتمی بقیه نیروگاهها همکنون در حال تولید و انتقال انرژی هستند . یکی از پرکاربرد ترین نیروگاهها در کشور ما نیروگاهای سیکل ترکیبی هستند : 
این نیروگاه از ترکیب دو نیروگاه حرارتی و گازی تشکیل شده . نیروگاه سیکل ترکیبی به مراتب دارای راندمانی بالاتر از نیروگاه حرارتی است و یکی دیگر از مشخصه های خوب آن این است که خیلی زود وارد مدار میشود ! نیروگاه نکا در شمال کشور – نیروگاه شهید رجایی قزوین – نیروگاه شازند اراک – نیروگاه قم از این دسته نیروگاهها هستند ! بعد از نیروگاههای سیکل نوبت به نیروگاههای برق – آبی میرسه که به عنوان نیروگاههای استراتژیک هم از اونها یاد میشه ! تولید این نیروگاهها هیچگاه دائمی نیست و فقط بستگی به زمان خروج آب از دهانه سد دارد ! قدرت تولیدی این نیروگاهها معمولا پایین است و تناه برتری آنها این است که از نظر اقتصادی نیازی به هزینه کردن برای مواد اولیه ندارند ! و عملا با آب کار میکنند . به خاطر تولید ثابت آنها معمولا برای کنترل فرکانس شبکه از این نیروگاهها زیاد استفاده میشود ! بقیه نیروگاهها نیز کم و بیش در شبکه مورد استفاده قرار میگیرند به عنوان مثال مقداری در حدود ۱٫۲ مگاوات توسط نیروگاههای بادی منجیل به شبکه تزریق میشوند و در آینده این مقدار بالاتر هم خواهد رفت . 
اجازه دهید تا با نحوه تولید برق در یک نیروگاه سیکل ترکیبی آشنا شویم : 
من سعی میکنم نحوه کار نیروگاه رو خیلی ساده برای دوستان تشریح کنم تا درک آن هم راحت تر باشد :
مهمترین عنصر در یک نیروگاه آب است . در حقیقت بخار آب با گردش در میان پره های توربین باعث به حرکت در آوردن توربین ونهایتا چرخش ژنراتور و تولید برق میشود . نخست آب موجود در بویلر به کمک حرارت که توسط سوختهاز فسیلی مثل مازول ایجاد میشود گرم میشود الابته در نیروگاه سیکل حرارت فرار گاز نیز به سمت بویلر هدایت میشود تا بویلر زودتر گرم شود . بویلر در حقیقت یک منبع بزرگ آب است که آب درون آن به بخار تبدیل میشود . حال بخار ایجاد شده توسط لوله های مخصوصی به سمت توربین حرکت میکند . در طول مسیر قطر لوله انتقال را کوچک میکنند تا فشار بخار بیشتر شود . نهایتا بخار با فشار بالا به توربین برخورد کرده و باعث چرخش آن میشود . مکانیزم چرخش توربین بسیار پیچیده است و من از توضیح آن صرف نظر میکنم . بخار عبور داده شده از روی پره توربین به سمت واحد خنک کننده یا اصطلاحا کندانسور میرود تا در آنجا مجددا به حالت مایع تبدیل شود و نهایتا به اول سیکل بازگردد ! تمامی این مراحل در اتاق کنترل نیروگاه به طور ۲۴ ساعته کنترل میشود . به وسیله شیرهای الکترونیکی که اصطلاحا به آنها گاورنر گفته میشود میتوان مقدار بخار خروجی را تنظیم کرد که این امر نهایتا منجر به تنظیم سرعت چرخش ژنراتور و نهایتا تنظیم مقدار ولتاژ و فرکانس میشود 
معمولا یک نیروگاه دارای ۳۰۰ تا ۲۰۰۰ پرسنل است که این نشاندهنده حجم بالای کار در این واحد تولیدیست ! در کشور ما مدیریت کلیه نیروگاههای کشور بعهده سازمان توانیر میباشد ! لازم به ذکر است که به زودی نیروگاههای خصوصی نیز وارد شبکه سراسری خواهند شد !

  • بازدید : 65 views
  • بدون نظر
این فایل در ۳۳صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

نيروگاه نكا در استان مازندران به فاصلة ۳۰ كيلومتري شمال جاده ساري – نكا در منطقه اي به نام ميان كاله در ساحل درياي مازندران قرار گرفته است.
نيروگاه نكا به وسيله ۳ رشته جاده به شرح زير :
۱- نيروگاه ، نكا به طول تقريبي ۲۵ كيلومتر
۲- نيروگاه ، دشت ناز ، فرخ‌آباد – ساري به طول تقريبي ۴۵ كيلومتر
۳- نيروگاه ، دشت ناز ، جاده ساري – نكا به طول ۳۵ كيلومتر
به شهرهاي نكا و ساري متصل مي باشد
ب: شرح مختصري از مشخصات نيروگاه
نيروگاه نكا با داشتن ۴ واحد ۴۴۰ مگاواتي قدرت توليد ۱۷۶۰ مگاوات را دارا ميباشد، سوخت اصلي نيروگاه گاز و سوخت كمكي ان سوخت سنگين (مازوت) است . آب مصرفي نيروگاه جهت توليد بخار و به حركت درآوردن توربين از طريق ۳ حلقه چاه عميق و اب خنك كن نيروگاه از دريا تأمين مي گردد .
