آشنايي با استپ موتور

آشنايي با استپ موتور

با پيشرفت روز افزون علم و فناوري همواره نياز هاي جديد به وسايل و دستگاه هاي جديد تر جهت هماهنگي همه بخشهاي صنعت با اين پيشرفت ، به وجود مي آيند. بدين منظور شناخت و طراحي راه كارها و وسايل جديد امري است اجتناب ناپذير.از جمله اين پيشرفت ها ساخت نوع جديد و پيشرفته تري از موتورهاي الكتريكي به نام استپ موتور ها يا موتورهاي پله اي است كه با كاهش انواع هزينه ها در صناع كم كم جاي مكانيزم هاي پيچيده مكانيكي را خواهند گرفت.در اين مقاله سعي شده است تا بسيار مختصر و متناسب با محدوديت ها بزباني ساده و قابل درك ساختار و نحوه كاركرد و كنترل موتورهاي استپي  بررسي و بيان شود.


مقدمه:

 

با درك ميدان هاي مغناطيسي و كشف آنكه مي توان انرژي الكريكي را به انرژي مكانيكي تبديل نمود تحولي عظيم در تاريخ بشري بوجود آمد ، بگونه اي كه بشر روز به روز به تفكر و طراحي و ساخت وسايلي كه بتوانند با استفاده از انرژي الكتريكي ، انرژي مكانيكي توليد نمايند روي آورد. از اين رو  انواع موتور هاي الكتريكي به صحنه وجود آمده و همچنان سير تكميلي خود را طي نمودند تا به امروز كه مي توان براي هر نوع كاربري ، نوع خاصي از موتورها را بكار برد. اما ساخت اسپ موتور با امكاناتي كه به طراحان و سازندگان ماشين آلات ميدهد ، به گونه اي برجسته سبب كاهش هزينه ها در همه زمينه ها مي شود. يكي از چندين مزاياي بسيار زياد اين نوع الكتروموتورها تبديل مكانيزم هاي بسيار پيچيده مكانيكي ، به تنها يك محرك استپي مي باشد. در ادامه با اين پديده جالب آشنا تر خواهيم شد.

 

استپ موتور يا موتور پله اي

 

يك استپ موتور وسيله اي الكتريكي است چرخش زاويه اي گسسته يا پله اي دارد و با اتصال به ضربان هايي در فركانسي خاص كار مي كند. هر ضربان فرستاده شده به موتور سبب حركت محور موتور تا زاويه اي معين مي شود كه اين زاويه ، زاويه استپينگ (Stepping Angle) ناميده مي شود.

شكل 1 ساختمان ساده شده يك استپ موتور "Bifilar" مگنت دائمي را نشان مي دهد.

روتور از جنس آهنرباي دائمي است و شش دندانه دارد كه با فاصله هاي مساوي و يك در ميان در قطب هاي N و S اطراف روتور قرار دارند.استاتور چهار قطب دارد كه هر قطب داراي پيچه اي است كه اين پيچه از مركز خروجي V را داراست.

 

پيچه هاي روي قطب هاي مختلف به هم وصلند بطوري كه فقط پنج سيم A , B , C , D & +V   از موتور خارج مي شوند.پيچه با ارسال جريان به سيم +V  و خروج آن از يكي از سيمهاي ديگر فعال مي شود.

سيم پيچ ها در دندانه هاي استاتور به روشي پيچيده مي شوند به طوريكه نتايج زير حاصل مي شود :

• اگر سيم B فعال باشد ، قطب 1 شمال و قطب 2 جنوب خواهند بود و اگر سيم A فعال باشد قطب 1 جنوب و قطب 2 شمال مي شود.

 

• اگر سيم C فعال باشد قطب 3 شمال و قطب 4

جنوب و اگر سيم D فعال باشد قطب 3 جنوب و در عوض قطب 4 شمال خواهند بود.

عملكرد استپ موتورها براساس اين قانون است كه وقتي قطبهاي مشابه دفع مي شوند ، قطبهاي مخالف جذب مي شوند. اگر سيم پيچ ها در توالي صحيح فعال باشند روتور در مسير و جهتي معين خواهد چرخيد.

شكل 2 نشان مي دهدكه روتور هنگامي كه پيچه ها با توالي داده شده در جدول 1 فعال اند چگونه مي گردد.

  

  

 همانطور كه در شكل 2 مشاهده مي شود ، ترتيب القاهاي داده شده در در جدول 1 سبب چرخش روتور در جهت عقربه هاي ساعت مي شود.

 

 اگر توالي اين القا ها معكوس شود ، جهت حركت نيز معكوس مي شود.

 

 

 

 اگر حتي همه القا ها متوقف شده و هيچ جرياني به موتور وارد نشود ، به علت وجود آهنرباهاي دائمي در روتور بازهم مقداري جاذبه ميان قطب ها و دندانه ها وجود دارد. از اين رو حتي هنگامي هم كه هيچ تغذيه اي به موتور متصل نيست ، بازهم قدري ((گشتاور نگه دارنده)) در  موتور باقي مي ماند.

از شكل 2 مي توان مشاهده نمود كه موتور زاويه استپينگ يا زاويه مرحله 30 درجه دارد و براي كامل كردن يك چرخه به 12 استپ يا مرحله نياز دارد. تعداد مرحله ها در هر دور در يك موتور استپي با اضافه كردن دندانه هاي بيشتر روي روتور مي تواند افزايش يابد و با اضافه كردن دندانه هايي به دندانه هاي استاتور ، زاويه استپينگ يا زاويه طي مرحله يك موتور استپي را مي توان تا حد 1.8 درجه كوچك كرد به طوري كه براي طي يك چرخه دويست مرحله نياز باشد.

برنامه القاي پيچه ها در شكل 2 به القاي تك فاز معروف است ; از آنجا كه در هر زمان فقط يكي از چهار پيچه فعال است.

 

در هر مرحله دندانه هاي روتور دقيقا رد مقابل دندانه هاي فعال استاتور قرار مي گيرند. با اين حال راه اندازي موتور با دو پيچه حامل جريان در يك زمان امري ممكن است (القاي دو فازي). در اين حالت دندانه هاي روتور خود را در ميان دوتا از دندانه هاي فعال استاتور قرار مي دهند. جدول 2 برنامه كاري و موقعيت روتور را براي القاي دو فاز و تك فاز نشان مي دهد.توجه داشته باشيد كه زاويه مرحله يا همان Stepping Angle براي دو نوع القا يكي است بجز اينكه موقعيت هاي روتور با نصف زاويه مرحله تعيين مي شوند.

اگر القاي تك فاز و دو فاز با هم تركيب شوند ، يك حالت نيم مرحله (Half Step mode) حاصل مي شود. در اين حالت تعداد مراحل يا استپ ها در هر چرخه دو برابر است ; به طوري كه اگر موتوري در حالت مرحله كامل يا Full – Step براي كامل كردن چرخه به دويست دور نياز داشته باشد ، در حالت نيم مرحله يا Half – Step به چهارصد دور براي تكميل آن نياز دارد. جدول 3 توالي كاركرد براي حالت نيم مرحله نشان مي دهد.

 

 

 

استپ موتوري كه در بالا شرح داده شد از دو پيچه با در مقابل هم قرار دادن مگنت هاي همنام در هر قطب استفاده مي كند. به اين دليل است كه اين نوع ، استپ موتور "Bifilar" ناميده مي شود.

نتيجه گيري

كارايي و امكانات يك استپ موتور بسيار بيشتر از انواع ديگر الكترو موتورها مي باشد. بدين لحاظ كه بسياري مكانيزم ها و حالات مختلف چرخش را مي توان از آنها گرفت و همچنين اين كه كنترل اين موتور ها بسيار آسان تر از سايرين است به طوري كه عمدتا به وسايل كنترل سرعت اضافي از قبيل ترمز هاي الكتريكي و مكانيكي نيازي ندارند.

پس بر ماست تا با افزايش دانش خود در مورد اين نوع كارامد از موتورهاي الكتريكي سعي در استفاده هرچه بيشتر از امكانات آنها كنيم.

اثر هارمونيك ها بر خازن ها

اثر هارمونيك ها بر خازن ها

نقش خازنها به عنوان المان هاي الكتريكي و الكترونيكي كارآمد در صنايع مربوط به توليد و انتقال و توضيع امروزي غير قابل انكار است بگونه اي كه ديگر هرگز نمي توان چنين صنايعي را بدون وجود خازنهاي نيرو متصور شد.از اين رو شناخت كامل خازنها و عوامل تاثير گذار برآنها و حفظ و نگهداري و نظارت دقيق بر آنها ، براي افزايش طول عمر خازن ها و كار كرد بهينه آنها امري است الزامي و اجتناب ناپذير.

كليد واژه- خازن قدرت ، فركانس ، هارمونيك ها.

مقدمه

درسالهاي اوليه هارمونيكها در صنايع چندان رايج نبودند.به خاطر مصرف كننده هاي خطي متعادل. مانند : موتورهاي القايي سه فاز،گرم كنندها وروشن كننده هاي ملتهب شونده تا درجه سفيدي و ..... اين بارهاي خطي جريان سينوسي اي در فركانسي برابر با فركانس ولتاژ مي كشند. بنابراين با اين تجهيزات اداره كل سيستم نسبتا با سلامتي بيشتري همراه بود. ولي پيشرفت سريع در الكترونيك صنعتي در كاربري صنعتي سبب بوجود آمدن بارهاي غير خطي صنعتي شد. در ساده ترين حالت ، بارهاي غيرخطي شكل موج بار غير سينوسي از شكل موج ولتاژ سينوسي رسم مي كنند (شكل موج جريان غير سينوسي).

پديدآورنده هاي اصلي بارهاي غير خطي درايوهاي AC / DC ، نرم راه اندازها ، يكسوسازهاي 6 / 12 فاز و ... مي باشند. بارهاي غيرخطي شكل موج جريان را تخريب مي كنند. در عوض اين شكل موج جريان شكل موج ولتاژ را تخريب مي نمايد. بنابراين سامانه به سمت تخريب شكل موج  در هر دوي ولتاژ و جريان مي شود. در اين مقاله سعي شده است تا بزباني هرچه ساده تر توضيحي در مورد نحوه عملكرد هارمونيك ها و راه كاري براي دوري از تاثير گذاري آنها بر خازنها ي نيرو ارائه شود.

اساس هارمونيك ها :

اصولا هارمونيك ها آلوده سازي شكل موج را در اشكال سينوسي آنها نشان مي دهند. ولي فقط در مضارب فركانس اصلي . تخريب شكل موج را مي توان در فركانس هاي مختلف (مضارب فركانس اصلي) بعنوان يك نوسان دوره اي بوسيله آناليز فوريه تجزيه و تحليل كرد. در حال حاضر هارمونيكهاي فرد و زوج و مرتبه 3 در اندازه هاي مختلف ضرايب فركانس هاي مختلف در سامانه هاي الكتريكي موجودند كه مستقيما تجهيزات سامانه الكتريكي را متاثر مي سازند. در معنايي وسيعتر هارمونيكهاي زوج و مرتبه 3 هريك تلاش مي كنند كه ديگري را خنثي نمايند. ولي در مدت زماني كه بار نا متعادل است اين هارمونيك هاي زوج و مرتبه 3 منجر به اضافه بار در نول و اتلاف انرژي شديد مي شوند. با تمام احوال هارمونيك هاي فرد اول مانند هارمونيك پنجم ، هفتم ، يازدهم ، سيزدهم و .... عملكرد اين تجهيزات الكتريكي را تحت تاثير قرار مي دهند. براي فهم بهتر تاثير هارمونيك ها ، شكل زير تاثير تخريب هارمونيك پنجم بر شكل موج سينوسي را نشان مي دهد :

 

 

هارمونيك هاي ولتاژ و جريان تاثيرات متفاوتي بر تجهيزات الكتريكي دارند. ولي عموما بيشتر تجهيزات الكتريكي به هارمونيكهاي ولتاژ بسيار حساس اند. تجهيزات اصلي نيرو مانند موتورها، خازن ها و غيره بوسيله هارمونيكهاي ولتاژ متاثر مي شوند. به طور عمده هارمونيكهاي جريان موجب تداخل مغناطيسي (Magnetic Interfrence) و همچنين موجب افزايش اتلاف در شبكه هاي توزيع مي شوند. هارمونيكهاي جريان وابسته به بار اند ، در حالي كه سطح هارمونيكهاي ولتاژ به پايداري سامانه تغذيه و هارمونيكهاي بار (هارمونيكهاي جريان) بستگي دارد. عموما هارمونيك هاي ولتاژ از هارمونيك هاي جريان كمتر خواهند بود.    

 

تشديد:

اساسا تشديد سلفي – خازني در همه انواع بارها مشاهده مي شود. ولي اگر هارمونيك ها در شبكه توضيع شايع نباشند تاثير تشديد فرونشانده مي شود.

در هر تركيب سلفي – خازني چه در حالت سري و چه در حالت موازي ، در فركانسي خاص تشديد رخ مي دهد كه اين فركانس خاص فركانس تشديد ناميده مي شود. فركانس تشديد فركانسي است كه در آن رآكتنس خازني (Xc) و رآكتنس القايي (XL) برابر هستند.

براي تركيبي مثالي براي بار صنعتي كه شامل اندوكتانس بار و يا رآكتنس ترانسفورماتور كه بعنوان XL عمل مي كند و رآكتنس خازن تصحيح ضريب توان كه بصورت Xc خودنمايي مي كند فركانس تشديدي برابر با LC خواهيم داشت . رآكتنس خازني متناسب با فركانس كاهش مي يابد (توجه : Xc با فركانس نسبت عكس دارد). در حاي كه رآكتنس القايي متناسب با آن افزايش مي يابد (توجه

: XL با فركانس نسبت مستقيم دارد).اين فركانس تشديد به سبب متغير بودن الگوي بار متغير خواهد بود. اين مساله براي ظرفيت خازني ثابت كل براي اصلاح ضريب توان پيچيده تر است. براي درك صحيح اين پديده لازم است دو نوع وضعيت تشديد شامل حالت تشديد سري و حالت تشديد موازي مورد توجه قرار گيرند. اين دو امكان در زير توضيح داده مي شوند.

 

تشديد سري:

يك تركيب سري رآكتنس سلفي – خازني ، مدار تشديد سري شكل مي دهد كه در شكل زير نشان داده شده است.

 

 

به خاطر تركيب سري سلف و خازن ، در فركانس تشديد امپدانس كل به پايين ترين سطح كاهش مي يابد و اين امپدانس در فركانس تشديد طبيعتي مقاومتي دارد. بنا براين در فركانس تشديد رآكتنس خازني و رآكتنس سلفي (القايي) برابر هستند.اين امپدانس پايين براي توان ورودي در فركانس تشديد ، افزايش تواني جريان را نتيجه مي دهد.شكل داده شده زير رفتار امپدانس خالص در وضعيت تشديد سري را نشان مي دهد.

 

 

در كاربري صنعتي رآكتنس ترانسفورماتور قدرت به علاوه خازنهاي اصلاح ضريب توان در سمت ولتاژ پايين به عنوان يك مدار تشديد موازي براي سمت ولتاژ بالاي ترانسفورماتور عمل مي كند. اگر اين فركانس تشديد تركيب سلف و خازن بر فركانس هارمونيك شايع در صنعت منطبق شود ، بخاطر بستري با امپدانس پايين ارائه شده توسط خازن ها براي هارمونيك ها ، منجر به افزايش تواني جريان خازن ها خواهد شد. از اين رو خازن هاي ولتاژ پايين در سطحي بسيار بالا اضافه بار پيدا خواهند كرد كه همچنين اين عمل موجب تحميل بار اضافي بر ترانسفورماتور مي شود. اين پديده منجر به تخريب ولتاژ در شبكه ولتاژ پايين مي شود.

 

تشديد موازي:

يك تشديد موازي تركيبي از رآكتنس خازني و القايي است كه در شكل زير نمايش داده شده است.

 

 

در اينجا رفتار امپدانس برعكس حالت تشديد موازي خواهد بود كه در شكل داده شده در زير ، نشان داده شده است.در فركانس تشديد امپدانس منتجه مدار به مقداري بالا افزايش مي يابد. اين ، منجر به بوجود آمدن مدار تشديد موازي ميان خازن هاي اصلاح ضريب توان و اندوكتانس بار مي شود كه نتيجه آن عبور ولتاژ بسيار بالا هم اندازه  امپدانس ها و جريان هاي گردابي بسيار بالا درون حلقه خواهد بود.

 

 

در كاربري صنعتي خازن اصلاح ضريب توان مدار تشديد موازي با اندوكتانس بار تشكيل مي دهد.هارمونيك هاي توليد شده از سمت بار رآكتنس شبكه را افزايش مي دهند. كه موجب بلوكه شدن هارمونيك هاي سمت تغذيه مي شود.اين منجر به تشديد موازي اندوكتانس بار و اندوكتانس خازني مي شود. مدار LC (سلفي – خازني) مواز ي ، شروع به تشديد ميان آنها مي كند كه منجر به ولتاژ بسيار بالا و جريان گردابي بسيار بالا در درون حلقه مدار سلف – خازن (LC) مي شود. نتيجه اين امر آسيب به تمام سمت ولتاژ پايين سامانه الكتريكي است.

ايزوله كردن تشديد موازي از ايزولاسيون تشديد سري نسبتا پيچيده تر است.اساسا اين امر بخاطر تنوع بار صنعتي از زماني به زمان ديگر است كه موجب تغيير فركانس تشديد مي شود. شكل زير تاثير ظرفيت خازني ثابت و اندوكتانس متغير را نشان مي دهد.

