ماشین های الکتریکی

ماشین های الکتریکی

 جهت مشاهده کلیه قطعات موجود در وب سایت لطفاً کلیک کنید

ماشینهای الکتریکی ماشین های الکتریکی

ژنراتورها

 مقدمه: هدف از انجام این تحقیق بررسی سیر تحقیقات انجام شده با موضوع ژنراتورها(ساختمان و اساس کار و سیر تکاملی ژنراتوها بخصوص ژنراتور های سنکرون ) است . به این منظور ، بررسی مقالات منتشر شده که با این موضوع مرتبط بودند و جمع آوری خلاصه مطالبی از منابع صورت گرفت و بعد چکیده آنها استخراج شد.
ژنراتورها همواره یکی از مهمترین عناصر شبکه قدرت بوده و نقش کلیدی در تولید انرژی و کاربردهای خاص دیگر ایفاء کرده است . ساخت اولین نمونه ژنراتور (سنکرون) به انتهای قرن 19 برمی گردد. مهمترین پیشرفت انجام شده در آن سالها احداث اولین خط بلند انتقال سه فاز از لافن به فرانکفورت آلمان بود. در کانون این تحول ، یک هیدروژنراتور سه فاز 210 کیلو وات قرار گرفته بود. عیلرغم مشکلات موجود در جهت افزایش ظرفیت و سطح ولتاژ ژنراتورها، در طول سالهای بعد تلاشهای گسترده ای برای نیل به این هدف صورت گرفت.
 ژنراتورها  مقدمه: هدف از انجام این تحقیق بررسی سیر تحقیقات انجام شده با موضوع ژنراتورها(ساختمان و اساس کار و سیر تکاملی ژنراتوها بخصوص ژنراتور های سنکرون ) است . به این منظور ، بررسی مقالات منتشر شده که با این موضوع مرتبط بودند و جمع آوری خلاصه مطالبی از منابع صورت گرفت و بعد چکیده آنها استخراج شد .
ژنراتورها همواره یکی از مهمترین عناصر شبکه قدرت بوده و نقش کلیدی در تولید انرژی و کاربردهای خاص دیگر ایفاء کرده است . ساخت اولین نمونه ژنراتور (سنکرون) به انتهای قرن 19 برمی گردد. مهمترین پیشرفت انجام شده در آن سالها احداث اولین خط بلند انتقال سه فاز از لافن به فرانکفورت آلمان بود. در کانون این تحول ، یک هیدروژنراتور سه فاز 210 کیلو وات قرار گرفته بود. عیلرغم مشکلات موجود در جهت افزایش ظرفیت و سطح ولتاژ ژنراتورها، در طول سالهای بعد تلاشهای گسترده ای برای نیل به این هدف صورت گرفت. مهمترین محدودیتها در جهت افزایش و سطح ولتاژ ژنراتورها ، ضعف عملکرد سیستمهای عایقی و نیز روشهای خنک سازی بود .در راستای رفع این محدودیتها ترکیبات مختلف عایقهای مصنوعی، استفاده از هیدروژن برای خنک سازی و بهینه سازی روشهای خنک سازی با هوا نتایج موفقیت آمیزی را در پی داشت به نحوی که امروزه ظرفیت ژنراتورها به بیش از 1600DC  افزایش یافته است. در جهت افزایش ولتاژ ، ابداع پاورفرمر در انتهای قرن بیستم توانست سقف ولتاژ تولیدی را تا حدود سطح ولتاژ انتقال افزایش دهد. به نحوی که برخی محققان معتقدند در سالهای نه چندان دور ، دیگر نیازی به استفاده از ترانسفورماتورهای افزاینده نیروگاهی نیست. همچنین امروزه تکنولوژی ژنراتورهای ابررسانا بسیار مورد توجه است، انتظار می رود با گسترش این تکنولوژی در ژنراتورهای آینده ، ظرفیتهای بالاتر در حجم کمتر قابل دسترسی باشند.ژنراتورها:ماشین هایی هستند که انرژی مکانیکی را از محرک اصلی به یک توان الکتریکی در ولتاژ و فرکانس خاصی تبدیل می نماید.کلمه سنکرون به این حقیقت اشاره دارد که فرکانس الکتریک این ماشین با سرعت گردش مکانیکی شفت قفل شده است ، ژنراتورسنکرون برای تولید بخش اعظم توان الکتریکی در سرتاسر جهان به کار می رود. دو اصل فیزیکی مرتبط با عملکرد ژنراتورها وجود دارد. اولین اصل فیزیکی اصل القائی الکترومغناطیسی کشف شده توسط مایکل فاراده دانشمند بریتانیایی است. اگر یک هادی در یک میدان مغناطیسی حرکت کند یا اگر طول یا حلقه ی القائی ساکنی جهت تغییر استفاده شود. یک جریان ایجاد میشود یا القاء می شود. اگر یک جریان از میان یک کنتاکتور که در میدان  مغناطیسی قرار گرفته ، عبور کند میدان ، نیروی مکانیکی بر آن وارد می کند.
ژنراتور ها دارای دو اصل هستند: قسمتها و میدان که آهنربای الکترو مغناطیسی با سیم پیچ هایش و آرمیچر و ساختاری که از کنتاکتورحمایت می کند و کار قطع میدان مغناطیسی و حمل جریان القاء شده ژنراتور یا جریان ناگهانی به موتور را دارد است . آرمیچر معمولا” هسته ی نرم آهنی اطراف سیم های القائی که دور سیم پیچ ها پیچیده شده اند ، است .
ژنراتور ها از دو قسمت تشکیل شده اند: قسمت متحرک را رتور و قسمت ساکن آن را استاتور می گویند . رتور ها نیز از نظر ساختمان دو دسته اند: ماشین های قطب صاف و ماشین های قطب برجسته.
همچنین ژنراتورها بسته به آنکه نوع وسیله گرداننده رتور آنها چه نوع توربینی باشد به صورت زیر تقسیم می شوند:1) توربو ژنراتورها: در این وسیله گرداننده رتور ، توربین بخار است و چون توربین بخار جزء ماشین های تند گرد است بنابراین توربوژنراتور دارای قطب های صاف بوده و این ماشین توانائی ایجاد دورهای بسیاربالا را در قدرت های زیاد دارد امروزه اغلب توربوژنراتورها را دو قطبی می سازند چون با افزایش سرعت گردش کار توربین های بخار با صرفه تر وارزان ترتمام می شود.2) هیدرو ژنراتور ها :  در آن وسیله گرداننده رتور توربین آبی است و چون توربین آبی دارای دور کم است بنابراین هیدروژنراتور دارای قطب برجسته بوده و دارای سرعت کم می باشد.3)  دیزل ژنراتور ها :   در قدرت های کوچگ و اظطراری وسیله گرداننده رتور دیزل است که در  این موره هم قطب های رتور آن برجسته می باشد.ساختمان و اساس کار ژنراتور سنکرون:در یک ژنراتور سنکرون یک جریان  DC به سیم پیچ رتور اعمال می گردد تا یک میدان مغناطیسی رتور تولید شود. سپس رتور مربوط به ژنراتور به وسیله محرک اصلی چرخانده میشود ، تا یک میدان مغناطیسی دوار در ماشین بوجود آید.این میدان مغناطیسی ، یک ولتاژ سه فاز را در سیم پیچ های استاتور ژنراتور القاء می نماید.
در یک ماشین دو عبارت در توصیف سیم پیچ ها بسیار مورد استفاده است یکی سیم پیچ های میدان و دیگری سیم پیچ های آرمیچر. بطور کلی عبارت سیم پیچ های میدان به سیم پیچ هایی گفته می شود که میدان مغناطیسی اصلی را در ماشین تولید می نماید و عبارت سیم پیچ های آرمیچر به سیم پیچ هایی اتلاق می شود که ولتاژ اصلی در آن القاء می شود . برای ماشین های سنکرون ، سیم پیچ های میدان در رتور است.
رتور ژنراتور سنکرون در اصل یک آهنربای الکتریکی بزرگ است . قطب های مغناطیسی در رتور می تواند از نوع برجسته یا غیر برجسته باشد . کلمه برجسته به معنی قلمبیده است و قطب برجسته ، یک قطب مغناطیسی خارج شده از سطح رتور می باشد. ازطرف دیگر ، یک قطب برجسته یک قطب مغناطیسی هم سطح با سطح رتور است . یک رتور غیر برجسته یا صاف معمولا” برای موارد 2 یا 4 قطبی بکار می روند . در حالی که رتورهای برجسته برای 4 قطب یا بیشتر مورد استفاده هستند. چون در رتور میدان مغناطیسی متغیر است برای کاهش تلفات ، آن را از لایه های نازک می سازند. به مدار میدان در رتور باید جریان ثابتی اعمال شود ، چون رتور می چرخد ، نیاز به آرایش خاصی برای رساندن توان DC به سیم پیچ های میدانش دارد برای انجام این کار 2 روش موجود است :
1)  تهیه توان DC  از یک منبع بیرونی به رتور با رینگ های لغزان و جاروبک .
2)  فراهم نمودن توان DC از یک منبع توان DC که مستقیما” روی شفت ژنراتورهای سنکرون  نصب می شود.ساختمان و اساس کار ژنراتور سنکروندر یک ژنراتور سنکرون یک جریان dc به سیم پیچ رتور اعمال می گردد تا یک میدان مغناطیسی رتور اعمال می گردد تا یک میدان مغناطیسی رتور اعمال می گردد تا یک میدان مغناطیسی رتور تولید شود. سپس روتور مربوط به ژنراتور به وسیله یک محرک اصلی چرخاند می شود، تا یک میدان مغناطیسی دوار در ماشین به وجود آید . این میدان مغناطیسی یک ولتاژ سه فاز را در سیم پیچ های استاتور ژنراتور القاء می نماید.
در یک ماشین دو عبارت در توصیف سیم پیچ ها بسیار مورد استفاده است: یکی سیم پیچ های میدان و دیگری سیم پیچ های آرمیچر. بطور کلی عبارت سیم پیچ ها ی میدان به سیم پیچ هایی گفته می شود که میدان مغناطیسی اصلی را در ماشین تولید می کند. عبارت سیم پیچ های آرمیچر به سیم پیچ هایی اطلاق می شود که ولتاژ اصلی در آن القاء می شود برای ماشین های سنکرون، سیم پیچ های میدان در رتور است.روتور ژنراتور سنکرون در اصل یک آهن ربای الکتریکی بزرگ است. قطب های مغناطیسی در رتور می تواند از نوع برجسته و غیر برجسته باشد. کلمه برجسته به معنی (قلمبیده )است و قطب برجسته یک قطب مغناطیسی خارج شده از سطح رتور می باشد. از طرف دیگر یک قطب برجسته، یک قطب مغناطیسی هم سطح با سطح رتور است. یک رتور غیر برجسته یا صاف معمولاً برای موارد 2 یا چهار قطبی به کار می روند. در حالی که رتور های برجسته برای 4 قطب یا بیشتر مورد استفاده هستند. چون در رتور میدان مغناطیسی متغییر است برای کاهش تلفات، آن را از لایه های نازک می سازند. به مدار میدان در رتور باید جریان ثابتی اعمال شود. چون رتور می چرخد نیاز به آرایش خاصی برای رساندن توان  DC به سیم پیچ های میدانش دارد.برای انجام این کار 2 روش موجود است :1-     از یک منبع بیرونی به رتور با رینگ های لغزان و جاروبک .
2-     فراهم نمودن توان  DCاز یک منبع توان DC ، که مستقیما” روی شفت ژنراتورسنکرون نصب میشود.رینگ های لغزان بطور کامل شفت ماشین را احاطه می کنند ولی از آن جدا هستند. یک انتهای سیم پیچ DC به هر یک از دو انتهای رینگ لغزان در شفت موتور سنکرون متصل است و یک جاروبک ثابت روی هررینگ لغزان سر می خورد  . جاروبک ها بلوکی از ترکیبات گرافیک مانند هستند که الکتریسیته را به راحتی هدایت می کنند ولی اصطکاک خیلی کمی دارند و لذا روی رینگ ها خوردگی بوجود نمی آورد. اگر سمت مثبت منبع ولتاژ DC به یک جاروبک و سر منفی به جاروبک دیگروصل می شود. آنگاه ولتاژ ثابتی به سیم پیچ ، جدااز مکان و سرعت زاویه ای آن ، میدان درتمام مدت اعمال می شود. رینگ های لغزان و جاروبک ها به هنگام اعمال ولتاژ DC چند مشکل برای سیم پیچ های میدان ماشین سنکرون تولید می کنند آنها نگهداری را  در ماشین افزایش می دهند ، زیرا جاروبک بایدمرتبا” به لحاظ سائیدگی چک شود. علاوه برآن ، افت ولتاژ جاروبک ممکن است تلفات قابل توجه توان را همراه با جریان های میدان به دنبال داشته باشد . علیرغم این مشکلات رینگ های لغزان روی همه ماشین های سنکرون کوچک تر بکار میرود. زیرا راه اقتصادی تر برای اعمال جریان میدان موجود نیست .در موتور ها و ژنراتورهای بزرگ تر ، از محرک های بی جاروبک استفاده می شود تا جریان میدان DC را به ماشین برسانند یک محرک بی جاروبک ، یک ژنراتور AC کوچکی است که مدار میدان آن روی استاتور و مدار آرمیچر آن روی رتور نصب است خروجی سه فاز ژنراتور محرک یکسو شده و جریان مستقیم توسط یک مدار یکسو ساز سه فاز که روی شفت ژنراتور نصب است حاصل می شود که بطور مستقیم به مدار میدان DC اصلی اعمال میگردد. با کنترل جریان میدان DC کوچکی از ژنراتور محرک (که روی استاتور نصب می شود) می توان جریان میدان را روی ماشین اصلی و بدون استفاده از رینگ های لغزان و جاروبک ها تنظیم کرد. چون اتصال مکانیکی هرگز بین رتور و استاتور بوجود نمی آید ، یک محرک جاروبک نسبت به نوع حلقه های لغزان و جاروبک ها ، به نگهداری کمتری نیاز دارد. برای اینکه تحریک ژنراتور بطور کامل مستقل از منابع تحریک بیرونی باشد، یک محرک پیلوت کوچکی اغلب در سیستم لحاظ میگردد . محرک پیلوت ، یک ژنراتور  AC کوچک با مگنت های (آهن ربا ) دائمی نصب شده بر روی شفت رتور و یک سیم پیچ روی استاتور است . این محرک انرژی را برای مدار میدان محرک بوجود می آورد که این به نوبه خود مدار میدان ماشین اصلی را کنترل می نماید . اگر یک محرک پیلوتروی شفت ژنراتور نصب شود آن گاه هیچ توان الکتریکی خارجی برای راندمان ژنراتور لازم نیست .بسیاری از ژنراتور های سنکرون که دارای محرک های بی جاروبک هستند ، دارای رینگ های لغزان و جاروبک نیز هستند بنابراین یک منبع اضافی جریان میدان DC در موارد اضطراری در اختیار است . استاتور ژنراتور های سنکرون معمولا” در دو لایه ساخته می شوند : خود سیم پیچ توزیع شده و گام های کوچک دارد تا مولفه های هارمونیک  ولتاژ ها و جریان های خروجی را کاهش دهد .چون رتور باسرعتی برابر باسرعت میدان مغناطیسی می چرخد ، توان الکتریکی با فرکانس 50 یا 60 هرتز تولید می شود و از ژنراتور بسته به تعداد قطب ها باید با سرعت ثابتی بچرخد مثلا” برای تولید توان 60هرتز در یک ماشین دو قطب رتور باید با سرعت 3600 دور در دقیقه بچرخد . برای تولید توان 50هرتز در یک ماشین 4 قطب ، رتور باید با سرعت 1500 دور دردقیقه دوران کند . سرعت مورد نیاز یک فرکانس مفروض همیشه از معادله زیر قابل محاسبه است :  Fe : فرکانس = سرعت مکانیکی P  = تعداد قطب ها
ولتاژ القایی در استاتور به شار  در ماشین ، فرکانس یا سرعت چرخش ، و ساختمان ماشین بستگی دارد . ولتاژ تولیدی داخلی مستقیما” متناسب با شار و سرعت است ولی خود شار به جریان جاری در مدار میدان رتور بستگی دارد. .ولتاژ درونی برابر ولتاژ خروجی نیست چندین فاکتور ، عامل اختلاف بین این دو هست :
1-     اعوجاج موجود در میدان مغناطیسی فاصله هوا به علت جریان جاری در استاتور که به آن عکس العمل آرمیچر می گویند.
2-     خود القایی بوبین های آرمیچر
3-      مقاومت بوبین های آرمیچر
4-     تاثیر شکل قطب ها ی برجسته رتوروقتی یک ژنراتور کار می کند و بار های سیستم را تغذیه می کند آنگاه :1-    توان مستقیم و رآکتیو تولیدی بوسیله ژنراتور برابر با مقدار توان تقاضا شده بوسیله بار متصل شده به آن است .
2-     نقاط تنظیم گاورنر ژنراتور ، فرکانس کار سیستم قدرت را کنترل می نماید.
3-     جریان میدان ( یانقاط تنظیم رگولاتور میدان ) ولتاژ پایانه سیستم قدرت را کنترل می نماید.
این وضعیتی است که در ژنراتورهای جدا و به فواصل دور از هم وجود دارد.مولد های AC یا آلترناتورها:مولد های AC یا آلترناتورها درست مثل مولدهای DC براساس القاء الکترومغناطیس کار می کنند ، آنها نیز شامل یک سیم پیچ آرمیچر و یک میدان مغناطیسی هستند اما یک اختلاف مهم بین این دو وجود دارد ، در حالی که در ژنراتورهای DC آرمیچر چرخیده می شود و سیستم میدان ثابت است در آلترناتورها آرایش عکس وجود دارد.آلترناتورها یک ژنراتور ساده بدون کموتاتور ، یک جریان الکتریکی متناوب تولید می کنند ، چنین جریان متناوبی مزیت زیادی دارد برای انتقال توان الکتریکی و از این رو بیشتر ژنراتورهای الکتریکی بزرگ از نوع AC هستند. ژنراتور AC در دو حالت خاص با ژنراتور DC فرق می کند . پایانه های سیم پیچ آرمیچرش بیرون هستند . برای حلقه های لغزان جزئی شده ی جامد روی شفت (میله ) ژنراتور به جای کموتاتور و سیم پیچ های میدان توسط یک منبع DC خارجی تغذیه انرژی می شود تااینکه توسط خود ژنراتور این کار انجام شود . ژنراتور ها ی AC سرعت پایینی با تعداد زیادی قطب در حدود 100 قطب ساخته می شوند. هم برای بهبود بازه شان و هم برای دست یافتن به فرکانس دلخواه به آسانی . آلترناتورها با توربین های سرعت بالا راه اندازی می شوند . فرکانس جریان گرفته شده توسط ژنراتور AC مساوی است با نیمی از تعداد قطبها و تعداد چرخش آرمیچر در ثانیه.بخاطر احتمال جرقه زنی بین جاروبک ها و حلقه های لغزان و خطر شکستهای مکانیکی که ممکن است سبب اتصال کوتاه شود. آلترناتورها به یک سیم پیچ ساکن که بدور یک رتور می چرخد و این رتور شامل تعدادی آهنربای مغناطیسی میدان هستند ساخته می شوند. اصل عملکرد آنها نیز دقیقا” مشابه عملکرد ژنراتورهای AC توصیف شده اند.ژنراتور ها با ولتاژ بالا:شرکت ABB اخیرا ژنراتوری با ولتاژ بالا ابداع کرده است . این ژنراتور بدون نیاز به ترانسفورماتور افزاینده بطور مستقیم به شبکه قدرت متصل می گردد . ایده جدید بکار گرفته شده در این طرح استفاده از کابل به عنوان سیم پیچ استاتور می باشد . ژنراتور ولتاژ بالا برای هر کاربرد در نیروگاههای حرارتی و آبی مناسب می باشد . راندمان بالا ، کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری ، تلفات کمتر ، تأثیرات منفی کمتر بر محیط زیست ( با توجه به مواد بکار رفته ) از مزایای این نوع ژنراتور می باشد . ژنراتور ولتاژ بالا در مقایسه با ژنراتورهای معمولی در ولتاژ بالا و جریان پائین کار می کند . ماکزیمم ولتاژ خروجی این ژنراتور با تکنولوژی کابل محدود می گردد که در حال حاضر با توجه به تکنولوژی بالای ساخت کابلها میتوان ولتاژ آنرا تا سطح 400 کیلو ولت طراحی نمود . هادی استفاده شده در ژنراتور ولتاژ بالا بصورت دوار می باشد در حالیکه در ژنراتورهای معمولی این هادی بصورت مثلثی می باشد در نتیجه میدان الکتریکی در ژنراتورهای ولتاژ بالا یکنواخت تر می باشد . ابعاد سیم پیچ بر اساس ولتاژ سیستم و ماکزیمم قدرت ژنراتور تعیین می گردد . در ژنراتورهای ولتاژ بالا لایه خارجی کابل در تمام طول کابل زمین می گردد ، این امر موجب می شود که میدان الکتریکی در طول کابل محدود گردد و دیگر مانند ژنراتورهای معمولی نیاز به کنترل میدان در ناحیه انتهایی سیم پیچ نباشد .
جزیی ( Partialdischarge) در هیچ ناحیه ای از سیم پیچ وجود ندارد و همچنین ایمنی افراد بهره بردار و یا تعمیرکار افزایش می یابد . سربندیها و اتصالات معمولا در فضای خالی مورد دسترس در محل انجام می گیرد ، بنابراین محل این اتصالات در یک نیروگاه نسبت به نیروگاه دیگر متفاوت می باشد ، اما در هر حال این اتصالات در خارج از هسته استاتور می باشد ، برای مثال اتصالات و سربندیها ممکن است زیر ژنراتور و یا خارج از قاب استاتور ( Statorframe ) انجام گیرد . بدین ترتیب اتصالات و سربندیها ، مشکلات ناشی از ارتعاشات و لرزش های بوجود آمده در ماشین های معمولی را نخواهند داشت .در طرح کنونی ژنراتور ولتاژ بالا دو نوع سیستم خنک کنندگی وجود دارد ، روتور و سیم پیچ های انتهایی توسط هوا خنک می گردند در حالیکه استاتور توسط آب خنک می گردد . سیستم خنک کنندگی آب شامل لوله های XLPE قرار گرفته شده در هسته استاتور می باشد که آب از این لوله ها جریان می یابد و هسته استاتور را خنک نگه می دارد .مقایسه جریان اتصال کوتاه در نیروگاه مجهز به ژنراتور ولتاژ بالا با نیروگاه مجهز به ژنراتور معمولی نشان می دهد که به دلیل اینکه در نیروگاه با ژنراتور ولتاژ بالا راکتانس ترانسفورماتور حذف می گردد جریانهای خطا کوچکتر می باشد
جدا-کننده