نيروي لازم براي راه‌اندازي نيروگاه از طريق شبكه سراسري و در صورت قطع ان از وجود دو واحد توربين گاز به قدرت ۶/۱۳۷ مگاوات تأمين مي گردد .
سوخت
سوخت اصلي نيروگاه گاز طبيعي مي باشد كه از منابع گاز سرخس تأمين و به وسيله يك رشته خط لوله به نكا منتقل مي گردد . سوخت كمكي نيروگاه مازوت (سوخت سنگين) است كه از طريق راه‌آهن مازندران و تانكر به ايستگاه تخليه سوخت واقع در نكا تحويل و توسط خط لوله به نيروگاه منتقل مي گردد .
درضمن ايستگاه تخليه ديگري در نيروگاه وجود دارد كه تانكرها را مي توان در آن محل تخليه كرد .
مجريان طرح – پيمانكاران – مشاوران
كارفرما وزارت نيرو – شركت توانير
مهندس مشاور شركت كاميران
اجرا كنندگان طرح كنسرسيوم بي.بي.سي – ببكاك – شركت بيل
فينگر برگر (كنسرسيوم مازندران)
الف: كارهاي ساختماني و محوطه
محوطه سازي شركت بيل فينگر برگر     bill finger berger
ب: ديگ بخار و تصفيه خانه شركت ببكاك       Babcok
ج: توربين ، ژنراتور و كنترل       شركت براون باوري   B . B . C
د: پست فشار قوي                  شركت ميتسوبيشي
مشاور طرح پست فشار قوي شركت          ميل – مهاب
تاريخ عقد قرارداد نيروگاه ۳۰آگوست ۱۹۷۵ برابر با ۸/۶/۵۴
تاريخ عقد قرارداد پست ۲۶ژانويه ۱۹۷۶ برابر با ۶/۱۰/۵۵
تاريخ شروع عمليات ساختماني
نيروگاه تاريخ عقد قرارداد
تاريخ شروع عمليات ساختماني
پست تابستان ۵۶ (۱۹۷۷)
مشخصات تانكهاي سوخت و ميزان مصرف نيروگاه به شرح زير است :
حجم تانك سوخت سنگين واقع در ايستگاه تخليه m 7000
حجم تانك سوخت سنگين واقع در ايستگاه نيروگاه m 70000*2
ارتفاع تانك سوخت سنگين واقع در ايستگاه تخليه m 34/2 + 5/17
قطر تانك سوخت سنگين واقع در ايستگاه تخليه m 75
حجم تانك سوخت سبك m 1000 
ارتفاع تانك سوخت سبك m 9/10 
قطر تانك سوخت سبك m 11
مصرف سوخت سنگين m  / h 95 * 4
مصرف گاز Nm   / h 110000 * 4
چنانچه بعللي ارسال سوخت (گاز – مازوت) به نيروگاه قطع گردد ميزان سوخت ذخيره براي باركامل حداكثر ۱۴ روز مي باشد .
آب مصرفي ، آب خنك كن و تصفيه خانه 
آب شيرين مصرفي نيروگاه بوسيله ۳ حلقه چاه عميق كه در حومه ايستگاه تخليه سوخت واقع در نكا قرار دارد ، به صورت زير تأمين مي گردد :
ابتدا آب خروجي از اين چاهها بداخل دو استخر سرپوشيده واقع در ايستگاه تخليه سوخت ريخته شده و به وسيله يك خط لوله ۲۵ كيلومتري به دو استخر سرپوشيده ديگر به حجم كل ۱۵۰۰ مترمكعب كه در مجاورت تصفيه خانه نيروگاه قرار دارند ، سرازير و از آنجا به يك مخزن مرتفع (۷۵ متر) با حجم m 450 پمپ مي گردد از اين منبع قسمتهاي مختلف نيروگاه
۱- آب آتش نشاني
۲- آب شرب مصرفي
۳- آب مورد نياز تصفيه خانه
تغذيه مي گردد .
آب شرب مصرفي ايستگاه تخليه بوسيله تصفيه خانه‌اي در مجاورت استخرهاي سرپوشيده واقع در ايستگاه مزبور تأمين مي شود .
تصفيه خانه نيروگاه با قدرت توليد ۱۶۰ مترمكعب در ساعت آب مقطر مصرفي نيروگاه را با استفاده از سيستم مبدل يوني ( Deminer Lixer ) تأمين مي نمايد .
براي سرد كردن (تقطير) بخار خروجي توربين از آب دريا استفاده مي شود كه پس از كلرزني داخل لوله هاي كنداستور مي شود ، علاوه بر اين براي مصارف آتش نشاني در محل تانكهاي سوخت نيز از آب دريا استفاده مي شود . به منظور حفاظت محيط زيست سيستم خروجي آب طوري در نظر گرفته شده است كه اختلاف درجه حرارت آب خروجي و آب دريا در شعاع ۲۰۰ متري دهانه كانال خروجي كمتر از ۲ درجه است .
مولد بخار (بويلر)
ديگ بخار نيروگاه از نوع بدون مخزن (once tnrough) مي باشد و به همين جهت آب در حال گردش درون آن بسيار كم مي باشد .