 

 

اين تغيير مداوم فركانس تشديد ممكن است موجب تطبيق فركانس تشديد بر فركانس هارمونيك شود كه ممكن است منتج به ولتاژ بالا و جريان بالا كه سبب نقص و خرابي تجهيزات الكتريكي مي شوند ، گردد.بنا بر اين در هر دو تشديد موازي و سري خازنهاي قدرت متاثر هستند كه بكار گيري دستگاه هاي حفاظتي و ايمني را براي خازنها ايجاب مي نمايد. اين امر درك صحيح بر خازنهاي قدرت را قبل از از اعمال تصحيح بخاطر تاثير هارمونيك ها و تشديد ايجاب مي نمايد.

 

خازنهاي قدرت:

خازنهاي اصلاح ضريب توان نسبت به هارمونيك ها حساس اند و بيشتر عيوب خازنهاي قدرت ، عيوبي با طبيعت زير را نشان مي دهند :

هارمونيك ها – هارمونيك هاي پنجم ، هفتم ، يازدهم ، سيزدهم و ...

تشديد

اضافه ولتاژ

امواج كليد زني

جريان هجومي

ولتاژ آني بازگيري جرقه

تخليه / بازبست ولتاژ

 

بسته به طراحي ساختاري اساسي ، حدود پايداري در مقابل اضافه ولتاژ ، اضافه جريان و هارمونيكها براي دور كردن خازن از خرابي بسيار مهم است.

اساسا خازن ها امواج كليد زني توليد مي كنند كه عموما به عنوان جريان هجومي و اضافه ولتاژ آني دسته بندي مي شوند.

جريان هجومي پديده اي است كه هنگام به مدار وصل كردن خازن ها رخ مي دهد. امپدانس ارائه شده توسط خازن طبيعتا بسيار كم و مقاومتي است. اين امر منجر به جريان هجومي به بزرگي 50 تا 100 برابر جريان اسمي مي شود كه از خازن عبور مي كند ، اما چرا از خازن؟ زيرا امپدانس ترانسفورماتور در زمان روشن كردن خازن ها فقط در مقابل شار جريان مقاومت مي كند.

اين امر هنگامي پيچيده تر مي گردد كه در تركيب موازي بانك خازني ممكن است جريان هجومي كليد زني به سطحي بالاتر از 200 تا 300 برابر جريان اسمي برسد. اين جريان هجومي نتيجه تخليه خازن هاي از پيش شارژ شده موازي با آن مي باشد. در زير اين مطلب نشان داده شده است.نوعا جريان هجومي علاوه بر تخريب در شكل موج جريان سبب تخريب در شكل موج ولتاژ مي شود.

 

 

در هنگام خاموش كردن (از مدار خارج كردن) خازن ها ، بسته به شارژ ذخيره شده در آن ، اضافه ولتاژ ناگهاني بالاتري در زمان خاموش كردن خازن ها بوجود خواهد آمد كه ممكن است موجب پديد آمدن جرقه در پايه ها شود.

هنگامي كه خازن خاموش مي شود شار الكتريكي در خود نگه مي دارد و بوسيله مقاومتهاي تخليه ، تخليه (Discharge) مي شود. مدت زمان تخليه عموما بين 30 تا 60 ثانيه مي باشد. تا زماني كه تخليه بشكل موثري صورت نگرفته نمي توان خازنها را به مدار باز گرداند. هرگونه بازبست خازن قبل از تخليه كامل دوباره موجب افزايش جريان هجومي مي شود.

 

علاوه بر دستگاه هاي مسدود كننده هارمونيك ها كه با صحت خازن ها نسبت مستقيم دارند ، و در سر خط بعدي تشريح مي شوند ، دستگاه هاي تحليل برنده امواج كليد زني مثل جريان هجومي ، اضافه ولتاژ آني و غيره نياز دارند كه بطور دقيق تعريف و بررسي شوند.

 

دستگاه هاي مسدود كننده هارمونيك ها:

براي كاربري سالم خازن ها لازم است كه فركانس تشديد مدار LC (سلف – خازن) كه شامل ادوكتانس بار و خازنهاي اصلاح ضريب توان مي شود ، به فركانسي دور از كمترين فركانس هارمونيك تغيير داده شود. براي مثال هارمونيك هايي كه در سامانه توليد مي شوند و خازن هاي قدرت را متاثر مي سازند ، هارمونيك هاي پنجم ، هفتم ، يازدهم ، سيزدهم و غيره هستند. پايين ترين هارمونيكي كه بر خازن ها تاثير مي گذارد هارمونيك پنجم است كه در فركانس 250 هرتز ديده مي شود. اساسا اگر خازن ها با سلف ها موازي شده باشند ، انتخاب مقدار اندوكتانس به شكل زير است :

تركيب سري LC (سلف – خازن) در فركانسي زير 250هرتز تشديد مي كند . بنابراين در همه فركانس هاي هارمونيك ها تركيب سري سلف و خازن مانند يك تركيب سلفي عمل خواهد كرد و امكان تشديد براي هارمونيك پنجم يا هر هارمونيك بالاتري از بين مي رود. شكل زير ناميزان سازي (De – Tuning) خازن ها را نشان مي دهد.

 

 

اين تركيب سلف و خازن كه در آن فركانس تشديد در فركانسي دور از فركانس هارمونيك تنظيم شده است ، مدار LC (سلف – خازن) ناميزان شده

(De-Tuned) نام دارد. ضريب نا ميزان سازي نسبت رآكتنس به طرفيت خازني است. در مدار خازني ناميزان شده ، اساسا سلف مانند دستگاه مسدود كننده هارمونيك ها عمل مي كند. براي خازن ها ضريب مناسب ناميزان سازي حدود % 7 است كه فركانس تشديد را در 189 هرتز تنظيم مي كند.

اما ، ناميزان سازي % 5.67 همچنين در جايي استفاده مي شود كه فركانس تشديدي معادل 210 هرتز دارد . هر دو درجه ناميزان سازي ، مسدود كردن (بلوكه كردن) هارمونيك ها از خازن ها را تضمين مي كنند. شكل زير درجه ناميزان سازي را نمايش مي دهد.

 

 

 

بانك هاي ناميزان سازي خازن:

بانك هاي ناميزان سازي خازن نيازمند آن هستندكه با نكات اساسي زير مشخص شوند :

انتخاب درجه ناميزان سازي

محاسبه خازن كل خروجي مورد نياز

محاسبه افزايش ولتاژ بوسيله سلف هاي سري

درجه ناميزان سازي مطلوب بر پايه هارمونيك موجود است. لازم است كه هارمونيك هاي سمت بار اندازه گيري شوند تا در درجه ناميزان تصميم گيري شود.

*

خروجي خازن و سطح ولتاژ نياز به انتخاب صحيح بر اساس درجه ناميزان سازي دارند. براي مثال براي %7 ناميزان سازي براي رسيدن به 200 كيلو ولت آمپر رآكتيو خروجي (KVAR) در 400 ولت ، نياز به آن داريم كه خازن 240 KVAR خروجي با ولتاژ 400 ولت انتخاب نماييم. اين بدليل افزايش ولتاژ بوسيله اندوكتانس سري است. مشابها براي رسيدن به 200 KVAR خروجي در ولتاژ 440 ولت به خازن هاي 240 KVAR خروجي 480 ولتي نياز است.

محاسبه افزايش ولتاژ به سبب رآكتنس سري ، بر اساس ناميزان سازي است و به روش زير انجام مي گيرد :

( درجه ناميزان سازي – 1) / (ولتاژ نرمال مجاز) = ولتاژ خازن

 

سامانه خازني ايده آل:

براي تصحيح ضريب توان در بار صنعتي كنوني كه شامل هارمونيك ها و تشديد مي شود ، يك سامانه اتصال خازني اساسا بايد خصوصيات زير را دارا باشد :

ظرفيت خازني متغير بر اساس توان رآكتيو براي دوري از تغيير فركانس تشديد. اين امر انتخاب صحيح پنل هاي APFC را ممكن مي سازد. پنل APFC بايد خصوصيات زير را داشته باشد.

حسگرها بايد به طور مداوم سطح هارمونيك هاي ولتاژ را نمايش دهد و خازن ها را تحت زير سطوح بالاتر هارمونيك ها محافظت نمايد.

انتخاب محدوده هارمونيك هاي پنجم ، هفتم ، يازدهم ، سيزدهم و همچنين شناخت تخريب همه هارمونيك ها براي تنظيم حدود ايمن و همچنين پيش بيني تغييرات بعدي هارمونيك ها.

مونيتورينگ جريان RMS براي محافظت خازن ها تحت هر حالت تشديد.

كنترل مشخصات ، براي دوري از بكارگيري ظرفيت مازاد خازني تحت حالت كم بار.

انتخاب خازن با عمر بالا و با تضمين مشخصات زير :

ظرفيت اضافه بار : حداقل دو برابر جريان اسمي به طور مداوم و 350 برابر آن هنگام جريان هجومي.

قابليت پايداري در مقابل اضافه ولتاژ :بيشتر از %10 و بالاتر از ولتاژ مجاز بصورت پيوسته.

قابليت پايداري در مقابل هارمونيك ها : تضمين محدوده هاي هارمونيك هاي پنجم ، هفتم ، يازدهم ، سيزدهم و همچنين براي محدوده هاي THD.

مدار سلفي De – Tuned براي مسدود كردن هارمونيك ها (الگوي هارمونيك بار بايد قبل از تعيين درجه ناميزان سازي (De – Tuning) اندازه گيري شود).

انتخاب سطح خازن و سطح ولتاژ براساس درجه ناميزان سازي.

دستگاه هاي كليدزني با تقليل دهنده هاي داخلي براي تقليل امواج كليد زني براي خازن هاي قدرت.

اساسا اين خصوصيات با مطالعه متناسب هارمونيك هاي ولتاژ بار همراه است كه تضمين مي كند كه تاثير مخرب هارمونيك ها و تشديد از خازن ها دور شود كه بدين وسيله عمر خازن ها و كارايي كل سامانه الكتريكي را افزايش مي دهد.

 

نتيجه گيري

علم به شرايط و خصوصيات خازن ها و عوامل موثر بر آنها از جمله هارمونيك ها نه تنها موجب افزايش امنيت و سلامتي و طول عمر آنها خواهد شد بلكه سبب كاهش هزينه هاي پيش بيني شده و نشده در بكار گيري انرژي الكتريكي مي شود.

اساس موتورهاي القايي AC

اساس موتورهاي القايي AC

 
 

مقدمه:

موتورهاي القايي AC عمومي ترين موتورهايي هستند كه در سامانه هاي كنترل حركت صنعتي و همچنين خانگي استفاده مي شوند.طراحي ساده و مستحكم , قيمت ارزان , هزينه نگه داري پايين و اتصال آسان و كامل به يك منبع نيروي AC امتيازات اصلي موتورهاي القايي AC هستند.انواع متنوعي از موتورهاي القايي AC در بازار موجود است.موتورهاي مختلف براي كارهاي مختلفي مناسب اند.با اينكه طراحي موتورهاي القايي AC آسانتر از موتورهاي DC است , ولي كنترل سرعت و گشتاور در انواع مختلف موتورهاي القايي AC نيازمند دركي عميقتر در طراحي و مشخصات در اين نوع موتورهاست.

اين نكته در اساس انواع مختلف , مشخصات آنها , انتخاب شرايط براي كاربريهاي مختلف و روشهاي كنترل مركزي يك موتورهاي القايي AC را مورد بحث قرار مي دهد.

اصل ساخت اوليه و كاربري

مانند بيشتر موتورها , يك موتورهاي القايي AC يك قسمت ثابت بيروني به نام استاتور و يك روتور كه در درون آن مي چرخد دارند , كه ميان آندو يك فاصله دقيق كارشناسي شده وجود دارد.به طور مجازي همه موتورهاي الكتريكي از ميدان مغناطيسي دوار براي گرداندن روتورشان استفاده مي كنند.يك موتور سه فاز القايي AC تنها نوعي است كه در آن ميدان مغناطيسي دوار به طور طبيعي بوسيله استاتور به خاطر طبيعت تغذيه گر آن توليد مي شود.در حالي كه موتورهاي DC به وسيله اي الكتريكي يا مكانيكي براي توليد اين ميدان دوار نياز دارند.يك موتور القايي AC تك فاز نيازمند يك وسيله الكتريكي خارجي براي توليد اين ميدان مغناطيسي چرخشي است.

در درون هر موتور دو سري آهنرباي مغناطيسي تعبيه شده است.در يك موتور القايي AC يك سري از مغناطيس شونده ها به خاطراينكه تغذيه AC به پيچه هاي استاتور متصل است در استاتور تعبيه شده اند.بخاطر طبيعت متناوب تغذيه ولتاژ AC بر اساس قانون لنز نيرويي الكترومغناطيسي به روتور وارد مي شود (درست شبيه ولتاژي كه در ثانويه ترانسفورماتور القا مي شود).بنابر اين سري ديگر از مغناطيس شونده ها خاصيت مغناطيسي پيدا مي كنند.-نام موتور القايي از اينجاست-.تعامل ميان اين مگنت ها انرژي چرخيدن يا تورك (گشتاور) را فراهم  مي آورد.در نتيجه موتور در جهت گشتاو بوجود آمده چرخش مي كند.

استاتور

استاتور از چندين قطعه باريك آلومنيوم يا آهن سبك ساخته شده است.اين قطعات بصورت يك سيلندر تو خالي به هم منگنه و محكم شده اند(هسته استاتور) با شيارهايي كه در شكا يك نشان داده شده اند.سيم پيچهايي از سيم روكش دار در اين شيارها جاسازي شده اند.هر گروه پيچه با هسته اي كه آن را فرا گرفته يك آهنرباي مغناطيسي (با دو پل) را براي كار كردن با تغذيه AC شكل مي دهد.تعداد قطبهاي يك موتور القايي AC به اتصال دروني پيچه هاي استاتوربستگي دارد.پيچه هاي استاتور مستقيما به منبع انرژي متصل اند.آنها به صورتي متصل اند كه با برقراري تغذيه AC يك ميدان مغناطيسي چرخنده توليد مي شود.

روتور

روتور از چندين قطعه مجزاي باريك فولادي كه ميانشان ميله هايي از مس يا آلومنيوم تعبيه شده ساخته شده است.در رايج ترين نوع روتور (روتور قفس سنجابي) اين ميله ها در انتهاي خود به صورت الكتريكي و مكانيكي بوسيله حلقه هايي به هم متصل شده اند.تقريبا 90 درصد از موتورهاي القايي داراي روتور قفس سنجابي مي باشند و اين به خاطر آن است كه اين نوع روتور ساختي مستحكم و ساده دارد.اين روتور از هسته اي چند تكه استوانه اي با محوري كه شكافهاي موازي براي جادادن رساناها درون آن دارد تشكيل شده است.هر شكاف يك ميله مسي يا آلومنيومي يا آلياژي را شامل مي شود.در اين ميله ها به طور دائمي بوسيله حلقه هاي انتهايي آنها همچنان كه در شكل دو مشاهده مي شود مدار كوتاه برقرار است.چون اين نوع مونتاژ درست شبيه قفس سنجاب است , اين نام براي آن انتخاب شده است.ميله اي روتور دقيقا با محور موازي نيستند.در عوض به دو دليل مهم قدري اريب نصب مي شوند.

دليل اول آنكه موتور با كاهش صوت مغناطيسي بدون صدا كاركرده و براي آنكه از هارمونيكها در شكافها كاسته شود.

دليل دوم آن است كه گرايش روتور به هنگ كردن كمتر شود.دندانه هاي روتور به خاطر جذب مغناطيسي مستقيم (محض) تلاش مي كنند كه در مقابل دندانه هاي استاتور باقي بمانند.اين اتفاق هنگامي مي افتد كه تعداد دندانه هاي روتور و استاتور برابر باشند.

روتور بوسيله مهار هايي در دو انتها روي محور نصب شده ; يك انتهاي محور در حالت طبيعي براي انتقال نيرو بلندتر از طرف ديگر گرفته مي شود.ممكن است بعضي موتورها محوري فرعي در طرف ديگر(غير گردنده - غير منتقل كننده نيرو) براي اتصال دستگاههاي حسگر حالت(وضعيت) و سرعت داشته باشند.بين استاتور و روتور شكافي هوايي موجود است.بعلت القا انرژي از استاتور به روتور منتقل مي شود.تورك توليد شده به روتور نيرو داده و سپس براي چرخيدن به آن نيرو مي كند.صرف نظر از روتور استفاده شده قواعد كلي براي دوران يكي است.

سرعت يك موتور القايي

ميدان مغناطيسي اي كه در استاتور توليد ميشود با سرعت سنكرون مي چرخد.(Ns)

در روتور ميدان مغناطيسي توليد مي شود زيرا به طور طبيعي ولتاژ متناوب است.

براي كاهش سرعت نسبي نسبت به (شار)استاتور , روتور چرخش را در همان جهتي كه شار استاتور دارد آغاز مي كند و تلاش مي كند تا به سرعت چرخش فلاكس نايل شود.با اينحال روتور هرگز موفق نمي شود كه به سرعت ميدان استاتور برسد.روتور از سرعت ميدان استاتور كندتر مي گردد.اين سرعت Base speed نام دارد.(Nb)

تفاوتها ميان Ns و Nb Slip نام دارد.اسليپ مقادير مختلف فشار(مكانيكي) بستگي دارد.هر افزايشي در فشار موجب كندتر كار كردن روتور و افزايش اسليپ مي شود.برعكس كاهش فشار سبب سرعت گرفتن روتور و كاهش اسليپ مي شود.اسليپ بوسيله درصد نشان داده شده و با فرمول زير مشخص مي شود.

انواع موتورهاي القايي

عموما دسته بندي موتورهاي القاي براساس تعداد پيچه هاي استاتور است كه عبارتند از:

موتورهاي القايي تك فاز

موتورهاي القايي سه فاز

موتورهاي القايي تك فاز

احتمالا بيشتر از كل انواع موتورها از موتورهاي القايي AC تك فاز استفاده مي شود.منطقي است كه بايد موتورهاي داراي كمترين گراني و هزينه نگه داري بيشتر استفاده شود. موتور القايي AC تك فاز بهترين مصداق اين توصيف است.آن طور كه از نام آن برميايد اين نوع از موتور تنها يك پيچه (پيچه اصلي) دارد و با يك منبع تغذيه تك فاز كار مي كند.در تمام موتورهاي القايي تك فاز روتور از نوع قفس سنجابي است.