دودکش خورشیدی-راهکاری جدید جهت تولید برق از انرژی خوشید

اساساً اگر بخواهید انرژیهای تجدید‌پذیر از کاربرد وسیعی برخوردار شوند باید که تکنولوژی‌های ارایه شده ساده و قابل اعتماد بوده و برای کشورهای کمتر توسعه یافته نیز مشکلات فنی به همراه نداشته باشد و بتوان از منابع محدود مواد خام آنها نیز استفاده کرد. در مرحله بعدی نیز باید به آب زیاد نیاز نداشته باشد. در همینجا باید گفت که تکنولوژی دودکش دارای این شرایط است. بررسیهای اقتصادی نشان داده است که اگر این نیروگاهها در مقیاس بزرگ (بزرگتر یا مساوی 100 مگاوات) ساخته شوند، قیمت برق تولیدی آنها قابل مقایسه با برق نیروگاههای متداول است. این موضوع کافی است که بتوان انرژی خورشیدی را در مقیاسهای بزرگ نیز به خدمت گرفت. بر این اساس می‌توان انتظار داشت که دودکشهای خورشیدی بتوانند در زمینه تولید برق برای مناطق پرآفتاب نقش مهمی را ایفا کنند.
باید توجه داشت که تکنولوژی دودکش خورشیدی در واقع از سه عنصر اصلی تشکیل شده است که اولی جمع‌‌کننده هوا و عنصر بعدی برج یا همان دودکش و قسمت آخر نیز توربینهای باد آن است و همه عناصر آن برای قرنها است که بصورت شناخته شده درآمده‌اند و ترکیب آنها نیز برای تولید برق در سال 1931 توسط گونتر مورد بحث قرار گرفته است.
در سال 84-1983 نیز نتایج آزمایشات و بحثهای نمونه‌ای از دودکش خورشیدی که در منطقه مانزانارس در کشور اسپانیا ساخته شده بود، ارایه شد. در سال 1990 شلایش و همکاران در مورد قابل تعمیم بودن نتایج بدست آمده از این نمونه دودکش بحثی را ارایه کردند. در سال 1995 شلایش مجدداً این بحث را مورد بازبینی قرار داد. در ادامه در سال 1997 کریتز طرحی را برای قرار دادن کیسه‌های پر از آب در زیر سقف جمع‌آوری کننده حرارت ارایه کرد تا از این طریق انرژی حرارتی ذخیره‌سازی شود. گانون و همکاران در سال 2000 یک تجزیه و تحلیل برای سیکل ترمودینامیکی ارایه کردند و بعلاوه در سال 2003 نیز مشخصات توربین را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. در همین سال روپریت و همکاران نتایج حاصل از محاسبات دینامیک سیالاتی و نیز طراحی توربین برای یک دوربین خورشیدی 200 مگاواتی را منتشر ساختند. در سال 2003 دوز سانتوز و همکاران تحلیلهای حرارتی و فنی حاصل از محاسبات حل شده به کمک کامپیوتر را ارایه کردند.
در حال حاضر در استرالیا طرح نیروگاه دودکش خورشیدی با ظرفیت 200 مگاوات در مرحله طراحی و اجرا است. باید گفت که استرالیا مکان مناسبی برای این فناوری است چون شدت تابش خورشید در این کشور زیاد است. در ثانی زمینهای صاف و بدون پستی و بلندی در آن زیاد است و دیگر اینکه تقاضا برای برق از رشد بالایی برخوردار است ونهایتاً اینکه دولت این کشور خود را به افزایش استفاده از انرژیهای تجدید‌پذیر ملزم کرده است و از این رو به 9500 گیگاوات ساعت برق در سال از منابع تجدید پذیر جدید نیاز دارد.
اصول کار:
هوا در زیر یک سقف شفاف که تشعشع خورشیدی را عبور می‌دهد، گرم می‌شود. باید توجه داشت که وجود این سقف و زمین زیر آن بعنوان یک کلکتور یا جمع‌کننده خورشیدی عمل می‌کند. در وسط این سقف شفاف یک دودکش یا برج عمودی وجود دارد که هوای زیادی از پایین آن وارد می‌شود. باید محل اتصال سقف شفاف و این برج بصورتی باشد که منفذی نداشته باشد و اصطلاحاً «هوا بند» شده باشد. بر همگان روشن است که هوای گرم چون سبکتر از هوای سرد است به سمت بالای برج حرکت می‌کند. این حرکت باعث ایجاد مکش در پایین برج می‌شود تا هوای گرم بیشتری را به درون بکشد و هوای سرد پیرامونی به زیر سقف شفاف وارد شود. برای اینکه بتوان این فناوری را بصورت 24 ساعته مورد استفاده قرارداد می‌توان از لوله‌ها یا کیسه‌های پرشده از آب در زیر سقف استفاده کرد. این موضوع بسیار ساده انجام می‌شود یعنی در طول روز آب حرارت را جذب کرده وگرم می‌شود و در طول شب این حرارت را آزاد می‌کند. قابل ذکر است که باید این لوله‌ها را فقط برای یکبار با آب پر کرده و به آب اضافی نیازی نیست. بنابراین اساس کار بدین صورت است که تشعشع خورشیدی در این برج باعث ایجاد یک مکش به سمت بالا می‌شود که انرژی حاصل از این مکش توسط چند مرحله توربین تعبیه شده در برج به انرژی مکانیکی تبدیل شده و سپس به برق تبدیل می‌شود.
توان خروجی:
به زبان ساده می‌توان توان خروجی برجهای خورشیدی را بصورت حاصل‌ضرب انرژی خورشیدی ورودی (Qsolar) در راندمان مربوط به جمع‌‌کننده، برج و توربین بیان کرد:
در ادامه سعی می‌شود پارامترهای قابل محاسبه مشخص شوند ودر این راستا باید گفت که Qsolar را می‌توان بصورت حاصلضرب تشعشع افقی (Gh) درمساحت کلکتور (Acoll) نوشت.
در داخل برج جریان گرمایی ناشی از کلکتور به انرژی سینتیک (بصورت کنوکسیون) و انرژی پتانسیل (افت فشار در توربین) تبدیل می‌شود. بنابراین متوجه می‌شویم که اختلاف دانسیته هوا که ناشی از افزایش دما در کلکتور است، بعنوان یک نیروی محرکه عمل می‌کند. هوای سبکتر موجود در برج در قسمت تحتانی و در قسمت فوقانی برج به هوای اطراف متصل است و از این رو باعث ایجاد یک حرکت روبه بالا می‌شود. در یک چنین حالتی یک اختلاف فشار بین قسمت پایین برج (خروجی کلکتور) و محیط اطراف ایجاد می‌شود که فرمول آن بصورت زیر است:
بر این اساس با افزایش ارتفاع برج، [1]ΔPtot افزایش خواهد یافت.
البته این اختلاف فشار را می‌توان (با فرض قابل صرفنظر کردن اتلافهای اصطکاکی) به اختلاف استاتیک و دینامیک تقسیم کرد:
قابل ذکر است که اختلاف فشار استاتیک در توربین افت می‌کند و اختلاف فشار دینامیک بیانگر انرژی سینتیک جریان هوا است.
می‌توان بین توان موجود دراین جریان و اختلاف فشار کل و جریان حجمی هوا وقتی که [2]ΔPs=0، رابطه‌ای نوشت:
راندمان برج را بصورت زیر بیان می‌کنند:
در عمل افت فشار استاتیک ودینامیک ناشی از توربین است. در حالتی که توربین وجود نداشته باشد می‌توان به حداکثر سرعت جریان دست یافت و تمام اختلاف فشار موجود به انرژی سینتیک تبدیل می‌شود:
بر اساس تخمین Boussinesq حداکثر سرعت قابل دسترسی برای جریان جابجایی آزاد بصورت زیر است:
که دراین فرمول [3]ΔT همان افزایش دما بین محیط و خروجی کلکتور (ورودی دودکش) است. معادل زیر بیانگر راندمان برج و پارامترهای موثر در آن است:
بر اساس این نمایش ساده شده در بین پارامترهای دخیل در دودکش خورشیدی، مهمترین عامل در راندمان برج، ارتفاع آن است. مثلاً برای برجی به ارتفاع 1000 متر اختلاف بین محاسبات دقیق و محاسبه تقریبی ارایه شده، قابل صرفنظر کردن است.
با دقت در معادلات [1]، [2]و [3]می‌توان دریافت که توان خروجی یک دودکش خورشیدی متناسب باسطح کلکتور و ارتفاع برج است.
مشخص شد که توان تولید برق یک دودکش خورشیدی متناسب با حجم حاصل از ارتفاع برج و سطح کلکتور است یعنی می‌توان با یک برج بلند و سطح کم و یا یک برج کوتاه با سطح وسیع به یک میزان برق تولید کرد. البته اگر اتلاف اصطکاکی وارد معادلات شود دیگر موضوع فوق صادق نیست. با این وجود تا زمانی که قطر کلکتور بیش از حد زیاد نشود می‌توان از قاعده سرانگشتی فوق استفاده کرد.
کلکتور:
هوای گرم مورد نیاز برای دودکش خورشیدی توسط پدیده گلخانه‌ای در یک محوطه‌ای که با پلاستیک یا شیشه پوشانده شده و حدوداً چند متری از زمین فاصله دارد، ایجاد می‌شود. البته با نزدیک شدن به پایه برج، ارتفاع ناحیه پوشانده شده نیز افزایش می‌یابد تا تغییر مسیر حرکت جریان هوا بصورت عمودی با کمترین اصطکاک انجام پذیرد. این پوشش باعث می‌شود که امواج تشعشع خورشید وارد شده و تشعشعهای با طول موج بالا مجدداً از زمین گرم بازتاب کند. زمین زیر این سقف شیشه‌ای یا پلاستیکی، گرم شده و حرارت خود را به هوایی که از بیرون وارد این ناحیه شده است و به سمت برج حرکت می‌کند، پس می‌دهد.
ذخیره‌سازی:
اگر به یک ظرفیت اضافی برای ذخیره‌سازی حرارت نیاز باشد، می‌توان از لوله‌های سیاه رنگ که با آب پر شده‌اند و بر روی زمین در داخل کلکتور قرار داده شده‌‌اند، بهره جست. این لوله‌ها را باید فقط یکبار با آب پر کرده و دو طرف آنها را بست و بنابراین تبخیر نیز رخ نخواهد داد. حجم آب درون لوله‌ها بنحوی انتخاب می‌شود که بسته به توان خروجی نیروگاه لایه‌ای با ضخامت 20-5 سانتیمتری تشکیل شود.
در شب زمانی‌که هوای داخل کلکتور شروع به سرد شدن می‌کند، آب داخل لوله‌ها نیز حرارت ذخیره شده در طول روز را آزاد می‌کند. ذخیره حرارت به کمک آب بسیار موثرتر از ذخیره در خاک به تنهایی است چون همانطور که می‌دانید انتقال حرارت بین لوله و آب بسیار بیشتر از انتقال حرارت بین سطح خاک و لایه‌های زیرین است و این از آن بابت است که ظرفیت حرارتی آب پنج برابر ظرفیت حرارتی خاک است.
برج:
برج به خودی خودنقش موتور حرارتی نیروگاه را بازی می‌کند و همانند یک لوله تحت فشار است که به دلیل دارا بودن نسبت مناسب سطح به حجم از اتلاف اصطکاکی کمی برخوردار است. در این برج سرعت مکش به سمت بالای هوا تقریباً متناسب با افزایش دمای هوا (ΔT) در کلکتور و ارتفاع برج است. در یک دودکش خورشیدی چند مگاواتی، کلکتور باعث می‌شود که دمای هوا بین 35-30 درجه سانتیگراد افزایش یابد و این به معنی سرعتی معادل m/sec15 است که باعث حرکت شتابدار هوا نخواهد شد و بنابراین برای انجام عملیات تعمیر و نگهداری می‌توان براحتی وارد آن شد و ریسک سرعت بالای هوا وجود ندارد.
توربین‌ها:
با بکارگیری توربینها، انرژی موجود در جریان هوا به انرژی مکانیکی دورانی تبدیل می‌شود. توربینهای موجود در دودکش خورشیدی شبیه توربینهای بادی نیستند و بیشتر شبیه توربینهای نیروگاههای برقابی هستند که با استفاده از توربینهای محفظه‌دار، فشار استاتیک را به انرژی دورانی تبدیل می‌کنند. سرعت هوا در قبل و بعد از توربین تقریباً یکسان است.. توان قابل حصول در این سیستم متناسب با حاصلضرب جریان حجم هوا در واحد زمان و اختلاف فشار در توربین است. از نقطه نظر بهره‌وری بیشتر از انرژی، هدف سیستم کنترل توربین بحداکثر رساندن این حاصلضرب در تمام شرایط عملیاتی است.
مدل آزمایشی:
برای ساخت یک مدل ازمایشی، تحقیقات تئوریک مفصلی انجام شده که آزمایشات تونل باد وسیعی را بهمراه داشت و نهایتاً در سال 1981 منجر به ساخت واحدی با توان تولید 50 کیلووات برق در منطقه مانزانارس (Manzanares) در 150 کیلومتری جنوب مادرید در کشور اسپانیا شد و این واحد از کمک مالی وزارت تحقیق و فناوری آلمان برخوردار بود.
هدف از این طرح تحقیقاتی، تطبیق، اندازه‌گیری محلی، مقایسه پارامترهای تئوریک و عملی و بررسی تاثیر اجزاء مختلف دودکش خورشیدی بر راندمان و نیز توان تولیدی این فناوری تحت شرایط واقعی و نیز شرایط خاص آب و هوایی بود.
پوشش سقف قسمت کلکتور نه تنها باید شفاف یا حداقل نیمه شفاف باشد بلکه باید محکم بوده و از قیمت قابل قبولی برخوردار باشد. برای این پوشش نوعی از ورقه‌های پلاستیکی و نیز شیشه‌ مورد توجه قرار گرفتند تا مشخص شود در درازمدت کدامیک از آنها بهتر بوده و صرفه اقتصادی دارد. باید توجه داشت که شیشه می‌تواند سالیان سال در مقابل طوفان و باد مقاومت کرده وآسیب نبیند و در مقابل بارانهای فصلی نیز نوعی خاصیت خود تمیز کنندگی بروز می‌دهد.
در عوض لایه‌های پلاستیکی را باید درون یک قاب قرار داد و وسط آنها نیز اصطلاحاً به سمت زمین شکم می‌دهد. هرچند هزینه اولیه سرمایه‌گذاری ورقه‌های پلاستیکی کمتر است ولی در مانزانارس با گذشت زمان این لایه‌ها شکننده شدند و آسیب دیدند. البته با پیشرفت در ساخت لایه‌های مقاوم در برابر دما و اشعه ماوراء بنفش می‌توان به استفاده از پلاستیکها نیز امیداور بود.
مدل ساخته شده در اسپانیا در سال 1982 تکمیل گشت و هدف اصلی از ساخت آن نیز گردآوری اطلاعات بود. بین اواسط 1986 تا اوایل 1989 این واحد بطور مرتب هر روز مورد استفاده قرار گرفت و برق تولیدی آن نیز به شبکه برق سراسری متصل شد. طی این دوره 32 ماهه این واحد بصورت کاملاً اتوماتیک راهبری شد. در سال 1987 در این منطقه حدود 3067 ساعت با شدت تابش w/m2 150 وجود داشته است.
یکی از مطالب قابل توجه در راهبری این مدل آزمایشی آن بود که اسپانیایی‌ها در زیر قسمت کلکتور اقدام به کشاورزی کردند تا این امکان را نیز در طرح خود مورد بررسی قرار دهند و اصطلاحاً از زمین بصورت بهینه استفاده کنند. نتیجه این قسمت از تحقیق آن بود که توانستند گیاه مورد نظر خود را پرورش دهند و تاثیر آن را بر رطوبت هوای زیر سقف و دیگر پارامترهای مربوطه مورد ارزیابی قرار دهند.
تمامی نتایج بدست آمده بیانگر آن بوده است که این فناوری از قابلیت کافی جهت استفاده در مقیاسهای بزرگتر را دارا است. بر پایه این نتایج یک سری تحقیقات توسط موسسات و دانشگاههای مختلف انجام شد تا وضعیت آن را شبیه سازی و مدلسازی کند تا بتوان نتایج این سیستم در مقیاس بزرگتر را پیشگویی کرده و قابل بررسی کرد.
تحولات آینده:
همانطور که در ابتدای مقاله اشاره شد در آینده نزدیک قرار است یک نیروگاه دودکش خورشیدی با ظرفیت 200 مگاوات در استرالیا ساخته شود که ارتفاع برج آن 1000 متر خواهد بود. بر اساس اطلاعات بدست آمده کشور آفریقای جنوبی نیز در نظر دارد با کمک سازمانهای بین‌المللی و نیز نهادهای سازمان ملل متحد یک نیروگاه با برجی به ارتفاع 1500 متر احداث کند تا از آن برای رفع کمبود برق خود استفاده کند. در این ارتباط باید متذکر شد که دولت هند نیز برای اجرای این طرح در ایالت گجرات اعلام آمادگی کرده است.
هر چند در ابتدا ساخت برجهای مرتفع کاری سخت بنظر می‌رسد ولی نباید از نظر دور ساخت که برج مرتفع شهر تورنتو کانادا در حال حاضر دارای 600 متر ارتفاع است و ژاپنیها در نظر دارند آسمانخراشهایی با ارتفاع 2000 متر در مناطقی بسازند که امکان زمین لرزه آنها نیز زیاد است و نهایتاً آنکه ساخت برج میلاد در کشورمان ایران نیز تاییدی بر این مدعاست که امروزه ساخت یک چنین سازه‌هایی دور از دسترسی نیست و ضمناً ما در ساخت سازه‌ سدهای آبی نشان داده‌ایم که براحتی می‌توانیم سازه‌های عظیم بتنی را برپا سازیم.
نباید از نظر دور داشت که با افزایش قیمت سوختهای فسیلی معادلات به نفع فناوریهای مرتبط با انرژیهای تجدید‌پذیر تغییر خواهد کرد. در ثانی در کشورهایی که دستمزد نیروی کار پایین است، هزینه تولید برق با این روش کاهش خواهد یافت چون تقریباً نیمی از هزینه ساخت یک چنین نیروگاهی مربوط به هزینه ساخت کلکتور می‌شود که با کارگران ارزان و نسبتاً غیرماهر می‌توان براحتی آن را ساخت.
نتیجه‌گیری:
با توجه به اجرایی شدن معاهده زیست‌محیطی کیوتو پس از پیوستن روسیه و عضویت ایران در این معاهده، بنظر می‌رسد که باید به دنبال راههایی جهت کاستن از میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای بود.
یکی از بهترین روشها جهت حصول به این هدف، استفاده از انرژیهای تجدید‌پذیر است و در این راستا برای کشورهای در حال توسعه میتوان فناوری «دودکش خورشیدی» را معرفی کرد. این معرفی از آن جهت است که قسمت عمده کار با نیروی نسبتاً غیرماهر قابل انجام است و این سیستم قادر است بدون نیاز به تعمیر و نگهداری خاص برای مدت مدیدی برق تولید کند و مناسب برای کشورهایی است که میزان تابش خورشید در آنها زیاد است. بعلاوه نباید رشد بالای تقاضا برای برق در کشوری مانند ایران را نیز از یاد برد.
در ضمن می‌توان اینگونه طرحها را با استفاده از اعتبارات تعیین شده در معاهده کیوتو که اصطلاحاً CDM
(Clean Development Mechanism)
خوانده می‌شوند و حتی اعتبارات دیگر سازمانهای بین‌المللی پیگیری کرد چون بسیاری از سازمانها و کشورها حاضرند جهت استفاده از نتایج و نیز توسعه اینگونه فناوریها،‌کمکهایی را به کشورهای داوطلب اعطا کنند.
جدا-کننده
ساختار پست های فشار قوی
پستهای انتقال نیرو به همراه خطوط انتقال نیرو سیستم انتقال نیروی برق را تشکیل می دهند ، وظیفه پستهای انتقال نیرو انتقال قدرت از مراکز تولید به خطوط انتقال ، اتصال خطوط انتقال به یکدیگر و تحویل برق به سیستم فوق توزیع و توزیع می باشد . از آنجا که مواردی از مشخصه های پست با یکدیگر مربوط می باشند ، همیشه نمی توان بهترین مشخصه در موارد مختلف را برای یک پست بهینه در نظر گرفت. این رابطه در مشخصه های فنی محیط زیست و پایایی با مشخصه های اقتصادی وجود دارد یعنی نمی توان بصورت همزمان بالاترین پایایی و کمترین هزینه احداث را در پست بهینه داشت چرا که برای افزایش پایایی پست احتیاج به تجهیزات بیشتری می باشد که باعث افزایش هزینه احداث پست می گردد. در نتیجه شرط کمترین هزینه احداث و بالاترِین پایایی نمی تواند برقرار باشد. ولی برخی مشخصه های دیگر پست مستقل از یکدیگر بوده و اثر و یا حداقل ، اثر  متضادی در یکدیگر ندارند و در هر مورد می توان بهترین آن را انتخاب کرد.
هدف اصلی از احداث پستهای فشارقوی امکان انتقال نیروی برق از نیروگاهها به محل های مصرف و ایجاد ارتباط مناسب بین نقاط تولید و مصرف و در نتیجه ایجاد امکان مناسب برای بهره برداری از سیستم برق رسانی می باشد. در نتیجه پستهای انتقال نیرو بایستی در شرایط مختلف بهره برداری سیستم آمادگی انجام وظیفه خود را داشته باشند. و بهره برداری از سیستم را تسهیل نموده و کمترین اختلال را ایجاد نمایند . در حقیقت اولویت اول در بهینگی یک پست تامین نیازهای بهره برداری سیستم می باشد.
۱-۲- دسته بندی پست های فشارقوی
برای جلوگیری از تنوع زیاد ، پست ها به سه گروه اساسی تقسیم می شوند:
پستهای بسیار مهم : پستهایی هستند که در آنها قطع برق حتی به صورت موقت برای شبکه قابل تحمل نباشد و این عمل ممکن است اثراتی چون از بین بردن پایداری شبکه و درنتیجه ایجاد خاموشی سراسری و یا خاموشی منطقه ای داشته باشد و یا در مورد صنایع باعث خراب شدن اساسی تجهیزات موجود گردد. این سری پستها شامل موارد زیر می باشد:
· پستهای نیروگاهی بزرگ با ظرفیت بالا
· پستهایی که در صورت خاموشی آنها پایداری سیستم تحت الشعاع قرار گیرد
· صنایع ذوب یا صنایع مشابه که اهمیت استثنایی از لحاظ تداوم تغذیه دارند.
پستهای مهم : پستهایی که قطع برق به صورت موقت برای آنها قابل تحمل باشد ولی در بلند مدت اثرات سویی بجا می گذارد . این پستها شامل موارد زیر می باشد:
· پستهای صنایع بزرگ که قطع برق در آنها برای مدت طولانی باعث کم شدن تولید و احیانا کمبود در بازار مصرف گردد.
· پستهای تبدیل پربار شهری و یا منطقه ای که قطع آنها باعث ایجاد خاموشی موضعی می شود ولی پایداری سیستم را مختل نمی سازد.
· پستهای تغذیه کننده مناطق صنعتی و کشاورزی مهم.
پستهای معمولی : پستهایی که قطع برق در مواقع اضطراری به مدت زیاد (چند ساعت) برای آنها قابل تحمل باشد . معمولا اینگونه پستها دارای مصرف کمی می باشند، نظیر:
· پستهایی که بار آنها عمدتا مصارف خانگی و یا کارگاهی صنعتی کم اهمیت می باشند.
· پستهای انتقال مربوط به مناطق کم بار و یا با استعداد رشد کردن
· پستهایی که از طریق خطوط تک مداره به صورت شعاعی تغذیه می شوند.
۱-۳- اجزاء تشکیل دهنده پستها:
۱-۳-۱- سوئچگیر : به مجموعه ای از تجهیزات فشار قوی که عمل ارتباط بین فیدرهای مختلف را با باس بار (شینه ها) و یا قسمتهای مختلف شینه ها را در یک سطح ولتاژ معین انجام می دهد، سوئیچگیر گفته می شود. قسمتهای سوئیچگیر عبرتند از:
کلیدهای قدرت
سکسیونر
ترانس ولتاژ
ترانس جریان
برقگیر
موچگیر
مقره ها، هائیها، اسکلتهای فلزی، شینه ها و …
۱-۳-۲- ترانسفورماتورهای قدرت و تغذیه داخلی: ترانسفورماتورهای قدرت عمل تبدیل انرژی از یک سطح ولتاژ به سطح ولتاژ دیگری را انجام می دهند.ترانس تغذیه داخلی برای مصرف داخلی پست در نظر گرفته می شود، که از شبکه همجوار پست یا از طرف فشار ضعیف ترانس اصلی پست تغذیه می گردد.
۱-۳-۳- سیستم تاسیسات الکتریکی جنبی: مانند سیستم یا سیستم حفاظت از صاعقه ارتباط بین پایه های فلزی توسط سیمهای مخصوص که بر فراز مرتفع ترین نقاط آنها انجام می شود و همچنین شبکه زمین، به منظورزمین کردن نقاط نوترال دستگاهها و بدنه فلزی تجهیزات و ایجاد ایمنی پرسنل، از چاه در پستهای توزیع و شبکه زمین در پستهای فشار قوی استفاده می گردد.
۱-۳-۴- تاسیسات جنبی ساختمانی: تاسیساتی هستند که بسته به مورد و موقعیت هر پست در نظر گرفته می شود اتاق نگهبانی، پارکینگ، انبار اتاق دیزل ساختمانهای مسکونی و غیره.
۱-۳-۵- سیستمهای جبران کننده بار راکتیو: برای اصلاح ضریب قدرت کنترل ولتاژ از سیستمهای جبران کننده توان راکتیو شامل سلف و خازن استفاده می شود.
۱-۳-۶- ساختمان کنترل: ساختمانی است که می توان از آنجا پست را کنترل نمود و معمولا از قسمتهای زیر تشکیل شده است.
الف- اتاق فرمان : که کلیه تابلوهای فرمان در آن قرار دارد و محل استقرار اپراتورها نیز می باشد. دراتاق فرمان بیشتر تابلوها کنار هم قرار دارد و هر تابلو معمولا مربوط به یک مدار می باشد و دیاگرام تک خطی باس بارها روی تابلو پیاده شده است و محل هر کلید در روی تابلو نمایانگر وضعیت آن وسیله در خود پست می باشد.
ب- اتاق رله : در این اتاق کلیه رله ها و وسایل حفاظتی نصب می شود.
ج- اتاق تغذیه : تابلوهای مربوط به سیستمهای تغذیه در آن قرار داده می شود. ممکن است اتاق رله و اتاق تغذیه در اتاق فرمان باشد.
د- اتاق باطری : کلیه باطریهای موجود در این اتاق قرار دارد.
ه- اتاق دیزل : جهت تولید برق AC هنگام قطع برق و قطع ترانس داخلی
و- تاسیسات وابسته جنبی : اتاق استراحت انبار آشپزخانه و غیره
فصل دوم
بررسی تجهیزات فشارقوی ، حفاظت ، کنترل و ثبات وقایع
۲-۱- تجهیزات فشارقوی
۲-۱-۱- برقگیر
۲-۱-۱-۱- تعریف برقگیر و کاربرد آن در پست
برقگیرها به منظور حفاظت تجهیزات درمقابل اضافه ولتاژهای گذرا وتخلیه اضافه ولتاژهای موجی ظاهر شده درهادیهای خطوط وپست‌های فشار قوی بکار میروند. اضافه ولتاژهای موجی، استقامت عایقی تأسیسات وتجهیزات فشارقوی را مختل نموده وبروز قوس واتصالی را درشبکه ظاهر می‌سازند برق‌گیرها به شکل موازی با وسیله تحت حفاظت خود قرارمی‌گیرند.
نحوه عملکرد یک برقگیر جهت حفاظت تجهیزات به این صورت است که انرژی موج توسط برق گیر به زمین منتقل شده وبلافاصله پس ازبرقراری جریان موجی درفاصله چند میکروثانیه وکاهش دامنه ولتاژ تایک مقدار مشخص (سطح حفاظتی برق گیر)، مسیر جریان تخلیه دربرق‌گیر قطع شده وازادامه برقراری جریان وتبدیل آن به جریان اتصالی فرکانس قدرت جلوگیری می‌شود.
به دلیل مزایای برق‌گیرهای ZnO درحال حاضر ومتداول شدن آنها درمقیاس وسیع درصنعت برق بحث روی برق‌گیرها ومشخصه‌های آن به این نوع محدود شده است. دراین نوع برق‌گیرها، المانهای مقاومتی ازاکسید روی با مشخصه شدت غیرخطی که با اکسید فلزات دیگرترکیب شده ساخته می‌شوند.
۲-۱-۱-۲- مزایای برقگیرهای ZnO
برخی از مزایای برق‌گیرهای ZnO نسبت به برق‌گیرهای معمولی به شرح زیر می‌باشد:
سادگی طرح ودرنتیجه افزایش قابلیت اطمینان
سطوح حفاظتی برق‌گیرهای ZnO بطور کامل معین بوده وحدوداً به میزان ۱۵% حفاظت تجهیزات را نسبت به برق‌گیرهای نوع مرسوم بالا می برد.
رفتار بهتر برق‌گیر درقبال آلودگی محیط
ظرفیت جذب انرژی برق‌گیرهای ZnO رامی‌توان با افزایش تعداد ستونهای موازی آن زیاد نمود.
کوچکتر بودن برق‌گیر ازنظر ابعاد فیزیکی
۲-۱-۱-۳- معیارهای انتخاب برقگیر
به طور کلی درانتخاب برق‌گیرهای ZnO برای یک شبکه باید دو نکته مهم زیر را درنظر داشت:
برق گیر باید بتواند ولتاژ شبکه رابه طور دائم تحمل کند .
برق‌گیر باید تحمل شوک حرارتی ناشی ازتخلیه امواج ضربه‌ای را داشته باشد.
۲-۱-۱-۴- برخورد صاعقه به خطوط نزدیک پست
چنانچه سیستم حفاظت ازصاعقه خط ضعیف باشد، ممکن است صاعقه بطور مستقیم ویادراثر پدیده قوس برگشتی به سیم فازبرخورد نماید. دامنه وشیب این امواج درنزدیکی محل برخورد بسیاربزرگ بوده وخطرات جدی برای تجهیزات پستی که درمجاورت این پدیده صورت گرفته است بوجود خواهند آورد.دراین حالت برای ایجاد یک حفاظت مطمئن، نصب برق‌گیر درابتدای خطوط ضروری به نظر میرسد.
درپستهایی که احتمال برخورد مستقیم صاعقه درنزدیکی پست وجود دارد، باید تا آنجا که مقدور است برق گیر را درنزدیکی وسیله مورد حفاظت قرارداد وهادیهای ارتباط دهنده را تاآنجا که ممکن است کوتاه ومستقیم انتخاب نمود و نیز زمین برق‌گیر وتجهیزات با کمترین مقاومت امکان پذیر، ترجیحاً یک اهم یا کمتر، به یکدیگر متصل گردند.
۲-۱-۱-۵- محل نصب برق‌گیرها
درتعیین محل استقرار برق‌گیر اولین عامل مورد نظر نزدیکی آنها به تجهیزات مهم وگران قیمت مانند ترانسفورماتورهای قدرت می‌باشد. نصب برق‌گیر روی ورودی فیدر خط نیز برای کاهش اضافه ولتاژها درروی تجهیزات فیدر خط تا برق‌گیر توصیه می‌گردد، ضمن آنکه نصب برق‌گیر روی فیدر خط جهت کاهش اضافه ولتاژ تجهیزات سرخط(قبل ازکلید) در زمانی که کلید خط دراثر خطا یا مسائل تعمیراتی وبهره‌برداری بازمی‌باشد نیزاستفاده می گردد.
نصب برق‌گیر درسایر نقاط ومشخصاً در روی شینه‌ها درصورت عدم امکان حصول هماهنگی عایقی به شکل کامل، قابل توجیه است.
۲-۱-۱-۶- نحوه اتصال برق‌گیر به سیستم زمین
برق‌گیرها باید ازکوتاهترین راه ممکن به سیستم زمین پست وصل گردند وسیستم زمین جداگانه‌ای برای آنها نیاز نخواهد بود. بسته به جریانهای اتصال کوتاه ممکن سطح مقطع سیم اتصال انتخاب می‌گردد
۲-۱-۲-سیستم تغذیه:
۲-۱-۲-۱- منبع تغذیه AC
در سیستم فشار ضعیف LVACعموماً از دو ترانسفورماتور زمین- کمکی استفاده می شود که هر کدام می بایست ظرفیت تأمین ۱۰۰ درصد نیاز پست (شامل بارهای ضروری و غیر ضروری) را داشته باشد و همواره یکی از آنها در مدار بوده وظیفه برق‌رسانی را بعهده داشته و دیگری به صورت آماده به کار باشد. شینه‌های سیستم فشار ضعیف LVAC شامل دو قسمت جهت تأمین بارهای ضروری و بارهای غیر ضروری میباشد و به هنگام قطع برق اصلی (ترانسفوماتورهای زمین- کمکی)، دیزل ژنراتور یا فیدر مستقل ازخارج پست وظیفه برق‌رسانی به مصارف اصلی (بارهای ضروری) را بعهده دارد و در حقیقت بعنوان برق اضطراری محسوب میشود.
سیستم فشار ضعیف AC باید شامل تابلوهای اصلی و توزیع داخلی، تابلوهای توزیع محوطه، تابلوهای روشنایی، تابلوهای ترانسفورماتورهای کمکی و تابلوی دیزل ژنراتور باشد. بارهای ضروری تابلوی اصلی باید به یک شینه و بارهای غیر ضروری به شینه دیگر متصل گردند. این دو شینه باید توسط کلید تقسیم کننده شینه به یکدیگر متصل گردند.علاوه بر موارد فوق، به منظور تغذیه بارهای ضروری در صورت قطع کامل منبع تغذیه، بخش ضروری باید به طور خودکار از طریق یک دیزل ژنراتور رزرو یا منبع تغذیه مستقل ۴۰۰ ولت متصل به خارج از پست، تغذیه گردد. همچنین بخش غیر ضروری نیز باید از طریق دیزل ژنراتور رزرو یا منبع تغذیه مستقل ۴۰۰ ولت متصل به خارج از پست تغذیه گردد. اما این منابع باید بارهای غیر ضروری را تنها با نظر اپراتور تغذیه نمایند.
ارتفاع تابلوهای داخلی باید ۲.۲ متر باشد و ورودی کابل از پایین و با صفحه گلندخور باشد.
۲-۱-۲-۲- منبع تغذیه DC
این منبع که در واقع اصلی ترین و حیاتی ترین منبع تغذیه برای پست محسوب می شود از باتریها و باتری شارژرها تامین می شود. این منبع جهت تغذیه رله های حفاظتی ،لامپهای سیگنال و اضطراری ، مدارهای فرمان ، الکتروموتورهای سکسیونرها و سیستمهای مخابراتی مورد استفاده قرار می گیرد. مواظبت و طرز نگهداری از باتری های پستها بسیار حائز اهمیت است. ایجاد هر گونه عیب و ایراد در سیستم تغذیه جریان مستقیم رله ها و مدار کنترل دیژنکتورها بخصوص در زمان بروز حوادث بسیار مهم می باشد و ممکن است آسیبهای فراوانی ببار آورد. در صورت بروز عیب در سیستم تغذیه جریان مستقیم مدارهای کنترل وسایل الکتریکی و رله های پستها ، باید فورا مرکز کنترل سیستم را در جریان گذاشت.
۲-۱-۳-سیستم زمین
۲-۱-۳-۱-معرفی سیستم زمین در پست های فشارقوی
به هنگام اجرای یک پست فشار قوی، شبکه‌ای از هادی‌های موازی در عمق مناسب (در حدود ۳/۰ تا ۵/۱ متر) دفن می گردد تا از نظر الکتریکی پتانسیل زمین را داشته باشد. همچنین میله‌هایی با طول متناسب با مقاومت خاک به طور عمودی در زمین قرار می‌گیرند و به شبکه زمین متصل می‌شوند تا مقاومت معادل سیستم زمین کاهش یابد. بدنه تجهیزات و سطوح فلزی در دسترس، مانند اسکلتهای فلزی، توسط هادیهای مناسب به شبکه زمین متصل می شوند. سیمهای محافظ خطوط انتقال انرژی و بدنه کابلهای زره‌دار، در صورت اتصال به شبکه زمین، مسیرهای موازی دیگری را برای عبور جریان زمین به وجود می‌آورند و کاهش مقاومت زمین را سبب می شوند.
۲-۱-۳-۲- وظایف سیستم زمین پست های فشارقوی
به طور کلی، سیستم زمین می باید احتیاجات زیر را برآورده نماید:
الف) ارائه مقاومت کوچک از طرف سیستم زمین باعث میشود تا امپدانس مؤلفه صفر دیده شده در نقطه اتصالی مقداری کوچک داشته باشد تا هم عملکرد مطمئن و سریع رله‌های تشخیص خطای فاز به زمین تضمین گردد و هم اضافه ولتاژهای ایجاد شده در فازهای سالم، کمتر از مقادیر پیش‌بینی شده و مجاز باشند. ارائه مقاومت متغیر از طرف زمین باعث بروز اختلال در عملکرد رله‌های حفاظتی گردیده و مطلوب نمی‌باشد.
ب) در محل اتصال برقگیر به زمین، مقاومت موجی کم و در نتیجه سطح محافظت مناسبی را برای برقگیر ارائه کند. برقگیر به منظور تخلیه ولتاژهای موجی به زمین در نظر گرفته میشود و بنابراین جریانهای موجی با دامنه و شیب قابل ملاحظه از طریق آن به زمین وارد میشوند. چنانچه مقاومت موجی سیستم زمین در محل اتصال برقگیر به آن، مقدار زیادی باشد، تخلیه کامل و سریع جریانهای موجی صورت نمی‌پذیرد و ولتاژ موجی قابل ملاحظه‌ای در طرف زمین برقگیر ظاهر میشود و بنابراین سطح محافظت برقگیر، افزایش می‌یابد.