كوره آن از دو محيط متصل به هم تشكيل شده كه محيط اول به وسيله جدار لوله اي محصور گشته و در اين محيط سوخت و هوا مخلوط شده و به وسيله ۱۴ مشعل ايجاد شعله نموده و آب موجود در لوله ها به بخار تبديل مي گردد . بخار توليد شده در اين محيط به وسيله عبور گازهاي گرم كوره در محيط دوم اشباع شده و به بخار داغ تبديل مي گردد . كه قابل مصرف در توربين مي باشد . درجه حرارت بخار ورودي به توربين توسط آب پاشها (  De Super heater  ) كه از مسير آب تغذيه گرفته مي شود تنظيم مي گردد . آب مصرفي بويلرها توسط يك پمپ توربيني كه ظرفيت آن صددرصد بار واحد است و يا توسط دو پمپ آب تغذيه الكتريكي پنجاه درصد تأمين مي گردد . آب تغذيه اين پمپها از يك منبع آب مرتفع (۲۶ متر) گرفته شده و پس از گرم شدن توسط گرمكنهايي شماره ۶ و ۷ به بويلر وارد مي گردد .
مشخصات بويلرهاي نيروگاه نكا به شرح زير مي باشد .
سوخت گاز                             سوخت مازوت
دبي بخار (فلوي بخار زنده)                  th 1408                            th  3/1472
درجه حرارت بخار سوپر هيتر              C 535                              C 535
فشار بخار سوپر هيتر                        ata 190                             ata 196
فشار بويلرهاي طراحي شده                aT 210 براي HP           و      66 براي IP
دبي بخار / هيتر Re heater                     t/h 4/1266                         t/h 6/1262
فشار بخار / هيتر Re heater                   aT 5/49                             aT 50
درجه حرارت هواي گرم ورودي (اتاق احتراق)  C 325                      C 325
فشار بخار / هيتر (ورودي به قسمت فشار متوسط) Kg/cm 2/48            Kg/cm 7/47
درجه حرارت / هيتر (ورودي به قسمت فشار متوسط) C 530              C 530
دبي بخار اصلي                              t/h 1408                            t/h 3/1472
دبي بخار / هيتر                            t/h 4/1266                           t/h 6/1262
فشار كنداستور                             Kg/cm 68%                          Kg/cm 66%
تعداد لوله هاي كنداستور             عدد    15600
مقدار آب خنك كننده كنداستور t/h 23500*2
درجه حرارت آب خنك كننده ورودي كنداستور C 21
درجه حرارت آب خنك كننده خروجي كنداستور C 31
سرعت چرخش RPM 3000
طول توربين mm 20445
تعداد شاخه هاي ورودي به توربين ۷
نرخ حرارتي توربين Kcal/Kwhr 2300
سرعت چرخش Turning uear RPM 40
تعداد ياتاقان Bearing 3
نقطه ثابت پوسته خارجي توربينهاي فشار قوي و متوسط انتهاي قسمت فشار متوسط نقطه ثابت پوسته خارجي توربين فشار ضعيف وسط قسمت فشار ضعيف .
سوخت گاز                                              سوخت مازوت
درجه حرارت آب تغذيه             C 264                         C 8/262
فشار آب تغذيه در اكنومايزر       aTa 255                       Kg/cm 273
درجه حرارت گاز خروجي از كوره (دود) C 120                 C 160
مصرف سوخت                       m / h 110294                 Kg / h 94948
فشار Saftey valve بخار اصلي                                        kg / cm 210
ارتفاع بويلر m 60/41
ارتفاع كف بويلر m 8
تعداد سوت بلوئر ۴
آب اضافي لازم mack upw حدود t/h 11
گاز خروجي از كوره پس از اينكه آخرين انرژي خود را به آب ورودي به بويلر و هواي ورودي به كوره داد به دودكش رانده مي شود ، به منظور حفاظت محيط زيست دودكش نيروگاه با مشخصات زير ساخته شده است :
قطر فنداكسيون m 21
ارتفاع m 134
قسمت پايين دودكش
قطر خارجي m 10
قطر داخلي m 14/9
ضخامت بدنه cm 43
قسمت بالاي دودكش
قطر خارجي m 916/7
قطر داخلي m 516/7
ضخامت cm 20
ابعاد قسمت ورودي به دودكش
ارتفاع m 90/8
عرض m 30/3
فاصله مركز تا زمين m 30/32
 
توربين
توربين نيروگاه از نوع فشار متغير ( Sliding Pressure ) بوده و تغيير بار در ان (براي بارهاي بيش از ۱۵۰ مگاوات) بوسيله تغيير فشار در بخار خروجي بويلر صورت مي گيرد ، توربين شامل سه قسمت هم محور متصل به هم مي باشد كه عبارتند از : قسمت فشار قوي ، قسمت فشار متوسط و قسمت فشار ضعيف . بخار اصلي از طريق دو شير اصلي ( Stop valve ) و چهار شير كنترل به مرحله فشار قوي توربين وارد و پس از به حركت درآوردن پره‌هاي توربين از آخرين طبقه اين قسمت خارج و به داخل كوره رانده مي شود .