موتور القايي تك فاز خود راه انداز نيست.هنگامي كه موتور به يك تغذيه تك فاز متصل است پيچه اصلي داراي جرياني متناوب مي شود.اين جريان متناوب ميدان مغناطيسي اي ضرباني توليد مي كند.بسبب القا روتور تحريك مي شود.چون ميدان مغناطيسي اصلي ضرباني است توركي كه براي چرخش موتور لازم است بوجود نمي آيد و سبب ارتعاش روتور و نه چرخش آن مي شود.از اين رو موتور القايي تك فاز به دستگاه آغاز گري نياز داردكه مي تواندضربات آغازي را براي چرخش موتور توليد كند.

دستگاه آغاز گر موتورهاي القايي تك فاز اساسا پيچه اي اضافي در استاتور است (پيچه كمكي) كه در شكل سه نشان داده شده است.پيچه استارت مي تواند داراي خازنهاي سري ويا سوئيچ گريز از مركز باشد.هنگامي كه ولتاژ تغذيه برقرار است جريان در پيچه اصلي بسبب مقاومت پيچه اصلي ولتاژتغذيه را افت ميدهد (ولتاژ به جريان تبديل مي شود).در همين حين جريان در پيچه استارت بسته به مقاومت دستگاه استارت به افزايش ولتاژ تغذيه تبديل مي شود.فعل و انفعال ميان ميدانهاي مغناطيسي كه پيچه اصلي و دستگاه استارت مي سازند ميدان برايندي ميسازند كه در جهتي گردش مي كند.موتور گردش را در جهت اين ميدان برايند آغاز ميكند.

هنگامي كه موتور به 75 درصد دور مجاز خود مي رسد يك سوئيچ گريز از مركز پيچه استارت را از مدار خارج مي كند.از اين لحظه به بعد موتور تك فاز مي تواند تورك كافي را براي ادامه كاركرد خود نگه دارد.

بجز انواع خاص داراي Capacitor start / capacitor run عموماهمه موتورهاي تك فاز فقط براي كاربري هاي بالاي 3/4 hp استفاده مي شوند.

بسته به انواع تكنيكهاي استارت موتورهاي القايي تك فاز AC در دسته بندي اي وسيع آن گونه كه در شكل زير توصيف شده قرار دارند.

موتور القايي AC فاز شكسته

موتور فاز شكسته همچنين به عنوان Induction start/Induction run (استارت القايي/كاركرد القايي)هم شناخته مي شود كه دو پيچه دارد.پيچه استارت از سيم نازكتر و تعداد دور كمتر نسبت به پيچه اصلي براي بوجود آوردن مقاومت بيشتر ساخته شده است.همچنين ميدان پيچه استارت در زاويه اي غير از آنچه كه پيچه اصلي دارد قرار مي گيرد كه سبب آغاز چرخش موتور مي شود.پيچه اصلي كه از سيم ضخيم تري ساخته شده است موتور را هميشه درحالت چرخش باقي نگه مي دارد.

تورك آغازين كم است مثلا 100 تا 175 درصد تورك ارزيابي شده.موتور براي استارت جرياني زياد طلب مي كند.تقريبا 700 تا 1000 درصد جريان ارزيابي شده.تورك بيشينه توليد شده نيز در محدوده 250 تا 350 درصد از تورك براوردشده مي باشد.(براي مشاهده منحني سرعت – گشتاور به شكل 9نگاه كنيد).

كاربريهاي خوب براي موتورهاي فاز شكسته شامل سمباده (آسياب) هاي كوچك , دمنده ها و فنهاي كوچك و ديگر دستگاههايي با نياز به تورك آغازين كم با و نياز به قدرت 1/20 تا 1/3 اسب بخار مي باشد.از استفاده از اين موتورها در كاربريهايي كه به دوره هاي خاموش و روشن و گشتاور زياد نيازدارند خود داري نماييد.

موتور القايي با استارت خازني

اين نوع , موتور اصلاح شده فاز شكسته با خازني سري با آن براي بهبود استارت است.همانند موتور معمولي فاز شكسته اين نوع موتور يك سوئيچ گريز از مركز داشته كه هنگامي كه موتور به 75 درصد سرعت ارزيابي شده مي رسد , پيچه استارت را از مدار خارج مي نمايد.از آنجا كه خازن با مدار استارت موازي است , گشتاور استارت بيشتري توليد مي كند , معمولا در حدود 200 تا 400 درصد گشتاور ارزيابي شده.و جريان استارت معمولا بين 450 تا 575 درصد جريان ارزيابي شده است.كه بسيار كمتر از موتور فاز شكسته و بعلت سيم ضخيمتر در مدار استارت است.براي منحني سرعت گشتاور به شكل 9 مراجعه كنيد.

نوع اصلاح شده اي از موتو با استارت خازني ، موتور با استارت مقاومتي است.در اين نوع موتور خازن استارت با يك مقاومت جايگزين شده است.موتور استارت مقاومتي در كاربريهايي مورد استفاده قرار مي گيرد كه ميزان گشتاور استارتينگي كمتر از مقداري كه موتور استارت خازني توليد مي كند لازم است.صرف نظر از هزينه اين موتور امتيازات عمده اي نسبت به موتور استارت خازني ندارد.

اين موتورها در انواع مختلف كاربريهاي پولي و تسمه اي مانند تسمه نقاله هاي كوچك , پمپها و دمنده هاي بزرگ به خوبي بسياري از خود گردانها و كاربريهاي چرخ دنده اي استفاده مي شوند.

موتورهاي AC القايي با خازن دائمي اسپليت

اين موتور (PSC) نوعي خازن دائما متصل به صورت سري به پيچه استارت دارد.اين كار سبب آن ميشود كه پيچه استارت تازماني كه موتور به سرعت چرخش خود برسد بصورت پيچه اي كمكي عمل كند.از آنجا كه خازن عملكرد اصلي , بايد براي استفاده مداوم طراحي شده باشد , نميتواند توان استارتي معادل يك موتور استارت خازني ايجاد نمايد.گشتاور استارت يك موتور (PSC) معمولا كم و در حدود 30 تا 150 درصد گشتاور ارزيابي شده است.موتورهاي (PSC) جريان استارتي پايين , معمولا در كمتر از 200 درصد جريان برآورد شده دارند كه آنها را براي كاربريهايي با سرعتهاي داراي چرخه هاي خاموش روشن بالا بسيار مناسب ميسازد.براي منحني سرعت – گشتاور به شكل 9 مراجعه كنيد.

موتورهاي PSC امتيازات فراواني دارند.طراحي موتور براحتي براي استفاده با كنترل كننده هاي سرعت ميتواند اصلاح شود.همچنين مي توانند براي بازدهي بهينه و ضريب توان بالا در فشار برآورد شده طراحي شوند.آنها به عنوان قابل اطمينان ترين موتور تك فاز مطرح ميشوند.مخصوصا به اين خاطر كه به سوئيچ گريز از مركز نيازي ندارند.

موتورهاي PSC بسته به طراحيشان كاربري بسيار متنوعي دارند كه شامل فنها , دمنده ها با نياز به گشتاور استارت كم و چرخه هاي كاري غير دائمي مانند تنظيم دستگاهها (طرز كارها) , عملگر درگاهها و بازكننده هاي درب گاراژها ميشود.

موتورهاي AC القايي استارت با خازن/ كاركرد با خازن

اين موتور , همانند موتور با استارت خازن , خازني از نوع استارتي در حالت سري با پيچه كمكي براي گشتاور زياد استارت دارد.همچنين مانند يك موتور PSC خازني از نوع كاركرد كه دركنار خازن استارت در حالت سري با پيچه كمكي است كه بعد از شروع به كار موتور از مدار خارج مي شود.اين حالت سبب بوجود آمدن گشتاوري در حد اضافي مي شود.

اين نوع موتور مي تواند ... و بازده بيشتر طراحي شود.(منحني سرعت – گشتاور در شكل 9 را ببينيد).اين موتور بخاطر خازنهاي كاركرد و استارت و سوئيچ گريز از مركز آن پرهزينه است.

اين موتور مي تواند در بسياري از كاربريهايي كه از هرموتور تك فاز ديگري انتظار ميرود استفاده شود.اين كاربريها شامل ماشينهاي مرتبط با چوب , كمپرسورهاي هوا , پمپهاي آب فشار قوي , پمپهاي تخليه و ديگر كاربردهاي نيازمند گشتاورهاي بالا در حد 1 تا 10 اسب بخار مي شوند.

موتور القايي AC با قطب سايه دار

موتورهاي با قطب سايه دار فقط يك پيچه اصلي دارند و پيچه استارت ندارند.استارت خوردن بوسيله طرح خاص آن كه حلقه پيوسته مسي اي را دور قسمت كوچكي از هر قطب موتور حلقه مي كند انجام مي شود.اين سايه كه قطب را دو تكه مي كند سبب مي شود كه ميدان مغناطيسي اي ضعيفتر در ناحيه سايه خورده نسبت به قسمت ديگر و در كنار آن بوجود آيد.تعامل ميان ميدانها محور را به چرخش وامي دارد.

چون موتور با قطب سايه خورده پيچه استارت , سوئيچ استارت ويا خازن ندارد از نظر الكتريكي ساده و ارزان است.همچنين سرعت آن راصرفا با تغيير ولتاژ يا بوسيله يك پيچه با چند دور مختلف مي توان كنترل كرد.

ساخت موتور با قطب سايه خورده از نظر مكانيكي اجازه توليد انبوه را ميدهد.درحقيقت اين موتورها به موتورهاي يك بار مصرف معروفند.بدين معني كه جايگزين كردن آنها ارزانتر از تعمير آنهاست.

موتورهاي با قطب سايه دار بسياري مشخصات مثبت دارند.اما چندين مورد بي فايدگي هم دارند.گشتاور استارت كم آن معمولا 25 تا 75 درصد گشتاور برآوردي است.اين موتور موتوري با اتلاف بالاست كه سرعتي حدود 7 تا 10 درصد سرعت سنكرون دارد.عموما بازده اين نوع موتور بسيار پايين است (زير 20 درصد).

هزينه اوليه پايين آن را براي قدرت كمتر يا كاربردهاي با كار كمتر مناسب مي سازد.شايد وسيعترين استفاده از آنها در فنهاي چند سرعته براي استفاده خانگي است.ولي گشتاور كم موتور داراي قطب سايه دار را براي بيشتر كاربريهاي صنعتي يا تجاري كه در آنها كار مداوم يا چرخه هاي گردش بيشتر معمول است غير قابل استفاده مي كند.شكل 9 منحني سرعت - گشتاور را براي انواع موتور القايي AC تك فاز نشان مي دهد.

موتور القايي AC سه فاز

موتورهاي القايي AC سه فاز به طور گسترده در كاربريهاي تجاري و صنعتي استفاده مي شوند.آنها هم به عنوان موتورهايي با روتور پيچ خورده يا قفس سنجابي دسته بندي مي شوند.

اين موتورها خود استارت هستند و از هيچ خازن يا پيچه استارت يا سوئيچ گريز از مركز يا دستگاه آغازگري استفاده نمي كنند.

آنها گشتاور آغازين در درجه هاي متوسط يا بالا توليد مي نمايند.محدوده نيروي توليدي و بازده اين موتورها از متوسط تا بالا با مشابه هاي تك فازشان مقايسه مي شود.استفاده هاي عمومي آنها مانند آسيابها (و ليث ها دستگاه برنده و فرم دهنده چوب و فلز) مته فشاري پمپها كمپرسورها تسمه نقاله ها همچنين دستگاههاي چاپ دستگاههاي مزرعه سرمايش در الكترونيك و ديگر كاربريهاي مكانيكي است.

موتور قفس سنجابي

تقريبا 90 درصد موتورهاي القايي AC سه فاز از اين نوعند.كه روتور آنها از نوع قفس سنجابي است كه در ابتدا توضيح داده شد.محدوده هاي طبقه بندي نيروي آنها از يك سوم تا چند صد اسب بخار است.موتورهاي اين نوعي كه در دسته يك اسب بخار به بالا اند در مقايسه با مشابه هاي تك فاز كم هزينه ترند و ميتوانند در استارت در فشارهاي سنگينتر بكار كنند.

موتور با روتور پيچشي

موتور با حلقه لغزان يا موتور روتور پيچشي نوعي از موتور القايي قفس سنجابي است.درحالي كه استاتور در اين موتور همانند موتور قفس سنجابي است يك سري از پيچه ها را روي روتور خود دارد كه در حالت مداركوتاه نيستند ولي به يك سري از رينگهاي لغزان ختم مي شوند.اين پيچه ها در اضافه كردن مقاومتها و خازنهاي خارجي سودمندند.اسليپ لازم براي توليد گشتاور بيشينه نهايي مستقيما با مقاومت روتور متناسب است.در موتور با حلقه لغزان مقاومت موثر روتور با اضافه كردن مقاومت خارجي ميان حلقه هاي لغزان كاهش ميابد.

بنابراين امكان بدست آوردن لغزش بيشتر و همچنين گشتاور بيشينه نهايي در سرعتهاي كمتر وجود دارد.

يك مقاومت خارجي مي توانددر سرعت تقريبا صفر را نتيجه دهد كه گشتاو بيشينه نهايي بسيار زيادي با جريان استارت كم را توليد مي كند.هنگامي كه موتور شتاب مي گيرد مقدار مقاومت مي تواند كاهش يابد تا مشخصات موتور براي كارهايي با فشار زياد مناسب شود.هنگامي كه موتور به سرعت اصلي ميرسد خازنهاي خارجي از مدار خارج مي شوند و اين يدين معني است كه اكنون موتور به عنوان يك موتور القايي استاندارد كار مي كند.

اين نوع موتور براي فشارهاي مانا (كارهايي با فشار ثابت) كه درآنها گشتاور نهايي بايد در سرعت تقريبا صفر توليد شده و موتور دركمترين زمان و با كمترين مصرف جريان تا سرعت بيشينه شتاب گيرد ايده آل است.***

قسمت پاييني موتور با حلقه لغزان كه در آن حلقه ها به همراه مجموعه براشها است به نگهداري منظم نياز داردكه از نظر قيمت , استاندارد بودن آن را به عنوان يك موتور قفس سنجابي غير ممكن مي كند.اگر پيچه ها كوتاهتر شوده و استارت زده شود معمولا جريان بالااز روتور در حالت متوقف عبورمي كند كه در حد 1400 درصد است.درحاليكه در اين حالت درآن گشتاوري در حد 60درصد توليد مينمايد كه در بسياري از كاربريها چنين امكان پشتيباني چنين چيزي نيست.با تغيير مقاومتهاي روتور منحني سرعت گشتاور تعديل مي گرددكه بدان وسيله سرعتي كه درآن موتور در فشاري مخصوص كارمي كند تعديل مي شود.ظرفيت تكميل فشار ميتواند سرعت را تا 50درصد سرعت سنكرون كاهش دهد.خصوصا هنگامي كه فشار , از انواعي با نياز به گشتاور – سرعتهاي مختلف مثل پرسهاي چاپ يا كمپرسورها است.كاهش سرعت تا زير 50درصد بازده را به خاطر اتلاف انرژي در مقاومتها به شدت كاهش ميدهد.اين نوع موتور در كاربريهايي با چرخش با گشتاور و سرعتهاي مختلف مانند پرسهاي چاپ , كمپرسورها , تسمه نقاله ها , بالابرنده ها و آسانسورها مورد استفاده قرار مي گيرد.

معادله كنترل گشتاور عملكرد موتور

سيستم بار موتور ميتواند بوسيله معادله اساسي زير بيان شود.

براي چرخشهايي با ماند ثابت داريم:

اين نشان ميدهد كه گشتاور ايجادشده توسط موتوربا گشتاوربار نسبت عكس دارد.

مولفه گشتاور  گشتاور پويا ناميده مي شود زيرا فقط در اعمال زودگذر و آني ظاهر ميشود.اينكه چرخش تسريع يا كند ميشود به اين بستگي دارد كه T از T1 بزرگتر يا كوچكتر باشد.در هنگام شتاب گيري موتور نبايد تنها گشتاور بار راتغذيه كند بلكه بايد مولفه گشتاور اضافي اي را  براي چيره شدن به اينرسي داشته باشد.در درايوهايي با اينرسي بزرگ مانند قطارهاي الكتريكي گشتاور موتور براي مقدار بسيار كافي شتابگيري بايد از گشتاور بار تجاوز كند.در درايوهايي با نياز به واكنش سريع گشتاور موتور بايد در بالاترين مقدارنگه داشته شده و سيستم بار موتور با كمترين مقدار ممكن اينرسي طراحي شده باشد.انرژي مربوط به گشتاور پويا  بصورت انرژي جنبشي (KE) بوجود آمده  ذخيره مي شود.در زمان شتابگيري گشتاور پويا  علامت منفي دارد.ازين رو به گشتاور توليدي موتور T و حفظ تحرك چرخش بوسيله استخراج انرژي از انرژي جنبشي ذخيره شده كمك مي كند.

براي خلاصه , براي حالت دائمي چرخش موتورگشتاوري توليدي موتورT بايد هميشه با گشتاور لازم بارT1 برابر باشد.

منحني سرعت گشتاور موتور القايي سه فاز معمولي در شكل 11 نشان داده شده است.

ويژگي استارتينگ

موتورهاي القايي درحالت خاموش مانند يك ترانسفورماتور درمدار كوتاه عمل مي كنند و اگر كاملا به منبع ولتاژ متصل شوند جرياني بسيار بزرگ مي كشند كه اين جريان به جريان روتور قفل شده معروف است. همچنين گشتاوري توليد مي كند كه به گشتاور روتور قفل شناخته مي شود.گشتاور روتور قفل (LRT) و جريان روتور قفل (LRC) تابع ولتاژ پايانه و تابع طراحي آن مي باشند.هنگامي كه موتور شتاب مي گيرد اگر ولتاژ ثابت نگه داشته شود هردوي گشتاور و جريان تلاش مي كنند كه سرعت روتور را تغير دهند.