ج) ایمنی کارکنان و تجهیزات تأمین شود. سیستم زمین باید به گونه‌ای طرح شود تا اولاً با ایجاد مسیر مناسب برای عبور جریان از زمین، چه در حالت عادی و چه در شرایط خطا، مانع گذشتن از حدود مجاز عملکرد تجهیزات شود و ثانیاً تضمین کند که اشخاص در محوطه و مجاورت پست، حتی اگر با تجهیزات زمین شده اتصال داشته باشند در معرض شوک الکتریکی خطرناک واقع نمی شوند.
برای تأمین شرایط ایمنی، سیستم زمین باید به گونه‌ای طراحی گردد که در اثر عبور جریان زمین از آن گرادیان سطحی پتانسیل در محوطه، بیش از حدود مجاز نباشد و همچنین مقاومت کل سیستم زمین مقدار کوچکی باشد تا افزایش ولتاژ زمین در اثر عبور جریان از آن قابل قبول باشد.
۲-۱-۴- ترانسفورماتور جریان
۲-۱-۴-۱- تعریف ترانسفورماتور جریان
ترانسفورماتورهای جریان جهت تبدیل جریانهای با دامنه زیاد به جریانهایی که به راحتی وبا مصرف انرژی ناچیز (تلفات اندک) که با دستگاههای اندازه‌گیری فشارضعیف قابل اندازه‌گیری است بکارمی روند. ترانسفورماتورهای جریان درکلیه شرایط عادی وغیرعادی به شبکه متصل هستند. بنابراین اثرات تمامی موارد مربوط به شرایط فوق نباید سبب خرابی یا عدم دقت آنها شود.ترانسفورماتورهای جریان باید قابلیت تحمل جریان اتصالی ودقت مناسب را درحالت گذرا(به استثناء ترانسفورماتورهای جریان اندازه‌گیری که دقت آن را درشرایط خطا تضمین نمی‌گردد) داشته باشند.
ازاولیه ترانسفورماتور جریان درشرایط عادی شبکه جریان کاری شبکه عبور میکند وجریان ثانویه ازنظر اندازه دامنه ، درصدی ازجریان اولیه وهم فاز با اولیه می‌باشد که البته درحالت غیرایده‌آل، خطای ترانسفورماتور سبب می گردد که چنین نباشد.
۲-۱-۴-۲- وظایف ترانسفورماتور جریان
ترانسفورماتور جریان درشبکه قدرت به دو منظور عمده بکارمیرود:
اندازه‌گیری جریان به منظور اندازه‌گیری توان عبوری ازیک نقطه واطلاع ازوضعیت شبکه ازلحاظ عبورجریان درآن نقطه. دراین حالت به ترانسفورماتور جریان، ترانسفورماتور اندازه‌گیری گفته شده که به دستگاههای اندازه‌گیری وصل می‌شود وآنچه که دراین حالت بیشترمورد نظر است، شرایط عادی شبکه است ونیازی به دقت درشرایط غیرعادی ازقبیل اتصال کوتاه وغیره نمی‌باشد.
استفاده ازترانسفورماتور جریان برای تبدیل جریان درشرایط غیرعادی شبکه برای حفاظت شبکه که به آن ترانسفورماتورجریان حفاظتی گفته شده وبه رله‌های حفاظتی وصل می گردد، لذا دقت تبعیت جریان ثانویه ازاولیه این ترانسفورماتورها درجریانهای زیاد(هنگام بروزعیب) دارای اهمیت بسیارمی‌باشد.
ضمناً یکی ازوظایف اساسی و مهم ترانسفورماتورهای جریان، ایزوله و جدا نمودن ولتاژ فشارقوی اولیه ازدستگاههای قابل دسترسی طرف ثانویه(دستگاههای اندازه‌گیری ورله‌های حفاظتی و…)است.
۲-۱-۵- مشخصات فنی شینه‌ها درپستهای فشارقوی
اتصال الکتریکی فیدرهای ورودی وخروجی به یکدیگر درپستها توسط شینه‌های فشارقوی امکان پذیر می‌گردد وجریان حاصل ازفیدرهای ورودی دردو شینه سراسری با یکدیگر جمع شده ودرفیدرهای خروجی توزیع میگردند. به همین علت لازم است شینه‌ها ازظرفیت کافی جهت دریافت تمامی انرژی وتوزیع آن برخوردار باشند. با بروز عیب درهریک ازفیدرها وتجهیزات آنها جریانی اتصالی ازطریق بقیه فیدرها به سمت نقطه عیب برقرارگشته، جریان اتصالی حاصل ازفیدرها درشینه با یکدیگر جمع شده جریان عیب اصلی را تشکیل می دهند. بدین ترتیب ضروری است شینه‌ها ازمقاومت مکانیکی والکتریکی کافی درقبال برقراری جریان عیب برخوردار باشند. درپستهای فشارقوی انتقال انرژی شینه‌ها به دو نوع کلی زیرساخته نصب می گردند:
۱- شینه‌های سخت
۲-شینه‌های نرم
که هریک نسبت به دیگری دارای مزایا ومعایبی بوده وبسته به طرح استقرار فیزیکی تجهیزات باید ازهادی‌های رشته‌ای یا لوله‌ای استفاده نمود. نوع شینه‌ها درضریب اطمینان وسطح زیربنای پست مؤثر است. درسیستم هادیهای رشته‌ای عبور شینه‌ها ازروی یکدیگر بخصوص درولتاژهای بالا ساده‌تراست وتعداد مقره‌های کمتری نسبت به شینه‌ها با هادی صلب مورد نیاز است. ولی تعمیرات اضطراری هادیها مشکلتر خواهد بود درسیستم شینه‌های سخت، دسترسی به مقره‌ها جهت تمیزکردن با سهولت بیشتری صورت می‌گیرد ارتفاع شینه‌ها کم بوده وتعمیرونگهداری آن براحتی انجام می‌گیرد. درسطح ولتاژ مساوی فواصل مجازشینه نرم بیشتر ازشینه سخت است درانتخاب نوع شینه جریان نامی شینه نیزباید مورد توجه قرارگیرد. معمولاً برای جریانهای نامی بالا ازهادیها صلب که ازنظر اقتصادی توجیه پذیر می‌باشد استفاده می گردد وبرای جریانهای پایین طرح شینه‌های نرم که اقتصادیترهستند مورد نظر می‌باشد. درهرصورت طرح استقرار فیزیکی تجهیزات نیزنقش اساسی درانتخاب مناسب نوع شینه‌ها ایفا می کند.
نوع شینه‌ها درضریب اطمینان ایستگاه ، سطح زیربنای پست، مسائل بهره‌برداری ودرنهایت ازنظر اقتصادی مؤثراست. شرایط ناپایداری درشبکه به دنبال بروزعیب وقطع فیدرها ظاهر میگردد. تبدیل ناپایداری به خاموشی کامل به مدت برقراری جریان عیب وامکان جدا نمودن قسمت اتصالی بستگی خواهد داشت. با افزایش مدت ونبودن امکان جداسازی حداقل قسمتهای شبکه،فیدرهای بیشتری ازشبکه قطع گردیده وشرایط ناپایداری آن بیش ازپیش فراهم میگردد. به همین علت، در طرح پستهای فشارقوی،‌نوع شینه‌بندی وتعداد کلید درفیدرها براساس وبه منظور قطع حداقل تعداد فیدردرصورت بروزنقص واشکال درهریک ازفیدرها وتجهیزات پایه‌گذاری میگردد. بنابراین اولین مرحله درطرح پستهای فشارقوی انتقال انرژی پیش‌بینی نوع مناسب آرایش شینه‌بندی وتعداد کلیدها درپست ونحوه کنترل آنان درشرایط عادی وشرایط اضطراری می‌باشد. درتعیین طرح مناسب جهت شینه بندی هرپست پارامترهای مختلفی چون مسائل بهره‌برداری، تعمیراتی قابلیت اطمینان ومسائل اقتصادی مورد توجه قرارمیگیرد. بهترین طرح شینه‌بندی نوعی است که ازنظر بهره‌برداری وسرویس تعمیراتی دارای بهترین ضرائب بوده وعلاوه برآن ازنظر تداوم بارنیز بالاترین درجه اطمینان را دارا باشد. بنابراین هرچه سیستم کاملتر وبهترشود نیازبه سرمایه‌گذاری بیشتری خواهد داشت.
۲-۱-۶- موج گیر و تجهیزات کوپلینگ
۲-۱-۶-۱- تعریف موج گیر و تجهیزات کوپلینگ
با توسعه شبکه های انتقال انرژی الکتریکی مخصوصاً شبکه‌های بهم پیوسته نیاز به ایجاد وارسال و دریافت اطلاعات بین مراکز تولید، پستهای انتقال و مراکز مصرف و مراکز کنترل غیر قابل اجتناب می گردد. تبادل اطلاعات و علائم بین پستها ومراکز کتنرل از چند طریق زیر انجام می‌گیرد:
شبکه مخابرات عمومی شهری
سیم جداگانه در کنار خطوط انتقال
ارتباطات رادئویی فرکانس بالا
سیم فشار قوی خطوط انتقال بعنوان کانال ارتباطی
شبکه فیبر نوری
با توجه به محدودیت‌ها و وابستگی‌های وسایل فوق ، روش ارتباطی PLC بعنوان یک محیط انتقال جهت ارسال و دریافت سیگنالهای مختلفی نظیر تلفنی، کنترل، اندازه‌گیری و حفاظت از راه دور و پیامهای تلکس در شبکه‌های انرژی مورد استفاده قرار گرفته است.
۲-۱-۶-۲- اجزاء اصلی یک سیستم PLC
اجراء اصلی یک سیستم PLC بطور ساده عبارتند از:
موج گیر
خازن کوپلاژ که میتواند خازن یک ترانسفورماتور ولتاژ خازنی باشد.
وسیله کوپلاژ یا واحد تطبیق امپدانس
کابل ارتباطی
فرستنده/گیرنده PLC
همانطوریکه دیده می شود سیستم درانتهای خطوط انتقال انرژی و نقطه ورود فیدرها به پست قرار می‌گیرد. تجهیزات ۵ گانه بالا ، تجهیزات سیستم مخابراتی نامیده می شوند.
۲-۱-۶-۳- نکات مهم در بکارگیری موج گیر و تجهیزات کوپلینگ
موج گیر به سیم پیچی با هسته هوایی،اطلاق می‌شود که دارای وسیله حفاظتی (برقگیر) و وسیله تنظیم به صورت موازی با سیم پیچی اصلی می‌باشد.
موج‌گیر به صورت سری در مدار خط انتقال قرار می‌گیرد.
موج گیر نباید بیش از مقدار مشخص شده، پارازیت موج رادیویی ایجاد نماید.
موج گیر باید مقاوم در مقابل نیروی زلزله ناشی از شتاب زلزله مشخص شده باشد.
جریان تخلیه نامی برقگیر و مقادیر نامی سیم پیچ اصلی باید مطابق با مقدار مشخص شده باشد.
۲-۱-۷- راکتورهای موازی
۲-۱-۷-۱- تعریف راکتورهای موازی
راکتورهای موازی درسیستمهای ولتاژ بالا به منظور کاهش خاصیت خازنی بوجود آمده توسط خطوط ویا کابلها بکار میروند. بنابراین بهره‌برداری وکاربرد راکتورهای موازی به دو دلیل زیرصورت میگیرد:
پایداری سیستم ازنظر خاصیت خازنی خط
کنترل ولتاژ ونهایتاً مصرف توان راکتیو شبکه درشرایط بارکم.
۲-۱-۷-۲- نکات طراحی و بهره برداری از راکتورها
راکتورها بایستی آنچنان باشند که شارپراکندگی ایجاد حرارت زیادی درقسمتهای مختلف راکتور ایجاد ننماید.
تمام اجزاء حامل جریان درراکتورها بایستی قادر به تحمل بار پیوسته‌ای معادل ۱۲۰ درصد جریان نامی سیم پیچها باشند.
اجزاء راکتورها بایستی آنچنان باشند که خطر مربوط به حوادث اتصال کوتاه ناشی ازحیوانات، پرنده‌ها وغیره درآن حداقل باشد.
۲-۱-۸-ترانسفورماتورهای ولتاژ خازنی
۲-۱-۸-۱- تعریف ترانسفورماتور ولتاژ خازنی
ترانسفورماتورهای ولتاژ برای تبدیل ولتاژ فشارقوی به ولتاژ با دامنه پایین(با توان مصرفی کم)جهت سه هدف مهم اندازه‌گیری، حفاظت وکنترل بکارمیرود. یکی ازوظایف مهم واساسی این نوع ترانسفورماتورها، ایزوله وجدا کردن ولتاژ فشارقوی اولیه ازدستگاههای قابل دسترسی طرف ثانویه بوده که اینکاربه لحاظ جلوگیری ازخطرات ناشی ازمواجه بودن با ولتاژ فشارقوی وهمچنین دلایل اقتصادی انجام می‌گیرد.
با توجه به این موضوع دستگاههای اندازه‌گیری، نشان دهنده ثبات،رله‌ها، کنتورها،تجهیزات اسکادا وغیره برای کار با ولتاژ ثانویه ترانسفورماتورهای ولتاژ ساخته می‌شوند. البته تنظیم وکالیبراسیون دستگاههای مزبور براساس ولتاژ اولیه ترانسفورماتورولتاژ انجام می‌گیرد. ترانسفورماتورهای ولتاژ به دو صورت ترانس اندازه‌گیری وحفاظتی ساخته می‌شوند که هرکدام مشخصه ویژه خود را دارا است.
وجود ترانسفورماتورولتاژ درشبکه اجتناب ناپذیراست زیرا برای هرگونه تصمیم‌گیری درمورد وضعیت حال وآینده شبکه به لحاظ کنترل توان اکتیو ومحاسبات پخش بار و برقداربودن یا نبودن منطقه‌ای نیازبه اطلاعاتی است که توسط دستگاههای اندازه‌گیری وکنتورها ونشان دهنده‌ها به مرکز کنترل میرسند ویا درمواقع اضطراری که به دلیل خارج ازحد مجازبودن ولتاژ نقطه‌ای ازشبکه، رله یا رله‌هایی بایستی عمل نمایند این اطلاعات مورد نیازاست. لذا وجود ترانسفورماتورهای ولتاژ درسیستم قدرت ضروری بوده ویکی ازاجزاء مهم آن می‌باشند.
ترانسفورماتورهای ولتاژ ممکن است تکفاز یا سه فاز ساخته شوند که البته درسیستمهای فشارقوی معمولاً تکفازهستند ودراین صورت اولیه آنها مستقیماً بین فاز و زمین متصل می‌شود.
ترانسفورماتورهای ولتاژ ازنظرساختاری به دونوع تقسیم‌بندی می‌شوند.
ترانسفورماتورهای ولتاژمغناطیسی یا اندوکتیو(MVT)
ترانسفورماتورهای ولتاژ خازنی(CVT)
ترانسفورماتورهای ولتاژ مغناطیسی تقلیل ولتاژ را به کمک نسبت تبدیل سیم پیچهای اولیه وثانویه و یک واحد مغناطیسی انجام می‌دهند. این ترانسفورماتورها غالباً درسطوح ولتاژی پایین اقتصادی‌تر بوده وتا ولتاژهای ۵/۷۲ کیلوولت مستقیماً به خط فشارقوی متصل می‌شوند. درپستهای فشارقوی که ازMVT ها برای حفاظت، اندازه‌گیری وسنکرون نمودن استفاده می‌نمایند، فرستنده-گیرنده‌های PLC ،درصورت وجود اجباراً بایستی ازطریق خازنهای کوپلاژ مجزا به شبکه فشارقوی متصل گردند. با افزایش ولتاژ نامی شبکه، ترانسفورماتورهای ولتاژ خازنی که ازیک مقسم خازنی نیزبرای کاهش ولتاژ استفاده می کند اقتصادی‌تر می‌گردند.
۲-۱-۹- سیستم حفاظت ازصاعقه
با برقدار شدن ابر وبا توجه به بار ابر وظرفیت بین ابر و زمین، یک ولتاژ فشارقوی بین ابروزمین بوجود می‌آید که ممکن است به چندین میلیون ولت برسد. ظرفیت خازنی بین ابروزمین درحد میکروفاراد وشدت میدان الکتریکی بین ابروباردار وزمین به چندین هزارولت برمتر میرسد.چنانچه شدت میدان الکتریکی بین زمین وابربه قدرکافی بزرگ باشد آنگاه هوا دریک نقطه ازسطح ابرشروع به یونیزه شدن میکند. دراثریونیزاسیون، هوا بصورت یک گازهادی درمی‌آید ویک الکترود بصرت میله تشکیل میدهد. مسیریونیزه شده هوا را کانال هادی می‌گویند. نزدیکترین شاخه به الکترودهای تیز وبلند، مانند درختان وساختمانها وخطوط انتقال برق موجب می‌شود شدت میدان بزرگ درحد یونیزه شدن هوا درنوک آنها ایجاد شود درنتیجه یک کانال هادی نیزازاین نقاط به طرف کانال هادی پائین آینده صعود می کند. درلحظه‌ای که این دو کانال به یکدیگر می رسند، یک مسیر هادی بین ابرباردار وزمین بوجود می‌آید که ازاین مسیرجریان الکتریکی شدید درحد ۲ تا۳۰۰ کیلوآمپر عبورمی‌نماید. زمان مربوط به پیشانی موج جریان ناشی ازصاعقه درمقایسه باکل زمان برقراری آن خیلی کوچک می‌باشد. این زمان دربسیاری موارد کمتر از۱۰میکروثانیه می‌باشد.
صاعقه درصورت برخورد مستقیم به ساختمانها وتجهیزات اثرمخربی ازخود به جا می‌گذارد. لذا پستهای فضای باز انتقال نیرو به سبب حساسیت واهمیت آنها درسیستم ازیک طرف وقیمت گران آنها ازسوی دیگر بایستی ازاصابت مستقیم صاعقه محفوظ بمانند.
درمحل برخورد صاعقه به دلیل بالا بودن جریان صاعقه ولتاژ بسیار بالائی می‌تواند ایجاد گردد وبصورت موج درطول خطوط حرکت نماید وچنانچه این ولتاژ ازسطح عایقی تجهیزات بزرگتر باشد ایجاد قوس خواهد نمود. همین جریان علاوه براثر مستقیم، دراثرهدایت بوسیله هادیها، اثرالقائی نیزبرروی تجهیزات دورتر ازمحل برخورد خواهد داشت.
۲-۱-۱۰- سکسیونر و تیغه‌های زمین
سکسیونر وسیله قطع سیستمهایی است که تقریباً بدون جریان هستند. به عبارت دیگر سکسیونر قطعات و وسائلی را که فقط زیرولتاژ هستند ازشبکه جدا می‌سازد. تقریباً بدون بار بدان معنی است که می‌توان به کمک سکسیونر جریانهای کاپاسیتیو مقره‌ها، شینه‌ها وتأسیسات برقی وکابلهای کوتاه وخطوط وهمینطور جریان ترانسفورماتور ولتاژ را نیزقطع نمود و یا حتی ترانسفورماتورهای کم قدرت را با سکسیونر قطع کرد. علت بدون جریان بودن سکسیونردرموقع قطع یا وصل، مجهز نبودن به وسیله جرقه خاموش کن است. لذا بطور کلی می توان نتیجه گرفت که عمل قطع و وصل سکسیونر باید بدون جرقه یا با جرقه ناچیزی صورت گیرد. برحسب این تعریف درصورتیکه ازسکسیونر جریان عبور کند ولی درموقع قطع اختلاف پتانسیلی بین دو کنتاکت آن ظاهر نشود قطع سکسیونر بلا مانع است همینطور وصل سکسیونری که بین دو کنتاکت آن تفاوت پتانسیلی موجود نباشد گرچه به محض وصل باعث وصل جریان گردد نیز مجاز خواهد بود. ازآنچه که گفته شده چنین نتیجه می‌شود که سکسیونر یک کلید نیست بلکه یک ارتباط دهنده یا قطع کننده مکانیکی بین سیستمها است. سکسیونر باید درحالت بسته یک ارتباط گالوانیکی محکم ومطمئن برای هدایت بهترجریان درکنتاکت هرقطب برقرارسازد ومانع افت ولتاژ گردد. لذا باید مقاومت عبور جریان درمحدوده سکسیونر کوچک باشد، تا حرارتی که دراثر کارمدام درکنتاکتها ایجاد می‌شود ازحد مجاز تجاوز نکند. درضمن باید سکسیونر طوری ساخته شود که دراثرجرم و وزن تیغه‌های با فشارباد وبرف وغیره خودبخود بسته نشود یا درموقع بسته بودن نیروی دینامیکی شدیدی که دراثر عبور جریان اتصال کوتاه بوجود می‌آید باعث لرزش تیغه‌های یا احتمالاً بازشدن آن نگردد. سکسیونرمی‌تواند به تیغه‌های زمین مجهز باشد که تیغه‌های زمین برای تأمین ایمنی کارروی قسمتهای بی برق شده بکارمیرود. درحالیکه سکسیونر به تیغه‌های زمین مجهزباشد، تیغه‌های زمین معمولاً بازاست مگردر زمانی که سکسیونر بازشود که دراین حالت جهت تخلیه شارژهای خازنی (ولتاژ باقیمانده) روی خط یا قسمتهایی که قبلاً برق‌دار بوده تیغه‌های زمین بسته می‌شود.
همانطور که گفته شد اصولاً سکسیونر وسیله ارتباط دهنده مکانیکی وگالوانیکی برای هدایت بهترجریان قطعات وسیستمهای مختلف می‌باشند و در درجه اول به منظور حفاظت اشخاص ومتصدیان مربوطه درمقابل برق گرفتگی به کاربرده می‌شوند. بدین جهت طوری ساخته می‌شوند که درحالت قطع یا وصل، محل قطع شدگی یا اتصال بطور واضح وآشکار قابل رؤیت باشد. یعنی درهوای آزاد انجام گیرد. ازآنجا که سکسیونر باعث بستن یا بازکردن مدارالکتریکی نمی‌شود، برای بازکردن وبستن هرمدار الکتریکی فشارقوی احتیاج به کلید قدرت می‌باشد که قادراست مدار را تحت هرشرایطی بسته یا بازکند وسکسیونر وسیله‌ای است برای ارتباط کلید قدرت به شینه و یا هرقسمت دیگری ازشبکه که دارای پتانسیل است. لذا طبق قوانین متداول الکتریکی وبه منظور ایمنی لازم درهنگام تعمیرات لازم است تا جلوی هرکلید قدرتی از۱کیلوولت به بالا ویا درهرطرف درصورتی که ازدوطرف تغذیه گردد سکسیونر وسسپس کلید بسته می‌شود ودرصورتیکه سکسیونر به تیغه‌های زمین مجهز باشد، این تیغه‌ها بعد ازبازشدن سکسیونر بسته شده تا شارژهای خازنی ذخیره شده را به زمین منتقل نماید. سکسیونرهای بکاررفته درسیستم قدرت سه فازبوده ودارای سه پل مشابه می‌باشد. عملکرد همزمان سه فاز بوسیله اینترلاک مکانیکی بین سه پل امکان‌پذیر می‌باشد. ازآنجا که مقدار شارژ خازنی باقیمانده (ولتاژ) درروی قسمتهای جدا شده ازشبکه در رده ولتاژهای فشارقوی قابل توجه است، لازم است قبل ازعمل تعمیرات بوسیله بستن تیغه‌های زمین سکسیونر، این شارژ(ولتاژ) تخلیه شود. برای جلوگیری ازقطع ویا وصل بی‌موقع ودرزیر بارسکسیونر معمولاً بین سکسیونر وکلید قدرت اینترلاک (مکانیکی یا الکتریکی) به نحوی برقرارمی‌شود که با وصل بودن کلید نتوان سکسیونر را قطع ویا وصل نمود. برای این منظور ازیک بوبین که ازولتاژ خط تغذیه می‌شود برای ایجاد اینترلاک الکتریکی جهت عملکرد تیغه‌های زمین استفاده می‌نمایند.
همچنین ازاینترلاک مکانیکی ویا الکتریکی جهت حصول اطمینان ازبازبودن سکسیونر درزمان عملکرد تیغه‌های زمین وبالعکس استفاده می‌شود.
2-1-11-ترانسفورماتور زمین-کمکی
۲-۱-۱۱-۱- وظیفه ترانسفورماتور زمین کمکی
در پستهای فشار قوی برای محدود نمودن جریان اتصال کوتاه یکفاز، ثابت نگهداشتن ولتاژ نقطه صفر و ازهمه مهمتر ایجاد نقطه صفر مصنوعی برای اتصال مثلث طرف ثانویه یا ثالثیه ترانسفورماتورهای قدرت از وسیله‌ای بنام ترانسفور ماتور زمین باید استفاده شود.
ضمناً مصرف کننده‌هائی بشرح زیر وجود دارند که بایستی با ولتاژ ۴۰۰ ولت سه فاز یا ۲۳۰ ولت یک فاز تغذیه شوند:
موتورهای الکتریکی پمپ‌ها و فن‌های ترانسفورماتورها و راکتورها، موتورهای الکتریکی سکسیونرها و کلیدهای فشار قوی، موتورهای الکتریکی سیستم تهویه
سیستم روشنایی ساختمانها و محوطه تجهیزات بیرونی پست وحصارکشی دور پست
سرویس ساختمانهای اداری و تغذیه موردی تجهیزات حفاظتی و باطری شارژ پست
سیستم‌های روشنایی، هیتر و تغذیه پانلها و تابلوهای محوطه و داخلی
جهت تأمین مصرف فوق لازم است که ترانسفوماتوری در داخل پست نصب گردد تا پائین‌ترین ولتاژ فشار قوی ترانسفورماتورهای شبکه را به ولتاژ قابل مصرف تبدیل نماید.
۲-۱-۱۱-۲- انواع ترانسفورماتورهای زمین -کمکی از نظر ساختمان
ترانسفورماتورها زمین به دو صورت زیر ساخته می‌شود:
ترانسفورماتور زمین با یک سیم پیچ زیگزاگ که نقطه نوترال آن بطور مستقیم و یا توسط یک امپدانس به زمین متصل می‌شود.
ترانسفورماتور زمین با دو سیم پیچ اولیه و ثانویه که سیم پیچ اولیه آن با اتصال زیگزاگ بوده و نقطه نوترال آن می‌تواند آن می‌تواند بطور مستقیم یا توسط یک امپدانس بزمین متصل شود و سیم پیچ ثانویه آن با اتصال نوع ستاره و با توان پیوسته مشخص جهت تغذیه کمکی در پست بکارمی‌رود.
اگر سیم پیچ دیگری با اتصال ستاره با نقطه صفر جهت تأمین مصارف داخلی به ترانسفورماتور زمین افزوده شود چنین ترانسفورماتوری را ترانسفورماتور زمین –کمکی می‌نامند.
ترانسفورماتور زمین –کمکی معمولاً در طرف ثانویه یا ثالثیه ترانسفورماتورهای قدرت نصب می گردد و ولتاژ اولیه آن ۶۳، ۳۳،۲۰ یا ۱۱ کیلو ولت بوده و طرف ثانویه آن ۴۰۰/۲۳۰ ولت می‌باشد.
ترانسفوماتور زمین-کمکی بایداز نوع هسته‌ای، سه فاز روغنی و خنک شونده طبیعی بوده ودارای دو سیم پیچ اولیه و ثانویه جداگانه باشد. سیم پیچ اولیه(فشار قوی) آن باید دارای اتصال زیگزاگ باشد و نقطه نوترال آن می‌تواند بطور مستقیم یا با مقامت به زمین متصل شود. سیم پیچ ثانویه ( فشار ضعیف) باید دارای اتصال ستاره با نوترال باشد. طرف فشار قوی بطور مستقیم به ترانسفورماتور قدرت متصل می‌گردد.
ترانسفوماتور و تجهیزات وابسته به آن باید چنان باشند که به راحتی نیروهای وارده ناشی از عملیات حمل و نقل، نصب و بهره برداری را تحمل نماید.
2-1-12-کلید قدرت
۲-۱-۱۲-۱- تعریف کلید قدرت
کلیدهای قدرت به منظور قطع و وصل خطوط انتقال انرژی، و سایر تجهیزات فشار قوی بکار می‌روند. تجهیزات فشار قوی توسط کلید قدرت به شبکه متصل و یا از شبکه جدا می‌گردند. هنگامیکه لازم است تا دو قسمت شبکه از یکدیگر جدا شده و یا ارتباط دو قسمت برقرار گردد از کلید فشار قوی استفاده می‌شود. همچنین زمانی که عیبی در تجهیزات و خطوط انتقال انرژی روی دهد ولازم است تا قسمت معیوب فوراً از شبکه جدا گردد، کلیدهای قدرت بطور اتوماتیک قطع شده و از ادامه برقراری عیب در شبکه جلوگیری می‌نماید.
۲-۱-۱۲-۲- انواع قطع و وصل کلیدهای قدرت
قطع و و صل کلیدهای قدرت در شبکه به دو صورت مختلف زیر انجام می‌گیرد.
قطع کلید با برنامه قبلی و با اطلاع مسئولان شبکه به منظور انجام تعمیرات، سرویس، بازرسی تجهیزات غیره در این حالت کلید بطور دستی توسط اپراتور قطع و وصل می‌شود.
قطع کلید بدون برنامه قبلی که در نتیجه بروز عیب در شبکه روی میدهد. در این حالت کلید بطور اتوماتیک توسط رله‌های حفاظتی و سایر سیستمهای کنترل اتوماتیکه قطع می‌گردد. در پاره‌ای از تجهیزات نظیر خطوط فشار قوی ممکن است کلید بطور اتوماتیک مجدداً وصل گردد.
بنابراین کلیدهای قدرت یکی از تجهیزات اصلی و پراهمیت شبکه بوده که در هنگام بروز عیب و یا ضرورت برق‌دار یا بی‌برق نمودن شبکه قطع و وصل می‌گردند.
۲-۱-۱۲-۳- نقش کلیدهای قدرت در سیستم قدرت
نقش اصلی کلیدها درپی بروز عیب درشبکه ظاهر می گردد. چنانچه با بروز عیب وضرورت قطع اتوماتیک خط، کلید خط بعللی عمل نکرده ویا موفق به قطع جریان عیب نگردد، شبکه با خاموشی موضعی مواجه می‌گردد. ولی درصورتی که بعللی خاموشی کامل باشد این خاموشی توأم با صدمات وخسارات جبران ناپذیر خواهد بود. کلیدها درشرایط کارعادی شبکه ودرهنگام وصل بودن، نقش مهمی درتأمین انرژی مصرف کننده‌ها به عهده ندارند نقش اصلی آنها تنها درهنگام بروز عیب ظاهر می‌گردد. درهنگام بروزعیب که قطع ویا وصل فوری آنها ضروری است،‌باید با صدور فرمان بطور اتوماتیک وبا اطمینان کافی عمل نمایند. اختلاف عمده کلیدها با سایر تجهیزات شبکه ازهمین جا ناشی می‌گردد، درحالیکه کلید درشرایط عادی ممکن است برای مدت طولانی مورد استفاده واقع نگردد، قطع و وصل آن درلحظه بروزعیب می‌بایست از اطمینان فوق‌العاده برخوردار بوده واحتمال بروزعیب درآنها و مکانیزم کارآنها حداقل باشد. هرگونه عیب الکتریکی درشبکه وتجهیزات فشارقوی بصورت انواع مختلف اتصالی ظاهر میگردد. رله‌های حفاظتی پیش‌بینی شده بروز عیب را درشبکه احساس کرده وفرمان قطع را به کلید قدرت تعیین شده اعلام می‌دارند. با قطع کلید، قسمت معیوب وصدمه دیده که عیب درآن روی داده است ازقسمتهای سالم شبکه جدا می گردد. بروز عیب درشبکه امری عادی بوده وقابل پیش‌بینی نمی‌باشد. بطوریکه هیچگاه نمی‌توان بطور کامل و صددرصد ازبروز آن جلوگیری نمود وتنها می‌توان با قطع سریع وبه موقع کلیدها ازادامه عیب واثرات مخرب آن درشبکه جلوگیری نمود وخسارات وصدمات ناشی ازعیب را به حداقل کاهش داد.
قطع و وصل کلیدها درهنگام بروز عیب وبطور اتوماتیک، بیش از قطع و وصل دستی آنها اهمیت دارد. درهنگان بروز عیب، جریان خطایی که ازکلید می‌گذرد تا چندین کیلوآمپر رسیده و بسیار بیش ازجریان عبور کرده ازکلید درهنگام قطع و وصل دستی کلید می‌باشد. لذا قطع و وصل کلید درهنگام بروز عیب با دشواری بیشتری صورت گرفته ودرشرایط سنگین مربوط به عبور جریان عیب انجام می‌گردد.
عمل اصلی حفاظت شبکه درهنگام بروز اتصالها وبرقراری جریان عیب توسط کلیدهای قدرت صورت می‌پذیرد. با قطع کلید قدرت، قسمت معیوب شبکه ازقسمتهای بدون عیب ودرحال کار شبکه جدا شده و ادامه کار وثبات شبکه تأمین می‌گردد. بروزهرگونه عیبی درکلید قدرت، بطوریکه با بروز عیب درشبکه وبکارافتادن رله‌های حفاظتی، کلید عمل نکرده وبه موقع قسمت معیوب شبکه را جدا ننماید، قطع بی مورد ونابجای سایرکلیدها وازکار افتادن قسمتی ازشبکه را به همراه خواهد داشت. عیب درکلید ممکن است ناشی ازبروز اشکال درمدار فرمان کلید، بروزعیب درمکانیزم قطع و وصل کلید، عدم توانائی کلید درقطع جریان عیب، افزایش زمان قطع کلید وغیره باشد. با توجه به تعداد عیوبی که درخطوط انتقال انرژی وسایر تجهیزات شبکه درسال روی می‌دهند ودرکلیه عیوب روی داده کلیدهای قدرت نقش اصلی را درقطع قسمت معیوب وحفظ شرایط عادی شبکه عهده‌دار می‌باشند، اهمیت کلیدهای قدرت وتأثیر آنان درادامه کارعادی شبکه روشن می‌گردد. عدم قطع به موقع وبجای کلیدها درهنگام بروزعیب منجر به قطع سایرکلیدها درنقاط دیگری ازشبکه شده وقسمتهای بیشتری ازشبکه را با قطع برق وخاموشی مواجه می‌نمایند. تأخیر درقطع کلیدها، مدت باقی بودن عیب و برقراری جریان عیب درشبکه را افزایش داده وبازگشت شبکه را به شرایط عادی دشوارتر می‌نماید.
با روشن شدن اهمیت ونقش کلیدهای قدرت درحفظ شرایط پایداری شبکه وجلوگیری ازخاموشی‌های مکرر، درجه اطمینان وقابلیت کلیدهای قدرت تعیین می گردد. این امر موجب می‌شود تا کلیدها ازحداکثر اطمینان وتوانائی برخوردار باشند. هرقدر عیوب روی داده درکلیدها ومکانیزم کارآنها کمترباشد، ثبات کارشبکه بیشترشده وقطعی‌های شبکه کمترمی‌گردد. دستیابی به حداکثر اطمینان درعملکرد کلیدهای قدرت درشبکه وتوانائی کامل آنها درقطع جریان عیب، موجب می‌گردد تا بررسی‌های لازم به منظور تعیین توانائی آنها درقطع جریان عیب وتعیین نوع مناسب آنها بادقت زیاد وبا توجه به کلیه پارامترهای شبکه صورت پذیرد. درشبکه‌ای که کلیدهای قدرت نصب شده درآن بازدهی خوبی نداشته ونتوانند درمقابل عیوب روی داده درشبکه با سرعت کافی عمل نمایند، همواره عدم رضایت مشترکین ومصرف کنندگان انرژی وجود خواهد داشت.
۲-۱-۱۲-۴- نیازهایی از شبکه که کلید قدرت باید تامین نماید
بطور کلی کلیدهای قدرت تجهیزاتی هستند که باید توانایی قطع ووصل مدار فشار قوی راهم درشرایط عادی سیستم وهم درشرایط وقوع خطا داشته باشند. یک کلید قدرت مناسب باید بتواند عمل قطع و وصل شبکه را درشرایط مختلف بار واتصال کوتاه درمحدوده شرایط ومقادیر نامی تعیین شده برای کلید طوری انجام دهد که خود آسیب ندیده وشبکه نیزبه نحومطلوب کنترل شود.
بطور کلی کلیدهای قدرت بایستی بتوانند نیازهای زیررا بدون ایجاداضافه ولتاژ گذرای خارج ازتحمل عایق‌بندی شبکه بدون اینکه آسیبی به خود وسایر تجهیزات شبکه وارد آید برآورده نمایند:
تحمل عبورجریان پیوسته نامی مدار بدون اینکه حرارت اضافی درآنها تولید شود و به کلید صدمه‌ای برسد.
قطع جریانهای خطا (بدون افزایش غیرمجاز تنشهای حرارتی ومکانیکی)
قطع و وصل جریانهای خازنی (نظیر جریانهای خطوط انتقال نیروی بی باربا انتهای باز)
قطع و وصل جریانهای اندوکتیو (نظیر جریانهای ترانسفورماتورهای بی بار وجریان راکتورهای موازی)
قطع جریانهای اتصال کوتاه ترانسفورماتورها و راکتورها
وصل مجدد اتوماتیک
۲-۲- سیستم کنترل
۲-۲-۱- مقدمه ای بر کنترل مدرن پست های فشارقوی
از مهمترین وظایف سیستم کنترل در پستهای فشارقوی مدرن ، برقراری ارتباط همزمان با سیستم حفاظت است. این ارتباط شامل مشارکت در فرامین وصل مجدد اتوماتیک ، انتخاب کلیدهای مناسب جهت جداسازی خطا ، کلیدزنی برای ترتیب مجدد سیستم با حداقل قطع، وارد کردن مدارهای آماده و احتمالا مشارکت در تنظیم رله های حفاظتی می باشد. بنابراین سیستم کنترل و حفاظت ، رابطه تنگاتنگ با یکدیگر داشته و برای بررسی باید بصورت همزمان در نظر گرفته شوند.
۲-۲-۲- وظایف سیستم کنترل
وظایف متعددی که توسط سیستم های کنترل انجام می گیرد ، به دو دسته کلی تقسیم می گردد: وظیفه جمع آوری اطلاعات ( غیر فعال ) و وظیفه ارسال فرمان های کنترلی (فعال) ، وظایف جمع آوری اطلاعات را می توان بصورت زیر دسته بندی کرد:
ثبت حوادث
رسم اتوماتیک شکل موجهای خطا
مشاهده وضعیت کلیدها و سکسیونرها توسط اپراتور از روی تابلو کنترلی
اندازه گیری مقادیر مشخصه کار عادی شبکه و نمایش آن
با خبر شدن اپراتور توسط سیستم اعلام خطر در زمان بروز حادثه
تعیین تقریبی محل وقوع خطا
۲-۲-۳- وظایف سیستم کنترل
۲-۲-۳-۱- جمع آوری اطلاعات
وظایف جمع آوری اطلاعات شامل قسمت های زیر می باشد:
۱. ثبت حوادث : اطلاعات خطا ها که توسط وسایل حفاظتی تهیه می شوند ،۲. بصورت سیگنال های قطع یا وصل بوده و از طریق کنتاکت های رله یا سوییچ ها تهیه می گردد. این اطلاعات در پست بر روی چاپگر ثبت می گردند در صورت نیاز به مرکز کنترل نیز ارسال می شوند.
۳. رسم اتوماتیک شکل موجهای خطا: سیستم های ثبت اتوماتیک ،۴. جریانها و ولتاژ ها و سیگنالهای کلیدزنی را در طول خطاها رسم نموده و شرایط موجود را نشان می دهند.
۵. مشاهده مقادیر اندازه گیری شده : در حالت کار عادی شبکه ،۶. مقادیر ولتاژ ،۷. جریان ،۸. فرکانس ،۹. توان های اکتیو و راکتیو برای استفاده اپراتور نمایش داده میشود.
۱۰. مشاهده وضعیت کلیدها و سکسیونرها : بر روی تابلو کنترل ،۱۱. وضعیت کلیدها و سکسیونرها نمایش داده می شود تا اپراتور از چگونگی وضعیت سیستم در هر زمان آگاهی یابد .
۱۲. سیستم اعلام خطر : در مواقعی که حادثه ای در سیستم رخ می دهد و اپراتور باید از آن مطلع شود،۱۳. اعلام خطر این وضعیت را نشان می دهد.
۱۴. محل یاب خطا: محل خطاهای سیستم باید با استفاده از اندازه گیری متغیرهای شبکه قبل از باز شدن کلید انجام گیرد. این کار با استفاده از محل یاب خطا بر روی تمام خطوط انتقال فشارقوی صورت می گیرد. فاصله محل وقوع خطا از پست بصورت درصد یا کیلومتر نشان داده می شود. محل یاب خطا عموما اصول رله دیستانس را بکار برده و راکتانس خط را برای تعیین فاص�
جدا-کننده