بخار خروجي از قسمت فشار قوي توربين پس از كسب حرارت لازم و رسيدن به درجه حرارت بخار اصلي ( Hot Reheat ) از طريق دو شير مركب ( Stop & Intercept valve ) به قسمت فشار متوسط توربين وارد مي گردد و پس از دادن انرژي خود به پره هاي توربين از آخرين قسمت اين طبقه وارد قسمت فشار ضعيف مي گردد و پس از به گردش در آوردن پره هاي آن ( تبديل انرژي حرارتي به مكانيكي) از آخرين طبقه قسمت فشار ضعيف وارد كندانسور مي گردد .
آب تقطير شده در كندانسور به وسيله پمپ پس از گذشتن مجدد از تصفيه خانه ( قسمت Polishing Plant ) از طريق گرمكنهاي ۱ ، ۲ ، ۳ و ۴ وارد محفظه تغذيه پمپهاي فشار قوي شده و پس از خارج شدن گازهاي محلول در ان به وسيله پمپهاي فشار قوي از طريق گرمكنهاي ۶ و ۷ وارد بويلر مي گردد .
مشخصات توربينهاي نيروگاه به شرح زير مي باشد :
سوخت گاز سوخت مازوت
فشار بخار اصلي (ورودي به قسمت فشار قوي)            kg/cm 181               kg/cm 7/187
درجه حرارت بخار اصلي (ورودي به قسمت فشار قوي)   C 530                     C 530
فشار بخار / هيتر (ورودي به قسمت فشار متوسط)       kg/cm 2/48              kg/cm 7/47
درجه حرارت / هيتر (ورودي به قسمت فشار متوسط)   C 530                     C 530
دبي بخار اصلي                                                t / h 1408                  t / h 3/1472
دبي بخار / هيتر                                              t / h 4/1266               t / h 6/1262
فشار كندانسور                                              kg/cm 68%                  kg/cm 66%
تعداد لوله هاي كندانسور عدد ۱۵۶۰۰
مقدار آب خنك كننده كندانسور t/ h 23500*2
درجه حرارت آب خنك كننده ورودي كندانسور C 21
درجه حرارت آب خنك كننده خروجي كندانسور C 31
سرعت چرخش RPM 3000
طول توربين mm 20445
تعداد شاخه هاي بخار ورودي به توربين ۷
نرخ حرارتي توربين Kcal/Kwhr 2300
سرعت چرخش Turning uear RPM 40
تعداد ياتاقان Bearing 3
نقطه ثابت پوسته خارجي توربينهاي فشار قوي و متوسط انتهاي قسمت فشار متوسط نقطه ثابت پوسته خارجي توربين فشار ضعيف وسط قسمت فشار ضعيف .
ژنراتور 
ژنراتور نيروگاه داراي دو قطب است و به طور مستقيم به توربين فشار ضعيف متصل مي بشد ، استاتور آن از سيم پيچي استاتور و پوسته ( Pressure Tight ) مي باشد .
بدنه روتور يك تكه مي باشد و سيم پيچي روتور در شيارهاي آن قرار گرفته براي خنك كردن سيم پيچهاي روتور و استاتور از دو سيستم استفاده مي گردد . سيم پيچهاي استاتور به وسيله آب (كاملا بدون يون) خنك مي گردد به اين طريق كه آب از ميان سيم پيچها عبور كرده و گرماي آنها را گرفته و به خارج منتقل مي كند . روتور به وسيله گاز هيدروژن كه از ميان شيارها و سطح روتور به گردش در مي آيد خنك مي شود ، فشار لازم براي به گردش درآوردن گاز توسط دو پروانه انتهاي روتور تأمين مي شود و چهار كولر وظيفه خنك كردن گاز گرم شده را بعهده دارند . ضمنا براي جلوگيري از نشت هيدروژن به خارج از ژنراتور و همچنين ممانعت از اتلاف آن از يك سيستم سه مداره آب بندي روغني استفاده مي شود .
تحريك ژنراتور به طور ساكن و توسط يك گروه تويستر (Thristor) انجام مي گيرد كه توسط يك ترانسفورماتور تحريك تغذيه مي گردد .
  • بازدید : 87 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۷صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

ماشينهاي سنكرون تحت سرعت ثابتي بنام سرعت سنكرون مي چرخند . و جزء ماشينهاي جريان متناوب (AC) محسوب مي شوند . در اين ماشينها بر خلاف ماشينهاي القائي ( آسنكرون ) ميدان گردان شكاف هوائي ورتور با يك سرعت كه همان سرعت سنكروه است مي چرخند . ماشينهاي سنكروه سه فاز بر دو نوع اند . 
۱- ژنراتورهاي سنكرون سه فاز يا الترناتورها
۲- موتورهاي سنكروه سه فاز
امروزه ژنراتورهاي سنكرون سه فاز ستون فقرات شبكه هاي برق را در جهان تشكيل مي دهد و ژنراتورهاي عظيم در نيروگاهها وظيفه توليد انرژي الكتريكي را به دوش مي كشند . موتورهاي سنكرون در مواقعي بكار مي روند كه به سرعت ثابت نياز داشته باشيم 
البته موتورهاي سنكرون تكفاز كوچكي هم وجود دارد كه در فصل بعد راجع به ان اشاره مي كنيم . نوع خطي موتورهاي سنكرون بنام موتورهاي سنكرون خطي يا LSM نيز در سيستم هاي حمل و نقل بكار مي رود .