جريان استارت يك موتور با ولتاژ ثابت با شتاب گرفتن موتوربطوربسيار آهسته كاهش ميابد و صرفا روند نزولي ميابد.به خصوص وقتي كه موتور به 80 درصد سرعت كامل خود ميرسد.منحنيهاي واقعي براي موتورهاي القايي ميتوانند ميان طراحي هاي مختلف بسياربسيارمتفاوت باشند ولي عموما گرايش آنها به جريان بالاست تا وقتي كه متور تقريبا به سرعت كامل ميرسد.LRC يك موتور ميتواند در محدوده از500 درصد تا 1400 درصد جريان ظرفيت تكميل (FLC) باشد.معمولا موتورهاي خوب در محدوده 550 تا 750درصد از FLC مياشند.

گشتاور استارت يك موتور القايي كه با ولتاژ ثابت آغاز به كار مي كند , كمي به گشتاور كمينه افت مي كند كه به Pull-Up torque شناخته مي شود.و با شتاب گرفتن موتور در تقريبا سرعت بيشينه به يك گشتاور بيشينه افزايش يافته كه به گشتاور شكست يا Pull-Out torque معروف است و سپس در سرعت سنكرون به صفر نزول مي كند.منحني گشتاور استارت برخلاف سرعت روتور به ولتاژ پايانه و طراحي روتور بستگي دارد.

LRT يك موتور القايي ميتواند از مقدار كم 60 درصد FLT تا 350 درصد آن تغيير كند.Pull-Up torque نيز مي تواند به كمي 40 درصد FLT و گشتاور شكست هم مي تواند تا حد 350 درصد FLT باشد.معمولا LRT ها براي موتورهاي بزرگ تا متوسط دستورا 120 تا 280 درصد FLT ميباشد.ضريب توان (PF) با شتاب گرفتن موتور از استارت از .1 تا .25  به مقدار بيشينه افزايش يافته وسپس با رسيدن موتور به سرعت نهايي دوباره سقوط مينمايد.

ويژگي عملكرد

هنگامي كه موتوربه سرعت خود سرعتي كه به تعداد قطبهاي استاتور مربوط است رسيده است در ميزان خطاي كمي نسبت به سرعت سنكرون(Slip) كار مي كند.معمولا ميزان اين كاستي براي يك موتور قفس سنجابي كمتر از 5 درصد است.اسليپ حقيقي نوع خاصي از موتور به طراحي آن بستگي دارد.معمولا سرعت اصلي يك موتور القايي چهار قطبي بين 1420 تا 1480 دور در دقيقه در فركانس 50 هرتز متغير است.در حالي كه سرعت سنكرون 1500 دور در دقيقه در فركانس 50 هرتز است.

ولتاژ كشيده شده توسط موتور القايي دو جزء دارد:جزءانفعالي (جريان مغناطيسي سازي) و مولفه موثر (جريان كاري).جريان مغناطيسي سازي مستقل از بار ولي وابسته به طراحي و ولتاژ استاتور مي باشد.جريان مغناطيسي سازي حقيقي موتور القايي مي تواند از مقدار كم 20 درصد FLC براي دستگاه بزرگ دو پل تا بزرگي 60 درصد براي نمونه كوچك هشت پل متغير باشد.جريان كاري موتوربا بار نسبت مستقيم دارد.

گرايش دستگاههاي بزرگ و پرسرعت به ارائه دادن جريان مغناطيسي سازي كم است درحالي كه گرايش ماشينهاي كوچك و كم سرعت به جريان بالاي مغناطيسي سازي ميباشد.يك موتور معمولي در سايز متوسط و با چهار پلجريان مغناطيسي سازي اي معادل 33 درصد FLC دارد.

يك جريان كم مغناطيسي سازي اتلاف كم آهن را دربردارد در حالي كه جريان بزرگ مغناطيسي سازي افزايش در اتلاف آهن و درنتيجه كاهش بازده عملكرد را در پي دارد.

معمولا بازده عملكرد يك موتور القايي در سه چهارم ظرفيت حداكثر است و از 60درصد براي موتورهاي كوچك كم سرعت تا بيش از 92درصد براي موتورهاي بزرگ پرسرعت متنوع است.ضرايب توان و بازده ها عموما در مشخصات موتورها ذكر شده است.

مشخصه بار

در واقعيت كاربريهايي با مقادير مختلف بار با منحنيهاي مختلف سرعت گشتاور وجود دارد.براي نمونه: گشتاور ثابت با بار با سرعت متغير(در كمپرسورهاي پيچشي تسمه نقاله ها تغذيه كننده ها) , گشتاور متغير با بار با سرعت متغير(در فن , پمپ) , توان بار ثابت(در محركهاي انقباضي) , توان و گشتاور بار ثابت(در محركهاي سيم پيچي) و گشتاور بالاي استارت و دورگرفتن ناگهاني كه در گشتاور ثابت بار(در پمپهاي پيچشي , فشرده سازها) مشاهده مي شود.

گفته مي شود سيستم بار موتور پايدار است هرگاه گشتاور توليدي موتور با گشتاور مورد نياز بار برابر باشد.در اين حالت موتور در يك سرعت ثابت در حالتي مانا كار مي كند.پاسخگويي موتور به هر اختلال ايده اي در مورد پايداري سيستم بار آن به ما ميدهد.اين مفهوم به ما در انتخاب سريع نوع موتور براي كاربري خاصي كمك مي كند.

در بيشتر كاربريها , واحد زماني الكتريكي در مقابل واحد زماني مكانيكي آن ناچيز است.ازين رو درهنگام اعمال آني ميتوان موتور را در تعادل الكتريكي فرض كرد كه بر اينكه منحني سرعت – گشتاور حالت پايدار براي اعمال آني نيز صادق است دلالت دارد.

بعنوان نمونه شكل 12 منحنيهاي سرعت – گشتاور موتوري با دو بار مختلف نشان ميدهد.ميتوان سامانه را بعد از به حالت اول بازگشتن پس از كمي تغيير به سبب اختلالي در موتور يا بار ثابت ناميد.

براي نمونه اختلال سبب كاهش   در سرعت ميشود.درحالت اول در سرعتي جديد گشتاور موتور T از گشتاور بار T1 بزرگتر است.بنابراين موتور شتاب گرفته و عمليات به X باز خواهد گشت.به طور مشابه افزايش  در سرعت كه بوسيله يك اختلال بوجود ميايد و گشتاور بار را از گشتاور موتور بيشتر خواهد كرد كاهش سرعت موتور وبازگشت حالت عمليات به نقطه X را نتيجه ميدهد.بنابراين سيستم در نقطه X پادار است.

در حالت دوم كاهش سرعت سبب بيشتر شدن گشتاور بار از گشتاور مووتور ميشود.چرخش كل كند شده و حالت دستگاه از نقطه Y دور ميشود.به طور مشابه افزايشيدر سرعت گشتاور موتور را از گشتاور بار فزوني داده كه موجب دور شدن بيشتر حالت دستگاه از نقطه Y ميشود.بنابر اين سامانه در نقطه Y ناپايدار است.

اين نشان ميدهد كه موتور انتخاب شده براي كاربري در حالت اول صحيح است و انتخاب دوم انتخابي اشتباه ميباشد و براي عمل مورد نظر بايد تغيير كند.

انوع بار با منحنيهاي سرعت – گشتاورشان در زير توضيح داده شده اند.

بارهاي با سرعت متغير و گشتاور ثابت

گشتاوري كه اين نوع بارها نيازدارند صرفنظر از سرعت , ثابت اند.درمقابل نيرو با سرعت نسبت خطي دارد.دستگاههايي نظير كمپرسورهاي پيچشي , تسمه نقاله ها و تغذيه گرها(سوخت رسانها) چنين مشخصات باري دارند.

بارهاي با گشتاور متغير و سرعت متغير

اين عمومي ترين نوع بار درصنايع بوده و بيشتر اوقات به عنوان بار با گشتاور نمايي شناخته ميشود.درحالي كه نيرو مكعب سرعت است گشتاور مربع سرعت ميباشد.اين مشخصات معمول سرعت – گشتاور يك فن يا پمپ است.

بارهاي با توان ثابت

اين نوع بار كمياب است ولي گاهي در صنايع مورد استفاده دارد.درحالي كه گشتاور تغيير مي كند توان ثابت استگشتاور با سرعت نسبت عكس داشته كه به طور نظري گشتاور بينهايت در سرعت صفر و سرعت بينهايت در گشتاور صفر را در بر دارد.در عمل هميشه به مقدار متناهي گشتاور شكست نياز است.اين نوع بار مشخصه محرركهاي انقباضي است كه براي شتابگيري اوليه به گشتاور بالا در سرعت پايين و گشتاوري بسيار كاهش يافته در هنگام كاركرد نياز دارد.

بارهاي با توان ثابت و گشتاور ثابت

اين نوع بار در كارخانه كاغذ استفاده ميشود.در اين نوع بار درحاليكه سرعت افزايش ميابد , گشتاور ثابت مانده و توان بشكل خطي افزايش ميابد.هنگامي كه گشتاور شروع به كاهش مي كند آنگاه توان ثابت مي ماند.

گشتاور استارت و دورگيري بالا و در ادامه گشتاور ثابت

اين نوع بار با گشتاوري بسيار بالا در بسامدهايي نسبتا كم مشخص ميشود.در كاربريهايي نظير فشرده سازها و پمپهاي پيچشي.

استانداردهاي موتور

درسراسر جهان استانداردهاي مختلفي براي تبيين كاربريها و پارامترهاي ساختماني يك موتور موجود است.دو نوع استاندارد كه بيش از همه مورد استفاده قرار مي گيرد عبارتند از:NEMA (انجمن ملي سازندگان الكتريكي) و IEC (كميته بين المللي الكتروتكنيكي).

NEMA

NEMA براي بسياري از محصولات الكتريكي شامل موتورها استاندارد قرار ميدهد.NEMA اصولا استاندارد موتورهاي مورد استفاده در آمريكاي شمالي است.استانداردهاي معتبر لياقتهاي عمومي صنعتي را بيان مي كنند و بوسيله جامعه الكتريكي پشتيباني ميشوند.اين استانداردها را مي توان در نشريه شماره MG1 NEMA يافت.ممكن است بعضي موتورهاي بزرگ AC تحت اين استاندارد قرار نگيرند.اين موتورها براي مواجهه با نياز در نوع خاصي از كاربري ساخته شده اند كه جزء موتورهاي NEMA محسوب نميشوند.***

IEC

IEC سازماني اروپايي است كه استانداردهاي الكتريكي و مكانيكي را از بين همه چيز براي موتورها در سراسر جهان منتشر ميكند و ترفيع مي دهد.در شرايط عادي ميتوان گفت كه IEC همتاي بين المللي NEMA ميباشد.دربسياري ازكشورها موتورهاي مورد استفاده تحت استاندارد IEC ميباشند.اين استانداردها را ميتوان در IEC 34-1-16 يافت.***

به طور عمده استانداردهاي NEMA چهار نوع طراحي را براي موتورهاي AC القايي مشخص مي كنند.(طرح A-B-C-D).منحنيهاي سرعت – گشتاور نوعي آنها در شكل 18 نشان داده شده است.

طرح A گشتاور استارت طبيعي (بين 150 تا 170درصد مجاز) و جريان استارت نسبتا بالا دارد.گشتاور شكست آن در ميان همه طرحهاي NEMA بالاترين مقدار است كه موتور را قادر ميسازد تا با اضافه بارهاي بسيار سنگين براي مدتي كوتاه سروكار داشته باشد.ميزان اختلاف(Slip) 5درصد است.نوعي از استعمال آن در نيرودهي به ماشينهاي قالبدهي تزريقي است.

طرح B معملي ترين نوع موتور القايي AC است كه بفروش ميرسد.مانند طرح A گشتاور استارتي طبيعي داشته ولي جريان استارتي پايين دارد.گشتاور روتور قفل , درآن آنقدر خوب هست كه بسياري از بارهايي را كه در كاربري صنعتي با آنها مواجه ميشود بكار بيندازد.اختلاف(Slip) آن 5درصد است.بازده و ضريب توان ظرفيت تكميل(PF) آن نسبتا بالا بوده درضمن معروفيت طرح آن.از انواع كاربردهاي آن ميتوان به پمپها فنها و ماشين ابزارها اشاره كرد.

طرح C با گشتاور استارتي بالا(بالاتر از دونوع قبلي , 200درصد اسمي) , مناسب براي استفاده در بارهايي با شروع بكار ناگهاني مانند نقاله ها خرد كننده ها دستگاههاي پرتحرك همزنها و پمپهاي دوطرفه و كمپرسورها است.اين موتورها نامزد استفاده در عملياتي با سرعت نزديك به سرعت تمام بدون اضافه بارهاي بزرگ هستند.اختلاف (Slip) در آنها 5درصد ميباشد.

طرح D گشتاور بالايي (بالاتر از همه مدلهايNEMA) دارد.جريان استارت و سرعت ظرفيت تكميل در آن كمند.مقدار بالاي اختلاف (5تا13درصد)اين موتور را براي كاربريهايي با بارهاي متغير و با تغييرات برجسته در سرعت موتورمانند ماشين آلاتي با ذخيره ساز انرژي چرخ طيار پرسهاي منگنه قيچيها آسانسورها استخراج كننده ها بالابرها جرثقيلها پمپهاي چاه نفت ماشينهاي سيمپيچي و غيره مناسب ميسازد.تنظيم سرعت درآنها ضعيف است و آنها را فقط براي استفاده در پرسهاي منگنه جرثقيلها آسانسورها و پمپهاي چاه نفت مناسب مي گرداند.معمولا اين موتور به عنوان مورد سفارشي مطرح ميشود.

بتازگي NEMA طرحي جديد(طرح D) را به استانداردش براي موتور القايي افزوده است.طرح E شبيه طرح B است با اين تفاوت كه بازدهي بالاتر جريان استارتي بالا تر و جريان كاركرد در اضافه باري كمتر دارد.مشخصات گشتاور طرح E شبيه موتورهاي با همان پارامترهاي نيروي تحت استاندارد IEC ميباشد.

امتيازدهيهاي سرعت – گشتاور طرحهاي IEC عملا آينه استانداردهاي NEMA است.طرح N از IEC شبيه طرح B از NEMA است , عمومي ترين موتورها براي كاربريهاي صنعتي.طرح موتورهاي H از IEC با طرح موتورهاي C از NEMA بسيار شبيه است.IEC طرح خاصي كه با طرح D از NEMA برابري كند ندارد.امتيازدهيهاي چرخه كار IEC متفاوت از كار NEMA است.درحاليكه NEMA معمولا سه نوع كار دائمي غيردائمي(دوره اي) و خاص را معرفي ميكند(كه معمولابا دقيقه بيان ميشوند) , IEC 9 نوع چرخه كار مختلف را استعمال مينمايد.

استانداردهايي كه در جدول 1 نشان داده شده اند صرفنظر از بيان پارامترهاي عملكرد و چرخه هاي كاري , افزايش دما (كلاس ايزولاسيون) اندازه كل (ابعاد فيزيكي موتور) جنس پوسته ضريب نگهداري و چند چيز ديگر را بيان ميكند.

شرح	نوع چرخه كاري	نوع	شماره
عملكرد در بارثابت ومدت زمان كافي براي رسيدن به تعادل گرمايي	كارمداوم	S1	1
كاركرد دربارثابت درزمان معين كمترازميزان لازم براي رسيدن به تعادل گرمايي, كه پس ازآن استراحت به دستگاه داده ميشودبراي رسيدن دماي دستگاه به دماي خنك كننده.	كار موقت	S2	2
توالي چرخه هاي كاري برابر, كه هركدام شامل دوره كاربري دربارثابت ويك وقفه (بدون اتصال به برق)ميباشد.براي اين نوع كاربري جريان استارت تاثيرعمده اي برافزايش دماندارد.	كاردوره اي موقت	S3	3
توالي چرخه هاي كاري برابر, كه شامل دوره هاي عمده استارتينگ ميشود.دوره اي زيربارثابت و با وقفه دوره اي.	كاردوره اي موقت با استارت	S4	4
توالي چرخه هاي برابر,كه شامل دوره اي از استارت ودوره اي ازكاربري دربارثابت شده كه بدنبال آن ترمزي سريع ودوره استراحت ميباشد.	كاردوره اي موقت با ترمزالكتريكي	S5	5
توالي چرخه هاي كاري برابر, كه شامل دوره اي ازكاربري دربارثابت ودوره كاربري اي درحالت بدون بارميباشد.دراين نوع دوره استراحت وجود ندارد.	عملكردمداوم كاردوره اي	S6	6
توالي چرخه هاي كاري برابر, كه شامل دوره اي ازاستارت,دوره اي ازكاردربار ثابت وبدنبال آن باترمزالكتريكي همراه است.اين نوع دوره استراحتي ندارد.	عملكردمداوم كاردوره اي با ترمزگيري الكتريكي	S7	7
توالي چرخه هاي كاري برابر, كه دربارثابت كه سرعت چرخش آن از قبل معين شده است كارمي كند وبدنبال آن دوره هاي كاربري دربارثابت ديگري باسرعتهاي چرخش متفاوت است(كاربريe.g).دوره استراحت نداشته وبراي رسيدن به تعادل گرمايي دوره كاري بسياركوتاه است.	عملكردمداوم كاردوره اي با باروابسته و سرعت متغير	S8	8
عموما كاري با باروسرعتي كه بصورت غيرخطي درمحدوده مجاز تغييرمي كنند.اين كابري شامل اضافه بارهاي متناوب است كه گاهي از ظرفيت تكميل فراتر ميروند.	كاربا بارغير دوره اي و سرعتهاي متنوع	S9	9

 

برچسب معمول نام يك موتور القايي AC

يك برچسب معمول نام يك موتور القاي AC در شكل 19 نشان داده شده است.