آشنایی با بانک های خازنی

می دانیم در شبکه های جریان متناوب توان ظاهری که از مولدها دریافت می شود به دو بخش توان مفید و غیر مفید تقسیم می شود . نحوه این تقسیم به شرایط مدار بستگی دارد به این معنی که هر قدر ضریب توان CosΦ به یک نزدیکتر باشد سهم توان مفید بیشتراست . این اتفاق در مدارتی رخ می دهد که مصارف اهمی آن بیشتر است .مانند سیستمهای روشنایی یا تولید گرما توسط انرژی برق . اما می دانیم که سهم عمده مصارف شبکه ها را مصرف کننده های (اهمی – سلفی ) دریافت می کنند . مانند الکتروموتورها – ترانسفورماتورهای توزیع – چوکها و …. که درآنها سیم پیچ یا سلف نقش اصلی را ایفا می کند . در سیمپیچها به علت خاصیت ذخیره سازی انرژی الکتریکی بصورت میدان مغناطیسی توان همواره بین شبکه و سلف رد و بدل می شود . سلف در یک چهارم زمان تناوب توان دریافت می کند و در یک چهارم بعدی زمان ، توان را به شبکه پس می دهد .
می دانیم در شبکه های جریان متناوب توان ظاهری که از مولدها دریافت می شود به دو بخش توان مفید و غیر مفید تقسیم می شود . نحوه این تقسیم به شرایط مدار بستگی دارد به این معنی که هر قدر ضریب توان CosΦ به یک نزدیکتر باشد سهم توان مفید بیشتراست . این اتفاق در مدارتی رخ می دهد که مصارف اهمی آن بیشتر است .مانند سیستمهای روشنایی یا تولید گرما توسط انرژی برق . اما می دانیم که سهم عمده مصارف شبکه ها را مصرف کننده های (اهمی – سلفی ) دریافت می کنند . مانند الکتروموتورها – ترانسفورماتورهای توزیع – چوکها و …. که درآنها سیم پیچ یا سلف نقش اصلی را ایفا می کند . در سیمپیچها به علت خاصیت ذخیره سازی انرژی الکتریکی بصورت میدان مغناطیسی توان همواره بین شبکه و سلف رد و بدل می شود . سلف در یک چهارم زمان تناوب توان دریافت می کند و در یک چهارم بعدی زمان ، توان را به شبکه پس می دهد .
درست است که نتیجه ریاضی این عمل یعنی عدم مصرف انرژی زیرا توان داده شده به سلف با توان دریافت شده از ان برابر است اما در عمل این اتفاق رخ نمی دهد زیرا توان پس داده شده به شبکه امکان استفاده را برای مولد ایجاد نمی کند و این توان در هر حالتی از مولد دریافت شده است . و برای رسیدن به مصرف کننده اهمی – سلفی از شبکه توزیع شامل : سیمها – کابلها و … عبور کرده است. نتیجه اینکه سلف توانی را از مولد دریافت می کند اما این توان را به شبکه پس می دهد . این توان قابل استفاده نیست و در مسیر عبور تلف می شود . پس مقدار از توان تلف می شود . مصرف کننده های فوق برای انجام اینکار به توان مذکور نیاز دارند اما این توان برای شبکه مضر است و زیانهای زیر را در پی دارد :اضافه شدن جریان مولد و درنتیجه نیاز به مولدهایی با توانهای بیشتر

چون جریان شبکه زیاد می شود به سیمها و کابلهایی با سطح مقطع بالاتر برای کاهش افت ولتاژ نیاز است که این موضوع هزینه اولیه شبکه را افزایش می دهد .

اتلاف توان در شبکه های توزیع بصورت حرارت روی می دهد در نتیجه هر کاری کنید نمی توانید از این اتلاف جلوگیری کنید . نتیجه این اتلاف توان ،کاهش ولتاژ مصرف کننده می باشد که این موضع راندمان مصرف کننده را پایین می آورد .

نمی توان این توان را به مصرف کننده های اهمی سلفی تحویل نداد زیرا کار آنها مختل می شود .
خازن ناجی شبکه های تولید و توزیعتوان هم در خازنها بصورت توان غیر مفید است درست مانند سلفها در یک چهارم پریود موج متناوب ،توان دریافت می کنند و در یک چهارم بعدی توان را تحویل می دهند پس خازنها هم مانند سلفها باعث افرایش توان راکیتو ( غیر مفید ) شبکه می شوند اما اتفاق بامزه زمانی روی می دهد که خازن و سلف با هم در شبکه قرار گیرند .

 

این دو برعکس هم عمل می کنند . یعنی زمانی که سلف توان می گیرد خازن توان می دهد و زمانی که سلف توان می دهد خازن توان می گیرد . پس توانهای غیر مفید این دو فقط یکبار از شبکه دریافت می شود و در زمانهای بعد بین آنها تبادل می شود بدون اینکه مولد این توان را تحمل کند . پس مصرف کننده های اهمی سلفی توان راکتیو خود را دریافت می کنند و مولد و شبکه توزیع آنرا تولید و پخش نمی کنند زیرا این کار را خازن انجام می دهد . این خازنها از حالا به بعد ، خازنهای اصلاح ضریب توان نام می گیرند و وظیفه آنها تامین توان راکتیو مورد نیاز مصرف کننده های اهمی سلفی است .
اتصال خازن به شبکهخازنهای اصلاح ضریب توان باید در شبکه بصورت موازی قرار گیرند . برای اینکار در شبکه های تکفاز باید به فاز و نول وصل شوند و در شبکه های سه فاز پس از اتصال بصورت ستاره یا مثلث آنگاه به سه فاز متصل می شوند . این خازنها باید از انواعی انتخاب شوند که بتوانند دایمی در مدار قرار گیرند پس باید بتوانند ولتاژ شبکه را تحمل کنند در محاسبه خازن از انواعی استفاده می شود که ولتاژ مجاز آنها 15% بیشتر از ولتاژ شبکه باشد .
محاسبه خازننقش خازن در شبکه کاهش توان راکتیو مصرف کنند های اهمی – سلفی از دید مولدها است . با این اتفاق ضریب توان مفید به یک نزدیک می شود . پس با کنترل ضریب توان امکان کنترل توان راکتیو وجود دارد . این کار بکمک یک کسینوس فی متر صورت می گیرد . یعنی بکمک کسینوس فی متر می توان دریافت که ضریب توان و در نتیجه توان راکتیو در چه وضعیتی قرار دارد .
خازن مذکور باید برابر نیاز شبکه باشد در غیر اینصورت خود توان راکتیو از مولد دریافت می کند و همچنین سبب افزایش ولتاژ آن می شود . پس باید خازن مطابق نیاز شبکه محاسبه شود .پرسش : شبکه به چه مقدار خازن نیاز دارد ؟پاسخ : مقداری که ضریب توان را به یک نزدیک کند . این مقدار خازن خود توان راکتیوی ایجاد می کند که توان راکتیو مصرف کننده اهمی – سلفی را جبران می کند . پس مقدار خازن به مقدار توان راکتیو مدار بستگی دارد . هر قدر این توان قبل از خازن گذاری بیشتر باشد ، اندازه خازن نیز بزرگتر خواهد بود .
با توجه به مطالب گفته شده باید برای محاسبه خازن دو مقدار مشخص شود :
یک – مقدار ضریب توان شبکه قبل از خازن گذاریدو – مقدار ضریب توان شبکه بعد از خازن گذاری که انتظار داریم شبکه به آن برسدسه – اندازه توان اکتیو
پس از تعیین این مقادیرمراحل زیر را پی می گیریم . برای مقدار ضریب توان مطلوب مثلا عدد 9/0 مقدار خوبی است . حال دو مقدار ضریب توان داریم یکی ضریب توان شبکه قبل از خازن گذاری و دیگری ضریب توان مطلوب که می خواهیم با گذاردن خازن به آن برسیم . بکمک رابطه زیر مقدار توان راکتیو مورد نظر را که با آمدن خازن تامین می شود محاسبه می کنیم . ( توجه : در خرید خازنهای اصلاح ضریب توان بجای فارد برای تعیین ظرفیت خازن از میزان توان راکتیو آن خازن سخن گفته می شود.)
جدا-کننده
کابل های فشارقوی الکتریکی عایق شده توسط پلیمر (Polymer-Insulated یا PE)
 مقدمه
با تقاضای رو به افزایش برای انرژی الکتریکی، ولتاژهای انتقال نیز رو به افزایشند. انتقال توان زیاد به مسافت های دور، که به علت مبادله قدرت بین کشورها می باشد، نیاز به کابل های فشارقوی موثری دارد تا در مناطق شهری یا برای عبور زیر زمینی یا دریایی استفاده شود. امروزه ولتاژ عملیاتی کابل های فشارقوی الکتریکی تولیدی تا 500 kV افزایش یافته است.
کابل های الکتریکی polymer-insulated یا PE ضرورتا حاوی هادی فلزی با مقاومت پایین که توسط پلیمر عایق سازی شده است هستند. این عایق هادی ها را از یکدیکر و اطرافشان جدا می کند. یک غلاف(sheath or jacket) که بدوا بسته به خواص مکانیکی قالب ریزی شده از کابل مقابل محیط محافظت می کند. محتویات عمده ی دیگر میتوانند شامل لایه های نیمه هادی، screen فلزی، سیم فلزی تقویت کننده، و لایه ی بلوکه کننده ی آب. اگرچه یک تحول محتمل از مواد با خاصیت ابررسانایی ساختار سیستم انتقال نیرو را دگرگون خواهد کرد متخصصان استعمال گسترده ی آن را تا 20-10 سال آینده عملی نمی دانند. در حال حاضر تکنولوژی کابل های فشارقوی توسط گذار از پوشش کاغذی معمول گذشته،کاغذ آغشته به روغن تحت فشار که مشکلاتی از قبیل اتلاف عایقی بالا، مخارج عملکرد بالا و آلودگی و … دارد ،به دای الکتریک اکسترود شده ی مصنوعی (extruded synthetic dielectric) مشخص می شود.

water treeing یکی از مهمترین عیوب در عملکرد کابل های MV و HV است و از این رو طراحی،ساختمان و مواد مورد استفاده به گونه ای که از نفوذ آب،به ویژه در کابل های زیر زمینی و زیر آبی، جلوگیری کنند مهم می باشد.[1-9]
اگرچه ساختمان های بسیار متفاوتی از کابل های فشارقوی در بازار موجود هستند اما تمامی آنها دارای قسمت های ضروری زیر هستند:
* هادی ها
* شیلد های نیمه هادی
* عایق ها
* هادی ها:
هادی ها سیم های مسی با آلومینیمی هستند که می توانند مفتولی (solid) یا افشان (stranded) باشند. هادی های افشان برای بالا بردن انعطاف پذیری کابل استفاده می شوند. به علاوه می توانند maximum electrical stress را تا 20% افزیش دهند. در این هادی ها، آب میتواند در جهت طولی در خلل و فرج ها و فضاهای میان رشته ها به راحتی نفوذ (شارش) کند. جلوگیری از نفوذ طولی آب توسط پر کردن خل و فرج ها با ترکیبی از پلاستیک یا سوار کردن مواد جذب کننده ی آب (نمگیر = hygroscopic) درون رشته های هادی بدست می آید. راه دیگر! استفاده از هادی های مفتولی (solid) است که خلل و فرجی ندارند. برای مس، هادی های مفتولی بالای شماره 1AWG عملی نیستند. در آلومینیم drawn حالت معمول کاملا سخت بودن است. وقتی آلومینیم به جای draw شدن extrude می شود، حالتی نرم پیدا می کند. استانداردهای آمریکایی هادی مفتولی آلومینیمی را نمی شناسند اما این هادی ها در اروپا استاندارد هستند. کابل های فشارقوی می توانند دارای یک یا چند هادی درون کر (core)  باشند. در هادی های چند کره (چند هسته ای)، فاصله ی مناسب میان هادی ها باید از فرمول های مرتبط در تنش های الکتریکی محاسبه گردد. شکل دادن به هادی ها فرآیندهایی چون drawing، فشرده کردن، گداخته کردن (annealing)، پوشانیدن (قلع کاریtinning و روکش کاری کردنplating)، باندل کردن (bunching) و افشان کردن را در بر می گیرد. [10]،[11].
شیلد های نیمه هادی:
تحقیق روی شیلد های نیمه هادی در توسعه ی کابل های فشارقوی نقشی اساسی را بازی کرده است. در کابل های فشارقوی، مواد نیمه هادی به منظور جلوگیری از تخلیه ی جزئی در فصل مشترک بین عایق و هادی و  بین عایق و لایه ی خارجی شیلد کننده مورد استفاده قرار گرفته اند و به علاوه تنش های الکتریکی را در لایه ی عایقی تعدیل می کند. آنها میدان الکتریکی یکنواختی حول عایق با کاهش دادن گرادیان پتانسیل روی سطح هادی های افشان و درون شیلد فلزی، فراهم می کنند و از تخلیه های جزئی (کرونا) در سطح هادی های افشان و عایق با نگهداشتن تماسی نزدیک بین سطوح داخلی و خارجی عایق جلوگیری می کنند. همچنین آن ها حفاظتی در مقابل آسیب های بوجود آمده از گرم شدن هادی در اتصال کوتاه ها ایجاد می کنند.
مشخص شده است که تحمل دای الکتریکی عایق به مقاومت حجمی (volume resistivity) ماده ی نیمه هادی وابسته است. فاکتورهای دیگر نیز – چون پلاریته، نوع و مقدار کراسلینک کردن ماده ی نیمه هادی – تنها اثری جزئی روی تحمل دای الکتریکی دارند. ناخالصی ها می توانند باعث بیشتر شدن پدیده ی درخت آبی شوند.
در کابل های قدرت، کوپلیمر های(copolymers) اتیلنی پر شده با Carbon Black هادی (CB)، مانند اتیلن ونیل استات و اتیلن اتیل استات، به طور متداول به عنوان لایه ی نیمه هادی استفاده می شوند. فاکتورهایی چون مقدار CB، کیفیت مخلوط کردن و دما (توسعه ی شبکه ی CB را متاثر می کند) تاثیر روی ویژگی های نیمه هادی های پر شده با CB می گذارد. افزایش بارگذاری CB و دمای فرآیند مقاومت حجمی (volume resistivity) را کاهش می دهد که معمولا بین 10 و 100 اهم cmاست و نباید از 4^10 اهم cm تجاوز کند [12]-[15].
* عایق سازی:
الف) XLPE
پلی اتیلن (PE) ترموپلاستی (نرمش پذیر دراثر حرارت) پلیمری نیمه بلورین semicrystalline است که دارای ویژگی های الکتریکی خوب می باشد (ضریب دای الکتریک پایین، تلفات دای الکتریکی پایین، استحکام عایقی بالا) به همراه خصوصیات دلخواهی چون تافنسtoughness مکانیکی و انعطاف پذیری،مقاوم در برابر مواد شیمیایی، فرآیند پذیر، و ارزان قیمت بودن. این خصوصیات آن را انتخابی دلخواه برای عایق سازی کابل های قدرت می کند و این در حالی است که عیب عمده ی آن که دمای ذوب پایین آن است تاثیری در تصمیم ما نمی گذارد.این عیب دمای عملیاتی را به C °75 محدود می کند. برای بهبود این خصوصیت، PE کراسلینک می شود (XLPE). کراس لینک کردن دمای ماکزیمم عملیاتی را تا C °90 و دمای اضطراری را تا C °130 و ماکزیمم دمای اتصال کوتاه را (گذرا) تا C °250 بالا می برد. گراس لینک کردن همچنین استحکام ضربه ای، پایداری اندازه، استحکام کششی، خصوصیات حرارتی و مقاومت شیمیایی را بالا می برد و خصوصیات الکتریکی، پیری و مقاومت در برابر حل شدن پلی اتیلن را بهتر می کند.
جدا-کننده

 جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC)