يكي از مزاياي عمده موتورهاي سنكرون اينست كه مي تواند از شبكه توان راكتيو دريافت و يا به شبكه توان راكتيو تزريق كند . ماشينهاي سنكرون اعم از ژنراتور و موتور جزء ماشينهاي دو تحريكه محسوب مي شوند زيرا سيم پيچ رتور آنها توسط منبع DC تغذيه گشته و از استاتور انها جريان AC مي گذرد . بايد دانست ساختمان ژنراتور و موتور سنكرون سه فاز شبيه يكديگر است . شار شكاف هوائي در اين ماشينها منتجه شارهاي حاصله از جراين رتور و جريان استاتور مي باشد . 
در ماشينهاي القائي ( فصل قبل ) تنها عامل تحريك كننده جريان استاتور محسوب مي شد ، زيرا جريان رتور بر اثر عمل القاء پديد مي امد . لذا موتورهاي القائي همواره در حالت پس فاز مورد بهره برداري قرار مي گيرند ، زيرا به جريان پس فاز راكتيوي نياز داريم تا شار در ماشين حاصل شود . اما در موتورهاي سنكرون اگر مدار تحريك رتور ، تحريك لازم را فراهم سازد ، استاتور جريان راكتيو نخواهد كشيد و موتور در حالت ضريب توان واحد كار خواهد كرد . 
اگر جريان تحريك رتور كاهش مي يابد ، جريان راكتيو از شبكه به موتور سرازير مي شود تا به رتور جهت مغناطيس كننده گي ماشين كمك كند . در اينصورت موتور سنكرون سه فاز در حالت پس فاز كار خواهد كرد . اگر جريان تحريك رتور زياد شود ( ميدان رتور افزايش مي يابد ) در اينصورت جريان راكتيو پيش فاز از شبكه كشيده مي شود تا با ميدان رتور به مخالفت برخيزد . در اينصورت موتور در حالت پيش فاز كار مي كند و توان راكتيو به شبكه مي فرستد . 
از گفتار فوق نتيجه مي شود كه با تغيير جريان تحريك ( مدار رتور ) كه جرياني DC است ، ضريب توان موتور سنكرون سه فاز را مي توان كنترل نمود . بايد دانست كه در تمامي مراحل موتور از شبكه توان اكتيو (P) مي كشد اما توان راكتيو موتور (Q) به نحوه تحريك بستگي دارد . 
اگر موتور بي بار باشد تغيير جريان تحريك باعث مي گردد كه موتور گاهي بصورت مقاومت ، گاهي بصورت سلف و گاهي بصورت خازن عمل نمايد . موتور سنكرون بي بار را كندانسور سنكرون مي نامند و در سيستمهاي انتقال انرژي جهت تنظيم ولتاژ مورد استفاده قرار مي گيرد . در صنعت نيز گاهي براي بهبود ضريب توان بجاي خازن از موتورهاي سنكرون در حالت پيش فاز استفاده مي شود . 
در اينجا لازم است قدري درباره ساختمان ماشينهاي سنكرون سه فاز اعم از موتور و ژنراتور بحث شود . شكل ۱ و ۶-۱ شماي استاتور اين ماشينها را نشان مي دهد . درون شيارهاي استاتور سيم پيچي سه فاز استاتور جا سازي شده است و استاتور در اين ماشينها شبيه استاتور ماشينهاي القائي فصل قبل است . در شكل ۱ و ۶-۱ شماي دو نوع رتور براي ماشينهاي سنكرون نشان داده شده است :
۱- رتور با قطب هاي برجسته كه در آن برجستگي قطبها مشهود است و قطبها توسط سيم پيچي تحريك يا سيم پيچي ميدان تحريك مي شوند . واضح است كه در اين نوع ماشينها شكاف هوائي ( فاصله بين رتور و استاتور ) غير يكنواخت است . در زير قطبها شكاف هوائي كم و در ميان قطبها شكاف هوائي زيادي حاصل مي شود شكل ۱ و ۶-۱ .
۲- رتور استوانه يا رتور غير برجسته ، در اين نوع ماشينها شكاف هوائي درون ماشين كاملا يكنواخت است و رتور بصورت يك استوانه نسبتا كامل ساخته مي شود ۰ شل ۱ و ۶-۱) . 
شكل (۲ و ۶-۱) شماي بيرون ماشين سنكرون را نشان مي دهد . مي بينيم از استاتور سه پايانه خارج مي شود كه مربوط به سيستم سه فاز استاتور است . تغذيه جريان DC تحريك مربوط به رتور If نيز از طريق حلقه هاي لغزان موجود بر روي محور ماشين انجام مي شود . شكل ۳ و ۶-۱ وضعيت سيم پيچي هاي سه فاز استاتور و سيم پيچ تحريك را نشان مي دهد.
ساختمان ماشينهاي سنكرون سه فاز
استاتور ماشينهاي سنكرون سه فاز اعم از ژنراتور و موتور حاوي سيم پيچي سه فازي است كه درون شيارهاي استاتور جا سازي شده و رد طلو محيط آن پخش و توزيع گرديده اند . استاتور ماشينهاي سنكرون سه فاز شبيه ماشينهاي القائي سه فاز است . 