 

شرح	اصطلاح
ولتاژ اسمي پايانه	Volts
جريان تغذيه ظرفيت تكميل اسمي	Amps
خروجي اسمي موتور	H.P.
سرعت اسمي در حالت ظرفيت تكميل موتور	R.P.M
فركانس تغذيه مجاز	Hretz
ابعاد فيزيكي خارجي موتور طيق استاندارهاي NEMA	Frame
حالت بار موتور, كوتاه مدت, دوره اي, مداوم ...	Duty
تاريخ ساخت.	Date
كلاس ايزولاسيوني كه براي ساختمان موتوربكاررفته است.اين مورد بيشينه حد دماي پيچه موتور را مشخص مي كند.	Class Insulation
اين موردمشخص ميكند كه موتور به كدام كلاس طراحي NEMA متعلق است.	NEMA Design
فاكتوري است كه مشخص ميكندموتور ميتواند چقدر بيشتر از ظرفيت تكميل اضافه بار داشته باشد.	Service Factor
بازده كاربري موتور در ظرفيت تكميل.	NEMA Nom Efficiency
تعداد فازهاي استاتور موتور را مشخص مي كند.	PH
تعداد قطبهاي موتور را مشخص مي كند.	Pole
استاندارد ايمني موتور را نشان ميدهد.
مشخص ميكندكه پيچه هاي موتور بصورت Y متصل شده اند يا دلتا.	Y

 

نياز به محرك الكتريكي

صرفنظراز خصوصيات غيرخطي موتورالقايي موضوعات زيادي ضميمه محركه موتور است.اجازه دهيد آنهارا يك به يك بررسي كنيم.

درقديم تلاش ميشد تا سطح طراحي موتورهاي اوليه از كاري كه قرار است انجام دهند بالاتر باشد.نتيجه اين امر سيستم كاري اي با عدم بازده زياد بود چراكه قسمت عمده اي از توان ورودي كار مفيدي انجام نميداد. اغلب اوقات گشتاور توليدي موتور بيشتر از گشتاور مورد نياز باربود.

براي موتور القايي محدوده حالت پايدار بسبب فركانس تغذيه و تعداد قطبهاي ثابت بين 80 تا 100درصد سرعت ارزيابي شده است.هنگاميكه يك موتور القايي آغاز بكار ميكند بعلت نبود نيروي برق واراني جريان داخلي فراواني خواهد كشيد.نتيجه اين امر اتلاف بيشتر در خطوط انتقال و همچنين روتورخواهد بود كه نهايتا به داغ شدن و احتمالاخرابي و ازبين رفتن عايقها خواهد انجاميد.جريان برقواراني زياد ممكن است موجب تقليل ولتاژ در خطوط تغذيه شود كه ممكن است بر عملكرد وسايل كاربردي ديگري كه به همان منبع تغذيه متصل اند تاثير گذارد.

وقتي كه موتور در باري كمينه كارميكند(اصطلاحا محور آزاد)جريان كشيده شده اصولا جريان مغناطيسي سازيست و تقريبا به طور كامل صرف القا ميشود.درنتيجه ضريب توان بسيار پايين و معمولا0.1 است.هنگامي كه بار افزايش يافت جريان كاري شروع به زياد شدن مي كند.جريان مغناطيسي سازي در تمام محدوده عملياتي از وضعيت بدون بار تا ظرفيت تكميل تقريبا ثابت ميماند.از اين رو با افزايش بار ضريب توان بهبود ميابد.

هنگامي كه موتور با ضريب تواني كمتر از واحد كار ميكند جريان كشيده شده توسط موتور بطور طبيعي سينوسي نيست.اين حالت كيفيت توان در خط تغذيه كاهش داده و ممكن است ديگر وسايل كاربردي كه بهمان خط تغذيه متصلند را متاثر سازد.

ضريب توان بسيار مهم است بطوريكه شركتهاي توضيع مشترياني را كه تواني با ضريب تواني پايين تر از حد معين شده از طرف آنان مي كشند را مجازات مي نمايند.اين بدين معني است كه مشتري مجبور است حالت ظرفيت تكميل را در تمام مدت كاربري حفظ كند و يا آنكه جريمه حالت بار سبك را بپردازد.

درمدت كاربري اغلب لازم است كه موتور سريعا متوقف شده و همچنين برعكس كاركند.در كاربريهايي مانند جرثقيلها يا بالابرها ممكن است لازم شود گشتاور چرخش موتور كنترل شود تا از شتابگيري نامطلوب بار جلوگيري شود (درمورد كاهش سرعت بارها تحت تاثير جاذبه).سرعت و دقت توقف يا معكوس شدن عمليات حفاظت سامانه و كيفيت محصول را بهبود مي بخشد.براي كاربريهاي نامبرده در بالا ترمزگيري لازم است.درگذشته ترمزهاي مكانيكي مورد استفاده بودند.نيروي اصطكاك ميان قسمتهاي گردنده و كفشكها ترمزگيري لازم را فراهم مياوردند.با اينحال اين نوع ترمزگيري بسيار كمبازده است.گرماي توليد شده هنگام ترمزگيري اتلاف انرژي را نشان ميدهد.همچنين ترمزهاي مكانيكي نگهداري فعال لازم دارند.

در بسياري از كاربريها توان ورودي تابع سرعت است مانند فنها دمنده ها پمپها و ...در اين نوع بارها گشتاور به مربع سرعت وابسته و نيرو به مكعب سرعت بستگي دارد.سرعت متغير كه وابسته به نياز بار است صرفه جويي در مصرف انرژي زيادي را ميسر ميسازد.كاهشي 20درصدي در سرعت كاربري موتور تقريبا 50درصد كاهش در توان ورودي موتور را بهمراه خواهد داشت.چنين امري در سامانه هايي كه درآنها موتور مستقيما به خط تغذيه متصل است امكان پذير نيست.در بسياري از كاربريهاي كنترل جريان گلوگاهي مكانيكي اي براي كنترل جريان استفاده ميشود.با اينكه وسيله موثري است انرژي را بخاطر اتلافهاي زياد تلف مي كند و عمر موتور را بعلت گرماي توليدشده كم مينمايد.

هنگامي كه تغذيه كننده تواني را با ضريب (PF) كمتر از واحد تحويل ميدهد وتور جرياني با تاثر از هارمونيكها مي كشد.نتيجه اين امر اتلافهاي بيشتر روتور است كه بر عمر موتور تاثير ميگذارد.گشتاور توليدي موتور به علت وجود هارمونيكها ضرباني خواهد شد.در سرعت بالا بسامد ضربان گشتاور به اندازه كافي بزرگ است كه بتواند بوسيله مقاومت موتور تصفيه شود.ولي در سرعت پايين ضرباني بودن گشتاور ضرباني شدن سرعت را بوجود خواهدآورد كه حركت با حالت متشنج را نتيجه خواهد داد كه برعمر ياتاقانها اثر ميگذارد.

خطوط انتقال ممكن است بخاطر عملكرد ساير دستگاههاي متصل به آن حامل بارهاي با تموج (افزايش ناگهاني) يا كاهش ناگهاني باشند.اگر موتور در مقابل ازاين قبيل حالات محافظت نشده باشد در معرض فشاري بيش از مقدار طراحي شده براي آن قرار ميگيرد كه ممكن است سرانجام دچار خرابي نابهنگام شود.

همه مشكلات ذكرشده در بالا كه بوسيله هردوي مصرف كننده ها و توليدكننده ها بوجود ميايند به نياز موتور به كنترلي هوشمند تاكيد دارند.

با پيشرفت فناوري دستگاه حالت جامد (BJT, MOSFET, IGBT, SCR, …) و فناوري ساخت IC كه به ميكروكنترلرهاي بسيارسريع با قابليت اداره كردن الگوريتم مركب بلادرنگ براي بخشيدن پويايي عملكرد دقيق به موتورهاي القايي AC ترقي بخشيد محرك الكتريكي با فركانس متغير عموميت يافت.

تولید و نیروگاه

توليد و نيروگاه :
مقاله: علل خوردگي در سيكل آب و بخار

خوردگي‌ عبارت‌ است‌ از انهدام‌ و فساد يا تغيير و دگرگوني‌ در خواص‌ و مشخصات‌مواد (عموما فلزات‌) به‌ علت‌ واكنش‌ آنها با محيط اطراف‌.
در حقيقت‌ خوردگي‌ پديده‌اي‌ است‌ كه‌ به‌ طور طبيعي‌ انجام‌ مي‌شود و در نهايت‌ باتغييرات‌ انرژي‌ ماده‌ مورد نظر، همراه‌ است‌. نيروي‌ محركه‌ لازم‌ براي‌ انجام‌ واكنشهاي‌خوردگي‌، ناشي‌ از انرژي‌ شيميايي‌ است‌.
مهمترين‌ عواملي‌ كه‌ در واكنشهاي‌ خوردگي‌ دخالت‌ مؤثر دارند عبارتند از درجه‌حرارت‌، فشار، سرعت‌، اختلاف‌ پتانسيل‌، زمان‌، عمليات‌ حرارتي‌، تنش‌، تشعشع‌، خواص‌فلزي‌، شرايط سطحي‌، ناخالصي‌ محيطي‌ و عواملي‌ نظير اختلاف‌ دميدگي‌ (هوادهي‌) درسطوح‌ مجاور با الكتروليتها و اختلاف‌ غلظت‌ و PH در نقاط مختلف‌ از سطح‌ فلزي‌ كه‌ در محيط خورنده‌ قرار گرفته‌ كه‌ اين‌ عوامل‌ سبب‌ ايجاد مناطق‌ آندي‌ و كاتدي‌ مي‌شوند.همچنين‌ اثرات‌ بيولوژيكي‌ ماكرو ارگانيزمها يا ميكرو ارگانيزمها در خوردگي‌ و صدمات‌ وخطرات‌ آنها آشكار شده‌ است‌. خوردگي‌ موجب‌ زيانهاي‌ مستقيم‌ و غيرمستقيم‌ نظير تغييردر طراحي‌، كاهش‌ بازده‌، آلودگي‌ و اتلاف‌ محصولات‌، توقف‌ دستگاهها و واحدهاي‌ عملياتي‌و هزينه‌هاي‌ بيشتر تعميرات‌ و نگهداري‌ مي‌شود.
مهمترين‌ و معمول‌ترين‌ روشهاي‌ كنترل‌ خوردگي‌ عبارتند از حفاظت‌ كاتدي‌ و آندي‌،مواد كندكننده‌، پوششها، انتخاب‌ مواد و طراحي‌ مناسب‌ دستگاهها، كه‌ با توجه‌ به‌ نياز ازروشهاي‌ مناسب‌ استفاده‌ مي‌شود.
در نيروگاههاي‌ بخاري‌، آب‌ تغذيه‌، قبل‌ از ورود به‌ ديگ‌ بخار بايد گرم‌ شود. استفاده‌ ازسوخت‌ يا بخاري‌ كه‌ به‌ قيمت‌ بالا تهيه‌ شده‌ است‌ براي‌ گرم‌ كردن‌ آب‌ تغذيه‌، مقرون‌ به‌ صرفه‌ نيست‌، زيرا در توربين‌ از اين‌ بخار كار مفيدتري‌ مي‌توان‌ گرفت‌. لذا پس‌ از انجام‌ كار مفيد بخار در توربين‌، مقداري‌ بخار از طبقات‌ مياني‌ توربين‌ گرفته‌ شده‌ وبراي‌ گرم‌ كردن‌ آب‌ سيكل‌ استفاده‌ مي‌شود. تغيير اندكي‌ در بازده‌ نيروگاه‌ به‌ ويژه‌ نيروگاه‌ فسيلي‌ مي‌تواند اختلاف‌ قابل‌ توجهي‌ در هزينه‌هاي‌ سالانه‌ سوخت‌ به‌ وجود آورد.