  HVDC یا سیستم های انتقال توان جریان مستقیم ولتاژ بالا، با سیستم های معمول جریان متناوب متفاوت است و به عنوان سیستمی برای انتقال توان های زیاد به کار می رود. این سیستم اولین بار در دهه 1930م در سوئد در ASEA به وجود آمد و اولین نصب تجاری آن در اتحاد جماهیر شوروی بین دو شهر مسکو و کاشیرا و نیز یک سیستم 10 تا 20 مگاواتی در گاتلند سوئد در سال 1954م انجام شد.
 افزایش انتقال AC
در انتقال توان الکتریکی، انتقال به روش DC بیش از آنکه یک قاعده باشد یک استثناست. محیط هایی وجود دارد که سیستم انتقال جریان مستقیم در آنها راه حل متعارف است مانند کابل های زیر دریا و در اتصالات بین سیستم های غیر سنکرون (با فرکانس های مختلف). اما برای اغلب شرایط موجود انتقال توان به صورت جریان متناوب کماکان مناسب است.
در تلاش های اولیه انتقال توان الکتریکی، از جریان مستقیم استفاده می شد. اما به هر حال در این دوران سیستم جریان متناوب برای انتقال توان بین نیروگاه ها و ماشین آلات استفاده کننده از این انرژی بر سیستم انتقال توان جریان مستقیم فائق آمد. مزیت اصولی سیستم جریان متناوب قابلیت استفاده از ترانسفورماتور برای انتقال موثر سطح ولتاژ به کار رفته در توان انتقالی بود.
با توسعه ماشین های جریان متناوب موثر، مانند موتور القایی، استفاده از جریان متناوب معمول شد. ( جنگ جریان ها را مشاهده کنید.)
توانایی انتقال سطح ولتاژ یک امر مهم اقتصادی و فنی است که بایستی مد نظر قرار گیرد، با وجود اینکه ولتاژهای بالا سخت تر مورد استفاده واقع می شوند و خطرناک تر هستند، اما سطح جریان پایین تری که برای ولتاژ های بالا مورد نیاز است، برای یک سطح توان معین منجر به استفاده از کابل های کوچکتر و تلفات توان کمتری به صورت گرما می شود. انتقال توان همچنین می تواند توسط ولتاژ حداکثر محدود شود.
یک خط جریان مستقیم که در ولتاژ حداکثری برابر یک خط جریان متناوب کار می کند، می تواند توان بسیار بیشتری را به نسبت جریان متناوب تحت این محدودیت ولتاژ حمل کند. بنابراین با مناسب بودن ولتاژ بالا برای انتقال توان زیاد و مناسب بودن ولتاژ پایین تر برای بهره برداری های صنعتی و داخلی، استفاده از سیستم جریان متناوب به دلیل قابلیت تبدیل سطح ولتاژ آن به سطوح مختلف، برای انتقال توان عام شد.
هیچ وسیله معادلی برای ترانسفورماتور در جریان مستقیم وجود ندارد و بنابراین به کارگیری ولتاژ مستقیم بسیار مشکل تر است.
مزیت های HVDC بر انتقال جریان متناوب
علی رغم اینکه سیستم انتقال توان جریان متناوب غالب است اما در برخی از کاربردها، HVDC ترجیح داده می شود:
کابل های زیر دریا (مانند کابل 250 کیلومتری بین سوئد و آلمان) انتقال توان زیاد در مسافت های بلند از یک نقطه به یک نقطه دیگر و بدون تپ های میانی، برای مثال در مناطق دور افتاده.
افزایش ظرفیت یک شبکه برق در شرایطی که نصب سیم های اضافی مشکل زا یا هزینه بردار است.
امکان انتقال توان بین سیستم های توزیع غیر سنکرون جریان متناوب.
کاهش سطح مقطع سیم کشی و دکل های برق برای یک ظرفیت انتقال داده شده. HVDC می تواند در هر هادی توان بیشتری را انتقال دهد چرا که برای یک توان نامی داده شده ولتاژ ثابت در یک خط جریان مستقیم پایین تر از حداکثر ولتاژ در یک خط جریان متناوب است. این ولتاژ ضخامت عایق و فاصله گذاری بین هادی ها را تعیین می کند.
اتصال نیروگاه های معین به شبکه توزیع
پایدار کردن شبکه های برقی که بیشتر AC هستند.
خطوط بلند زیر دریا دارای ظرفیت خازنی بالایی هستند. این امر موجب می شود که توان جریان متناوب به سرعت و به شدت به صورت تلفات راکتیو و دی الکتریک حتی در کابل های با طول ناچیز تلف شود. HVDC می تواند توان بیشتری در هر هادی انتقال دهد چرا که برای یک توان نامی ولتاژ ثابت در یک خط جریان مستقیم پایین تر از ولتاژ حداکثر یک خط جریان متناوب است. این ولتاژ تعیین کننده ضخامت عایق به کار رفته و فاصله بین هادی هاست. این روش، استفاده از سیم ها و مسیرهای موجود را برای انتقال توان بیشتر در منطقه ای که مصرف توانش بالاتر است را ممکن می سازد و موجب کاهش هزینه ها می شود.
مزیت های احتمالی بهداشتی سیستم HVDC بر سیستم جریان متناوب
برای مدتی این گمان وجود داشت که بین میدان القایی یک جریان متناوب (خصوصاً در فرکانس های عمومی خطوط که 50 و 60 هرتز است) و امراض خاصی ارتباط وجود دارد. یکی از خواص سیستم جریان مستقیم این است که دیگر چنین میدان های مغناطیسی متناوبی وجود ندارند. اخیرا در مطالعات آزمایشگاهی نشان داده شده است که چنین میدان های متناوبی منجر به افزایش اشباع رادیکال های آزاد در جرم خون حیوانات می شود (این افزایش می تواند توسط آنتی اکسیدان ها جلوگیری شود). رادیکال های آزاد به عنوان علل احتمالی تعدادی از بیماری ها شناخته شده اند. مزایای این سیستم تنها شامل آنهایی می شود که در معرض خطوط انتقال زندگی می کنند چرا که مشکلات احتمالی میدان های مغناطیسی با انتقال جریان متناوب جریان زیاد و نیز ترانسفورماتورها، موتورها و ژنراتورهای مرتبط با این جریان و حتی وسایل خانگی عادی مانند ماشین اصلاح الکتریکی با سیم پیچ و (خصوصا) مسواک های الکتریکی که به صورت القایی شارژ می شوند، ارتباط دارد.
اتصالات بین شبکه های جریان متناوب
با به کار گیری فن آوری تریستور تنها شبکه های جریان متناوب سنکرون را می توان به هم متصل کرد؛ یعنی شبکه هایی که با سرعت یکسان و فاز مشابه نوسان می کنند. بسیاری از مناطقی که مایل به اشتراک گذاشتن توان هایشان هستند دارای شبکه ای غیر سنکرون هستند.
ارتباطات جریان مستقیم به چنین مناطقی این امکان را می دهد که به هم متصل شوند. اما بهر حال سیستم های جریان مستقیمی که بر پایه ترانزیستورهای IGBT هستند اتصال سیستم های غیر سنکرون جریان متناوب را ممکن می سازند و نیز امکان کنترل ولتاژ متناوب و عبور توان راکتیو را فراهم می آورند. حتی یک شبکه سیاه را می توان به این روش به شبکه مورد نظر متصل کرد.
سیستم های تولید توان نظیر باتری های فتو ولتایی تولید جریان مستقیم می کنند. توربین های آبی و بادی تولید جریان متناوبی در فرکانسی وابسته به سرعت شاره ای که آنرا به حرکت در می آورد، می کنند. در حالت اول جریان مستقیم ولتاژ بالا را می توان مستقیما برای انتقال توان به کار برد. در حالت دوم ما دارای یک سیستم غیر سنکرون هستیم که به همین دلیل پیشنهاد می شود که از یک اتصال جریان مستقیم استفاده کنیم. در هر یک از این حالات ممکن است که تشخیص داده شود که انتقال HVDC مستقیما از نیروگاه تولید کننده به کار ببرند به ویژه در صورتی که سیستم در مناطق نامساعد قرار داشته باشد.
به طور کلی یک خط توان HVDC دو منطقه جریان متناوب از شبکه توزیع برق را به هم متصل می کند.
سیستم آلات تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم گران هستند و هزینه قابل توجهی را در انتقال توان به خود اختصاص می دهند.
تبدیل از جریان متناوب به جریان مستقیم را یک سو سازی و تبدیل از جریان مستقیم به جریان متناوب را اینورژن می نامند. برای فاصله ای بیش از یک فاصله معین ( که حدود 50 کیلومتر برای کابل های زیر دریا و احتمالا 600 تا 800 کیلومتر برای کابل های هوایی است) کاهش هزینه ناشی از به کار گیری تجهیزات الکترونیک قدرت برای سیستم جریان مستقیم از هزینه این تجهیزات بیشتر است و عملا به کاربری این سیستم در خطوط هوایی بسیار بلند مقرون به صرفه است. چنین فاصله ای که در آن هزینه ها با درآمد ها برابر می شود را یک فاصله یربه یر (مساوی) می نامند. علم الکترونیک همچنین اجازه این را به ما می دهد که توسط کنترل اندازه و جهت جریان توان، شبکه برق را مدیریت کنیم. بنابراین یک مزیت اضافی وجود ارتباطات HVDC پایداری افزایش یافته بالقوه در شبکه انتقال است.
یک سو سازی و اینورت کردن
اجزا یک سو کننده و اینورت کننده
سیستم های اولیه از یک سو سازهای آرک ـ جیوه استفاده می کردند که قابل اعتماد نبودند. برای اولین بار شیرهای تریستوری در 1960م به کار گرفته شدند. تریستور یک نیمه هادی حالت جامد مشابه دیود است اما با یک ترمینال کنترلی اضافی که از آن در یک لحظه معین در سیکل جریان متناوب برای دادن فرمان به تریستور استفاده می شود. امروزه از ترانزیستور دو قطبی گیت عایق شده (IGBT) نیز به جای تریستور استفاده می شود.
به دلیل اینکه ولتاژ در HVDC گاهاً حول 500 کیلو ولت است و از ولتاژ شکست دستگاه های نیمه هادی بیشتر است، مبدل های HVDC با استفاده از تعداد زیادی نیمه هادی ساخته می شوند که سری شده اند. با این کار عملا ولتاژی که روی هر نیمه هادی می افتد کاهش می یابد و می توان از نیمه هادی های با ولتاژ شکست پایین تر که ارزان تر نیز هستند استفاده کرد.
برای دادن فرمان به تریستور ها نیاز به یک مدار فرمانی داریم که با ولتاژی پایین عمل می کند و می بایست از مدار ولتاژ بالای سیستم جدا شود. این کار معمولا به صورت اپتیکی یا نوری انجام می شود. در یک سیستم کنترل هایبرید تجهیزات الکترونیکی ولتاژ پایین پالس های نوری را در طول فیبرهای نوری به بخش ولتاژ بالا کنترل الکترونیکی ارسال می کنند.
یک عنصر کلید زنی کامل بدون در نظر گرفتن ساختارش عموما یک شیر خوانده می شود.
سیستم های یک سو سازی و اینورتری
یک سوسازی و اینورژن اساسا یک مکانیزم را دارا هستند. بسیاری از پست های برق بگونه ای ساخته شده اند تا بتوانند هم به صورت یک سوساز و هم به صورت اینورتر عمل کنند.
در سر جریان متناوب یک دسته از ترانسفورماتورها قرار داده می شوند که اغلب سه ترانسفورماتور تک فاز جدا از هم هستند که ایستگاه مورد نظر را از تغذیه جریان متناوب جدا می کنند تا بتوانند یک زمین محلی را ایجاد کنند و نیز تا یک ولتاژ مستقیم نهایی صحیح را تضمین کنند. سپس خروجی این سه ترانسفورماتور به یک پل یک سوساز شامل تعدادی شیر وصل می شود. ساختار اصلی شامل شش شیر است که هر سه شیر هر سه فاز را به یکی از دو سر ولتاژ مستقیم وصل می کند. اما به هر حال در این سیستم، به دلیل اینکه هر 60 درجه یک تغییر فاز داریم یا به عبارتی یک ولتاژ شش پالسه داریم، هارمونیک های این ولتاژ هم قابل ملاحضه اند.
یک ساختار بهبود یافته این سیستم از 12 شیر (که اغلب به عنوان سیستم 12 شیره شناخته شده) استفاده می کند. در این سیستم جریان متناوب ورودی را قبل از ترانسفورماتور ها به دو بخش تقسیم می کنیم. یک بخش را به یک اتصال ستاره از ترانسفورماتورها اعمال می کنیم و بخش دیگر را به یک اتصال مثلث از ترانسفورماتورها در نظر می گیریم. در این صورت شکل موج خروجی این دو ترانسفورماتور سه فاز با هم 30 درجه اختلاف فاز خواهد داشت. حال 12 شیری که داریم هر یک از این دو دسته سه فاز را به ولتاژ مستقیم وصل می کنند و در این صورت هر 30 درجه یک تبدیل فاز خواهیم داشت، یا یک ولتاژ 12 پالسه خواهیم داشت که این به معنی کاهش قابل ملاحضه هارمونیک ها است.
علاوه بر تغییر دادن ترانسفورماتورها و شیرها، می توان توسط اجزا راکتیو، پسیو و مقاومتی مختلفی برای حذف هارمونیک های موجود بر روی ولتاژ مستقیم استفاده کرد.
نگرش کلی
قابلیت کنترل پذیری عبور جریان از طریق یک سو سازها و اینورتورهای HVDC ، کاربرد آنها در اتصالات بین شبکه های غیر سنکرون و کاربرد آنها در کابل های کارای زیر دریا به این معنی است که کابل های HVDC اغلب در مرزهای ملی و برای مبادلات توان به کار می برند.
نیرو گاه های بادی داخل آب نیز نیازمند کابل های زیر دریا هستند و توربین های آنها نیز غیر سنکرون. از خطوط انتقال HVDC می توان در برقراری اتصالات بسیار بلند بین تنها دو نقطه استفاده کرد، برای مثال اطراف اجتماعات دور افتاده سیبری، کانادا و شمال اسکاندیناوی که در این صورت کاربرد این سیستم که دارای هزینه های کمتر از خطوط معمولی است منطقی به نظر می رسد.
ساختار سیستم
یک اتصال HVDC که در آن دو مبدل AC به DC در یک ساختمان به کار رفته اند و انتقال به صورت HVDC تنها بین خود ساختمان وجود دارد به عنوان یک اتصال HVDC پشت به پشت معروف است. این یک ساختار عمومی برای اتصال دو شبکه غیر سنکرون است.
معمول ترین ساختار یک اتصال HVDC یک اتصال ایستگاه به ایستگاه است که در آن دو ایستگاه اینورتر / یک سو ساز توسط یک اتصال اختصاصی HVDC به هم متصل می شوند. این اتصالی است که به صورت زیادی در اتصال شبکه های غیر سنکرون در خطوط انتقال بلند و در کابل های زیر دریا به کار می رود.
سیستم انتقال توان چند ترمیناله (که از سه ایستگاه یا بیشتر استفاده می کند) HVDC هم به علت هزینه های بالای ایستگاه های مبدل و اینورتر، از دو سیستم دیگر کمتر مورد استفاده قرار می گیرد. ساختار ترمینال های چندگانه می تواند سری یا موازی و یا هیبرید (ترکیبی از سری و موازی) باشد. از ساختار موازی برای ایستگاه های با ظرفیت بالا استفاده می شود در حالی که از ساختار سری برای ایستگاه های با ظرفیت کمتر استفاده می شود.
سیستم های تک قطبی نوعا 1500 مگا وات را حمل می کنند.
یک اتصال دو قطبی از دو سیم استفاده می کند، یکی در پتانسیل بالای مثبت و دیگری در پتانسیل بالای منفی. این سیستم دارای دو مزیت نسبت به اتصال تک قطبی است:
اول اینکه می تواند توانی معادل دو برابر سیستم تک قطبی حمل کند که نوعا برابر 3000 مگا وات است ( جریان یکی است اما اختلاف پتانسیل بین سیم ها دو برابر است).
دوم اینکه این سیستم می تواند با وجود خطا در یکی از سیم ها، و با استفاده از زمین به عنوان یک مسیر بازگشت به کار خود ادامه دهد.
اتصالاتHVDC چند ترمیناله که بیش از دو نقطه را به هم متصل می کنند ممکن هستند اما بندرت یافت می شوند. یک مثال از این اتصالات سیستم 2000 مگاواتی Hydro Quebec است که در سال 1992 م افتتاح شد
جدا-کننده

 موتور الکتریکی،

یک موتور الکتریکی، الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد ، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکتروستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.

ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای ، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور روتور به روتور اعمال می‌شود، می‌گردد.

اغلب موتورهای الکتریکی دوارند، اما موتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) روتور و بخش ثابت استاتور خوانده می‌شود. روتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده است. گر چه این قاب اغلب آرمیچر خوانده می‌شود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می‌شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. با توجه به طراحی ماشین ، هر کدام از بخشهای روتور یا استاتور می‌توانند به عنوان آرمیچر باشند. برای ساختن موتورهایی بسیار ساده کیتهایی را در مدارس استفاده می‌کنند.

انواع موتورهای الکتریکی

موتورهای DC

یکی از اولین موتورهای دوار ، اگر نگوییم اولین ، توسط مایکل فارادی در سال 1821م ساخته شده بود و شامل یک سیم آویخته شده آزاد که در یک ظرف جیوه غوطه‌ور بود، می‌شد. یک آهنربای دائم در وسط ظرف قرار داده شده بود. وقتی که جریانی از سیم عبور می‌کرد، سیم حول آهنربا به گردش در می‌آمد و نشان می‌داد که جریان منجر به افزایش یک میدان مغناطیسی دایره‌ای اطراف سیم می‌شود. این موتور اغلب در کلاسهای فیزیک مدارس نشان داده می‌شود، اما گاهاً بجای ماده سمی جیوه ، از آب نمک استفاده می‌شود.

موتور کلاسیک DC دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است. یک سوییچ گردشی به نام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس می کند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنرباهای الکتریکی، آهنربای دائمی را در بیرون موتور جذب و دفع کنند. سرعت موتور DC به مجموعه ای از ولتاژ و جریان عبوری از سیم پیچهای موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی ، بستگی دارد.

سرعت موتور DC وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جریان است. معمولاً سرعت توسط ولتاژ متغیر یا عبور جریان و با استفاده از تپها (نوعی کلید تغییر دهنده وضعیت سیم پیچ) در سیم پیچی موتور یا با داشتن یک منبع ولتاژ متغیر ، کنترل می‌شود. بدلیل اینکه این نوع از موتور می‌تواند در سرعتهای پایین گشتاوری زیاد ایجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهای ترکشن (کششی) نظیر لکوموتیوها استفاده می‌کنند.

اما به هرحال در طراحی کلاسیک محدودیتهای متعددی وجود دارد که بسیاری از این محدودیتها ناشی از نیاز به جاروبکهایی برای اتصال به کموتاتور است. سایش جاروبکها و کموتاتور ، ایجاد اصطکاک می‌کند و هر چه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبکها می‌بایست محکمتر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند. نه تنها این اصطکاک منجر به سر و صدای موتور می‌شود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد می‌کند و به این معنی است که جاروبکها نهایتاً از بین رفته نیاز به تعویض پیدا می‌کنند. اتصال ناقص الکتریکی نیز تولید نویز الکتریکی در مدار متصل می‌کند. این مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می‌روند، با قرار دادن آهنرباهای دائم در داخل و سیم پیچها در بیرون به یک طراحی بدون جاروبک می‌رسیم.

موتورهای میدان سیم پیچی شده

آهنرباهای دائم در (استاتور) بیرونی یک موتور DC را می‌توان با آهنرباهای الکتریکی تعویض کرد. با تغییر جریان میدان (سیم پیچی روی آهنربای الکتریکی) می‌توانیم نسبت سرعت/گشتاور موتور را تغییر دهیم. اگر سیم پیچی میدان به صورت سری با سیم پیچی آرمیچر قرار داده شود، یک موتور گشتاور بالای کم سرعت و اگر به صورت موازی قرار داده شود، یک موتور سرعت بالا با گشتاور کم خواهیم داشت. می‌توانیم برای بدست آوردن حتی سرعت بیشتر اما با گشتاور به همان میزان کمتر ، جریان میدان را کمتر هم کنیم. این تکنیک برای ترکشن الکتریکی و بسیاری از کاربردهای مشابه آن ایده‌آل است و کاربرد این تکنیک می‌تواند منجر به حذف تجهیزات یک جعبه دنده متغیر مکانیکی شود.

موتورهای یونیورسال

یکی از انواع موتورهای DC میدان سیم پیچی شده موتور ینیورسال است. اسم این موتورها از این واقعیت گرفته شده است که این موتورها را می‌توان هم با جریان DC و هم AC بکار برد، اگر چه که اغلب عملاً این موتورها با تغذیه AC کار می‌کنند. اصول کار این موتورها بر این اساس است که وقتی یک موتور DC میدان سیم پیچی شده به جریان متناوب وصل می‌شود، جریان هم در سیم پیچی میدان و هم در سیم پیچی آرمیچر (و در میدانهای مغناطیسی منتجه) همزمان تغییر می‌کند و بنابراین نیروی مکانیکی ایجاد شده همواره بدون تغییر خواهد بود. در عمل موتور بایستی به صورت خاصی طراحی شود تا با جریان AC سازگاری داشته باشد (امپدانس/راکتانس بایستی مدنظر قرار گیرند) و موتور نهایی عموماً دارای کارایی کمتری نسبت به یک موتور معادل DC خالص خواهد بود.

مزیت این موتورها این است که می‌توان تغذیه AC را روی موتورهایی که دارای مشخصه‌های نوعی موتورهای DC هستند بکار برد، خصوصاً اینکه این موتورها دارای گشتاور راه اندازی بسیار بالا و طراحی بسیار جمع و جور در سرعتهای بالا هستند. جنبه منفی این موتورها تعمیر و نگهداری و مشکل قابلیت اطمینان آنهاست که به علت وجود کموتاتور ایجاد می‌شود و در نتیجه این موتورها به ندرت در صنایع مشاهده می‌شوند، اما عمومی‌ترین موتورهای AC در دستگاههایی نظیر مخلوط کن و ابزارهای برقی که گاهاً استفاده می‌شوند، هستند.

موتورهای AC موتورهای AC تک فاز:

معمولترین موتور تک فاز موتور سنکرون قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاه هایی بکار می رود که گشتاور پایین نیاز دارند، نظیر پنکه‌های برقی ، اجاقهای ماکروویو و دیگر لوازم خانگی کوچک. نوع دیگر موتور AC تک فاز موتور القایی است، که اغلب در لوازم بزرگ نظیر ماشین لباسشویی و خشک کن لباس بکار می‌رود. عموماً این موتورها می‌توانند گشتاور راه اندازی بزرگتری را با استفاده از یک سیم پیچ راه انداز به همراه یک خازن راه انداز و یک کلید گریز از مرکز ، ایجاد کنند.

هنگام راه اندازی ، خازن و سیم پیچ راه اندازی از طریق یک دسته از کنتاکتهای تحت فشار فنر روی کلید گریز از مرکز دوار ، به منبع برق متصل می‌شوند. خازن به افزایش گشتاور راه اندازی موتور کمک می‌کند. هنگامی که موتور به سرعت نامی رسید، کلید گریز از مرکز فعال شده ، دسته کنتاکتها فعال می‌شود، خازن و سیم پیچ راه انداز سری شده را از منبع برق جدا می‌سازد، در این هنگام موتور تنها با سیم پیچ اصلی عمل می‌کند.

موتورهای AC سه فاز:

برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از موتورهای القایی سه فاز AC (یا چند فاز) استفاده می‌شود. این موتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان ، استفاده می‌کنند. اغلب ، روتور شامل تعدادی هادیهای مسی است که در فولاد قرار داده شده‌اند. از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادیها القای جریان می‌کند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب می‌شود که موتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید.

این نوع از موتور با نام موتور القایی معروف است. برای اینکه این موتور به حرکت درآید بایستی همواره موتور با سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیه اعمالی به موتور ، بچرخد، چرا که در غیر این صورت میدان متعادل کننده‌های در روتور ایجاد نخواهد شد. استفاده از این نوع موتور در کاربردهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها ، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال افزایش است. به سیم پیچهای روتور جریان میدان جدایی اعمال می‌شود تا یک میدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود، که در موتور سنکرون وجود دارد، موتور به صورت همزمان با میدان مغناطیسی دوار ناشی از برق AC سه فاز ، به گردش در می‌آید. موتورهای سنکرون را می‌توانیم به عنوان مولد جریان هم بکار برد.

سرعت موتور AC در ابتدا به فرکانس تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش ، یا اختلاف در سرعت چرخش بین روتور و میدان استاتور ، گشتاور تولیدی موتور را تعیین می‌کند. تغییر سرعت در این نوع از موتورها را می‌توان با داشتن دسته سیم پیچها یا قطبهایی در موتور که با روشن و خاموش کردنشان سرعت میدان دوار مغناطیسی تغییر می‌کند، ممکن ساخت. به هر حال با پیشرفت الکترونیک قدرت می توانیم با تغییر دادن فرکانس منبع تغذیه ، کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت موتورها داشته باشیم.

موتورهای پله‌ای

نوع دیگری از موتورهای الکتریکی موتور پله‌ای است، که در آن یک روتور درونی ، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهای خارجی که به صورت الکترونیکی روشن و خاموش می‌شوند، کنترل می‌شود. یک موتور پله‌ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی DC و یک سلونوئید است. موتورهای پله‌ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده‌ای در حالتهای موقعیتی معینی قرار می‌گیرند، اما موتورهای پله‌ای نسبتا کنترل شده ، می‌توانند بسیار آرام بچرخند. موتورهای پله‌ای کنترل شده با کامپیوتر یکی از فرمهای سیستمهای تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان یار باشند.

موتورهای خطی

یک موتور خطی اساساً یک موتور الکتریکی است که از حالت دوار در آمده تا بجای اینکه یک گشتاور (چرخش) گردشی تولید کند، یک نیروی خطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طولش ، بوجود آورد. موتورهای خطی اغلب موتورهای القایی یا پله‌ای هستند. می‌توانید یک موتور خطی را در یک قطار سریع السیر ماگلیو مشاهده کنید که در آن قطار روی زمین پرواز می‌کند.

موتور جریان متناوب یک ماشین الکتریکی است که با جریان متناوب تغذیه شده و توان الکتریکی را تبدیل به توان مکانیکی چرخشی یا خطی می نماید. موتور جریان متناوب AC از دو قسمت اصلی تشکیل شده:

*استاتور: هسته خارجی و معمولاً ثابت که با استفاده از جریان جریان متناوب میدان دوار ایجاد می‌کند.

*روتور: هسته داخلی و متحرک که به محور خروجی متصل شده و با توجه به میدان دوار تولید شده توسط استاتور، گشتاور تولید می‌کند.

از نظر نوع روتور مورد استفاده قرار گرفته در موتورها، موتورهای جریان متناوب به دو صورت طبقه‌بندی می‌شوند:

*موتور سنکرون یا هم‌زمان که در آن روتور دقیقاً با سرعت میدان دوار می‌چرخد. در این نوع موتورها میدان الکتریکی روتور به وسیله یک منبع خارجی تامین می‌شود.

*موتور اسنکرون یا القایی که در آن میدان الکتریکی روتور از القای میدان استاتور پدید می‌آید.

تاریخچه

در ۱۸۸۲ نیکولا تسلا اصول میدان مغناطیسی دوار را پایه گذاری کرد و راه را برای استفاده از میدان دوار به عنوان یک نیروی مکانیکی باز کرد. در سال ۱۸۸۳ او از این اصول برای طراحی یک موتورالقایی دو فاز استفاده کرد. در ۱۸۸۵ «گالیلئو فراریس» (Galileo Ferraris) مستقلاً تحقیقاتی را در این باره آغاز کرد و در ۱۸۸۸ نتایج تحقیقات خود را در قالب مقاله‌ای به آکادمی‌سلطنتی علوم در تورین ایتالیا ارایه داد.

حرکتی که نیکولا تسلا در ۱۸۸۸ آغاز کرد چیزی بود که امروزه برخی از آن به عنوان «انقلاب صنعتی دوم» یاد می‌کنند، چراکه این حرکت به تولید آسانتر انرژی الکتریکی و همچنین امکان انتقال انرژی الکتریکی در طول مسافت‌های طولانی انجامید. قبل از اختراع موتورهای جریان متناوب به وسیله تسلا موتورها به وسیله حرکت دائم یک هادی در میان میدان مغناطیسی ثابت به حرکت در می‌آمدند. تسلا به این نکته اشاره کرد که می‌توان کلکتورهای موتور را حذف کرد به طوریکه موتور به وسیله میدانی دوار به حرکت درآید. تسلا بعدها موفق به کسب حق امتیاز شماره ۰٫۴۱۶٫۱۹۴ ایلات متحده برای اختراع موتور خود شد. این موتور که در بسیاری از عکس‌های تسلا نیز هست نوع خاصی از موتور القایی بود.

در سال ۱۸۹۰ میخایل اسیبوویچ یک موتور سه فاز روتور قفسی اختراع کرد. این نوع موتور امروزه به طور وسیعی برای کاربردهای گوناگون استفاده می‌شود

موتور جریان متناوب سه فاز القایی

در بیشتر محل‌های که سیستم تغذیه سه فاز (یا چند فاز) در دسترس است از این گونه موتورها استفاده می‌شود به ویژه در قدرت‌های بالاتر استفاده از این موتورها بسیار رایج است. اختلاف زاویه بین هر یک از سه فاز تغذیه کننده باعث به وجود آمدن یک میدان دوار متعادل می‌شود که دارای سرعتی ثابت است.

در یک موتور القایی میدان مغناطیسی دوار موجب القای یک جریان در هادی‌های روتور می‌شود. این جریان به طور متقابل میدان مغناطیسی را به وجود می‌آورد که موجب چرخش روتور در جهت میدان مغناطیسی دوار خواهد شد. اما نکته‌ای که باید به آن توجه داشت این است که روتور همیشه باید با سرعتی کمتری از سرعت استاتور بچرخد و به عبارت دیگر در صورتی که سرعت روتور و میدان دوار یکسان باشد جریانی در روتور القا نخواهد شد.

موتورهای القایی در صنایع به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند اما قدرت‌های حدود ۵۰۰ کیلووات خیلی بیشتر رایج هستند. موتورهای القایی معمولاً با اندازه‌های استانداردی ساخته می‌شوند (البته این استانداردها در اروپا و آمریکا متفاوت است) این استانداردگذاری در ساخت موتورها تقریباً همه آنها را قابل تعویض می‌کند. توان برخی از موتورها القایی بسیار بزرگ تا ده‌ها هزار کیلو وات می‌رسد و از جمله استفاده‌های این موتورها می‌توان به کمپرسور های خطوط لوله و تونل‌های باد اشاره کرد. برای این موتورها دو نوع مختلف از روتور وجود دارد:

*روتور قفسی (قفس سنجابی)

*روتور سیم‌پیچی شده

انواع موتورهای سه فاز ولتاژ متناوب

موتور القایی روتور قفسی | موتور القایی سیم پیچی شده | موتور سنکرون قطب برجسته | موتور سنکرون قطب صاف‌ |

روتور قفسی

بیشتر موتورهای جریان متناوب از این نوع روتورها استفاده می‌کنند به طوری که می‌توان گفت همه موتورهای خانگی و موتورهای سبک صنعتی از این نوع روتورها استفاده می‌کنند. روتور قفسی یا قفس سنجابی نام خود را به خاطر شکلش گرفته؛ دو رینگ در دو انتهای روتور که به وسیله میله‌های به هم وصل شده‌اند شکلی تقریبً شبیه یک قفس تشکیل می‌دهند. این میله‌ها عموماً از جنس آلمینیوم یا مس هستند و در بین ورقه‌های لایه لایه شده فولادی ریخته شده‌است. بیشتر جریان القا شده در روتور از میان این میله‌ها عبور می‌کند چراکه ورق‌های لایه لایه فولادی به علت لاک زنی شدن دارای مقاومت الکتریکی زیادی هستند. ولتاژ ایجاد شده در بین حلقه‌ها بسیار پایین است اما جریان جاری بسیار زیاد است و این به دلیل مقاومت پایین این میله‌هاست. در موتورهایی که راندمان بالاتری دارند از مس برای تولید روتور استفاده می‌شوند چراکه مقاومت الکتریکی این فلز کمتر است.

در هنگام کار، موتور القایی شبیه یک ترانسفورماتور عمل می‌کند که استاتور اولیه و روتور ثانویه آن محسوب می‌شود. زمانیکه روتور با سرعت میدان دوار نمی‌چرخد جریان القا شده در روتور زیاد است، این جریان زیاد میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند که با افزایش سرعت روتور سرعت آن را هرچه بیشتر به سرعت استاتور نزدیک می‌کند. یک موتور القایی روتور قفسی در هنگام بی باری (سرعت برابر با میدان دوار) تنها مقدار کمی‌انرژی الکتریکی برای جبران تلفات مکانیکی (اصطکاک) و تلفات مسی (تلفات ایجاد شده به دلیل مقاومت هادی‌های الکتریکی) مصرف می‌کند. اما زمانی که بار موتور افزایش می‌یابد میزان جریان جاری در روتور افزایش می‌یابد (برای جبران فشار وارده به محور موتور) و به این ترتیب موتور مانند یک ترانسفورماتور عمل می‌کند چراکه با افزایش جریان در ثانویه جریان اولیه نیز افزایش می‌یابد. این دلیل کاهش یافتن نور لامپ‌ها در هنگام روشن شدن موتورهای القایی است البته زمانی که این موتورها به هواکش‌ها متصل شده‌اند این اتفاق نمی‌افتد.

موتورهای القایی که از حرکت وامانده‌اند (به دلیل بار زیاد یا گیر کردن محور) جریانی بسیار زیاد مصرف خواهند کرد چراکه تنها عامل محدود کننده جریان در چنین حالتی مقاومت ناچیز هادی‌های استاتور و روتور خواهد بود و در صورتی که این جریان به وسیله عاملی خارجی مهار نشود موتور و تجهیزات تغذیه کننده آن آسیب خواهند دید.

روتور سیم‌پیچی

زمانی که مقاومت سر راه روتور قابل تغییر باشد، روتور را سیم‌پیچی شده می‌نامند. یکی از کاربردهای این نوع روتورها در موقعیت‌هایی است که به سرعت متغیر نیاز است. در این روتورها سم‌پیچ روتور طوری پیچیده شده که تعداد قطب‌ها در روتور و استاتور برابر هستند و خروجی هر فاز از روتور به طور جداگانه و به وسیله حلقه‌های لغزنده از موتور خارج شده‌است. این حلقه‌های لغزنده ارتباط الکتریکی خود با محور موتور را معمولاً به وسیله کربن ایجاد می‌کنند و پس از خارج شدن از موتور به یک مقاومت متغیر خارجی وصل می‌شوند.

در مقایسه با موتورها روتور قفسی، موتورهای روتور سیم‌پیچی گران‌تر هستند و به علت استهلاک حلقه‌های لغزان دارای هزینه تعمیر و نگه‌داری بالاتری نیز هستند، قبل از تولید تجهیزات کنترل سرعت الکترونیکی این موتورها بهترین راه برای کنترل سرعت بودند همچنین این موتورها می‌توانند در لحظه شروع به کار گشتاور بالاتری داشته باشند. استفاده از کنترل کننده‌های ترانزیستوری فرکانس راهی مناسب برای کنترل دور موتورهای جریان متناوب است و این از تمایل برای استفاده از موتورهای روتور سیم‌پیچی کاسته‌است.

راه‌های مختلفی برای راه‌اندازی موتورهای جریان متناوب استفاده می‌شود که اغلب این راه‌ها بر کاهش جریان هجومی‌در هنگام راه‌اندازی و همچنین افزایش گشتاور راه‌اندازی تکیه می‌کنند. این گونه موتورها تنها با وصل ترمینال‌های ورودی به برق شهری با ولتاژ استاندار شروع به کار می‌کنند و (بر خلاف برخی موتورهای جریان مستقیم) نیاز به روش راه‌اندازی ویژه‌ای ندارند. یکی دیگر از روش‌های کاهش جریان راه‌اندازی موتور، کاهش ولتاژ سیم‌پیچ‌ها در لحظه راه‌اندازی است که این کار به وسیله سری کردن سیم‌پیچ‌های بیشتر یا استفاده از اتوترانسفورماتور،تریستور و یا دیگر تجهیزات کاهش ولتاژ صورت می‌گیرد. روشی دیگر برای کاهش ولتاژ سیم‌پیچ‌ها در لحظه راه‌اندازی تغییر طرز قرار گرفتن سیم پیچ‌ها و استفاده از کلیدهای ستاره-مثلث است. در این حالت ابتدا موتور را در حالت ستاره راه اندازی کرده و پس از رسیدن به دور نامی، ترتیب قرار گرفت سیم‌پیچ‌ها را به وسیله کلید تغییر داده و به حالت مثلث می‌برند. این روش در اروپا رایج‌تر از آمریکای شمالی است.

سرعت موتور آسنکرون

سرعت در یک موتور جریان متناوب به دو عامل فرکانس و تعداد قطب‌های موتور بستگی دارد و از فرمول زیر به دست می‌آید:

که:

NS سرعت میدان دوار یا سرعت سنکرون (r. p. m)

f فرکانس منبع جریان متناوب (هرتز)

P تعداد قطب‌های سیم‌پیچی به ازای هر فاز است.

میزان سرعت واقعی روتور همیشه از سرعت میدان دوار کمتر است. این اختلاف سرعت را لغزش می‌نامند و با S (مخفف slip به معنی لغزش) نمایش می‌دهند. در حالت بی‌باری سرعت روتور به سرعت سنکرون خیلی نزدیک خواهد بود و در بار نامی‌موتور لغزشی بین ۲ تا ۳ درصد خواهد داشت که در برخی موتورها این لغزش تا ۷٪ نیز می‌رسد. میزان لغزش در یک موتور جریان متناوب از رابطه زیر به دست می‌آید:

که:

Nr سرعت روتور (r. p. m)

S میزان لغزش است که می‌تواند عددی بین ۱ و ۰ باشد..