استاتور در ژنراتور بار را تغذيه مي كند و در موتور سنكرون به شبكه وصل مي شود تا جريان به درون موتور سرازير شود . در هر دو حال جريان استاتور يك جريان AC است . به سيم پيچي استاتور سيم پيچي آرميچر نيز گفته مي شود و اين امر بر خلاف ماشينهاي DC است . زيرا در ماشينهاي DC سيم پيچي آرميچر بر روي رتور قرار دارد . سيم پيچي استاتور يا آرميچر در ماشينهاي سنكرون طوري طراحي مي شوند كه جريان و ولتاژ زيادي را تحمل نمايند . 
رتور ماشينهاي سنكرون حاوي سيم پيچي تحريك يا سيم پيچي ميدان است و اين سيم پيچي توسط جريان DC تحريك مي گردد . شكل ۶-۱ شماي كلي ماشينهاي سنكرون را نشان مي دهد و قبلا قدري راجع به ان صحبت كرديم . همانطور كه در شكل ۶-۱ ديديم رتور اين ماشينها بر دو نوع است:
۱- رتور قطب برجسته : اين رتورها عمدتا در ماشينهائي بكار مي رود كه سرعت سنكرون آنها كم است . 
۲- رتور قطب برجسته : اين رتورها عمدتا در ماشينهائي بكار مي رود كه سرعت سنكرون آنها زياد است . 
در اينجا بد نيست بدانيد در نيروگاههاي بخاري از ژنراتورهاي با رتور استوانه اي ( غير برجسته ) استفاده مي شود . در نيروگاههاي ديگر كه سعرت چرخش توربين متصل به محور ژنراتور كم است از رتورهاي قطب برجسته استفاده مي شود. شكل ۶-۲ تصوير يك ژنراتور با قطب استوانه اي ( غير برجسته ) عظيم الجثه را نشان مي دهد و شكل ۶-۳ تصوير يك ژنراتور قطب بر جسته را به نمايش مي گذارد . در اين فصل ابتدا راجع به عملكرد ماشينهاي سنكرون بارتور استوانه اي در حالت ماندگار مانا بحث مي شود و سپس اثر برجستگي قطبها را مطرح مي سازيم . 

ژنراتور سنكرون
شكل ۱ و ۶-۴ را در نظر مي گيريم و فرض مي كنيم اگر جريان (If) DC از سيم پيچي تحريك رتور بگذرد شاري با توزيع سينوسي در شكاف هوايي ايجاد مي كند . حال اگر رتور توسط محرك اوليه مثل موتور ديزل يا تورين يا موتور DC چرخانده شود يك ميدان گردان در شكاف هوائي حاصل مي شود . به اين ميدان لفظ ميدان تحريك نيز اطلاق مي شود . 
اين ميدان در سيم پيچهاي سه فاز آرميچر ( cc/,bb/ , aa/ در شكل ۶-۴ ) ولتاژ القاء مي كند و اين سه ولتاژ القائي در شكل ۲ و ۶-۴ نشان داده شده است . اين ولتاژها از نظر دامنه يكسان ، اما با هم ۱۲۰درجه الكتريكي اختلاف فاز دارند . به اين ولتاژها نامهاي زير اطلاق مي گردد و با علامت Ef مشخص مي شوند.
۱- ولتاژ القاء شده 
۲- ولتاژ توليد شده
۳- ولتاژ داخلي
۴- ولتاژ تحريك
گفتني است كه سرعت رتور سرعت سنكرون و فركانس ولتاژهاي القائي طبق رابطه زير بهم مربوط مي شوند :
(۶-۱)  
يا : 
(۶-۲)  

N سرعت رتور ( سرعت سنكرون ) بر حسب دور در دقيقه بوده و p تعداد قطبهاي رتور است . مقدار موثر ولتاژ تحريك (Ef) از رابطه ۵-۲۷ فصل قبل قابل استحصال است .
(۶-۳) Ef=4/44f f Nkw

f  شار هر قطب بخاطر جراين تحريك If تعبير مي شود . N تعداد حلقه ها يا دور ها در هر فاز بوده و Kw ضريب سيم پيچي نام دارد . از روابط (۶-۲) و (۶-۳) داريم :
(۶-۴) Ef  nf

مي بينيم ولتاژ تحريك (Ef) كه همان ولتاژ القائي يا ولتاژ داخلي يا ولتاژ توليد شده مي باشد ، با شار تحريك و سرعت متناسب است . واضح است كه شار تحريك (f) نيز با جريان تحريك If تناسب دارد . تغييرات ولتاژ تحريك Ef بر حسب جريان تحريك (If) تحت سرعت ثابت در شكل ۶-۵ نشان داده شده است . ولتاژ القائي مربوط به If=0 بخاطر پديده پس ماند مي باشد . 
در ابتدا تغييرات Ef بر حسب If خطي است ، اما پس از عبور از مرحله تغييرات خطي اگر If زياد شود f ديگر با If رابطه خطي ندارد مساله اشباع و لذا طبق محني شكل ۶-۵ Ef نيز تقريبا ثابت مي شود . به منحني شكل ۶-۵ مشخصه مدار باز ژنراتور سنكرون سه فاز نيز اطلاق مي شود
بايد دانست در حالت بي باري يعني در حالتي كه بار به پايانه هاي استاتور وصل نباشد ، در اينصورت Ef معادل ولتاژ پايانه ژنراتور است كه م يتوان انرا با ولت متر اندازه گيري نمود . بهمين دليل به مشخصه شكل ۶-۵ مشخصه مدار باز يا OCC اطلاق مي شود .