پس‌ از شروع‌ بهره‌برداري‌ از واحدهاي‌بخار به‌ تدريج‌ مشكل‌ گرفتگي‌ كنترل‌والوهاي‌ هيترهاي‌ فشارقوي‌، افزايش‌ يافت‌ وجزو برنامه‌هاي‌ تعميراتي‌ منظم‌ در آمد. كنترل‌ والو وسيله‌اي‌ است‌ كه‌ براي‌ كنترل‌فلوي‌ سيال‌ يا فشار آن‌ بكار مي‌رود.
اكسيدهاي‌ آهن‌ موجب‌ انسداد منافذعبور بخار كنترل‌ والوها(Cage) و نهايتا افت‌ فشار و فلو مي‌شود كه‌ الزاما پس‌ از ايزوله‌هيترها براي‌ تميزكاري‌ كنترل‌ والوها اقدام‌ مي‌شود. گرمكنها به‌ سه‌ نوع‌ فشار پايين‌ (LP)، فشار متوسط (IP) و فشار بالا (HP) تقسيم‌ مي‌شوند. گستره‌ فشار قسمت‌ پوسته‌(فشار بخار) در گرمكن‌ فشار پايين‌ از خلأ نسبي‌ تا چند صد Psia (چند هزار كيلوپاسكال‌) است‌ و اين‌ فشار در گرمكنهاي‌
فشار بالا ممكن‌ است‌ از(Psia 1200 8/27 MPa) هم‌ فراتر رود.
مواد مورد استفاده‌ در گرمكنهاي‌ فشار پايين‌ نيروگاههاي‌ فسيلي‌ زير
فشار بحراني‌، فولاد زنگ‌ نزن‌ نوع‌ 304 و آلياژ 90-10 مس‌ - نيكل‌ است‌. در گرمكنهاي‌فشار بالا، بيشتر از فولاد زنگ‌ نزن‌ 304 و آلياژ 70-30 مس‌ - نيكل‌ (مانل‌ آب‌ ديده‌) استفاده‌ مي‌شود. استفاده‌ از آلياژ 70-30
مس‌ - نيكل‌ كه‌ تنش‌ آن‌ آزاد شده‌ باشد وفولاد كربني‌، معمول‌ است‌.
با توجه‌ به‌ نتايج‌ آزمايشها و بازرسيهاي‌چشمي‌، وجود خوردگي‌ و تشكيل‌ رسوب‌ ناشي‌ از ضايعات‌ خوردگي‌ در هيترهاي‌فشارقوي‌ و كنترل‌ والوهاي‌ مربوط، محرز شد.به‌ طور متوسط دو تا سه‌ بار در هر ماه‌ كنترل ‌والو براي‌ رسوب‌ زدايي‌، منافذ عبور بخار، باز وهيتر مربوط، ايزوله‌ مي‌شد. اين‌ امر ضمن‌افزايش‌ استهلاك‌ كنترل‌ والو، موجب‌ افزايش‌ مصرف‌ سوخت‌ و دماي‌ گاز در كوره‌ (به‌ علت‌جبران‌ نقيصه‌ خروج‌ هيتر از سيكل‌ تغذيه‌ آب‌)شده‌ و تكرار آن‌ مقدمه‌اي‌ براي‌ اورهيت‌ شدن‌لوله‌هاي‌ بويلر و شوكهاي‌ حرارتي‌ است‌.
رسوبات‌ روي‌ كنترل‌ والو، سياه‌ و سخت‌ بوده‌ و در بعضي‌ موارد تميزكاري‌ بااستفاده‌ از دستگاه‌ تراش‌ انجام‌ مي‌شود.آزمايشهاي‌ كيفي‌ بعمل‌ آمده‌ نشانگررسوباتي‌ متشكل‌ از اكسيدهاي‌ آهن‌ سه‌ظرفيتي‌ بود. با توجه‌ به‌ شكننده‌ بودن‌ لايه‌اكسيد محافظ مگنتيت‌ و از طرفي‌ سخت‌ بودن‌ رسوبات‌ موجود، تشخيص‌ داده‌ شد كه‌ تركيب‌ حاصل‌، احتمالا مخلوطي‌از Fe3o4و Fe(OH)2 بوده‌ كه‌ با توجه‌ به‌ افت‌ فشار در منافذ عبوركنترل‌ والو رسوب‌ كرده‌ و بر اثر دما و فشار،چسبيده‌ و سخت‌ شده‌ است‌. طي‌ بررسيهاي‌بعمل‌ آمده‌ و آزمايشهاي‌ متعدد در ورودي‌ و خروجي‌ مسير هيترهاي‌ فشارقوي‌ و نهايتا آب‌مسير تغذيه‌ بويلر، نوسانات‌ شديد مقدار آهن‌در مسير آب‌ تغذيه‌، ديده‌ شد. اين‌ مقادير از حدود حداكثر غلظت‌ مجاز 10 تا 20ميكروگرم‌ تا يك‌ ميلي‌ گرم‌ در ليتر در زمانهاي‌مختلف‌ تغيير مي‌كرد. جريان‌ آب‌ تغذيه‌ به‌طور دائم‌ مواد ناشي‌ از خوردگي‌ در داخل‌ مسيرلوله‌هاي‌ همان‌ آب‌ تغذيه‌ و اجزاي‌ آن‌ حاصل‌ مي‌شود، وارد مولد بخار مي‌كنند.تركيب‌ اصلي‌ مواد ناشي‌ از خوردگي‌ كه‌ همراه‌آب‌ تغذيه‌ وارد مي‌شوند، اكسيدهاي‌ آهن‌ ومس‌ است‌.
از جمله‌ موارد قابل‌ توجه‌، بالا بودن‌ مقداراكسيژن‌ در مسير آب‌ تغذيه‌ خروجي‌ ازكندانسور و وجود زنگ‌ آهن‌ در پساب‌ رزينهاي ‌كاتيوني‌ واحد پاليشينگ‌ بود كه‌ موجب‌ تغييررنگ‌ شديد آب‌ خروجي‌ از رزينهاي‌ كاتيوني‌ در زمان‌ بكواش‌، مي‌شد.
همچنين‌ با توجه‌ به‌ حوادث‌ بهره‌ برداري‌و روش‌ نگهداري‌ و راه‌ اندازي‌ واحد، لازم‌ بودكه‌ عوامل‌ ايجاد و ورود اكسيد آهن‌ در سيكل‌آب‌ و بخار با دقت‌ بيشتري‌ بررسي‌ شود. لذااين‌ امر طي‌ پروژه‌ تحقيقاتي‌ بررسي‌ علل ‌خوردگي‌ در هيترهاي‌ فشارقوي‌ و گرفتگي‌كنترل‌ والوها با ارايه‌ راهكارهاي‌ عملي‌صورت‌ گرفت‌.
تشكيل‌ رسوبات‌ در لوله‌هاي‌ آب‌ و بخارنيروگاههاي‌ حرارتي‌، تاثير منفي‌ بر روي‌تجهيزات‌ اصلي‌ و كمكي‌، بر جاي‌ مي‌گذارد.صرف‌ نظر از تركيب‌ شيميايي‌ و ساختار،رسوبات‌ مختلف‌ داراي‌ ضريب‌ انتقال‌ حرارت‌ كمتري‌ نسبت‌ به‌ فلزات‌ هستند. در صورت‌آلودگي‌ سطوح‌ انتقال‌ حرارت‌ به‌ وسيله‌ناخالصي‌ها، ضريب‌ انتقال‌ حرارت‌
كاهش‌ يافته‌ و زبري‌ جداره‌ها
افزايش‌ مي‌يابد و با كوچك‌ شدن‌ مقاطع‌عبوري‌، تلفات‌ سايشي‌، افزايش‌ پيدا مي‌كند.تمام‌ اين‌ موارد در شرايط درجه‌ حرارتهاي‌نسبتا زياد محيط كاري‌ مثلا در گرمكنهاي‌بازيافتي‌، اكونومايزرهاي‌ ديگ‌ بخار، كندانسورهاي‌ توربين‌ و... در بازده‌ كاري‌تجهيزات‌، تاثير مي‌گذارد.
در دماهاي‌ بالا، در لوله‌هاي‌ سوپرهيت‌ وواتروال‌ ديگهاي‌ بخار، تغييرات‌ ناشي‌ ازتشكيل‌ رسوبات‌، موجب‌ اختلال‌ در كارتجهيزات‌ مي‌شود. در چنين‌ شرايطي‌ درلوله‌هاي‌ سوپرهيتر، تشكيل‌ لايه‌ اكسيد آهن‌شدت‌ يافته‌ و جداره‌ لوله‌هاي‌ واتروال‌، نرم‌ مي‌شود و در نتيجه‌ تحت‌ فشار
محيط كاري‌ تغييرشكل‌ مي‌يابند و روي‌لوله‌ها برجستگيهاي‌ بادكرده‌اي‌،
بوجود مي‌آيد كه‌ به‌ مرور زمان‌، بزرگتر شده‌ وضخامت‌ جداره‌هاي‌ لوله‌ نازك‌ مي‌شود وسپس‌ پارگي‌ فلز (اورهيت‌ شدن‌ لوله‌ها) اتفاق‌ مي‌افتد.
در مولدهاي‌ بخار درام‌دار در داخل‌جرمهاي‌ اكسيد آهن‌ تا پنج‌ درصد مس‌ فلزي‌، 10 درصد فسفاتها و سيليكاتهاي‌ كلسيم‌ ومنيزيم‌ مشاهده‌ مي‌شود.
رسوبات‌ اكسيد آهن‌ از نظر شكل‌ ظاهري‌متفاوت‌ هستند. مانند رسوب‌ سفت‌ با سطح‌صاف‌ و هموار، زبر ناهموار و متخلخل‌ ورنگهاي‌ خاكستري‌ تيره‌، قهوه‌اي‌ متمايل‌ به‌خاكستري‌، خرمايي‌ تيره‌، قهوه‌اي‌ تيره‌، مشكي‌ كه‌ اين‌ تفاوتهاي‌ ظاهري‌، ناشي‌ ازنحوه‌ شكل‌گيري‌ رسوبات‌ است‌. مكانيسم‌نشست‌ اكسيد آهن‌ بر روي‌ سطوح‌ فلزي‌ كه‌
به‌ صورت‌ ذرات‌ كلوييدي‌ و درشت‌ پراكنده‌ درداخل‌ آب‌ قرار دارند، با روندهاي‌ كريستاليزه‌ شدن‌ مواد محلول‌ واقعي‌ و نظر به‌كاهش‌ قابليت‌ حل‌ شوندگي‌ آنها، با رشددرجه‌ حرارت‌ تفاوت‌ دارد.
معلوم‌ شده‌ است‌ كه‌ ذرات‌ كلوئيدي‌ وميكروسكوپي‌، ناخالصيهاي‌ پراكنده‌ بر روي‌سطح‌ لوله‌هاي‌ تحت‌ گرما ايجاد مي‌كنند وچسبيدن‌ آنها به‌ اين‌ سطوح‌ بستگي‌ به‌شارژهاي‌ الكتريكي‌ مختلف‌ دارد. ذرات‌اكسيد آهن‌ در محيط قليايي‌ به‌ طور كامل‌شارژ مي‌شوند.
به‌ وجود آمدن‌ غلظت‌ بسيار زيادالكترونها، يعني‌ قسمتهاي‌ شارژ شده‌ منفي‌سطح‌ فلز، بستگي‌ به‌ انتقال‌ حرارت‌ دارد.
با توجه‌ به‌ اين‌ كه‌ تناسب‌ بين‌ فرمهاي‌محلول‌ واقعي‌، كلوييدي‌ و درشت‌ پراكنده ‌اكسيدهاي‌ آهن‌ در انواع‌ مولدهاي‌ بخار،متفاوت‌ است‌، شكل‌گيري‌ رسوبات‌ اكسيد آهن‌ به‌ تغييرات‌ درجه‌ حرارت‌ وفشارماده‌ سيال‌ و تغييرات‌ كيفيت‌ آب‌ بستگي‌ دارد.
شكل‌گيري‌ جرمهاي‌ اكسيد آهن‌ در هر نوع‌ بار حرارتي‌، جريان‌ دارد، ولي‌ سرعت‌اين‌ روند با رشد بار حرارتي‌ به‌ شدت‌ افزايش‌ مي‌يابد. در صورتي‌ كه‌ مقداراكسيدهاي‌ آهن‌ در ماده‌ سيال‌، بيشتر از ميزان‌قابليت‌ حلاليت‌ آنها باشد، سرعت‌ شكل‌گيري‌رسوبات‌ اكسيد آهن‌ به‌ غلظت‌ آهن‌ بستگي‌پيدا مي‌كند. لذا خرابي‌ لوله‌هاي‌ واترول‌ داخل‌مولدهاي‌ بخار درام‌دار نظر به‌ تشكيل‌جرمهاي‌ اكسيد آهن‌ قاعدتٹ در قسمتهايي‌ كه‌داراي‌ بيشترين‌ بارهاي‌ حرارتي‌ موضعي‌ است‌(پايين‌ترين‌ و بالاترين‌ كمربند مشعلها) حاصل‌ مي‌شود. هر قدر كه‌ غلظت‌ مواد ناشي‌ از خوردگي‌ داخل‌ آب‌ تغذيه‌ بيشتر باشد وبخصوص‌ هر قدر كه‌ نامساوي‌ بودن‌جريانهاي‌ حرارتي‌ در سطوح‌ تشعشعي‌حرارت‌ بيشتر باشد، صدمات‌ وارده‌ بيشترخواهد بود.
رسوبات‌ مسي‌ نيز با وجود قابليت‌ خوب‌هدايت‌ حرارتي‌ مس‌ به‌ علت‌ ساختار
خاص‌ خود و همراهي‌ با اكسيدهاي‌ آهن‌ وتركيبات‌ كلسيم‌ و منيزيم‌ از هدايت‌ حرارتي‌كمي‌ برخوردارند. عامل‌ مهم‌ در شكل‌گيري‌رسوبات‌ مسي‌، تغييرات‌ بار حرارتي‌ است‌ و غلظت‌ مس‌ در شكل‌گيري‌، تاثير چنداني‌ندارد.
به‌ منظور كاهش‌ تشكيل‌ جرمهاي‌ اكسيد آهن‌، مقدار مواد حاصل‌ از
خوردگي‌ آهن‌ در داخل‌ آب‌ تغذيه‌ مولدهاي‌بخار، تحت‌ محدوديت‌ بسيار شديدي‌ قرار مي‌گيرد. براي‌ اجراي‌ موازين‌ مربوط به‌كيفيت‌ آب‌ تغذيه‌ از حيث‌ مواد ناشي‌ ازخوردگي‌، بايد كار دستگاههاي‌ هوازدايي‌ راكنترل‌ و تنظيم‌ و كيفيت‌ آب‌ تغذيه‌ را باآمونياك‌ و هيدرازين‌ در حد مناسبي‌ كنترل‌ كرد. همچنين‌ فضاي‌ بخار هيترها راگاز زدايي‌ كرد و با ايجاد لايه‌هاي‌
ضد زنگ‌، مخازن‌، فيلترها و لوله‌ها ودي‌ايتورها راتحت‌ حفاظت‌ قرار داد، اكسيدهاي‌ آهن‌ را توسط فيلترهاي‌ يوني‌ جداو تخليه‌ و ميزان‌ اكسيژن‌ محلول‌ را در حداقل‌ ممكن‌، كنترل‌ كرد.
اكسيدهاي‌ آهني‌ كه‌ در آب‌ تغذيه‌ وسيكل‌ وجود دارند تحت‌ تاثير درجه‌ حرارت‌، PH آب‌ و پتانسيل‌ اكسيد و احيا كننده‌هاي‌سيستم‌ قرار دارند. در آب‌ تغذيه‌ و آب‌ بويلرمولدهاي‌ بخار درام‌ دار، غلظت‌ اكسيدهاي‌ آهن‌ معمولا از ميزان‌ قابليت‌حلاليت‌ اين‌ تركيبات‌ سخت‌ حل‌ شونده‌،بيشتر مي‌شود به‌ همين‌ دليل‌ قسمت‌ اعظم‌اكسيدهاي‌ آهن‌ به‌ صورت‌ فاز جامد درميزانهاي‌ مختلف‌ پراكندگي‌ قرار دارند. ذرات‌مگنتيت‌ نسبت‌ به‌ ذرات‌ هماتيت‌ راحتتر بر روي‌ سطوح‌ حرارتي‌ چسبيده‌ و باقي‌ مي‌مانند. با توجه‌ به‌ تاثير متقابل‌هيدرازين‌ با اكسيدهاي‌ آهن‌ و مس‌ و احياي‌
اكسيدهاي‌ آهن‌ تا حد آهن‌ فلزي‌ كه‌ ذرات‌ آن‌به‌ صورت‌ لجن‌ در حجم‌ آب‌ باقي‌ مي‌ماند وقابل‌ دفع‌ توسط سيستم‌ تخليه‌ مداوم‌ يامتناوب‌ (Blow Down) در بويلرهاي‌ درام‌ دارهستند مي‌توان‌ با در نظر گرفتن‌ ميزان ‌هيدرازين‌ مورد نياز براي‌ حذف‌ اكسيژن‌،مقداري‌ هيدرازين‌ مازاد براي‌ انجام ‌واكنشهاي‌ احياي‌ اكسيد آهن‌ و مس‌ به‌سيستم‌ افزود.
علاوه‌ بر درجه‌ حرارت‌، PH ماده‌ سيال‌نيز تاثير زيادي‌ بر سرعت‌ واكنشهاي‌ فوق‌دارد. گاز نيتروژن‌ همراه‌ با ناخالصيهاي‌ فرار،هنگام‌ تخليه‌ كندانسور و دي‌ اريتور و هيترهااز گاز، خارج‌ مي‌شود. با در نظر گرفتن‌ غلظت‌مواد موجود در آب‌ تغذيه‌ بر حسب‌ ميلي‌ گرم‌ در كيلوگرم‌ طبق‌ فرمول‌ زير ميزان‌ هيدرازين‌ درورودي‌ به‌ اكونامايزر را بين‌ 50 تا 100ميكروگرم‌ در ليتر كنترل‌ مي‌كنند:
CN2H4 = 2Co2 + 0.5CFe+ 0.5CNo2 + 0.5Ccu
هيدرازين‌ نه‌ تنها بر روي‌ آن‌ قسمت‌ ازمواد ناشي‌ از خوردگي‌ آهن‌ كه‌ در حالت‌ معلق‌در آب‌ ديگ‌ قرار دارند موثر است‌، بلكه‌ بر روي‌ اكسيدهايي‌ كه‌ روي‌ سطوح‌ تجهيزات‌مسير تغذيه‌ و سطوح‌ حرارتي‌ مولد بخار نيز وجود دارند، تاثير مي‌گذارد. هر قدر كه‌اكسيدهاي‌ آهن‌ بر روي‌ اين‌ سطوح‌ بيشترباشند به‌ همان‌ نسبت‌ تزريق‌ هيدرازين‌ نيز بايد بيشتر باشد. در موقع‌ تزريق‌ هيدرازين‌ به‌داخل‌ آب‌ تغذيه‌ در صورت‌ وجود اكسيدهاي‌آهن‌، خروج‌ اكسيدهاي‌ آهن‌ از مسير لوله‌هاي‌تغذيه‌ به‌ مولد بخار، افزايش‌ مي‌يابد. لذا براي‌كاهش‌ غلظت‌ ناخالصيهاي‌ حاصل‌ بايد ازتخليه‌ آب‌ درام‌ (Blow Down) استفاده‌ كرد.تخليه‌ آب‌ بلودان‌ به‌ دو صورت‌ انجام‌ مي‌شود:
1- تخليه‌ مداوم‌، كه‌ از طريق‌ تعويض‌ قسمتي‌از آب‌ داخل‌ مدار به‌ طور دايم‌ انجام‌ مي‌شود.
2- تخليه‌ متناوب‌، كه‌ با تخليه‌ قسمتي‌ از آب‌با فواصل‌ زماني‌ صورت‌ مي‌گيرد.