موتور جریان متناوب سه فاز سنکرون

اگر خروجی قطب‌های روتور به وسیله کلکتورها از موتور خارج شده و به یک منبع خارجی وصل شود به طوری که روتور نیز به نوبه خود میدانی جداگانه و مداوم را ایجاد کند به موتور موتور سنکرون یا هم‌زمان گفته می‌شود. سرعت چرخش روتور در موتورهای سنکرون همواره برابر سرعت میدان دوار است و به همین دلیل این موتورها را هم‌زمان می‌نامند.

از این موتورها می‌توان به عنوان یک ژنراتور جریان متناوب نیز استفاده کرد.

امروزه موتورهای سنکرون را اغلب به وسیله کنترل کننده‌های ترانزیستوری فرکانس راه‌اندازی می‌کنند. این موتورها همچنین می‌توانند به صورت یک موتور القایی نیز راه‌اندازی شوند به این صورت که در روتور این موتورها از میله‌های هادیی شبیه روتورهای قفسی استفاده می‌شود و پس از راه اندازی، این قسمت روتور خود به خود از مدار خارج می‌شود به این صورت که پس از رسیدن موتور به دور نامی‌مقدار ناچیزی جریان در قفس رتور القا می‌شود و بدین ترتیب تقریباً از مدار خارج می‌شود.

یکی از کاربردهای موتورهای سنکرون اصلاح ضریب توان است. در مراکز صنعتی تقریباً تمامی‌بارها (به جز موتورهای سنکرون پر تحریک) از انرژی الکتریکی به صورت پس فاز استفاده می‌کنند. بارهای پس فاز موجب به وجود آمدن اختلاف فاز در مدار شده و ضریب توان مدار را کاهش می‌دهند که این می‌تواند موجب به وجود آمدن تلفات اضافی در طول خطوط شود. به دلیل خصوصیت خاص موتورهای سنکرون می‌توان از آنها برای اصلاح ضریب توان نیز استفاده کرد، چراکه در صورتی که موتور سنکرون در حالت پر تحریک کار کند تقریباً مانند یک بار خازنی عمل کرده و از انرژی الکتریکی به صورت پیش فاز استفاده می‌کند و به این ترتیب می‌توان از یک موتور سنکرون به جای خازن‌های اصلاح ضریب توان استفاده کرد. این خصوصیت موتورهای سنکرون باعث شده که با وجود مشکلات مربوط به راه‌اندازی آنها، استفاده از آنها هنوز رایج باشد.

برخی از بزرگ‌ترین موتورهای جریان متناوب در نیروگاه‌های آب تلمبه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند چراکه این موتورها به راحتی می‌توانند نقش ژنراتور را ایفا کنند و به این ترتیب در ساعات کم مصرف انرژی الکتریکی به صورت موتور عمل کرده و آب را به مخزن پر ارتفاعی پمپ کنند و سپس در ساعات پر مصرف با پایین آمدن آب به صورت ژنراتور عمل کرده و از شبکه پشتیبانی کنند. در نیروگاه آب تلمبه‌ای Bath County در ویرجینیای آمریکا از شش ژنراتور سنکرون ۳۵۰ مگاواتی استفاده شده‌است که در زمان پمپ، هرکدام می‌توانند توانی برابر ۵۶۳۴۰۰ اسب بخار (۴۲۰۱۲۷ وات) تولید کنند.

راه اندازی

موتورهای آسنکرون با توجه به قدرت و ولتاژ آن به طرق مختلف راه اندازی می‌شوند و با توجه به ‏اینکه موتور در لحظه شروع به کار جریان زیادی از منبع الکتریکی می‌کشد و این جریان زیاد علاوه بر اینکه به خود ‏موتور صدمه می‌زند به مصرف کننده‌های دیگری که از این خط مشترک تغذیه می‌شوند لطمه زده و کار آنها را ‏مختل می‌سازد‎. ‎ موتور آسنکرون معمولاً به روشهای زیر راه اندازی می‌شود در نتیجه جریان راه اندازی‌ کم می‌شود‏‎:

به طور مستقیم‎

برای‌ موتورهایی که بزرگ نیستند و‌ آمپر زیادی از شبکه نمی‌‏کشند بوسیله یک کلید سه قطبی به شبکه متصل می‌شوند‎.

توسط کلید یا مدار ستاره–مثلث

ابتدا ولتاژ اولیه را که بر هر فاز متصل می‌شود،‌ را کم مى کنیم سپس ‏وقتی که موتور به دور نرمال خود رسید ولتاژی را که به هر فاز می‌رسد زیاد می‌کنیم. بنابراین در لحظه اول کلید به حالت ستاره بوده یعنی ولتاژ دو سر هر فاز به‎ u/√3 ‎تقلیل می‌یابد ‏در نتیجه موتور با توان 3/1 توان نامی‌خود کار می‌کند‏‎. استعمال کلید روی انواع موتورها با روتور قفسه‌ای یا روتور سیم پیچی امکان پذیر است. ولی در ‏موتورهایی که با بار زیاد کار می‌کنند از کلید برای راه اندازی استفاده نمی‌شود. چون گشتاور ‏مقاوم بار زیاد است‎.

توسط کمپانساتور

این وسیله راه اندازی که اتوترانسفورماتور کاهنده است بین موتور ‏و شبکه قرار می‌گیرد. این طریق راه اندازی به دلیل اینکه جریان شروع به کار و گشتاور شروع به ‏کار هر دو به یک نسبت پایین می‌آیند خیلی خوب است. ولی چون هزینه آن گران است فقط در ‏موتورهایی که قدرت زیاد دارند استفاده می‌شوند‎.

اضافه کردن مقاومت در مدار روتور

برای جلوگیری از ‏عبور جریان زیاد در موقع راه اندازی موتور می‌توان مقاومت هایی به طور سری سر راه سیم پیچی ‏های موتور قرار دارد. و به تدریج که موتور دور می‌گیرد دسته مقاومتهای راه انداز را به طرف چپ ‏حرکت داده در این صورت کم کم مقاومتها از سر راه مدار خارج می‌شود‎. این طریق راه اندازی به دلیل تلفات انرژی در مقاومتها زیاد و نیروی کشش در لحظه شروع به کار کم ‏، استعمال کمی‌دارد‎.

اضافه کردن مقاومت در مدار استاتور

تمام ‏مقاومتهای راه انداز را سر راه سیم پیچی روتور قرار داد. بدین وسیله مقاومت مدار سیم پیچی روتور ‏را به حداکثر مقدار خود میرسانند و سپس استاتور را به شبکه برق وصل می‌کنند. مقاومت رئوستای ‏روتور به تدریج از مدار خارج می‌شود.

سروو موتورهای دو فاز جریان متناوب

یک سروو موتور جریان متناوب دارای یک روتور قفسی است و سیم‌پیچ آن شامل دو قسمت است: ۱) سیم پیچ اصلی ۲) سیم پیچ کمکی که از آن برای به وجود آوردن میدان دوار استفاده می‌شود. در این موتورها مقاومت روتور بالا است و بنابراین منحنی گشتاور-دور این موتورها تقریباً خطی است. به طور کلی این موتورها، موتورهایی پر سرعت و با گشتاور پایین هستند و معمولاً قبل از وصل به بار سرعت آنها به وسیله وصل به چرخ‌دنده‌ها کاهش می‌یابد.

موتور با قطب سایه دار

برخی موتورهای جریان متناوب، دارای قطب سایه‌دار (چاک دار) هستند. از این قطب برای ایجاد گشتاور راه‌اندازی در موتور استفاده می‌شود. نمونه این موتورها در فن‌های الکتریکی کوچک و برخی پمپ‌های کوچک و برخی دیگر از موتورهای توان پایین دیده می‌شود. در این موتورها از یک سیم پیچ کوچک و با سطح مقطع پایین با نام سیم‌پیچ سایه‌ای استفاده می‌شود به این صورت که قسمتی از هر قطب به وسیله این سیم‌پیچ پوشیده شده‌است. طرز کار این موتورها به این صورت است که با القای الکتریکی در سیم‌پیچ‌ها به علت خاصیت سلفی سیم‌پیچ‌های سایه‌ای، این سیم‌پیچ‌ها با تغییرات جریان مخالفت می‌کنند (قانون لنز) و بنابراین یک اختلاف اندک بین جریان در سیم پیچ اصلی و سیم‌پیچ سایه‌ای ایجاد می‌شود که موجب چرخش موتور شده و از قفل شدن موتور در لحظه راه‌اندازی جلوگیری می‌کند. با افزایش سرعت روتور نیاز به وجود قطب‌های کمکی از بین می‌رود چراکه به دلیل وجود اینرسی موتور به چرخش ادامه می‌دهد.

موتور القایی با انشقاق فاز

یکی دیگر از انواع موتورهای تک فاز القایی، موتور با انشقاق فاز است که نسبت به موتور با قطب سایه‌دار کاربردهای مهم‌تری دارد. از جمله کاربردهای این موتورها می‌توان به موتورهای مورد استفاده قرار گرفته در ماشین‌های لباسشویی و خشک‌کن‌ها اشاره کرد. در مقایسه با موتورهای با قطب سایه‌دار این موتورها گشتاور راه‌اندازی خیلی بیشتری دارند و این به دلیل استفاده از سیم‌پیچ راه انداز است. این سیم‌پیچ راه‌انداز معمولاً پس از راه‌اندازی کامل موتور به وسیله یک کلید گریز از مرکز از مدار خارج می‌شود.

در موتورهای انشقاق فاز، سیم‌پیچ راه انداز همیشه با مقاومت بیشتری نسبت به سیم‌پیچ اصلی ساخته می‌شود و به این ترتیب نسبت المان‌های سلفی و مقاومتی در هر سیم پیچ متفاوت است، همچنین تعداد دور سیم‌پیچ کمکی کمتر از سیم‌پیچ اصلی است که این موجب کاهش خاصیت سلفی این سیم‌پیچ می‌شود. بنابراین این سیم‌پیچ نسبت به سیم‌پیچ اصلی دارای مقاومت بیشتر و اندوکتانس کمتر است. کمتر بودن نسبت L به R موجب به وجود آمدن اختلاف فاز در دو سیم‌پیچ می‌شود که معمولاً بیشتر از ۳۰درجه نیست. این اختلاف فاز موجب چرخش موتور در لحظه راه‌اندازی می‌شود. پس از راه‌اندازی به علت وجود اینرسی موتور به چرخش خود ادامه می‌دهد و به این ترتیب نیازی به سیم‌پیچ کمکی نخواهد بود به همین دلیل سیم‌پیچ کمکی به وسیله کلید گریز از مرکز از مدار خارج می‌شود و به این ترتیب از ایجاد تلفات اضافی به وسیله سیم‌پیچ کمکی جلوگیری می‌شود.

موتورهای جریان متناوب با خازن راه‌انداز

در موتورهایی که از خازن برای راه اندازی استفاده می‌کنند از یک خازن که با سیم‌پیچ کمکی سری شده استفاده می‌شود. این خازن در واقع وظیفه ایجاد اختلاف فاز بین سیم‌پیچ‌ها را بر عهده دارد. اختلاف فاز ایجاد شده توسط خازن‌ها در لحظه راه‌اندازی خیلی بیشتر از نوع قبلی است و بنابراین میزان گشتاور راه‌اندازی این موتورها نیز بیشتر است و البته هزینه این موتورها نیز بیشتر است.

موتورهای خازنی با خازن ثابت

نوع دیگری از موتورهای جریان متناوب موتورها با خازن ثابت یا موتورهای PSC هستند. این موتورها دقیقاً مانند موتورهای خازنی که در بالا توضیح داده شد عمل می‌کنند با این تفاوت که فاقد کلید گریز از مرکز بوده و بنابراین خازن در این موتورها همواره در مدار است. موتورهای با خازن ثابت به طور گسترده‌ای در فن‌ها، دمنده‌ها و سیستم‌هایی که تغییر سرعت برای آنها مطلوب است استفاده می‌شوند. در برخی موارد که نیاز به استفاده از یک موتور سه فاز به صورت تک فاز است با اتصال یک خازن به یکی از فازها و سری کردن دوفاز دیگر می‌توان از موتور سه فاز به صورت تک فاز استفاده کرد که البته در این حالت گشتاور موتور کاهش می‌یابد.

موتور پولزیون

موتور پولزیون یا موتور دفع کننده نوعی موتور تک فاز جریان متناوب است. روتور این موتورها سیم‌پیچی شده و تا حدودی شبیه موتورهای یونیورسال هستند. در گذشته تعدادی از این موتورها ساخته می‌شد اما استفاده از موتورهای RS-IR (راه‌انداز دفع کننده-حرکت القایی) به نسبت رایج تر بود. موتورهای RS-IR دارای یک کلید گریز از مرکز هستند که پس از رسیدن به سرعت نامی‌تمام کلکتورها را به هم وصل کرده و روتور را به صورت یک روتور قفسی در می‌آورد بنابر این موتور در هنگام کار مانند یک موتور روتور قفسی عمل می‌کند. از موتورهای RS-IR در مواردی استفاده می‌شده که نیاز به وجود گشتاور راه‌اندازی بالا در دمای پایین و تنظیم ولتاژ اندک بوده. امروزه این نوع موتورها ساخته نمی‌شوند.

موتور سنکرون جریان متناوب تک فاز

موتورهای سنکرون تک فاز کوچک به جای ایجاد میدان مغناطیسی به وسیله یک منبع خارجی از آهنرباهای کوچک برای ایجاد میدان استفاده می‌کنند. بنابراین روتور این موتورها نیازی به جریان القا کننده نخواهد داشت. خصوصیت اصلی این موتورها سرعت ثابت آنهاست به طوریکه اغلب در وسایلی از آنها استفاده می‌شود که نیاز به سرعتی ثابت دارند. این موتورها در ساعت‌ها، دیسک گردان‌ها، ضبط صوت‌ها و برخی دیگر از تجهیزات دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مشخصات الکتروموتور ها

مشخصاتی که روی پلاک الکتروموتور ها مینویسند برای استفاده بهینه در طراحی و راه اندازی صحیح بکار میرود و شامل نکاتی میشود که گاهی بی توجهی به آن باعث بهره بری کمتر و خسارت به تجهیزات الکتریکی میگردد .

لذا پلاک خوانی الکترو موتورها کمک زیادی به طراح و راه انداز برای طراحی مدار مربوطه و انتخاب صحیح کنتاکتور و بی متال و … مینماید .

مشخصاتی که روی پلاک ها نوشته می شوند به طور معمول عبارتند از :

No: شماره ساخته شده توسط کارخانه

Type:شامل کلیه مشخصات فنی الکترو موتور که در کاتالوگ کارخانه موجود بوده و یا در مکاتبه با کارخانه باید به آن اشاره شود:

A=حداکثر جریان مجاز الکترو موتور را نشان میدهد که میزان جریان نباید بیشتر از مقدار فوق و بلکه

همیشه الکترو موتور طوری انتخاب شود که زیر مقدار فوق کار کند.

V = ولتاژ کاری الکترو موتور میباشد که نباید ولتاژ بیشتر و یا کمتر به سیم پیچهای الکترو موتور اعمال گردد

50 HZالکترو موتور باید در فرکانس 50 هرتز کار کند (برق ایران)

60 HZ الکترو موتور باید در فرکانس 60 هرتز کار کند (فرکانس برق برخی کشورها)

نکته: دور الکترو موتور ها با فرکانس ارتباط دارد لذا الکتروموتوری که در فرکانس 50 هرتز مثلا 1500 دور میباشد همین الکترو موتور در فرکانس 60 دورش دیگر 1500 نیست .

R.P. M= نشان دهنده دور الکترو موتور در یک دقیقه در روی شقت خروجی میباشد.

KW=مقدار توان الکترو موتور را نشان میدهد.

نکته : اگر روی پلاک الکترو موتوری   نوشته شده بود 380/220 V= معنی ان این است که این الکترو موتور در شبکه برق 110 ولت که برخی از کشورها استفاده میشود باید بصورت مثلث و در کشورهای که ولتاژ 220ولت ( ولتاژ بین یک فاز و نول) دارند مثل ایران باید بصورت ستاره بسته شود .

IP= میزان حفاظت الکترو موتور در مقابل گرد و غبار و .. و طبق جدول زیر میباشد.

 

انواع حفاظتها طبق استاندارد دین 40050

P00= باز بدون حفاظت در مقابل تماس با اجسام خارجی و أب

P10= محفوظ در مقابل تماس دست و اجسام بزرگ خارجی

P11= محفوظ در مقابل تماس دست و اجسام بزرگ خارجی – محفوظ در مقابل اب

P20= محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط بدون حفاظ در مقابل اب

P21= محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط – ضد اب

P22= محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط –محفوظ در مقابل ترشح اب بطور عمودی یا

مایل با زاویه بیشتر از 30 درجه نسبت به افق

P30= محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غیره و اجسام خارجی سبک وزن – بدون محافظت در مقابل اب

P31= محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غیره و اجسام خارجی سبک وزن – ضد اب

P32= محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غیره و اجسام خارجی سبک وزن – محفوظ در مقابل ترشح اب بطور عمودی یا مایل با زاویه بیشتر از 30 درجه نسبت به افق

P40= محفوظ در مقابل کلیه موارد فوق

مکانیزاسیون نگهداری و تعمیرات الکتروموتور ها با معرفی نرم افزار ” دستیار “

1- آنالیز جریان

2- آنالیز ارتعاشات

3- ترموگرافی

4- آنالیز مدار موتور

5- آنالیز آلتراسونیک

6- تستهای الکتریکی

7- آنالیز روغن

در روش نت براساس شرایط ( CBM ) بصورت مراحل زیر همانطوریکه ملاحظه می شود نیاز به جمع آوری و سپس تجزیه و تحلیل داده های آماری می باشد .

1- آماده سازی

2- طراحی

3- استقرار و اجرا

4- بهبود سیستم

باتوجه به حجم اطلاعات ، نیاز به تجزیه و تحلیل آنها و ارائه گزارشات متنوع و بهنگام نیاز به مکانیزه نمودن نگهداری و تعمیرات الکتروموتورها بیش از پیش احساس می شود .

خوشبختانه اخیرا” یک شرکت ایرانی موفق به طراحی نرم افزار خاص الکتروموتورهای صنعتی شده است که علاوه بر تامین نیازهای فوق کاربرد بسیاری در کارگاههای سیم پیچی کارخانجات دارد . این نرم افزار که نام آن ” دستیار ” می باشد با توجه به نیاز کارخانجات در 5 سطح تهیه شده است تا همه صنایع کشور با توجه به تعدد و تنوع الکتروموتورهای خود بتوانند با حداقل هزینه از آن استفاده نمایند .

این نرم افزار با آموزش یکروزه برنامه ریزی نگهداری و تعمیرات الکتروموتورها و نرم افزار مربوطه جهت 10 نفر و خدمات پشتیبانی ارائه می گردد .

کلاس عایق بندی در الکتروموتور ها

انجمن بین المللی تولیدکنندگان تجهیزات الکتریکی ( NEMA ) عایق بندی موتورها را باتوجه به درجه حرارت موتور در محیطهای مختلف کاری در چهار کلاس A , B , F , H طبقه بندی نموده است :

موتورها عموما” در کلاس F و بندرت در کلاس A کار می کنند . قبل از شروع بکار موتور ، آنها تحت تاثیر دمای محیط اطراف خود قرار دارند که ما اصطلاحا” آن را دمای محیط ” Temperature Ambient ” می گوئیم .

در NEMA برای تمام کلاسهای عایق بندی دمای ابتدایی 40 درجه سانتیگراد با یک رنج حرارتی بصورت زیر استاندارد شده است :

وقتی موتور استارت می خورد ، دما افزایش می یابد . هر کلاسی یک دمای مجاز مشخصی دارد . ترکیبی از دمای محیط و دمای مجاز معادل ماکزیمم دمای سیم پیچها خواهدبود . بعنوان مثال در کلاس F ، با فاکتور سرویس 1 ، دما به اندازه 105 درجه می تواند افزایش یابد . بنابراین داریم که :

145= 40 + 105

Hot Spot : با یک بازه مجاز حرارتی ( مثلا” 10 درجه ) گرمترین نقطه در مرکز سیم پیچ را با این نام می شناسیم .

در کلاس F این بازه 10 درجه است . بنابراین مرکز سیم پیچ دارای بیشترین دمای مجاز 155 درجه خواهد بود . دمای کاری موتور در کارآیی و طول عمر کاری موتور بسیار مهم است . تا جائیکه 10 افزایش دما از بالاترین حد مجاز باعث کاهش عمرعایق بندی موتور به اندازه 50% می شود .

کارآیی موتور ( Effeciency ) : درحقیقت همان بازده موتور است و نشان دهنده این است که چه مقدار از انرژی داده شده به موتور به انرژی مکانیکی تبدیل می شود . هرچه این عدد به یک نزدیکتر باشد کارآیی موتور بیشتر و البته قیمت موتور بالاتر است . یک موتور 30 اسب بخار با کارآیی 93.6% در مقایسه با موتور مشابهی با کارآیی 83% ، انرژی کمتری مصرف می کند . در نتیجه حرارت کاری پائین تر ، طول عمر بیشتر ، و سطح نویز کمتری خواهد داست .

ارتباط بین تعداد قطب و دور موتورهای الکتریکی

معمولا” بعد از اعداد مربوط به سایز فریم موتور اعداد مربوط به تعداد قطب موتور می آید که در موتورها ( بخصوص زیمنس ) بصورت 4AA نشان داده می شود هد که منظور عدد 4 می باشد . لازم به یادآوری است که سرعت سنکرون موتور همان سرعت میدان مغناطیسی ( استاتور ) است که با Ns نمایش می دهند . بنابراین اگر فرکانس میدان مغناطیسی را با F و تعداد قطبهای موتور را با P دهیم خواهیم داشت :

Ns – 120 F / P

Ns = ( 120 x 50 / 2 ) = 3000 RPM

با افزایش تعداد قطب ، سرعت سنکرون و درنتیجه دور موتور کاهش می یابد . بنابراین طبق مطالب گفته شده ، در فرکانس 60 هرتز و 50 هرتز ( در ایران )جداول زیر را خواهیم داشت :

فرکانس 50 هرتز

سرعت سنکرون

تعداد قطب

3000 2
1500 4
1000 6
750 8
600 10
500 12

 

فرکانس 60 هرتز

سرعت سنکرون

تعداد قطب

3600 2
1800 4
1200 6
900 8
720 10

 

بنابراین درموتور زیمنس 1LA02864SE41 تعداد قطب 4 و در نتیجه سرعت سنکرون موتور 1500 خواهد بود .

فاکتورهای مهم در کارآیی و عملکرد الکتروموتورها

فاکتورهای موثر در کارآیی و عملکرد موتور :

1- ولتاژ : افزیش یا کاهش ولتاژ از یک حد مجاز تاثیرات مخربی بر روی موتورها می گذارد . با توجه به جدول زیر داریم که :

الف – کاهش 10% ولتاژ از مقدار نامی ، موجب 20% کاهش گشتاور شده و آن سبب می شود که موتور استارت بشود و یا اینکه به دور نامی برسد .

ب- افزایش 10% ولتاژ از مقدار نامی ، باعث افزایش 20% گشتاور استارت را و این می تواند سبب آسیب دیدگی موتور بدلایل ( افزایش جریان در بار نامی و حرارت ) شود .

2- فرکانس : تغییرات در فرکانس می تواند بر روی مشخصات موتور همچون گشتاور و سرعت تاثیر گذار باشد . اگر به جدول زیر توجه فرمائید ، بعنوان مثال ملاحظه خواهید نمود که افزایش 5% در فرکانس باعث افزایش 5% در سرعت در بار نامی و کاهش 10% در گشتاور استارت باشد .

3- ارتفاع : عامل موثر دیگر ارتفاع است . موتورها معمولا” برای ارتفاع تا 1100 متر( 3300 feet ) از سطح تراز دریا درنظر گرفته می شوند . در ارتفاع بالاتر از این مقدار هوا رقیقتر بوده و حرارت براحتی انتقال نمی یابد .بنابراین فاکتور ارتفاع بر روی توان موتور تاثیر می گدارد. مثلا” در استاندارد NEMA یک موتور 50HP در ارتفاع 6600 فیت دارای توان 47HPخواهد بود . ( فاکتور ارتفاع 0.94 است . ) جدول زیر تاثیرات این فاکتور را در دمای محیط 40 درجه سانتیگراد نشان می دهد :

 

تشخیص مشخصات موتور ها از روی پلاک آنها

توضیحات شماره
علامت کارخانه ، شرکت سازنده 1
تیپ موتور ، مدل 2
نوع جریان ( مستقیم = G ) ، ( تکفاز = E ) ، ( سه فاز = D ) 3
نوع جریان مانند GEN ( ژنراتور ) ، MOT ( موتور ) 4
شماره سریال 5
نوع اتصال استاتور مانند : ستاره – مثلث 6
ولتاژ نامی 220 / 380 ولت 7
جریان نامی بر حسب آمپر 8
قدرت نامی معمولا” برحسب( KW ) 9
نوع مورد استفاده ( S ) 10
ضریب توان : کسینوس فی 11
جهت گردش : R ,L 12
دور نامی : RPM 13
فرکانس نامی : 50Hz یا 60 Hz 14
در ماشینهای مستقیم ( تحریک ) LFR – ERR ( روتور ) در ماشینهای آسنکرون 15
نوع اتصال سیم پیچ روتور 16
تحریک نامی و نیز ولتاژ روتور در حالت سکون 17
جریان تحریک نامی – جریان روتور 18
کلاس عایق مانند : Y , A , B , C , … 19
نوع حفاظت IP 20
وزن به تن در ماشینهای بیشتر از 1 تن و یا به کیلوگرم 21
توضیحات دیگر مانند وسیله خنک کننده : IC 22

انواع اتصال در موتورهای سه فاز

موتورهای سه فاز در شبکه سه فاز به دو روش به سه فاز شبکه وصل می شود : ستاره یا مثلث . البته تمام موتورهایی که قرار است به روش مثلث به سه فاز وصل شود از روش 2 ضربی ( ستاره – مثلث ) استفاده می کنند.

اگر بر روی تخته کلم دقیق شویم آرایش سر و ته سیم پیچی هر فاز را درست مقابل هم نمی بینیم.مثلا در فاز R سیم پیچی با ابتدای u و انتهای x مشخص شده است ولی بر روی تخته کلم درست مقابل هم قرار ندارند به آرایش تخته کلم در شکل زیر دقیق شوید:

علت جابجا قراردادن نام سر وته سیم پیچهای هر فاز در تخته برای راحتی در ایجاد نوع اتصال ستاره یا مثلث برای وصل به شبکه است.

موتوری که پیچیده شد چگونه باید به سه فاز مدار وصل شود؟؟

اگر تمام ته های هر سیم پیچی در هر فاز را به هم بسته و سر های هر یک را بطور مجزا به سه فاز RST وصل کنیم این اتصال از نوع ستاره است .در شکل زیر نمونه اتصال ستاره را برایتان رسم کرده ام.

توصیه می کنم تمام موتورهایی که در کارگاه برای کار تمرینی انجام می دهید حتما با این اتصال به شبکه وصل کنید . علت این کاررا در ادامه توضیح خواهم داد.

ناگفته نماند نامگذاری فازها امری قراردادی است و فرقی نمی کند که شما سر هایuvw را به هر یک از فازهای RST به شکل متفاوت وصل نمایید.

اما اگر از شش سیمی که بعد از سیم پیچی از موتور بیرون می آید را به شکل زیر به هم بسته و از سه اتصال بوجود آمده هر یک را به سه فاز شبکه وصل کنیم این اتصال از نوع مثلث است. یعنی u ورودی یا سر سیم پیچی در فاز R را با z انتهای سیم پیچ در فاز T به هم وصل کرده در ادامه v به عنوان ورودی فاز S را با x انتهای سیم پیچ در فاز اول به هم اتصال داده و نهایتا w به عنوان ورودی برای فاز T را با y همان انتهای سیم پیچی در فاز S را به هم می بندیم . قطعا سه اتصال خواهیم داشت که اگر این سه بطور مجزا به سه فاز شبکه وصل شود این اتصال از نوع مثلث است.

در شکل زیر نمونه ای از اتصال مثلث را رسم کرده ام که ملاحظه می کنید:

فرق بین اتصال ستاره و مثلث چیست ؟

ابتدا سعی می کنیم آنچه که در مورد هر یک از اتصالها اتفاق می افتد را به صورت تشریحی و کالبد شکافانه برایتان نشان دهیم. در اتصال ستاره آنچه که اتفاق می افتد به قرار زیر است:

انتهای تمام سیم پیچی که به هم وصل شده اند را در وسط قرار داده ام xyz , و آن را با علامت پیکان مشخص نموده ام.هر یک از سیم پیچ ها که با اختلاف 120 درجه نسبت به هم در استاتور قرار گرفته اند نیز به همان اختلاف بصورت شمایی رسم شده اند. آنچه ازاین شکل برداشت می شود این است که این مجموعه از روابط برداری تبعیت کرده و ما به حقایق جالبی خواهیم رسید قبل از این که محاسبات برداری را انجام دهم لازم است به آگاهی شما برسانم که در موتورهای سه فاز ما یک جریان و ولتاز خطی داریم که مربوط به شدت جریان و ولتاز ورودی(بین دو فاز) در مسیر کابل به داخل موتور است ویک ولتاژ و شدت جریان فازی هم داریم که مربوط به شدت جریان داخل سیم پیچ و ولتاژی است که در دوسر سیم پیچها وجود دارد.

در اتصال ستاره می توان طبق شکل vp1 و vp2 را به عنوان دو برداری در نظر گرفت که اگر برآیند آنها را حساب کنیم برابر با برداری شودکه با نام VL از فاز R در حال ورود به موتور می باشد.برای محاسبه برآیند این دو بردارکافی است به موازات هر یک از بردارهای VP1 و VP2 خطی رسم کنیم تا در نقطه ای یکدیگر را قطع کنند. برآیند این دو بردار از نقطه تقاطع اول شروع شده تا به محل تقاطع اخیر ختم می شود . و طبق قانون بردار خواهیم داشت:

VL2 = VP12 + VP22 +2 VP1VP2 . COS 120

چون مقدار VP1 و VP2 با هم برابر است می توان نوشت :

VL2 = 3VP2 . 2. COS 120

کسینوس 120 درجه 2/1 است بنابراین رابطه به شکل زیر در می اید.

VL2 = 3VP2 . 2. 1/2 VL2 = 3VP2 VL = VP

ولتاز خطی در اتصال ستاره برابر ولتاژ فازی است و جریان خطی وفازی در این نوع اتصال باهم برابرند.به بیان ساده تر :

vL = vp

IL = Ip

اما در مورد اتصال مثلث شکل به صورتی در می آید که می بینید.

در اتصال مثلث ولتاز خط با ولتاژ فازی با هم برابر ولی جریان خطی رادیکال سه برابر جریان فازی است.