نام ديگر اين منحني مشخصه مغناطيس شوندگي است . اگر در شكل ۳ و ۶-۱ پايانه هاي استاتور ژنراتور سنكرون به بار سه فاز متصل شود جريان هاي Ic , Ib , Ia برقرار مي گردد فركانس اين جريان ها با Ef يكسان است . اين سه جريان نيز ميدان گردان در شكاف هوائي پديد مي اورند .
لذا متجه شار در شكاف هوائي از مجموع دو شار گردان رتور و استاتور حاصل مي گردد . ايد دانست سرعت چرخش اين دو شار يكسان بوده و همان سرعت سنكرون است رابطه ۶-۱ . گيريم f شار حاصله توسط جراين تحريك If و a بخاطر جريان استاتور Ia حاصل شود . به a شار عكس العمل آرميچر نيز گفتهمي شود . پس :
شار منتجه رد شكاف هوائي ( از اشباع صرفنظر شده است ) r=f+a= 
بايد دانست سرعت دوران هر سه شار فوق الذكر در شكاف هوائي همان سرعت سنكرون است ( رابطه ۶-۱) شكل ۶-۶ نمودار فازوري فضايي اين سه شار را نشان مي دهد .
 mmf مربوط به رتور Ff كه در اثر جريان تحريك If حاصل مي شود شار f  را توليد مي كند و همگي در يك امتداد  نشان داده شده اند . ولتاژ تحريك Ef بخاطر اصل فاراده از f بميزان ۹۰ درجه عقب مي افتد . گيريم جريان استاتور  Ia از Ef بميزان  درجه عقب باشد . mmf مربوط به Ia كه با Fa نشان داده مي شود شار a را توليد مي كند و همگي در امتداد Ia در شكل ۶-۶ نشان داده شده اند . mmf منتجه يا Fr بقرار زير است :
Fr=Ff+Fa 

اگر از اشبع صرفنظر شود در اينصورت r نيز منتجه f و a خواهد بود و بايد دانست r را همان Fr توليد مي نمايد . در قسمتهاي بعدي درباره رابطه mmf ها و شارها بيشتر صحبت مي شود . 

شين بي نهايت
ژنراتورهي سنكرون سه فاز عمدتا به سيستم قدرت متصل اند و بندرت به تنهايي بارهاي خاص و محلي را تامين مي كنند . در صورتيكه ژنراتورهاي سنكرون سه فاز به شبكه قدرت وصل اند و مشتركا بار مشتركين را تامين مي كنند در اينصورت اصطلاحا مي گويند كه ژنراتورها به شين بي نهايت وصل اند . 
از انجائيكه تعداد ژنراتورهاي متصل به شبكه زياد بوده و اندازه اين ژنراتورها نسبتا بزرگ و حجيم است لذا ولتاژ و فركانس شين بي نهايت به سختي قابل تغيير است و ثابت مي باشد . مصرف كننده ها بار از نقاط مختلف شين بي نهايت توسط انشعابهائي تغذيه مي شوند . 
شكل ۶-۷ يك شين بي نهايت را كه گاهي نيز به آن شبكه بهم پيوسته نيز اطلاق مي شود ، نشان مي دهد . معمولا ولتاژ پايانه هاي ژنراتورهاي مدرن امروز حدود ۳۳ كيلو ولت است . لذا براي وصل ژنراتورها به شين بي نهايت يا شبكه بهم پيوسته از ترانسفور ماتور استفاده مي شود . 
پس از افزايش ولتاژ ژنراتورها توسط ترانسفورماتورها اين ژنراتورها توسط خطوط انتقال انرژي به شين بي نهايت با شبكه بهم پيوسته وصل مي شوند . علت انكه ولتاژ خطوط انتقال انرژي بالاست آنستكه بازده سيستم افزايش يابد و از تلفات كاسته گردد . همانطور كه از شكل ۶-۷ پيداست خطوط انتقال انرژي فشار قوي از شين بي نهايت با شبكه منشعب شده تا مراكز بار تغذيه نمايد . در مراكز بار از ترانسفور ماتورهاي كاهنده استفاده مي شود تا بارهاي خانگي و بارهاي صنعتي و بارهاي تجاري تغذيه شوند . 
در نيروگاه ژنراتورهاي سنكرون بستهب ه شرايط خاص بهره برداري به شين بي نهايت وصل و يا از ان جدا مي شوند . وصل ژنراتور به شين بي نهايت مقوله موازي كردن ژنراتور با شين بي نهايت را مطرح مي سازد . 
قبل از موازي كردن ژنراتور سنكرون با شبكه ژنراتور سنكرون بايد مشخصات زير را دارا باشد :
۱- هم ولتاژ شبكه يا شين بي نهايت باشد.