براي‌ زدودن‌ لجن‌ همراه‌ با آب‌ تخليه‌(بلودان‌) از مولد بخار، علاوه‌ بر استفاده‌ از روش‌مداوم‌، روش‌ متناوب‌ نيز توسط كلكتورهاي‌زيرين‌ واتروالها انجام‌ مي‌شود. تعداد دفعات‌بلودان‌ متناوب‌ بستگي‌ به‌ غلظت‌ مواد ناشي‌ ازخوردگي‌ دارد. زدودن‌ ناخالصيهاي‌ غير فرارموجود در سيكل‌ آب‌ و بخار از طريق‌ بلودان‌پيوسته‌ انجام‌ مي‌شود. براي‌ خارج‌ كردن‌ ذرات‌درشت‌تر و بهبود عمل‌ تخليه‌ ناخالصيها، بهتراست‌ بلودان‌ پيوسته‌ و متناوب‌ به‌ طور تلفيقي‌انجام‌ شود.
با توجه‌ به‌ اين‌ كه‌ تخليه‌ مداوم‌ناخالصيها با فراريت‌ كم‌ از سيكل‌، هميشه‌ وبه‌ طور كامل‌، ميسر نيست‌ لذا براي‌ زدودن‌رسوبات‌ قابل‌ شست‌وشو با آب‌، عمل‌شست‌وشوي‌ آبي‌ يا آبي‌ - بخاري‌ تجهيزات‌را انجام‌ مي‌دهند. نظير شست‌وشوي‌ توربين‌به‌ وسيله‌ بخار مرطوب‌ در زير بار و براي‌زدودن‌ رسوبات‌ غيرقابل‌ شست‌وشو با آب‌ ازشست‌وشوي‌ شيميايي‌ استفاده‌ مي‌كنند.
در صورت‌ افزايش‌ تعداد دفعات‌ ذوب‌ شدن‌لوله‌هاي‌ واتروال‌ با نمونه‌برداري‌ و اندازه‌گيري‌ميزان‌ رسوب‌، تصميم‌ به‌ شست‌وشوي‌شيميايي‌ مولد بخار مي‌گيرند. روش‌ معمول‌شست‌وشوي‌ شيميايي‌ به‌ صورت‌ واحد
در حال‌ توقف‌ است‌. ولي‌ روشهاي‌ جديدشست‌وشوي‌ شيميايي‌ براي‌ واحدهاي‌ در حال‌ كار نيز تهيه‌ شده‌ و در حال‌ تكميل‌ شدن‌ است‌.
نيمي‌ از موارد حوادث‌ بويلر كه‌ منجر به‌خروج‌ آن‌ از مدار مي‌شود مربوط به‌ خوردگي‌سمت‌ آب‌ است‌ و رسوب‌ گذاري‌ از سمت‌ داخل‌علاوه‌ بر كاهش‌ بازده‌ بويلر باعث‌ فعال‌ شدن‌مكانيزمهاي‌ مختلف‌ خوردگي‌ مي‌شود. تنهاعاملي‌ كه‌ سبب‌ محافظت‌ لوله‌هاي‌ واتروال‌ ازسمت‌ آب‌ مي‌شود تشكيل‌ لايه‌ نازك‌ مگنتيت‌است‌.
توانايي‌ استفاده‌ از فولادهاي‌ كربني‌ و كم‌ آلياژ در تماس‌ با آب‌ در دما و فشار بالا، به‌ دليل‌ تشكيل‌ لايه‌ محافظ اكسيد آهن‌است‌.
حال‌ اگر به‌ دليل‌ رشد بيش‌ از حد و لايه‌ لايه‌ شدن‌ و بروز پديده‌ SCC يا عوامل‌شيميايي‌ خارج‌ از كنترل‌، نظير تغييرات‌ PHدر خارج‌ از محدوده‌ مجاز، پوسته‌ محافظ، صدمه‌ ببيند همراه‌ با جريان‌ آب‌ تغذيه‌، واردمسير سيكل‌ آب‌ و بخار مي‌شود. رشد بيش‌ ازحد لايه‌ مي‌تواند سبب‌ كاهش‌ انتقال‌ حرارت‌شده‌ و دماي‌ جداره‌ لوله‌ را بالا ببرد، اما مشكل‌جدي‌تري‌ كه‌ ايجاد مي‌شود افزايش‌ سايش‌ذرات‌ جامد در تجهيزات‌ بخصوص‌ توربين‌است‌. زيرا وقتي‌ كه‌ اكسيد محافظ، لايه‌ لايه‌مي‌شود از سطح‌ لوله‌، كنده‌ شده‌ و به‌ داخل‌توربين‌ حمل‌ مي‌شود. لايه‌ لايه‌ شدن‌ اكسيدها به‌ تنشهايي‌ كه‌ به‌ دليل‌ اختلاف‌ درانبساط حرارتي‌ بين‌ اكسيد و فلز وجود داردنسبت‌ داده‌ مي‌شود. هر چه‌ تغييرات‌ دمايي‌ سيستم‌ به‌ ويژه‌ روشن‌ و خاموش‌ كردنهاي‌ آن‌بيشتر باشد، اين‌ تنش‌ بيشتر شده‌ و لايه‌ لايه‌ شدن‌ اكسيدها نيز افزايش‌ مي‌يابد.
لذا با توجه‌ به‌ حوادث‌ رخ‌ داده‌ و امكانات‌موجود، نمونه‌ هايي‌ از لوله‌هاي‌ واتروال‌، ري‌ هيتر و سوپر هيتر براي‌ آناليز، انتخاب‌ وارسال‌ شد. اين‌ نمونه‌ها به‌ روشهاي‌متالوگرافي‌ با ميكروسكوپ‌ نوري‌ و الكتروني‌(SEM) و آناليز EDAX، سختي‌ سنجي‌،ضخامت‌ سنجي‌، كوانتومتري‌ و آناليز شيمي‌ترمورد بررسي‌ قرار گرفتند. بعضي‌ از نتايج‌ براي‌تحليل‌ شرايط لوله‌هاي‌ بويلر و منشا احتمالي‌اكسيدهاي‌ آهن‌ استفاده‌ شد. با توجه‌ به‌ نتايج‌آزمايشها و ميزان‌ رسوب‌ در واحد سطح‌ كه‌mg/Cm2 60/58 اندازه‌گيري‌ شده‌ بود وتكرار حوادث‌ لوله‌هاي‌ واتروال‌ در بويلر واحد يك‌، تصميم‌ به‌ اسيد شويي‌ بويلر اين‌واحد گرفته‌ شد.
با استناد به‌ سابقه‌ مشكل‌ در هيترهاي‌فشار قوي‌ و با بررسي‌ لاگ‌ شيتهاي‌ مربوط به‌درجه‌ حرارت‌ آب‌ ورودي‌ و خروجي‌ هيترها،ثابت‌ بودن‌ دماي‌ نقاط مزبور در بعضي‌ ازهيترها، احتمال‌ جدا شدن‌ و صدمه‌ ديدن ‌صفحه‌ مجزا كننده‌ ورودي‌ و خروجي‌ را تقويت‌ مي‌كرد. لذا طي‌ بررسي‌ و بازديد ازتمام‌ هيترها مشخص‌ شد كه‌ در بيشتر آنهاصفحات‌ جداكننده‌ يا افتاده‌ و يا پيچهاي‌نگهدارنده‌ آنها دچار خوردگي‌ بسيار شديد شده‌ است‌.
با در نظر گرفتن‌ شرايط كاري‌ هيترهاي‌ فشار قوي‌ و متفاوت‌ بودن‌ جنس‌ اجزاي‌تشكيل‌ دهنده‌ آنها، مشخصات‌ طراحي‌هيترها مورد توجه‌ قرار گرفت‌ و لازم‌ بود دراين‌ ميان‌ اثر عوامل‌ حايز اهميتي‌ چون‌ دما،فشار، سرعت‌ سيال‌، جنس‌ تجهيزات‌، موادشيميايي‌ تزريقي‌، كيفيت‌ شيميايي‌ آب‌تغذيه‌، منابع‌ احتمالي‌ ورود و تشكيل‌ اكسيد آهن‌ به‌ آب‌ تغذيه‌ و... به‌ طور مفصل‌مورد بررسي‌ و مطالعه‌ قرار گيرد. افت‌ فشار
آب‌ تغذيه‌ در گرمكنها به‌ دليل‌ اصطكاك‌جريان‌ در لوله‌هاي‌ طويل‌ و كم‌ قطر، معمولابالاست‌. براي‌ طراحي‌ پمپهاي‌ چگالش‌ و آب‌تغذيه‌ بايد چنين‌ افت‌ فشارهايي‌ را محاسبه‌ كرد.
تجهيزات‌ اصلي‌ و كمكي‌ نيروگاههاي‌حرارتي‌ نه‌ تنها در زمان‌ بهره‌ برداري‌ بلكه‌ درمدت‌ توقف‌ نيز تحت‌ تاثير عوامل‌ خورنده‌قرار گرفته‌ و آسيب‌ مي‌بيند. اين‌ توقفها از يك‌ روز تا چند ماه‌ متغير است‌. وقتي‌ كه‌بويلرها تحت‌ تعميرات‌ اساسي‌ و جاري‌ قرار دارند و يا در حالت‌ سرد يا گرم‌ هستنددماي‌ فلز به‌ طرز مشهودي‌ كاهش‌ مي‌يابد وتاثير عوامل‌ خوردگي‌ تغيير مي‌كند. مثلا اگر درمسير لوله‌ بخار و در شرايط معمولي‌ بهره‌برداري‌،سطوح‌ فلز با بخار تماس‌ پيدا كندو تحت‌ خوردگي‌ عوامل‌ گازي‌ قرار گيرد، درزمان‌ تعميرات‌ دوره‌اي‌ و اساسي‌ كه‌ بعضي‌ ازتجهيزات‌ بازشده‌ و بازديد قسمتهاي‌ مختلف‌انجام‌ مي‌شود سطوح‌ داخلي‌ دستگاهها بااكسيژن‌ تماس‌ پيدا مي‌كنند و باعث‌ صدمه‌ ديدن‌ آب‌ بندي‌ آنها مي‌شود و درمواقعي‌ كه‌ تخليه‌ تجهيزات‌ از آب‌ نيز صورت‌ مي‌گيرد، خشك‌ كردن‌ سطوح‌ داخلي‌چنين‌ سيستمهاي‌ پيچيده‌ و گسترده‌ لوله‌ها (مسير آب‌ و بخار) عملا غير ممكن‌ است‌.هنگام‌ توقف‌ واحد، روند خنك‌ كردن‌تجهيزات‌ معمولا همراه‌ با كندانسه‌ شدن‌ بخار باقي ‌مانده‌، انجام‌ مي‌شود كه‌ در نتيجه‌ سطوح‌داخلي‌ فلز و از جمله‌ لوله‌هاي‌ مسير بخار ازلايه‌اي‌ رطوبت‌ پوشيده‌ مي‌شود. همچنين‌نقاطي‌ وجود دارد كه‌ امكان‌ تخليه‌ آب‌ آنها نيست‌ مانند خميدگي‌ تحتاني‌ لوله‌هاي‌مارپيچي‌ قسمت‌ فوقاني‌ سوپرهيترها. اكسيژن‌ هوا از طريق‌ رطوبت‌، پراكنده‌ شده‌ وضمن‌ ايفاي‌ نقش‌ پلاريزاتور كاتديك‌عملكرد واكنش‌ خوردگي‌ بر روي‌ سطوح‌ فلزي ‌را آسان‌ مي‌كند كه‌ در نتيجه‌ آن‌، امكان‌ به‌ جريان‌ افتادن‌ روند خوردگي‌ الكتروشيميايي‌ حاصل‌ مي‌شود.
سطوح‌ تميز فولادهاي‌ كربني‌ يا كم‌ عيار،اغلب‌ به‌ طور يكسان‌ خورده‌ مي‌شود. زماني‌كه‌ سطوح‌ اين‌ نوع‌ فولادها آلوده‌ به‌ رسوبات‌است‌ خوردگي‌ به‌ صورت‌ موضعي‌ باايجاد حفره‌جريان‌ مي‌يابد. فراورده‌هاي‌ ثانويه‌ حاصل‌ ازخوردگي‌ در حال‌ توقف‌، مركب‌ از اكسيدهاي‌آهن‌ نظير Fe(OH)3 ,Fe3O4 وFe2O3 است‌ كه‌ در موقع‌ كار بعدي‌ تجهيزات‌ در آب‌فاقد اكسيژن‌ محلول‌ ممكن‌ است‌ نقش‌دپلاريزاتور داشته‌ باشند و خوردگي‌ موضعي‌ راتشديد كنند. تخريب‌ موضعي‌ فلز نيز خود ازمراكز تراكم‌ تنشهاي‌ مكانيكي‌ است‌، در موقع‌راه‌ اندازي‌ نيز تراكم‌ فراورده‌هاي‌ خوردگي‌ درآب‌ تغذيه‌ بويلر موجب‌ صدماتي‌ به‌ قسمت‌توربين‌ مي‌شود. لذا در زمان‌ توقف‌ بايد ازروشهاي‌ مناسب‌ حفاظت‌ و نگهداري‌،
استفاده‌ كرد. از روشهاي‌ مطمئن‌ حفاظت‌ ونگهداري‌ توربين‌ استفاده‌ از گاز ازت‌ و هواي‌گرم‌ و مواد جاذب‌ رطوبت‌ است‌ تا از كندانسه‌شدن‌ بخار بر روي‌ پره‌هاي‌ توربين‌ وروندهاي‌ خوردگي‌ الكتروشيميايي‌ جلوگيري ‌شود. هر يك‌ از روشهاي‌ گفته‌ شده‌ داراي‌دستورالعملهاي‌ خاص‌ خود است‌. از جمله‌ موادمانع‌ شونده‌ كه‌ براي‌ حفاظت‌ و نگهداري‌واحدهاي‌ مولد بخار كه‌ براي‌ مدت‌ نامعلومي‌متوقف‌ و سريعا راه‌اندازي‌ مي‌شوند
بكار مي‌رود و نيازي‌ به‌ تخليه‌ مولد بخار از اين‌مواد نيست‌، مخلوط آمونياك‌ و هيدرازين‌هيدرات‌ است‌. طي‌ بررسيهايي‌، معلوم‌ شده‌است‌ كه‌ در شرايط دماي‌ پايين‌ محلولهاي‌آمونياك‌ و هيدرازين‌ در صورتي‌ كه‌ غلظت‌آنها از 200 ميلي‌گرم‌ در ليتر بيشتر باشد تاثيرغيرفعال‌ كننده‌ بر روي‌ فلز دارند. براي‌واحدهاي‌ مولد بخار فشار بالا محلول‌حفاظتي‌ با غلظت‌ 300 تا 500 ميلي‌گرم‌ درليتر هيدرازين‌ و PHحدود 5/10 الي‌ 11توصيه‌ شده‌ است‌. چون‌ فشار آب‌ و بخار درگرمكنهاي‌ آب‌ تغذيه‌ بسته‌ بيشتر از فشار آنهادر چگالنده‌ است‌ و همچنين‌ لوله‌ها به‌ صورت‌خميده‌ هستند، بايد از لوله‌ هايي‌ با حداقل‌ضخامت‌ (و بيشترين‌ شماره‌ مشخصه‌) استفاده‌ كرد.
خصوصيات‌ فلز و تركيب‌ الكتروليت‌ نظيرپايداري‌ شرايط ترموديناميكي‌، نوع‌ ساختارآلياژ، شرايط ترموديناميك‌ فلز، دماي‌ محلول‌،مكانيكي‌ آن‌ در فلز از جمله‌ عوامل‌ موثر درروند خوردگي‌ است‌. خوردگي‌ ناشي‌ از حضور گازهاي‌ چگالش‌ناپذير مساله‌اي‌ است‌ كه‌لوله‌هاي‌ گرمكن‌، به‌ ويژه‌ گرمكنهايي‌ كه‌ درفشار پايين‌تر از فشار جو كار مي‌كنند با آن‌ مواجه‌ هستند. اين‌ گازها همچنين‌ به‌ دليل‌پوشاندن‌ سطوح‌ خارجي‌ لوله‌ها موجب‌ كاهش‌انتقال‌ گرما در گرمكنها مي‌شوند، كه‌ چنين‌مساله‌اي‌ در چگالنده‌ اصلي‌ نيز وجود دارد. بااستفاده‌ از يك‌ مكانيسم‌ تخليه‌ مناسب‌، گازهاي‌ چگالش‌ناپذير را از گرمكنها خارج‌ مي‌كنند.
در شرايط وقوع‌ روندهاي‌ دپلاريزاسيون‌هيدروژني‌، فاز جامد حاصل‌ از اكسيدهاي‌هيدراته‌ به‌ صورت‌ ضعيف‌ در سطح‌ فلز تحت‌ خوردگي‌ مي‌چسبد و مقدار زيادي‌ نيزذرات‌ جامد نظير Fe(OH)2 و Fe(OH)3وارد آب‌ تغذيه‌ شده‌ و همراه‌ جريان‌ آب‌ برده‌مي‌شود. PH محلول‌ در سرعت‌ روندهاي‌دپلاريزاسيون‌ هيدروژني‌ واكسيژني‌ تاثير دارد. با افزايش‌ PH، دپلاريزاسيون‌هيدروژني‌ كاهش‌ مي‌يابد. افزايش‌ غلظت‌يون‌ -OH نيز سرعت‌ دپلاريزاسيون‌هيدروژني‌ را كاهش‌ مي‌دهد. لذا ورود يونهاي‌آهن‌ از قسمت‌ آنديك‌ كاهش‌ يافته‌ و حل‌ شدن‌ فلز، كند مي‌شود. با رسيدن‌ PH به‌بيش‌ از 8/8 دپلاريزاسيون‌ هيدروژني‌ متوقف‌ مي‌شود.
در شرايط 9=PH دپلاريزاسيون‌اكسيژني‌ با سرعت‌ كمتري‌ جريان‌ مي‌يابد.همچنين‌ مشاهده‌ شده‌ است‌ كه‌ در محلولهاي‌قليايي‌ لايه‌ اكسيدهاي‌ هيدراته‌، روي‌ فلزاستحكام‌ بيشتري‌ دارند و قابليت‌ حل‌ شدن‌ اكسيدهاي‌ هيدراته‌ آهن‌ در PH بالا (دماي‌ثابت‌) كمتر مي‌شود. مجموع‌ مساحت‌قسمتهاي‌ آنديك‌ در چنين‌ شرايطي‌ محدود وآندهاي‌ باقي‌ مانده‌ سريعتر حل‌ مي‌شوند.اكسيژن‌ حل‌ شده‌ باعث‌ تخريب‌ موضعي ‌فولاد كربني‌ به‌ صورت‌ حفره‌ مي‌شود.
در صورتي‌ كه‌ اكسيژن‌ و دي‌اكسيدكربن‌همزمان‌ حضور داشته‌ باشند خوردگي‌يكپارچه‌ و محصولات‌ آن‌ به‌ راحتي‌ از سطح‌ فلز پاك‌ مي‌شود همچنين‌ غلظت‌ناخالصيها در آب‌ افزايش‌ مي‌يابد.