VL = VP IL = √3 . IP

همانطور که می بینید جریان خطی یا همان جریانی که از مسیر کابلها وارد موتور می شود در اتصال مثلث رادیکال سه برابر جریان فازی ( مقدار جریانی که داخل سیم پیچ در حال عبور است) می باشد . یعنی اگر درموتوری در داخل سیم پیچ مقدار IP برابر با 3 آمپر باشد و اتصال از نوع مثلث باشد جریان خطی آن برابر با :

IL = √3 . IP IL = √3 . 3 IL = 5.19 A

خواهد داشت که این مقدار آمپر در لحظه راه اندازی برای موتور در نقاط حساس مثل اتصالها – کنتاکتها – ترمینالها خطرناک بوده باعث خرابی و سوختن قطعات می گردد بنابراین در راه اندازی موتورهایی که می توانند به شکل مثلث کار کنند راه اندازی به شکل دو ضرب انجام می شود. یعنی از کلید های ستاره مثلث استفاده شده ابتدا در لحظه راه اندازی کلید برروی اتصال ستاره است و بعد از را ه افتادن موتور کلید را به محل اتصال مثلث می چرخانیم.

با توجه به موارد ذکر شده در بالا چند نکته را همیشه به خاطر داشته باشید:

1- اگر موتور شما تمرینی است و آن را در کارگاه پیچیده اید حتما با اتصال ستاره راه اندازی کنید و مطلقا از مثلث استفاده نکنید.

2- اگر موتوری سیم پیچی آن برای کارکرد در حالت مثلث است ابتدا با ستاره بعد به حالت مثلث در آورید.

3- موتوری که برروی پلاکش در بخش ولت نوشته شده باشدV220 /380 این موتور در شبکه برق ایران فقط با ستاره کار می کند . ولی اگر برروی پلاک موتوری در بخش ولت عدد V380 /660 قید شده باشد این موتور برای اینکه توان واقعی خود را داشته باشد باید بااتصال مثلث کار کند اما گفتم که ابتدا با ستاره راه اندازی شده بعد به حالت مثلث درمی آید. هر چند که می توان از این نوع موتورها به شکل ستاره هم استفاده نمود.

4- اگر بخواهیم از یک سوم قدرت موتوری که سیم پیچی آن براساس اتصال مثلث است استفاده کنیم می توانیم از اتصال ستاره استفاده نماییم.

5- همانطور که جریان و ولتاز خطی و فازی داریم قطعا توان فازی و خطی هم خواهیم داشت معمولا توان اولیه یا دریافتی موتورها از رابطه ای استفاده می شود که در آن از ولتاز و جریان خطی استفاده می شود.که در حالت ستاره به شکل زیر است:

P = √3 . VL . IL . COS φ

این توان رابا نام توان اکتیو می شناسیم واگر بخواهیم همین توان را براساس ولتاز و جریان فازی بیان کنیم رابطه به شکل زیر در می آید.ِ

P = 3Vp . IP . COS φ

سیم پیچی

معمولا در الکتروموتور ها تعداد شیارها را با علامت z نشان می دهند.به خوبی می دانیم که فضایی که کلافهای سیم پیچی در آن قرار دارد را استاتور گویند.وبخش گردنده را روتور می نامند. الکتروموتوری که در بخش استاتور دارای ۲۴ شیار باشد آنرا به شکل 24=z نشان می دهند.

نکته مهم بعدی این است که موتور های ۳ فاز که برق تغذیه کننده موتور از سه فاز R-S- T می باشدبرای هر یک از فاز ها به صورت مساوی تعداد شیارهایی اختصاص می یابد که هریک از فازها به اندازه ۱۲۰ درجه الکتریکی با هم فاصله دارند.

٬٬٬ همانطور که قبلا مشاهده کردید بین فازهای ورودی در موتورهای ۳فاز ۱۲۰ درجه الکتریکی فاصله وجود دارد .برای درک موضوع توضیح زیر لازم است.در موتورهای القایی سه فاز بین روتور واستاتور هیچگونه ارتباط الکتریکی وجود ندارد و آنچه که باعث گردش روتور می شود اگر بخواهیم بطور کاملا خلاصه بگوییم باید عرض کنیم اثر شار مغناطیسی که توسط سیم پیچها به کمک جریان ورودی در استاتور ایجاد می شود عامل گردش خواهد بود. جریان ورودی در کلافهای استاتور ایجاد فضای مغناطیسی میکند .

در واقع هر یک از شیار ها به یک قطب آهنربایی تبدیل می شود. حال اگر محیط دوار استاتور را ۳۶۰ درجه منظور کنیم اگر این مقدار بر تعداد شیارهای استاتور مثلا ۲۴ تایی تقسیم کنیم و آن را به تعداد جفت قطبهای فضای داخلی استاتور ضرب کنیم زاویه الکتریکی هر شیار قابل محاسبه خواهد بود. αez .

تعداد قطبهای آهنربایی که در داخل استاتور ایجاد می شود با نوع سیم پیچی ونوع کلاف زنی قابل تغییر وکنترل خواهد بود. مثلا طوری کلافها را جا بزنیم که موتور به شکل ۴ یا ۲ یا ۶ یا ۸ قطب (N یا S ) کار کند. تعداد زوج قطبها را با P نمایش می دهند. α ez=360/24*P

برای سیم پیچی موتورهای سه فاز یا تک فاز همان طور که قبلا گفته شد باید یک سری اطلاعات فنی را درباره موتوری که در دسترس داریم بدست آوریم.این اطلاعات معمولا از روی پلاک موتور بدست می آید .

(البته هر چند که می توان از راهکارهای دیگری به این مهم رسید. مثلا اگر موتوری خالی بدون سیم و نیز بدون پلاک برای ما بیاورند محاسبه نوع سیم پیچی این موتورها نیز امکان پذیر است. در این موتور ها با در نظر گرفتن و نیز یادداشت اطلا عات فیزیکی موتور مثل قطر داخلی استاتور Ds و ارتفاع یوغ Hc و طول هسته Ls ونیز محاسبه مقدار شار مغناطیسی Bmو مقدار اندکسیون یوغ Bc و لحاظ ضریب K می توان مقدا رتوان ثانویه را بدست آورد.)

اندازه گیری یوغ استاتورو نقش ان

یکی از عوامل مهم در سیم پیچی موتور ها اندازه گیری مقدار یوغ استاتور است . اگراز محیط بیرونی استاتور را که به پوسته یا همان بدنه مماس شده تا ابتدای لبه قاعده شیارها رابصورت شعاعی اندازه بزنیم این مقدار برابر با اندازه یوغ خواهد بود. یادمان باشد که مقدار بر اساس میلی متر می باشد. این مقدار را با Hs نشان می دهیم.نمایی از یوغ در بریده ای ازاستاتورکه با پیکان دو سر مشخص شده را می بینید.

در ادامه باید اندازه قطر داخلی استاتور را نیز برداریم. اگر استاتور را دایره فرض کنیم اندازه گیری قطر آن بطور عملی کاری بسیار ساده خواهد بود. این مقدار هم براساس میلی متر و به شکل Ds نمایش داده می شود.

حال به این نکته توجه کنیدکه اندازه یوغ فضایی است که شار مغناطیسی در ان جریان یافته و در فضای استاتور مدار مغناطیسی کامل می شود.کمی به این رابطه توجه کنید.

Hc = Bm . Ds / Bc .P

در این رابطه Hc همان ارتفاع یوغ است که شما اندازه زده اید. D هم مقدار قطر داخلی است که این کمیت راهم پیدا کرده اید. Bm مقدار شاری است که توسط استاتور به هنگام کار در فضای داخلی آن ایجاد می شود البته مقدار ماکزیمم آن بر اساس مقدار D در نموداری رسم شده است . در این نمودار مقدار ماکزیمم شار برای قطبهای مختلف 2 – 4 و 6 قطب را نشان می دهد. Bc مقدار شار داخل یوغ است که معمولا برابر با 5/1در نظر می گیرند. p تعداد جفت قطبهای موتور است.مثلا موتوری که 4 قطب است مقدار p برابر با 2 خواهد شد.

نکته بسیار مهم در این رابطه این است که تعداد قطبهای موتور با ارتفاع یوغ رابطه عکس دارد. یعنی هرچه ارتفاع بزرگتر باشدP کوچکتر و موتور دارای سرعت بیشتری است.

نمودار مربوط به شار مغناطیسی Bm را می توانید در ادامه ملاحظه کنید.

در این نمودار منحنی قرمز رنگ برای موتورهای 2 قطب یعنی 2p=2 منحنی مشکی رنگ برای موتورهای 6 قطب و منحنی آبی رنگ هم برای موتورهای 4 قطب در نظر گرفته شده است.

حال شما با کمیتهای که در دست دارید Hs ( مقدار ارتفاع یوغ) Ds ( مقدار قطر داخلی استاتور ) و Bc ( ماکزیمم شار داخل یوغ که حدود 5/1 است) و نیز مقدار شار واقعی یعنی Bm( از نمودار مربوطه) می توانید تعداد قطبهای موتوررا محاسبه نمایید.

مثال:استاتور موتوری داریم که دارای یوغ 30 میلی متری واندازه قطر 110 میلی متر می باشد.اگر مقدار اندکسیون داخل یوغ را 1.5 فرض کنیم تعداد قطبهای این موتور را طبق جدول و رابطه یوغ حساب کنید؟

Ds=110 Hc=30 Bc=1.5

با توجه به داده هابه جدول داده شده نگاه می کنیم منحنی که بیشترین شار را برای این قطر نشان می دهد را انتخاب می کنیم.منحنی آبی رنک بیشترین مقدار را نشان میدهد. از روی عدد 110 برروی محور افقی خط عمودی رسم می کنیم .قطعا در جایی منحنی افقی را قطع خواهد کرد.از نقطه بدست آمده عمودی به سمت محور عمودی منحنی رسم مینماییم.عددی که بدست می اید حدود88/. می باشد.حال طبق رابطهHc = Bm . Ds / Bc .P مقدار p بدست می اید.

p=Bm . Ds / Hc . Bc p=0.88 . 110 / 1.5 . 30 p=2 2p = 4

موتور چهار قطبی است

اما ما مبنا را بر این قرار داده ایم که موتور حال حاضر ما دارای پلاک بوده وقرار است مشخصات آنرا بدست آوریم. گزینه های روی پلاک را (مواردی که کاربردی تر هستند ) را توضیح می دهیم.

بحث پلاک خوانی

1- MARK : در این بخش نشانه یا آرم کارخانه تولید کننده البته در بالای پلاک وبا اندازه ای بزرگتر از سایر گزینه ها درج می شود. اهمیت این گزینه زمانی مهم جلوه می کند که لازم است درباره اعتبار کارخانه تولید کننده بدانیم . برخی تولید کننده ها ی الکتروموتور از اعتبار فوق العاده ای در زمینه تولید موتور های مرغوب برخوردارند . معمولا در این بخش نام کارخانه هم درج می شود.

2- TYPE : در این بخش بطور معمول موتور را از جهت کارکرد در برق AC یا برق DC معرفی می کند.هر چند که در برخی موتور ها این گزینه شامل کدها و اعدادی می شود که نماینگرمشخصات فیزیکی موتورخواهد بود.

3- FRAM : در این قسمت اعدادی قید می شود که آنها توسط انجمهای ملی تولید کننده قابل شناسایی است که بیشتر شامل قالبهای اندازه 42 -46 و56 می باشد.

4- Hp : در مفابل آن عددی قید می شود که نماینگر مقدار توان خروجی موتور می باشد. این توان بر اساس اسب بخار است و هر اسب بخار هم حدود 736 وات می باشد.

5- Ph : چند فاز بودن موتور را عنوان می کند برای موتور های سه فاز عدد 3 و برای موتور های تک فاز عدد 1 قید می گردد. ( البته ناگفته نماند که می توان با راهکارهایی بسیار ساده از موتور سه فاز به جای موتور تک فاز هم استفاده نمود . )

6- RPM : مخفف ROUNT PER MINUTE ( یعنی دور در دقیقه) می باشد. این عدد مقدا رسرعت روتور را به ما می دهد. قطعا مقدار سرعت روتور از مقدار سرعت سنکرون در فضای استاتور کمتر است .البته این کاهش هم چندان زیاد نیست . من معمولا با دیدن این عدد به مقدار سرعت استاتور می رسم و براحتی تعداد قطبهای موتور را حساب می کنم .کافیست شما مقادیر سرعت سنکرون را در فرکانس برق 50 هرتز بدانید

سرعت سنکرون اگر به مقدار 3000 دور در دقیقه باشد این موتور در فضای استاتور خود ایجاد 2قطب متفاوت N و S نموده است بنابر این اگر تعداد قطبها را با P2 نشان دهیم برای این سرعت در این موتور 2P=2 خواهد بود. خوب اگر موتور به شما دادند که برروی پلاکش عدد 2850 دور بوده این سرعت روتور است که به دلیل لغزش از مقدار دور سنکرون کاهش یافته است.

از مقدار لغزش صرف نظر کرده و از رابطه Ns=60 * f/p تعداد قطبهای موتور را حساب می کنیم. در این رابطه Ns همان سرعت سنکرون است که الان مقدار آنرا داریم (3000) و f مقدار فرکانس برق شهری است که در ایران 50 هرتز است.( لازم به یاد آوری است در این رابطه علامت * نشانه ضربدر و علامت / نشانه تقسیم می باشد.) با جایگزینی اعدادی که داریم مقدارP بدست خواهد آمد.P=1 و 2Pبرابر با 2 خواهد شد. پس وجود RPM بر روی پلاک خیلی از مسایل بربوط به سیم پیجی را برای ما حل خواهد کرد.

7- HZ یا SYCLES : در این بخش مقدار فرکانس برق شهری که موتور بر اساس آن طراحی شده است را نشان می دهد. برای موتورهای شبکه ایران این عدد 50 است.

8- HOUSING : در این بخش به ما گفته می شود که موتور باید در محیط بسته یا رو باز کار کند .

9- Volt : از جمله مهمترین بخش در امر پلاک خوانی توجه به این گزینه می باشد . در واقع اگر کسی از اعداد روی پلاک در این بخش اطلاعاتی نداشته باشد باید با اطمینان گفت که چیزی از موتور نمی داند

معمولا در موتور های سه فاز در بخش ولت دو عدد قید می شود که به وسیله خط کسری یا ممیز از هم جدا می شوند مثلV220/380 و یا V115/230 . این اعداد بیانگر این موضوع هستند که این موتور در چه شبکه با چه ولتازی کار می کند . برق شبکه معمولا در ولتاز های 115 – 230- 440 و 660 می باشد.

از دو عددی که بر روی پلاک ارائه شده عدد کمتر همان ولتازی است که باید از شبکه به سر هر فاز از سیم پیچی موتور داده شود. اگر ولتاز شبکه از مقدار راهنمایی شده بیشتر بود الزاما این موتور باید بصورت اتصال ستاره کار کند . و اگر موضوع بر عکس بود یعنی ولتاز شبکه از عدد اول ارائه شده کمتر بود می توان موتور را هم مثلث و هم ستاره به شبکه وصل نمود. ( به خاطر داشته باشید که اتصال های ستاره و مثلث بحث های بسیار ساده و راحتی هستند.

در شبکه برق ایران که ولتاز400/230 داریم موتوری که بر روی پلاکش اعداد 660/380 قید شده باشد این موتور برای این که بتواند توان واقعی خود را داشته باشد باید بااتصال مثلث به شبکه وصل شود و اگر بخواهیم از 3/1 قدرت آن استفاده نماییم باید از اتصال ستاره استفاده کنیم.

10- Amps : مقدار جریانی که موتور زیر باردر ولتازوجریان اسمی خواهد کشید دراین بخش قید میگردد.

 

الکتروموتور وعیب یابی آن

موتور های الکتریکی (آسنکرون-یونیورسال-قطب چاکدار ) عیب یابی ورفع عیب موتور های مذکور . موتور ها مهمترین اجزایی هستند که در لوازم برقی گردنده بکار می روند.موتور ها انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند. الکتروموتور ها را می توان به سه دسته کلی تقسیم کرد: 1- موتور های آسنکرون 2 – موتور های یونیورسال 3- موتور با قطب چاکدار 1- موتور های آسنکرون: که با برق متناوب کار می کنند از دو قسمت روتور واستاتور ساخته شده اند.با روشن شدن موتور سیم پیچ های درون شیار های استاتور یک میدان مغناطیسی دوار بوجود می آورند که این میدان برروتور که قسمت گردنده موتور ودارای محور انتقال حرکت می باشد نیز اثر گذاشته ودر آن خاصیت مغناطیسی بوجود می آید .به هر حال با بوجود آمدن قطب های مغناطیسی هم نام وغیرهم نام عمل جذب ودفع انجام شده که باعث حرکت چرخشی روتور می گردد.برای راه اندازی موتور ها از حالت سکون روش های مختلفی بکار می برند که مهمترین آن ها عبارتند از:
الف- آسنکرون با راه انداز غیر خازنی (کلاجی ) در این موتور به غیر از سیم پیچی های اصلی یک سری سیم پیچ کمکی نیز قرار دارد که میدان مغناطیسی دیگری با فاصله زمانی با میدان مغناطیسی اصلی بوجود می آورد.که باعث چرخش پرقدرت تر موتور می گردد. پس از این که سرعت موتور به 75 درصد سرعت اسمی رسید کلاج که تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز کار می کند به عنوان یک کلید عمل کرده وسیم پیچ کمکی را از مدار خارج می کند.
ب – آسنکرون با راه انداز خازن موقت – این موتور ها دارای علامت اختصاری CSMمی باشند ودارای یک خازن الکترولیتی با ظرفیت حدود 200 الی 500 میکرو فاراد است که باسیم پیچ کمکی بطور سری بسته شده وهر دوی آنها باسیم پیچ اصلی موازی بسته می شوند. خازن وسیم پیچ کمکی یک اختلاف فاز ودو میدان مغناطیسی بوجود می آورد که باعث چرخش موتور می گردد. در این موتور نیز کلید گریز از مرکز سیم پیچ کمکی را از مدار خارج می کند.
ج – آسنکرون با راه انداز خازن موقت وخازن دایم.(با علامت اختصاری TCM) – یکی از خازن ها پس از راه اندازی از مدار خارج شده وخازن دیگر در حالتی که با سیم پیچ کمکی سری می باشد در مدار باقی می ماند.
د – آسنکرون با راه انداز خازن دایمی ( PSCM) در این موتور ها که دارای قدرت کم تری نسبت به موتور های قبلی هستند از یک خازن که با سیم پیچ کمکی سری بسته شده است استفاده شده و کلید گریز از مرکز ندارند بنابر این خازن به همراه سیم پیچ کمکی همیشه در مدار باقی است.

شناسایی سیم پیچ های اصلی وکمکی :

1- سیم پیچ های اصلی در زیر شیار ها و سیم پیچ کمکی در رو قرار دارند.
2- سطح مقطع سیم های کمکی همیشه از سیم های اصلی کمتر است.
3- سیم پیچ کمکی دارای مقاومت بیشتری (اهم بیشتر ) نسبت به سیم پیچ اصلی است وضمنا” خازن با سیم پیچ کمکی سری شده است.
عیب یابی موتور های آسنکرون – معیوب شدن موتور ها یا مربوط به قطعات برقی مثل سیم پیچ ها وخازن است یا مربوط به قطعات مکانیکی مثل بلبرینگ و بوشن ها .

عیب یابی قطعات برقی :

عیب1- موتور اصلا”روشن نشده و جریانی از مدار عبور نمی کند. علت1 -جایی از مدار قطع است. رفع عیب1- با آوامتر تمام مدار شامل پریز،دوشاخه ،سیم های رابط،کلیدها واتصالات در تخته کلم موتور را بر رسی وعیب مربوطه را بر طرف می نماییم. عیب2- موتور اصلا”روشن نشده وجریانی از مدار عبور نمی کند. علت2 -سوختن فیوز. رفع عیب2-ابتدا علت سوختن فیوز که مربوط به اتصالی می باشد را بررسی نموده پس از آن به تعویض فیوز می پر دازیم. عیب3-موتور پس از روشن شدن خیلی زود داغ می شود. علت3-موتور نیم سوز است. رفع عیب3- در هر کدام از سیم پیچ های کمکی واصلی میتواند اتصال حلقه ویا اتصال کلاف به کلاف بوجود آمده باشد.بنابر این مسیر جریان الکتریکی کوتاه شده در نتیجه میدان مغناطیسی مناسب برای گردش بوجود نمی آید وباعث داغی موتور میشود.موتور های نیم سوز جریان بیشتری نسبت به موتور های سالم مشابه خود دریافت می کنند. برای رفع عیب در صورتی که محل اتصالی مشخص باشد وبتوان به نحوی آن را عایق نمود اقدام کرده ودر غیر این صورت موتور باید دو باره سیم پیچی شود. عیب4- موتور پس از روشن شدن خیلی زود داغ می شود. علت4- زیاد بودن بار موتور. رفع عیب 4- هر موتوری   دارای توان مکانیکی مشخص است در صورتی که بیش از توان مربوطه از موتور نیرویی خواسته شود جریان بیشتری از سیم ها عبور می کند که با سطح مقطع وتعداد دور آن ها همخوانی ندارد وباعث گرما در موتور و آسیب دیدن آن خواهد شد .برای رفع عیب باید بار موتور را کم نموده واز کار مداوم آن خود داری کرد. عیب5- موتور پس از روشن شدن خیلی زود داغ می شود وزیر بار می خوابد. علت 5- عمل نکردن کلید گریز از مرکز . رفع عیب 5 – علاوه بر جریان در یافتی توسط سیم پیچ اصلی ،سیم پیچ کمکی نیزچون از مدار خارج نمی شود جریان دریافت می کند .برای اطمینان از صحت عمل کرد کلید گریز از مرکز باید به صدای کنتاکت آن در حالت دور گرفتن موتور وهمچنین از دور افتادن آن گوش کرد .برای رفع عیب باید کلید سرویس ویا تعویض شود. عیب 6- با روشن کردن موتور صدای زیادی شنیده می شود ولی به گردش در نمی آید. علت 6- خرابی کلید گریز از مرکز . رفع عیب 6- درصورتی که کنتاکت های کلید در حالتی که موتور خاموش بوده وصل نشده باشد.درزمان شروع بکار ،سیم پیچ راه انداز در مدار قرار نگرفته وطبیعتا”موتور بگردش نمی افتد.برای رفع عیب کلید را با آوامتر امتحان ودر صورت معیوب بودن تعویض می نماییم. عیب 7- با روشن شدن موتور صدای زیادی شنیده می شود ولی به گردش در نمی آید. علت 7 – قطعی سیم پیچ اصلی یا کمکی . رفع عیب 7 – به کمک آوامتر هر دو مدار را امتحان ودر صورت مشخص بودن محل پارگی ،آن را تعمیر می نماییم. عیب 8 – با روشن شدن موتور صدای زیادی شنیده می شود ولی به گردش در نمی آید.
علت 8 – نیم سوز بودن یا سوختگی موتور .
رفع عیب 8 – موتور سریعا”داغ شده وجریان زیادی می کشد همچنین بوی سوختگی ویا دود از مشخصه های آن است.رفع عیب سیم پیچی مجدد است.
عیب 9 – با روشن کردن موتور صدای زیادی شنیده می شود ولی به گردش در نمی آید.
علت 9 – خرابی خازن.
رفع عیب 9 – خازن ها به منظور راه اندازی موتور بکار رفته اند خازن را مطابق با مطالبی که در مورد عیب یابی خازن ها گفتیم آزمایش نموده در صورت نیاز آن را تعویض می کنیم.
عیب 10 – با روشن کردن موتور فیوز عمل کرده مدار قطع می شود.
علت 10 – اتصال کوتاه در مدار اصلی موتور .
رفع عیب 10 – دوشاخه ،سیم های رابط وجعبه اتصالات موتور را بررسی کرده در صورت پیدا کردن محل اتصالی آن را مرتفع می نماییم.
عیب 11 – با روشن کردن موتور فیوز عمل کرده مدار قطع می شود.
علت 11 – سوختگی کامل موتور
رفع عیب 11 – با مشاهده استاتور وسیم پیچ های مربوطه عیب حاصل تایید گردیده وبرای رفع آن باید موتور سیم پیچی گردد.
عیب 12 – با روشن کردن موتور فیوز عمل کرده مدار قطع می شود.
علت 12 – اتصال کوتاه در خازن
رفع عیب 12 – اگر با جدا کردن خازن از مدار و به برق زدن موتور فیوز دیگر عمل نکرد عیب از خازن است وباید آن را تعویض نمود.

عیب یابی قطعات مکانیکی.

عیب 1 – محور موتور چه در حالت روشن وچه در حالت خاموشی به سختی حرکت می کند.
علت 1 -بطور کلی خرابی بلبرینگ ها ویاطاقان های دو سر محور موتور .
رفع عیب 1 – خرابی بلبرینگ ها شامل الف – ترک برداشتن حلقه های بلبرینگ،ترک بر داشتن ساچمه ها و غلطک ها .ب – بوجود آمدن حفره وشیار در سطح داخلی حلقه ها که علت آن وجود ذرات سخت بین ساچمه وحلقه می باشد.ج – گریپاژ (عدم چرخش ساچمه ها ) که ناشی از کثیفی و سخت شدن گریس بلبرینگ می باشد. د – فرسودگی وپوسیدگی – که به علت جازدن نادرست بلبرینگ ونفوذ رطوبت وعدم گریس کاری مناسب بوجود می آید. برای تشخیس عیوب گفته شده بلبرینگ را از نظر ظاهری مشاهده ولقی بین حلقه وساچمه را امتحان می کنیم . همچنین با چرخش بلبرینگ اگر صدای غیر عادی شنیده شود دلیل برخرابی آن می باشد که باید تعویض گردد.
عیب 2 – گاهی اوقات محور موتور با صدای زیادی می چرخد.
علت 2 – چرخش حلقه بیرونی بلبرینگ در جای خود.
رفع عیب 2 – جازدن نادرست بلبرینگ وعدم گریس کاری می تواند باعث لقی بلبرینگ در جای خود شود . رفع عیب-تعویض بلبرینگ در صورت معیوب بودن بوش زدن وتراش کاری جای آن یا تعویض دری موتور.
2-موتور های یونیورسال
این موتور ها که هم با جریان متناوب وهم با جریان مستقیم کار می کنند از دو قسمت اصلی تشکیل شده اند:
الف:قطب ها (بالشتک ها )
ب – آرمیچر
در این موتور ها میدان مغناطیسی قطب ها بر خلاف موتور های آسنکرون دوار نیست وسیم پیچ آرمیچر که قسمت گردنده موتور است با سیم پیچ قطب ها سری بسته شده است . پس از عبور جریان از مدار فوق خطوط قوای مغناطیسی قطب ها با خطوط قوای آرمیچر عکس العمل نشان داده وباعث گردش موتور می شود .سرعت این موتور ها بالا بوده وخیلی سریع به سرعت نهایی می رسند. از این موتور ها در اکثر لوازم برقی خانگی مثل چرخ گوشت ،آب میوه گیری ،هم زن ،آسیاب و… استفاده می شود. برای برقراری ارتباط قطب ها با آرمیچر که گردان می باشد از قطعه ای بنام کلکتور استفاده می شود . کلکتور از تیغه های مسی کنار هم تشکیل شده است که به شکل استوانه روی محور قرار دارد . تیغه ازهمدیگر واز محور آرمیچر بوسیله میکا عایق شده اند وسیم پیچ های داخل شیار آرمیچر به وسیله پیچک ها به یکدیگر وصل می شوند. دو قطعه ذغال به همراه فنر پشت آن ها ارتباط قطب ها با کلکتور را میسر می سازد.

عیب یابی موتور های یونیور سال :

عیب 1 – موتور روشن نمی شود.
علت 1 – نبودن برق.
رفع عیب 1 – پریز ،دوشاخه وسیم رابط را با آوامتر آزمایش نموده ورفع عیب می کنیم.
عیب 2 – موتور روشن نمی شود.
علت 2 – کوتاه شدن ذغال ها.
رفع عیب 2 – چون ذغال ها جزیی از مدار سری موتور می باشد.با کوتاه شدن آن ها ممکن است مدار قطع گردد وموتور روشن نشود با تعویض ذغال رفع عیب می شود در صورت نبودن ذغال در اندازه مورد نظر می توان از ذغال بزرگ تر استفاده کرده وبا سوهان آن را به اندازه دلخواه در آورد.
عیب 3 – موتور روشن نمی شود.
علت 3 – خرابی فنر ذغال ها
رفع عیب 3 – به منظور درگیر بودن همیشگی ذغال با کلکتور از قطعه ای فنر در پشت ذغال استفاده می شود گاهی در اثر رطوبت ویا کار زیاد خاصیت خود را از دست داده ومدار قطع می گردد. باتعویض فنر رفع عیب می شود

روشهای مختلف راه اندازی موتورهای آسنکرون

موتورهای آسنکرون با توجه به قدرت و ولتاژ آن به طرق مختلف راه اندازی میشوند و با توجه به اینکه موتور در لحظه شروع به کار جریان زیادی میکشد و این جریان زیاد علاوه بر اینکه به خود موتور صدمه میزند به مصرف کننده های دیگری که از این خط تغذیه می کنند لطمه زده و کار آنها را مختل می سازد.
بنابراین برای کم کردن جریان شروع به کار موتور باید چاره ای اندیشید؟؟
معمولاً به روشهای زیر راه اندازی میشود در نتیجه جریان راه اندازی‌ کم میشود :
1. به طور مستقیم
2. توسط کلید یا مدار ستاره – مثلث
3. توسط کمپانساتور
4. راه اندازی بوسیله اضافه کردن مقاومت در مدار روتور
5. راه اندازی بوسیله داخل کردن مقاومت در مدار استاتور
1- راه اندازی موتور به طور مستقیم : برای‌ موتورهایی که بزرگ نیستند و‌ آمپر زیادی از شبکه نمی کشند بوسیله یک کلید سه قطبی به شبکه متصل میشوند .
2-راه اندازی ستاره – مثلث : ابتدا ولتاژ اولیه را که بر هر فاز متصل میشود ،‌ را کم مى کنیم سپس وقتی که موتور به دور نرمال خود رسید ولتاژی که به هر فاز می رسد را زیاد می کنیم .
بنابراین در لحظه اول کلید به حالت ستاره بوده یعنی ولتاژ دو سر هر فاز به u/√3 تقلیل می یابد در نتیجه موتور با توان 3/1 توان نامی خود کار می کند .
استعمال کلید روی انواع موتورها با روتور قفسه ای یا روتور سیم پیچی امکان پذیر است . ولی در موتورهایی که با بار زیاد کار می کنند از کلید برای راه اندازی استفاده نمی شود . چون گشتاور مقاوم بار زیاد است .
3-راه اندازی توسط کمپانساتور : این وسیله راه اندازی که اتوترانسفورماتور کاهنده است بین موتور و شبکه قرار می گیرد . این طریق راه اندازی به دلیل اینکه جریان شروع به کار و گشتاور شروع به کار هر دو به یک نسبت پایین می آیند خیلی خوب است . ولی چون هزینه آن گراناست فقط در موتورهایی که قدرت زیاد دارند استفاده می شوند.
4-راه اندازی موتورهای قفسه ای بوسیله قرار دادن مقاومت سر راه استاتور : برای جلوگیری از عبور جریان زیاد در موقع راه اندازی موتور میتوان مقاومت هایی به طور سری سر راه سیم پیچی هایموتور قرار دارد . و به تدریج که موتور دور می گیرد دسته مقاومتهای راه انداز را به طرف چپ حرکت داده در این صورت کم کم مقاومتها از سر راه مدار خارج میشود.
این طریق راه اندازی به دلیل تلفات انرژی در مقاومتها زیاد و نیروی کشش در لحظه شروع به کار کم ، استعمال کمی دارد.
5-راه اندازی موتورهای آسنکرون با روتور سیم پیچی با قرار دادن مقاومت سر راه روتور : تمام مقاومتهای راه انداز را سر راه سیم پیچی روتور قرار داد . بدین وسیله مقاومت مدار سیم پیچی روتور را به حداکثر مقدار خود میرسانند و سپس استاتور را به شبکه برق وصل می کنند . مقاومت روئستای روتور به تدریج از مدار خارج میشود .