۲- هم فركانس شبكه يا شين بي نهايت باشد
۳- توالي فاز ژنراتور با توالي فاز شبكه يكسان باشد
۴- همفاز شين بي نهايت يا شبكه باشد
در نيروگاهها چك كردن صحت شرايط فوق توسط دستگاهي بنام سنكروسكوپ انجام مي پذيرد شكل ۶-۸ وضعيت عقربه در اين دستگاه اختلاف فاز ولتاژ ژنراتور و ولتاژ شبكه را نشان مي دهد . جهت حركت عقربه نشان م يدهد كه ژنراتور بسيار سريع و يا بسيار آرام مي چرخد . بعبارت ديگر اين امر مشخص مي سازد كه آيا فركانس ژنراتور بيشتر يا كمتر از شبكه مي باشد ؟ بايد دانست مساله چك كردن توالي فازها توسط اين دستگاه امكان پذير نيست و قبل از موازي سازي بايد حتما اين امر مورد تائيد قرار گرفته باشد زيرا خطرات جبران ناپذيري را به دنبال خواهد داشت . 
هر گاه عقربه خيلي آرام حركت مي نمود ، بعبارت ديگر فركانسها تقريبا يكسان اند و به نقطه اختلاف فاز صفر رسيد وضعيت عمودي در جهت بالا مدار شكن دژنكتور را مي بنديم و ژنراتور را به شكبه بي نهايت وصل مي نمائيم . 
در آزمايشگاه بجاي استفاده از سنكروسكوپ مي توان از سه لامپ جهت موازي كردن ژنراتور با شبكه استفاده نمود . شكل ۶-۹ شماي مربوط به اين آزمايش را نشان مي دهد . 
در اينجا محرك اوليه يك موتور DC يا موتور القائي است كه نقش تورين نيروگاه را ايفا مي كند . سرعت چرخش محور رام يتوان طوري تنيم كرد كه فركانس ژنراتور سنكرون با شين بي نهايت مساوي گردد . في المثل مي توان گفت اگر ژنراتور سنكرون سه فاز ۴ قطبي باشد بايد انرا با سرعت ۱۸۰۰ درو در دقيقه بچرخانيم تا فركانس ۶۰ هرتز حاصل گردد . 
جريان تحريك IF را مي توان طوري تنظيم نمود كه دو دولتمتر V1 و V2 يك عدد را نشان دهند شكل ۶-۹ در اينحال اگر توالي فازها يكسان باشند در اينصورت لامپها درخشندگي يكساني خواهند داشت زيرا هنوز از اختلاف فاز صفر ولتاژها مطمئن نيستيم اگر فركانسها كاملا يكسان نباشند لامپها همگام با يكديگر روشن و خاموش مي شوند زيرا هنوز از اختلاف فاز صفر ولتاژها مطمئن نيستيم . حال ببينيم اگر شرايط فوق برقرار نباشد چه رخ م يده . براي توجيه مطلب از نمودار فاز روي استفاده مي كنيم گيريم :
فاز ورهاي ولتاژهاي شين بي نهايت EA , EB , EC 
فازورهاي ولتاژهاي ژنراتور سنكرون Ea , Eb , Ec 
فازروهاي ولتاژهاي دو سر لامپها ، دامنه EAa , EAb , ECc

الف – توالي فازها و فركانسها مشابه اند . اما ولتاژها يكسان نيستند . 
شكل ۱ و ۶-۱۰ را در نظر مي گيريم . در اينصورت با دو مجموعه فازوري دروبرو هستيم كه اين دو مجموعه با سرعت يكسان مي چرخند :
۱-  EC , EB , EA مربوط به شبكه بي نهايت 
۲-  Ec , Eb , Ea   مربوط به ماشين
ولتاژ دو سر لامپها يعني ECc , Ebb , EAa با هم مساويند و لذا در اين شرايط هر سه لامپ روشن و درخشندگي يكسان دارند . براي آنكه ولتاژها يكسان شود ، بايد جريان تحريك ژنراتور If افزايش يابد.

ب- ولتاژ ها و تواي فازها يكسان اند . اما فركانسها متفاوت مي باشند.
در اينصورت با دو مجموعه فاز ئري مطابق شكل ( ۲ و ۶-۱۰) روبرو هستيم و سرعت چرخش فازورها به فركانسها بستگي دارد . گيريم در t=t1 همچون شكل ( ۲ و ۶-۱۰) ولتاژها همفاز باشند در اينحالت ولتاژ دو سر لامپها صفر است و همگي خاموش اند . اگر f1>f2 باشد در لحظه اي بعد t=t2 در شل ۲ و ۶-۱۰ با نمودار فازوري ديگري روبرو مي شويم كه در شكل ۲ و ۶-۱۰ نشان داده شده است . در اينصورت ECc , Ebb , EAa بر دو ر لامپها ظاهر شده و با درشخندگي يكسان روشن مي وشند . لذا در صورتيكه f1f2  باشد لامپها همگام با يكديگر خاموش و روشن مي شوند . 
در اين شرايط بايد سرعت چرخش ژنراتور را افزايش داد تا خاموش شدن و روشن شدن همگام لامپها به آرامي صورت مي پذيرد . بايد دانست تغيير سرعت ژنراتور ، ولتاژهاي ماشين را تغيير مي دهد ، لذا بايد If را تنظيم نمود تا ولتاژها مشابه باقي بمانند . 

عتیقه زیرخاکی گنج