پیدا کردن سرسیم های موتور آسنکرون UVW-XYZ

آیا می دانید اگر موتور آسنکرونی سه فازی داشته باشیم و 6 سر سیم ، که سر سیم های آن مشخص نیست ، چه باید کرد ؟؟
اگر این سر سیم ها اشتباه وصل شود در عملکرد موتور چه تغییری حاصل می شود ؟

تعیین آرایش کلافها در شیار :

موتورهای سه فاز از سه سیم پیچ تشکیل شده که هر کدام از این سیم پیچها 3/1 شیارهای استاتور را اشغال می کند. این سیم پیچها به فاز اول (R) ، فاز دوم (S) ، فاز سوم (T) شناسایی می شوند.
§ سیم پیچی که از فاز Rتغذیه می کند شروع سیم پیچی را (U ) و انتهای آنرا با ( X )
§ سیم پیچی که از فاز S تغذیه می کند شروع سیم پیچی را (V ) و انتهای آنرا با ( Y )
§ سیم پیچی که از فاز T تغذیه می کند شروع سیم پیچی را (W ) و انتهای آنرا با ( Z )

برای یافتن سر سیم ها‌ :

ابتدا باید دو سر هر کلاف را پیدا کنید از مولتی متر یا هر روش دیگری که می شناسید .( یک سر مولتی متر را به یک سر سیم گرفته ، سر دیگر مولتی متر را با 5 سر سیم باقی مانده امتحان می کنید . هر کدام که راه داد ، آن یک کلاف سیم پیچ است . )

اشتباه در سرسیم ها :

همانطور که می دانیم موتور سه فاز از سه سیم پیچ تشکیل شده است.که هر کدام از سیم پیچها 3/1 شیارهای استاتور را اشغال کرده وباعث تشکیل قطب در موتور می شود و قطب ها حرکت دورانی به روتورمی دهد . حال اگر سر سیمی تغییر کند در موتور ایجاد قطب نمی شود و موتور حرکت نمی کند و می تواند باعث سوختن موتور شود .
قبل از انجام کار اگر بار روی موتور قرار دارد بار را از روی موتور بردارید. ( تسمه یا ….)

تنظیم دور موتورهای آسنکرون

با دانستن رابطهNr=[60f/p](1-S) دور موتور آسنکرون را میتوان به طریقه های زیر تنظیم نمود :
1. تغییر فرکانس ولتاژ شبکه
2. تغییر قطبها
3. داخل کردن مقاومت در مدار روتور
4. تغییر ولتاژ موتور
1-تغییر دور بوسیله تغییر فرکانس : با تغییر فرکانس سرعت سنکرون تغییر میکند و دور موتور تغییر میکند . میتوان برای تغییر فرکانس از یک مولد یا مبدل فرکانس استفاده نمود . و یک یا چند موتور القایی که در شرایط مشابهی کار می کنند بوسیله آنها تغذیه شوند . مانند موتور ماشینهای کارخانه فولاد سازی و موتورهای محرک ماشین نساجی
2-تغییر دور بوسیله تغییر عده جفت قطبها : این تغییر را در موتورهای آسنکرونی است که بتوان با سیم پیچهای‌ آن تغییر قطب داد که این حالت در موتورهای دو سرعته ( دالاندر ) دیده می شود که میتوان با کلید ( دالاندر ) دور موتور را تغییر داد .
3-تغییر دور با داخل کردن مقاومت در مدار روتور : در موتورهای آسنکرون با روتور سیم پیچر شده با تغییر مقاوت مدار روتور میتوان سرعت گردش روتور را تنظیم کرد ولی چون راندمان موتور بر اثر تغییر دور تغییر میکند در نتیجه کاربرد این روش خیلی کم است
4-تغییر دور با تغییر ولتاژ : از این روش در موتورهای کوچک مانند پنکه و … استفاده میشود .

موتور آسنکرون با روتور سیم پیچی شده (روتور رینگی)

روتور سیم پیچی شده : به جای میله ، استاتور را می توان سیم پیچی سه فاز کرد و اینسیم پیچها را به صورت ستاره وصل می کنیم . درروی محور این موتور سه حلقه که نسبت به هم و نسبت به محور عایق هستند (رینگ) قرار دارد . سه سر سیم پیچی روتور به این سه حلقه متصل می شود و به وسیله جاروبکهائی که روی حلقه ها تکیه دارند به یک مقاومت سه فاز ستاره متصل میشود.

مزایای موتور آسنکرون با روتور سیم پیچی شده :

§ در موقع شروع به کار گشتاور قوی دارد .
§ بر خلاف موتور آسنکرون با روتور قفسه ای که جریان شروع به کار آنها کم است جریان شروع به کار کمی‌ دارد .
§ سرعت آن در مقابل بارهای مختلف تقریباً ثابت است .
§ تعداد دور آن تا حدی قابل تنظیم است .( با کم و زیاد کردن رئوستا راه انداز )
§ میتوان تا حدی بار آن را زیاد کرد .

معایب موتورهای آسنکرون با روتور سیم پیچی شده :

§ در مقابل تغییر ولتاژ حساسیت دارد .
§ ضریب قدرت آن در موقعیکه بار به حد نرمال نیست کم می باشد .
§ ضریب قدرت آنها نسبت به ضریب قدرت موتور آسنکرون با روتور قفسه ای کمتر است.

موارد استفاده و کاربرد موتورهای آسنکرونبا روتور سیم پیچی شده :

از موتور آسنکرون با روتور سیم پیچی شده :برای قدرت های خیلی زیاد مخصوصاً اگر با فشار قوی باشد استفاده می شود و یا اینکه در موقع شروع به کار ، موتور احتیاج به گشتاور زیاد داشته باشد مانند به راه انداختن ترن یا جرثقیلها و غیره

راه اندازی موتورهای سنکرون در حالت بارداری

ساختمان : استاتور موتورهای سنکرون از نظر ساختمان دقیقاً مشابه استاتور موتورهای القایی است سیم پیچهای سه فاز آن در داخل شیارهای هسته آهنی استاتور تعبیه شده که وظیفه آنها ایجاد میدان دوار در هسته استاتور است.
روتور این موتور به صورت یکپارچه یا از ورقهای مغناطیسی ساخته می شود و بر روی آن یک سیم پیچی جریان مستقیم به نام سیم پیچ تحریک نصب می شود.
جریان تغذیه سیم پیچی تحریک روتور، از طریق دو حلقه که بر روی محور روتور نصب شده به وسیله جاروبکها تأمین می شود و روتور این موتورها عملا بصورت یک مغناطیس الکتریکی (چرخ قطب) رفتار می کند که تعداد قطبهای روتور به اندازه قطبهای سیم پیچی استاتور خواهد بود.
طرز کار: هنگام وصل استاتور به شبکه سه فاز ، یک میدان دوار که سرعت آن متناسب با فرکانس شبکه و تعداد قطبهای استاتور است در آن بوجود می آید و سطح روتور را جاروب می کند.قطبهای روتور از طریق قطبهای غیر همنام استاتور جذب و لحظه ای بعد مجدداً این قطبها به وسیله قطبهای همنام استاتور دفع خواهند شد. پس میانگین گشتاور صفر و روتور حرکت نمی کند قطبهای روتور به دلیل سنگینی و اینرسی موجود در آن نمی توانند به سرعت همراه میدان دوار استاتور بچرخند. پس باید با یک وسیله کمکی (راه انداز) ابتدا سرعت روتور را به نزدیکی سرعت میدان دوار استاتور رساند تا روتور بتواند همراه میدان دوار چرخش کند.
سؤال: گشتاور راه اندازی این موتورها چقدر است؟

روشهای راه اندازی موتورهای سنکرون:

برای راه اندازی موتورهای سنکرون سه روش اساسی می توان به کار برد.
1-کاهش سرعت میدان مغناطیسی استاتور: تا حدی که روتور بتواند طی نیم سیکل چرخش میدان مغناطیسی شتاب بگیرد و با آن قفل شود . این کار را می توان با کاهش فرکانس منبع تغذیه انجام داد.
2-استفاده از یک گرداننده اولیه: که سرعت موتور را تا حد سرعت سنکرون بالا میبرد و با طی مراحل موازی کردن ماشین مثل ژنراتور روی خط آورده شود. پس از این مراحل خاموش کردن با جدا کردن گرداننده اولیه ماشین سنکرون را تبدیل به موتور خواهد کرد.
3- استفاده از سیم پیچ های میرا کننده که در انتهای قطبین روتور نصب می شود.
در موتورهای سنکرون سرعت حرکت روتور در هر حال برابر با سرعت میدان دوار استاتور خواهد بود و افزایش بار فقط عقب ماندگی روتور نسبت به میدان را موجب می شود.
اختلاف فاز این دو میدان Bs وBR همان زاویه گشتاور است که از0 تا90 تغییر می کند. البته اگر افزایش بار بیش حد باشد. موتور از حالت سنکرونیزم خارج خواهد شد که اصطلاحا آن را ناپایدار می نامیم ضمنا هنگام کار با سرعت سنکرون با تغییرات جریان تحریک امتداد جریان آرمیچر و ضریب قدرت ماشین از حالت پس فازی به اهمی و پیش فازی قابل کنترل خواهد بود که از این خاصیت جهت اصلاح ضریب قدرت شبکه استفاده می شود که به موتورهای سنکرون پر تحرک (کاردر حالت پیش فازی) خازنهای سنکرون نیز گفته می شود . (موتورهای سنکرون در حالت کار پیش فازی کم تحریک هستند.) مدار معادل تکفاز موتور سنکرون بصورت زیر می باشد.

تکنولوژی ساخت موتور های پله

آیا تا کنون به واژه motion (حرکت) فکر کرده اید. امروزه اهمیت جابه جایی در کلیه زمینه ها احساس می شود. حرکت و سرعت تعریف جدیدی را از جهان امروز ارائه می دهد.
کنترل حرکتی در حوزه الکترونیک به معنی کنترل صحیح حرکت یک شی بر اساس فاکتور هایی مانند سرعت – مسافت- بارگیری و یا ترکیبی از کلیه موارد می باشد. امروزه سیستم های کنترل حرکتی بسیار زیادی مو جود است که می توان از stteper motors- linear stepper motors- Dc brush-… نام برد. در اینجا به توضیحات مختصری از تکنولوژی step motor ها اکتفا می کنیم.
در تئوری از stepper motor به عنوان یک شگفتی در ساده سازی یاد می شود. اساسا هر stepper یک مو تور با یک میدان مغناطیسی می باشد که خود به صورت الکتریکی رو شن شده و باعث چرخش دایرهای آرماتور آهنربا می شود.
قسمت کنترل کننده حرکت از یک کابل میکرو پروسسور جهت تولید پالس های پله ای و ایجاد سیگنال های مسیر حرکت تشکیل شده است. و هر indexer بایستی قادر به انجام دستورات اجرایی باشد.
motion driver و یا همان آمپلی فایر دستورات سیگنال های رسیده از منبع را به قدرت مورد نیاز برای چرخش پره های مو تور می شود. امروزه تعداد زیادی driver با قدرت های مختلف جریان و ولتاژ در ساختار تکنولوژی یافت می شود.
هر stepper motor یک وسیله مغناطیسی است که هر پالس دیجیتال را به یک چرخش مکانیکی مانند چرخش پره تبدیل می کند. از مزیت های آن به هزینه پایین- امنیت بالا – ساده بودن و قابل استفاده بودن در هر محیط می توان اشاره کرد.

انواع stepper motor ها :

variable reluctance
permanent magnet
hybrid
چگونگی طراحی هر driver تعیین کننده نوع خروجی هر stepper motor است که دارای سه نوع full- half- microstep می باشد.
Full step:
استاندارد طراحی دارای 50 چرخندا دندانه دار و تو لید کننده 20 پالس پله ای برای چرخش مکانیکی هر عنصر است.
Half step:
به معنی آن است که مو تور می تواند دارای 400 حرکت پله ای در هر دوره باشد. در این سیستم یک چرخنده خود دارای انرژی ست که باعث چرخش تناوبی دو چرخنده دیگر می شود. half stepping یک راه حل عملی تر در صنعت است.
microstep:
یک تکنولوژی نسبتا جدید است که جریان چرخش هر چرخنده را کنترل می کند. این کنترل در سطحی انجام می شود که تقسیم کننده ای فرئی دور تری در بین قطبها قرار گیرد.

موتور استارترها

همانطوری که می دانید ، راه اندازی موتورهای القایی در صنعت از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به خصوص این که امروزه استفاده از راه اندازهای الکترونیکی مانند راه اندازهای نرم – کنترلر های سرعت بسیار مرسوم شده است و لازم است علاقه مندان و کارشناسان این رشته روشهای کنترل و راه اندازی موتورها را به شیوه های کلاسیک به دیده فراموشی بسپارند و به فراگیری روشهای بروز بپردازند.
یکی از روشهای راه اندازی موتورهای القایی راه اندازهای نرم می باشد که از طریق آنها موتور ها از طریق کنترل ولتاژ-فرکانس در یک زمان مشخص بتدریج از سرعت صفر به سرعت نامی می رسند که این روش امروزه کاملا جا افتاده است.
راه اندازهای نرم تنها در هنگام راه اندازی بکار می روند و معمولا پس از راه اندازی توسط یک کنتاکتور بای پس از مدار خارج می گردند. این راه اندازها می توانند به سیستم از کار اندازی نرم نیز مجهز باشند که کاربرد های ویژه ای دارد. ضمن این که عموما این نوع راه اندازها به ترمز الکترونیکی از طریق تزریق جریان مستقیم نیز مجهز می باشند.
سازندگان این نوع راه اندازها معمولا حفاظت های مورد نیاز برای موتور را نیز در راه اندازها تعبیه می کنند که از این طریق حجم راه انداز محدود می گردد. ضمن این که با استفاده از این گونه راه اندازها نیاز به در نظر گرفتن کنتاکتور اصلی نیست . حفاظت هایی که معمولا در راه اندازهای نرم پیش بینی می گردد بشرح زیر است :
– حفاظت در مقابل اضافه بار
– حفاظت در مقابل توالی معکوس فازها و دو فاز شدن
– حفاظت در مقابل افزایش حرارت سیم پیچ های موتور که از طریق سنسورهای حرارتی انجام می گردد.
– حفاظت در مقابل کاهش ولتاژ
و موارد دیگر که بسته به سازنده راه انداز می تواند تغییر کند.
نکته مهم اینجاست که هنگام بسته شدن کنتاکتور بای پس حفاظت های تعبیه شده در راه انداز همچنان فعال می باشد چون مسیر بای پس تنها تایرستورها را بای پس می کند.
جهت بستن کنتاکتور بای پس بعد از راه اندازی موتور عموما از یک کنتاکت راه انداز استفاده می گردد که بعد از رمپ راه اندازی به صورت خودکار فعال می گردد. لازم به ذکر است که برخی از راه اندازهای نرم دارای سیستم بای پس داخلی هستند که دیگر نیاز به در نظر گرفتن کنتاکتور بای پس نیست.
با توجه به این که تایرستورهای بکار رفته در راه اندازهای نرم حرارت تولید می کنند اینطور استنباط می گردد که در تابلو برق های دارای راه اندازهای نرم لازم است از فن استفاده گردد. ولی با توجه به کار راه انداز تنها در مرحله استارت ، حرارت تولید شده تنها به مرحله راه اندازی محدود می گردد و بنابر این در راه اندازهای دارای سیستم بای پس تنها تعبیه شکاف های عبور هوا متناسب با درجه حفاظتی تابلو توصیه می گردد. ضمن این که این گونه راه اندازها عموما مجهز به هیت سینک و فن هستند.
اکثر راه اندازهای نرم مجهز به پورت های اطلاعاتی مانند مودباس- پروفی باس و …. جهت تبادل اطلاعات می باشند که از این طریق می توان از کلیه اطلاعات داخل راه انداز مطلع گردید به این طریق کنترل این راه انداز ها توسط سیستم هایی مانند DCS بسیار ساده می باشد.

موتور های خطی

یک موتور خطی در واقع یک موتور الکتریکی است که استاتورش غیر استوانه شده است تا به جای اینکه یک گشتاور چرخشی تولید کند، یک نیروی خطی در راستای طول استاتور ایجاد کند.
طرح‌های بسیاری برای موتورهای خطی ارائه شده است که می‌توان آنها را به دو دسته تقسیم کرد: موتورهای خطی شتاب بالا و شتاب پایین. موتورهای شتاب پایین برای قطارهای مگلیو و دیگر کاربردهای حمل و نقلی روی زمین مناسب هستند. موتورهای شتاب بالا معمولاً خیلی کوتاه هستند و برای شتاب دادن به جسمی تا سرعت بسیار زیاد و سپس رها کردن آن به کار می‌روند. این موتورها معمولاً برای مطالعات برخورد سرعت بالا به عنوان تسلیحات نظامی یا به عنوان راه‌اندازنده جرمی برای پیشرانه فضاپیما به کار می‌رود. موتور خطی‌ای که برای شتاب دادن به یون ها یا ذره‌های زیر اتمی به کار می‌رود، یک شتاب دهنده ذره نامیده می‌شود. با نزدیک شدن ذره‌ها به سرعت نور، طراحی موتورها معمولاً متفاوت می‌شود و این ذره‌ها نیز عموماً داری بار الکتریکی هستند.

شتاب پایین

ایده موتور خطی اولین بار توسط پرفسور اریک لیتویت از کالج امپریال در لندن مطرح شد. در طرح وی و در اکثر طرح‌های شتاب پایین، نیرو توسط یک میدان مغناطیسی خطی سیار که بر روی هادی‌ها موجود در میدان عمل می‌کند، ایجاد خواهد شد. در هر هادی‌ چه یک حلقه، چه یک سیم‌پیچ یا یک تکه از فلز تخت که در این میدان قرار گیرد جریان‌های گردابی القا شده وجود خواهد داشت و بنابراین یک میدان مغناطیسی مخالف را ایجاد خواهد کرد. دو میدان مغناطیسی همدیگر را دفع خواهند کرد و بنابراین جسم هادی را از استاتور دور خواهند کرد و آن را در طول جهت میدان مغناطیسی سیار حمل خواهند کرد.
به علت این ویژگی‌ها، موتور خطی اغلب در پیشرانه قطار مگلیو به کار می‌رود هر چند که می‌توان صرف نظر از پرواز مغناطیسی از آنها استفاده کرد، مانند استفاده در فن‌آوری انتقال پیشرفته و سریع نور که در سیستم ترن آسمانی ونکوور ، Scarborough RT تورنتو، ترن هوایی فرودگاه JGK نیویورک و Putra RTL کووالالامپور به کار می‌رود. از این فن‌آوری با تغییراتی در برخی از قطار‌های بازی نیز استفاده می‌شود.
موتورهای خطی عمودی نیز برای مکانیسم‌های بالابر در معدن های عمیق پیشنهاد شده است.

شتاب بالا

موتورهای خطی شتاب بالا برای کاربرهای متعددی پیشنهاد شده‌اند. به علت اینکه مهمات ضد زرهی کنونی بایستی گلوله‌های کوچکی با انرژی جنبشی بسیار بالا باشند یعنی دقیقاً آنچه که این موتورها فراهم می‌کنند، از آنها به عنوان تسلیحات استفاده شده‌ است. این موتورها همچنین برای استفاده در پیشرانه فضا پیماها به کار گرفته می‌شود. در چنین شرایطی به این موتورها راه‌اندازهای جرمی گفته می‌شود. ساده‌ترین روش استفاده از راه‌انداز جرمی برای پیشرانه فضا پیما، ساخت یک راه‌انداز جرمی بزرگ است که بتواند محموله را تا سرعت گریز شتاب دهد.
طراحی موتورهای شتاب بالا به دلایل متعددی مشکل است. آنها مقادیر بزرگ انرژی را در مدت زمان کوتاه نیاز دارند. که برای هر پرتاب در فضا نیاز به 300GJ در مدت زمان کمتر از یک ثانیه دارد. ژنراتور ها  ی الکتریکی معمولی برای چنین نوع از باری طراحی نشده‌اند اما روش‌های ذخیره انرژی الکتریکی کوتاه مدت را می‌توان مورد استفاده قرار داد. خازن ‌ها پر حجم و گران هستند اما می‌توانند به سرعت مقادیر بزرگ انرژی را فراهم کنند. ژنراتور ها  ی هم قطب را می‌توان برای تبدیل سریع انرژی جنبشی یک چرخ طیار به انرژی الکتریکی به کار برد. موتورهای خطی شتاب بالا نیازمند میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی‌ای نیز هستند، در واقع میدان‌های مغناطیسی اغلب آنقدر قوی اند که اجازه استفاده از ابر رساناها را نمی‌دهند. اما با طراحی دقیق می‌توان این مشکل را حل کرد.
دو طرح متفاوت پایه‌ای از موتور‌های خطی شتاب بالا ابداع شده است: تفنگ‌های ریلی و تفنگ های کویلی.

موتورهای فرمان یار DC بدون جاروبک

یک سرو موتور، یا یک موتورDC یا AC یا یک موتور DC بدون جاروبک می‌باشد که ترکیب شده با یک دستگاه تعیین محل موقعیت (کدبردار دیجیتالی). سروو موتورها در ربات‌ها کاربرد خیلی زیادی دارند. این موتورها کوچک ولی نسبت به اندازه‌شان بسیار پرقدرت می‌باشند. موتور DC بدون جاروبک یک موتورDC معمولی نیست، اما یک ماشین سنکرون آهنربای دائم است. این نام بردن واقعی است زیرا مشخصات عملیاتی آن همانند همان موتورهای DC شنت با جریان میدان ثابت است.

موتورهای پله‌ای

نوع خاصی از موتور سنکرون که برای چرخیدن محور به اندازه یک زاویه خاص برای همه پالس‌های الکتریکی که از واحد کنترل کننده خودش دریافت می‌کند، در نظر گرفته شده است. نوعی از پله‌ها 5/7 یا 15 درجه در هر پالس محور را می‌چرخانند. این است یک موتور که می‌تواند با دو دستورالعمل بچرخد، حرکت کند در زاویه‌‌هایی با فواصل کوچک و دقیق،گشتاور موجود در سرعت صفر را تحمل می‌کند و با مدار دیجیتالی کنترل می‌شود. حرکت می‌کند در زاویه‌های دقیق با فواصل کوچک معلوم به عنوان گام، در پاسخ به استفاده از پالس‌های دیجیتالی به مدار راه‌انداز الکتریکی. به طور کلی، این قبیل موتورها با گام‌هایی در هر دور ساخته می‌شوند. گام‌های موتورها دو قطبی هستند که نیاز به دو منبع قدرت دارند با تک قطبی هستند که تنها نیاز به یک منبع قدرت دارند.

موتورهای یونیورسال

موتورهای یونیورسال موتورهای چرخشی هستند شبیه به موتورهای DC اما طراحی شده‌اند برای ولتاژ DC با AC تکفاز. سیم‌پیچی‌های استاتور و رتور این موتورها به صورت سری بین کموتاتور رتور متصل شده‌اند. بنابراین موتورهای یونیورسال همچنین معروف هستند به موتورهای AC سری یا یک موتور با کموتاتور AC. موتورهای یونیورسال می‌توانند کنترل شوند با راه‌انداز زاویه فاز و یا راه‌اندازهای برشگر.
موتورهای یونیورسال یک مشخصه گشتاور- سرعت با افت زیاد از یک موتور DC را دارد.

نمونه کاربرد در جاروبرقی، دریل و وسایل آشپزخانه
موتور القایی تک فاز

چندین نوع موتور القایی تک فازکه امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد، وجود دارد. به طور اساسی آنها یکسان هستند مگر برای وسایل راه‌اندازی. آنها طبقه‌بندی می‌شوند به : موتور‌های القایی با انشقاق فاز، موتور با استارت خازنی.

معیارهای انتخاب موتور

1-دردست بودن منبع تغذیه
2- شرط یا عوامل راه اندازی
3-مشخصه‌های راه اندازی (گشتاور – سرعت) مناسب
4-سرعت عملکرد کار مطلوب
5- قابلیت کارکردن به جلو و عقب
6- مشخصه‌هی شتاب (وابسته به بار)
7- بازده مناسب در بار اسمی
8-توانایی تحمل اضافه بار
9-اطمینان الکتریکی و حرارتی
10-قابلیت نگهداری و عمر مفید
11-ظاهر مکانیکی مناسب (اندازه، وزن،‌ میزان صدا، محیط اطراف)
12- پیچیدگی کنترل و هزینه

چند نوع موتور القایی
موتور القایی AC فاز شکسته

1. موتور القایی با استارت خازنی
2. موتورهای AC القایی با خازن دائمی اسپلیت
3. موتورهای AC القایی استارت با خازن/ کارکرد با خازن

موتور القایی AC فاز شکسته

موتور فاز شکسته همچنین به عنوان Induction start/Induction run (استارت القایی/کارکرد القایی)هم شناخته می شود که دو پیچه دارد.پیچه استارت از سیم نازکتر و تعداد دور کمتر نسبت به پیچه اصلی برای بوجود آوردن مقاومت بیشتر ساخته شده است.همچنین میدان پیچه استارت در زاویه ای غیر از آنچه که پیچه اصلی دارد قرار می گیرد که سبب آغاز چرخش موتور می شود.پیچه اصلی که از سیم ضخیم تری ساخته شده است موتور را همیشه درحالت چرخش باقی نگه می دارد.
تورک آغازین کم است مثلا 100 تا 175 درصد تورک ارزیابی شده.موتور برای استارت جریانی زیاد طلب می کند.تقریبا 700 تا 1000 درصد جریان ارزیابی شده.تورک بیشینه تولید شده نیز در محدوده 250 تا 350 درصد از تورک براوردشده می باشد.
کاربریهای خوب برای موتورهای فاز شکسته شامل سمباده (آسیاب) های کوچک , دمنده ها و فنهای کوچک و دیگر دستگاههایی با نیاز به تورک آغازین کم با و نیاز به قدرت 1/20 تا 1/3 اسب بخار می باشد.از استفاده از این موتورها در کاربریهایی که به دوره های خاموش و روشن و گشتاور زیاد نیازدارند خود داری نمایید.

موتور القایی با استارت خازنی

این نوع , موتور اصلاح شده فاز شکسته با خازنی سری با آن برای بهبود استارت است.همانند موتور معمولی فاز شکسته این نوع موتور یک سوئیچ گریز از مرکز داشته که هنگامی که موتور به 75 درصد سرعت ارزیابی شده می رسد , پیچه استارت را از مدار خارج می نماید.از آنجا که خازن با مدار استارت موازی است , گشتاور استارت بیشتری تولید می کند , معمولا در حدود 200 تا 400 درصد گشتاور ارزیابی شده.و جریان استارت معمولا بین 450 تا 575 درصد جریان ارزیابی شده است.که بسیار کمتر از موتور فاز شکسته و بعلت سیم ضخیمتر در مدار استارت است.
نوع اصلاح شده ای از موتو با استارت خازنی ، موتور با استارت مقاومتی است.در این نوع موتور خازن استارت با یک مقاومت جایگزین شده است.موتور استارت مقاومتی در کاربریهایی مورد استفاده قرار می گیرد که میزان گشتاور استارتینگی کمتر از مقداری که موتور استارت خازنی تولید می کند لازم است.صرف نظر از هزینه این موتور امتیازات عمده ای نسبت به موتور استارت خازنی ندارد.
این موتورها در انواع مختلف کاربریهای پولی و تسمه ای مانند تسمه نقاله های کوچک , پمپها و دمنده های بزرگ به خوبی بسیاری از خود گردانها و کاربریهای چرخ دنده ای استفاده می شوند.

موتورهای AC القایی با خازن دائمی اسپلیت

این موتور (PSC) نوعی خازن دائما متصل به صورت سری به پیچه استارت دارد.این کار سبب آن میشود که پیچه استارت تازمانی که موتور به سرعت چرخش خود برسد بصورت پیچه ای کمکی عمل کند.از آنجا که خازن عملکرد اصلی , باید برای استفاده مداوم طراحی شده باشد , نمیتواند توان استارتی معادل یک موتور استارت خازنی ایجاد نماید.گشتاور استارت یک موتور (PSC) معمولا کم و در حدود 30 تا 150 درصد گشتاور ارزیابی شده است.موتورهای (PSC) جریان استارتی پایین , معمولا در کمتر از 200 درصد جریان برآورد شده دارند که آنها را برای کاربریهایی با سرعتهای دارای چرخه های خاموش روشن بالا بسیار مناسب می سازد.
موتورهای PSC امتیازات فراوانی دارند.طراحی موتور براحتی برای استفاده با کنترل کننده های سرعت میتواند اصلاح شود.همچنین می توانند برای بازدهی بهینه و ضریب توان بالا در فشار برآورد شده طراحی شوند.آنها به عنوان قابل اطمینان ترین موتور تک فاز مطرح میشوند.مخصوصا به این خاطر که به سوئیچ گریز از مرکز نیازی ندارند.
موتورهای PSC بسته به طراحیشان کاربری بسیار متنوعی دارند که شامل فنها , دمنده ها با نیاز به گشتاور استارت کم و چرخه های کاری غیر دائمی مانند تنظیم دستگاهها (طرز کارها) , عملگر درگاهها و بازکننده های درب گاراژها میشود.

موتورهای AC القایی استارت با خازن/ کارکرد با خازن

این موتور , همانند موتور با استارت خازن , خازنی از نوع استارتی در حالت سری با پیچه کمکی برای گشتاور زیاد استارت دارد.همچنین مانند یک موتور PSC خازنی از نوع کارکرد که درکنار خازن استارت در حالت سری با پیچه کمکی است که بعد از شروع به کار موتور از مدار خارج می شود.این حالت سبب بوجود آمدن گشتاوری در حد اضافی می شود.
این نوع موتور می تواند … و بازده بیشتر طراحی شود.این موتور بخاطر خازنهای کارکرد و استارت و سوئیچ گریز از مرکز آن پرهزینه است.
این موتور می تواند در بسیاری از کاربریهایی که از هرموتور تک فاز دیگری انتظار میرود استفاده شود.این کاربریها شامل ماشینهای مرتبط با چوب , کمپرسورهای هوا , پمپ های   آب فشار قوی , پمپ های   تخلیه و دیگر کاربردهای نیازمند گشتاورهای بالا در حد 1 تا 10 اسب بخار می شوند.

 

جدا-کننده
آخرین ویرایش: 18 دی 1392 توسط شاپ صنعت
برچسب ها ،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،

مطالب مرتبط

لطفا به سوال زير پاسخ دهيد ؟ * زمان وارد نمودن سوال امنیتی به پایان رسیده ،لطفا سوال جدید امنیتی را بارگذاری کنید و جواب دهید.

Top