براي‌ از بين‌ بردن‌ خوردگي‌ بر اثردپلاريزاسيون‌ هيدروژني‌ در نيروگاههاي ‌حرارتي‌ جديد، از تزريق‌ آمونياك‌ استفاده‌ مي‌كنند. يونهاي‌ هيدرواكسيد حاصل‌از تجزيه‌ آمونياك‌، يونهاي‌ هيدروژن‌ را كه‌موجب‌ تجزيه‌ هيدرواكسيد آزاد شده‌اند، خنثي‌ مي‌كنند. اما بايد توجه‌ كرد كه‌ هر قدرغلظت‌ اكسيژن‌ و آمونياك‌ در آب‌ بيشتر باشدبه‌ همان‌ نسبت‌ خوردگي‌ آلياژي‌ مس‌ و روي‌،سريعتر انجام‌ مي‌شود (اكسيژن‌ براي‌ روي‌ ومس‌ دپلاريزاتور كاتديك‌ است‌ و وجودآمونياك‌ باعث‌ ايجاد كمپلكس‌ Zn (NH3)nو Cu (NH3)n و زدايش‌ روي‌ و مس‌ مي‌شود. nممكن‌ است‌ به‌ عدد شش‌ هم‌ برسد) ازجمله‌ تجهيزاتي‌ كه‌ براي‌ كاهش‌ غلظت‌ اكسيژن‌ در آب‌ تغذيه‌ بكار مي‌رود دي‌اريتور است‌ كه‌ نقش‌ هيتر را نيز ايفا مي‌كند. با ورودبه‌ دي‌اريتور، افزايش‌ دماي‌ آب‌ طبق‌ قانون‌ هنري‌ Ci=K.Pi ( Ci= غلظت‌گازحلال‌ در مايع‌ و Pi= فشار جزيي‌ همان‌ گاز در بالاي‌ مايع‌ و K= ضريب‌ متناسب‌ با دما)اكسيژن‌ از فاز مايع‌ كه‌ غلظت‌ بيشتري‌ دارد به‌فاز گاز با فشار جزيي‌ كم‌ و غلظت‌ كمتر منتقل‌ مي‌شود.
براي‌ كاهش‌ هر چه‌ بيشتر اكسيژن‌ به‌خروجي‌ از دي‌اريتور، تزريق‌ هيدرازين‌ انجام‌ مي‌شود. سرعت‌ تاثير متقابل‌ هيدرازين‌با اكسيژن‌ بستگي‌ به‌ دما و PH محلول‌ دارد.در شرايط حرارتي‌ بيش‌ از 100 درجه ‌سانتيگراد و PH بيش‌ از 7/8 ، هيدرازين‌ در 2 تا 3 ثانيه‌ با اكسيژن‌، واكنش‌ انجام‌ مي‌دهد.
هيدرازين‌ با واكنش‌ شديد، اكسيدهاي‌آهن‌ و مس‌ را نيز احيا مي‌كند كه‌ واكنشهاي‌آن‌ عبارتند از:
واكنش‌ اكسيد مس‌ در شرايط حرارتي‌ 65 درجه‌ سانتيگراد و واكنش‌ اكسيدآهن‌ درشرايط حرارتي‌ 120 درجه‌ سانتيگراد انجام‌ مي‌شود. در دماي‌ بيش‌ از 180 درجه‌سانتيگراد نيز هيدرازين‌ تجزيه‌ مي‌شود.
تجزيه‌ هيدرازين‌ در لوله‌ آب‌ تغذيه‌ شروع‌ شده‌ و در ديگ‌ بخار ادامه‌ يافته‌ و درشرايط گرم‌ كردن‌ بخار (سوپرهيت‌) خاتمه‌مي‌يابد. در خروجي‌ سوپر هيتر معمولاهيدرازيني‌ در بخار مشاهده‌ نمي‌شود. ازت‌تشكيل‌ شده‌ در جريان‌ احيا همراه‌ با بخار ازديگ‌ بخار خارج‌ مي‌شود.
با توجه‌ به‌ تجزيه‌ هيدرازين‌ و تاثيرمتقابل‌ آن‌ بر ناخالصي‌هاي‌ موجود در
آب‌ تغذيه‌، ميزان‌ تزريق‌ بايد به‌ گونه‌اي‌تنظيم‌ شود كه‌ مقدار هيدرازين‌ در ورودي‌ به‌اكونومايزر ديگ‌ بخار حدود 30 تا 50ميكروگرم‌ در ليتر باشد. از انواع‌ هيدرازين‌موجود (هيدرازين‌ سولفات‌، هيدرات‌ وفسفات‌) هيدرازين‌ هيدرات‌ به‌ علت‌ اين‌ كه‌املاح‌ موجود در آب‌ را افزايش‌ نمي‌دهد بهتر از ساير انواع‌ است‌.
در صورتي‌ كه‌ دماي‌ آب‌ حدود 150 تا200 درجه‌ سانتيگراد نگهداشته‌ شود نتيجه‌عمل‌ بهتر خواهد بود. همچنين‌ در زماني‌ كه‌گاز ازت‌ براي‌ نگهداري‌ استفاده‌ مي‌شود بايدضمن‌ اكسيژن‌ زدايي‌ آب‌، فشار گاز ازت‌ را بيش‌ از اتمسفر نگاهداشت‌ تا از ورود هوا به‌داخل‌ سيكل‌ آب‌ و بخار جلوگيري‌ شود.
در مولدهاي‌ بخار درام‌ دار فشار بالا، آب‌افزودني‌ از نوع‌ بدون‌ يون‌ و سيلس‌ زدايي‌شده‌، است‌ لذا غلظت‌ ناخالصيهاي‌ داخل‌ آب‌تغذيه‌ بويلرهاي‌ فشار قوي‌، كم‌ است‌. عناصرتركيبي‌ اصلي‌ ناخالصيهاي‌ محلول‌ در آب‌ اين‌نوع‌ از بويلرها، كلريدها، سولفاتها، فسفاتهاي‌سديم‌ و همچنين‌ اسيدسيليسيك‌ آزاد است‌كه‌ به‌ صورت‌ مولكولهاي‌ تجزيه‌ نشده‌ بوده‌ وقسمتي‌ از آن‌ نيز ممكن‌ است‌ به‌ حالت‌كلوئيدي‌ در محلول‌ موجود باشد. مواد ناشي‌ ازخوردگي‌ اكسيدهاي‌ آهن‌ و مس‌ و هيدروكسيدآپاتيت‌ عمدتا به‌ صورت‌ ذرات‌ درشت‌ (لجن‌داخل‌ بويلر) و در حالت‌ پراكنده‌ در داخل‌ آب‌بويلر وجود دارد. آب‌ بويلر مولدهاي‌ بخار فشارقوي‌ در شرايط رژيم‌ بدون‌ فسفات‌، فاقد فسفات‌ است‌ و در داخل‌ آب‌ بويلر علاوه‌بر كلريدها و سولفاتهاي‌ سديم‌، كلريدها وسولفاتهاي‌ كلسيم‌ و منيزيم‌ و اسيدسيليسيك‌ آزاد نيز به‌ صورت‌ محلول‌ وجود دارد. با توجه‌ به‌ نسبت‌ قابليت‌ حل‌ شوندگي‌ ناخالصيها در بخار و يا حمل‌ توسط قطره‌، اين‌ ناخالصيها به‌ قسمت‌سوپرهيت‌ نيزمنتقل‌ مي‌شود از جمله‌اكسيدهاي‌ آهن‌ و مس‌ و سولفات‌ سديم‌.
بخار سوپرهيت‌ ضمن‌ عبور از قسمت‌محوري‌ (پره‌هاي‌ توربين‌) منبسط شده‌ وعوامل‌ آن‌ سريع‌ افت‌ مي‌كند. با كاهش‌ فشار ودما، قابليت‌ حل‌ شوندگي‌ تمام‌ املاح‌،اكسيدهاي‌ آهن‌ و مس‌ و همچنين‌ اسيد سيليسيك‌ آزاد، كاهش‌ مي‌يابد. براي‌ناخالصيهايي‌ كه‌ در بخار با عوامل‌ اوليه‌ درحالت‌ محلول‌ اشباع‌ قرار داشته‌ باشد، حالت‌اشباع‌ مجدد و از جمله‌ شروع‌ تشكيل‌ فازجامد از محلول‌ بخار، به‌ همان‌ نسبتي‌ كه ‌قابليت‌ حل‌ شوندگي‌ آنها كمتر باشد زودترشروع‌ مي‌شود. براي‌ ناخالصيهايي‌ كه‌ درعوامل‌ اوليه‌ در حالت‌ محلول‌ اشباع‌ نشده‌ قرار داشته‌ باشند، حالت‌ اشباع‌، هنگامي‌شروع‌ مي‌شود كه‌ غلظت‌ واقعي‌ ناخالصي‌مساوي‌ با قابليت‌ حل‌ شوندگي‌ باشد. در موقع‌افت‌ بعدي‌ عوامل‌ بخار و قابليت‌ حل‌ شوندگي‌مواد محلول‌ بخار مجددا اشباع‌ و تجزيه‌ فازجامد از آن‌ شروع‌ مي‌شود.
بخار داراي‌ عوامل‌ (پارامترهاي‌) بالا وبسيار بالا در رابطه‌ با اكسيدهاي‌ آهن‌ هميشه‌محلول‌ اشباع‌ شده‌، است‌ و ته‌ نشين‌ شدن‌اكسيدهاي‌ آهن‌ از محلول‌ بخار از مراحل‌ اول‌توربين‌ شروع‌ مي‌شود. با توجه‌ به‌ كاهش‌بسيار آهسته‌ قابليت‌ حل‌ شوندگي‌ اكسيدهاي‌آهن‌، عمل‌ تجزيه‌ بايد بر حسب‌ كاهش‌عوامل‌ آنها ناحيه‌ قابل‌ ملاحظه‌اي‌ از قسمت‌ محوري‌ (پره‌هاي‌) توربين‌ را در برگيرد. دررابطه‌ با Na2So4 و Na2Sio3 موجود در بخار، عوامل‌ اوليه‌ قاعدتا بايد محلول‌ اشباع‌ شده‌ ودر رابطه‌ با NaCl محلول‌ اشباع‌ نشده‌، باشد.بنابراين‌ Na2So4 و Na2Sio3 بايد زودتر ازNaCl تجزيه‌ شوند. با توجه‌ به‌ كاهش‌ سريع‌قابليت‌ حل‌شوندگي‌ املاح‌ سديم‌، عمل‌تجزيه‌ آنها و تبديل‌ شدن‌ به‌ فاز جامدبرحسب‌ افت‌ عوامل‌ بخار بايد در قسمت‌محدودي‌ از توربين‌ گسترش‌ يابد.
اسيد سيليسيك‌ آزاد در بخار سوپرهيت‌دچار تغييراتي‌ مي‌شود و به‌ صورت‌ كوارتزكريستاليك‌ و اسيد سيليسيك‌ بي‌ شكل‌(آمورف‌) نيز وجود دارد و تجزيه‌ فاز جامدكوارتز زودتر از نوع‌ بي‌ شكل‌ شروع‌ مي‌شود. در روسوبات‌ حاصل‌ در قسمت‌ محوري‌(پره‌هاي‌) توربينهاي‌ فشارقوي‌ تمام‌ ناخالصيهاي‌ موجود در بخار سوپرهيت‌مشاهده‌ مي‌شود. درصد نسبي‌ رسوبات‌ باقابليت‌ حل‌ شوندگي‌ آنها در بخار سوپرهيت‌مطابقت‌ دارد. به‌ عنوان‌ مثال‌ رسوبات‌ قسمت‌فشارقوي‌ توربين‌ معمولا حدود 20 تا 50درصد، املاح‌ سديم‌ و 40 تا 70 درصد، اكسيد آهن‌ و مس‌ است‌.
در قسمت‌ فشار ضعيف‌ توربين‌ 40 تا 80 درصد اسيد سيليسيك‌ آزاد و حدود 10 تا 12 درصد اكسيد آهن‌ مشاهده‌ مي‌شود.طي‌ آناليز شيميايي‌ رسوبات‌ مي‌توان‌ مقدارسيليكاتها، كربناتها و كلريدها را معلوم‌ كرد.مقدار تركيبات‌ كلسيم‌ و منيزيم‌ داخل‌رسوبات‌، زياد نبوده‌ و معمولا كمتر از پنج‌ درصد است‌. در نزديكي‌ انتهاي‌ توربين‌،ميزان‌ درصد هماتيت‌ داخل‌ رسوبات‌ و ميزان‌كل‌ رسوب‌ افزايش‌ مي‌يابد. همچنين‌ امكان‌وجود انواع‌ كمپلكسهاي‌ پيچيده‌ و مگنتيت‌ نيزوجود دارد. با ظاهر شدن‌ رسوبات‌ بر روي‌پره‌هاي‌ توربين‌، زبرشدن‌ سطوح‌ آنها، افزايش‌ مي‌يابد. در نتيجه‌ نشست‌ غير يكنواخت‌ رسوبات‌ در سطح‌ هر پره‌ و در مراحل‌ (Stage)جداگانه‌، پروفيل‌ كانالهاتغيير مي‌كند و عمل‌ تقسيم‌ مجدد افتهاي‌حرارتي‌ مراحل‌، صورت‌ مي‌گيرد. رسوباتي‌ كه‌در قسمت‌ محوري‌ توربينها به‌ وجود مي‌آيند،قاعدتا منجر به‌ توقف‌ دستگاههاي‌ مزبور نمي‌شود، اما تاثير مهمي‌ بر كاركرد اقتصادي‌ آن‌ دارد. در شرايط تجمع‌ رسوبات‌،ضريب‌ عملكرد مفيد نسبي‌ داخلي‌ توربين‌ كاهش‌ مي‌يابد. در توربينهاي‌ به‌ قدرت ‌300 مگاوات‌ در شرايط تجمع‌ رسوبات‌ به‌مقدار يك‌ كيلوگرم‌ ضريب‌ عملكرد مفيد 5/0 تا يك‌ درصد كاهش‌ داشته‌ است‌.
در نتيجه‌ تجمع‌ رسوبات‌، افزايش‌ فشاردر مراحل‌ توربين‌، در مقايسه‌ با ارقام‌محاسباتي‌، حاصل‌ مي‌شود. براي‌ اين‌ كه‌فشارهاي‌ مجاز در مراحل‌ توربين‌ از حد تعيين‌ شده‌ بيشتر نشود بايد بخار عبوري‌از توربين‌ را كاهش‌ داد و به‌ اين‌ ترتيب‌ قدرت‌توربين‌ را تنظيم‌ كرد. با توجه‌ به‌ اين‌ كه‌ مقاطع‌عبوري‌ در قسمت‌ محوري‌ (پره‌ها) محفظه‌فشار قوي‌ توربين‌ بزرگ‌ نيست‌ در شرايطعوامل‌ مافوق‌ بحراني‌ بخار، افزايش‌ قابل‌ ملاحظه‌ فشار در مراحل‌ توربين‌ در موقع‌پيدايش‌ رسوبات‌ كم‌ و ناچيز نيز
مشاهده‌ مي‌شود.
رسوباتي‌ كه‌ بر روي‌ سطوح‌ حرارتي‌ توليدبخار به‌ وجود مي‌آيند از نظر تركيب‌ شيميايي‌و فازي‌ و همچنين‌ ساختار خود كاملامتفاوتند.اكثر رسوبات‌، داراي‌ قابليت‌ كم‌ هدايت‌ گرماهستند و كم‌ و بيش‌ به‌ طرز محكمي‌ به‌ سطح‌فلز مي‌چسبند. در صورتي‌ كه‌ تجمع‌ رسوبات‌بر روي‌ جداره‌ لوله‌ها به‌ چند صدم‌ ميليمتربرسد دماي‌ جداره‌ از حد مجاز (براي‌ فولاد كربنيزه‌، حد مجاز 500 درجه‌ سانتيگراد است‌)بالاتر رفته‌ و اين‌ امر موجب‌ كاهش‌ استحكام‌آن‌ و تشديد روند خوردگي‌ مي‌شود.
پس‌ از مدتي‌ قسمتهاي‌ سوپر هيت‌ فلزتحت‌ تاثير فشار ماده‌ سيال‌ تغيير شكل‌ داده‌ وجداره‌ لوله‌ در اين‌ قسمتها نازك‌ شده‌ وسرانجام‌ پاره‌ مي‌شود. منشاء ايجاد رسوبات‌ناشي‌ از كلسيم‌ و منيزيم‌، نفوذ آب‌ خنك‌ كننده‌به‌ داخل‌ كندانسور و ساير مبدلهاي‌ حرارتي‌، خرابي‌ دستگاههاي‌ اصلي‌ توليد آب‌ بدون‌ يون‌ و يا تصفيه‌ آب‌ كندانسه‌ است‌.
همان‌ طور كه‌ توضيح‌ داده‌ شد وجوداكسيدهاي‌ آهن‌ بر روي‌ سطوح‌ داخلي‌مولدهاي‌ بخار از يك‌ طرف‌ در نتيجه‌روندهاي‌ خوردگي‌ فلز بويلر است‌ كه‌ به‌ طورمداوم‌ ولي‌ در رابطه‌ با شرايط متغير با سرعت‌مختلف‌ جريان‌ دارند و از طرف‌ ديگر پديدارشدن‌ آنها در روند تشكيل‌ رسوب‌ مي‌تواند ناشي‌ از اكسيدهاي‌ آهن‌ كه‌ به‌ صورت‌ محلول‌يا محلول‌ كلوئيدي‌ در آب‌ بويلر وجود دارند،باشد.
در موقع‌ بروز اين‌ گونه‌ حوادث‌ بايد ديگ‌ بخار به‌ صورت‌ اضطراري‌ متوقف‌ وتعمير شود. معايب‌ خوردگي‌ فلز در محيطكاري‌ نيز مضاف‌ بر خرابيهاي‌ فوق‌ است‌ براي‌توقف‌ خنك‌ كردن‌ و رفع‌ عيب‌ قسمت‌ معيوب‌،انجام‌ تعميرات‌ و راه‌ اندازي‌ مجدد ديگ‌ بخارنياز به‌ دقت‌ قابل‌ ملاحظه‌اي‌ دارد. هر قدر كه‌قدرت‌ توليدي‌ واحد بيشتر باشد به‌ همان‌نسبت‌ توقف‌ خارج‌ از برنامه‌اي‌ آن‌ زيان‌اقتصادي‌ بيشتري‌ را در بر دارد. براي‌ اين‌ كه‌ از توقفهاي‌ اضطراري‌ ديگهاي‌ بخار بنا به‌دلايل‌ فوق‌ جلوگيري‌ شود، بديهي‌ است‌شرايطي‌ را بايد به‌ وجود آورد كه‌ باعث‌جلوگيري‌ از تشكيل‌ رسوبات‌ و نيز خوردگي‌فلزات‌ شود.
طي‌ مطالعات‌ و تحقيقات‌، مشخص‌ شده‌ است‌ كه‌ آب‌ در شرايط حرارتهاي‌ بيش‌ از230 درجه‌ سانتيگراد، آهن‌ را اكسيد مي‌كنداما در شرايط مناسب‌ طي‌ واكنشهايي‌ پوسته‌حفاظتي‌ مانينيت‌ Fe3O4 را تشكيل‌مي‌دهد. طبق‌ تئوري‌ الكتروني‌ يوني‌ روندرشد پوسته‌ مگنتيت‌ را به‌ عنوان‌ نتيجه‌عملكرد عنصر مختص‌ به‌ خود مورد بررسي‌قرار مي‌دهند كه‌ سطح‌ فلز در مرز پوسته‌ آندبوده‌ و سطح‌ پوسته‌ در مرز آب‌ كاتد است‌.پوسته‌ اكسيد كه‌ داراي‌ قابليت‌ هدايت‌الكتروني‌ و يوني‌ است‌ نقش‌ مدار داخلي‌ وخارجي‌ سلول‌ بسته‌ را انجام‌ مي‌دهد. اتمهاي‌آهن‌ كه‌ به‌ وسيله‌ حرارت‌، فعال‌ شده‌اند درلايه‌ بين‌ قسمت‌ فلز و اكسيد، پراكنده‌ مي‌شوند. روند آنديك‌ در اين‌ مرز،جريان‌ مي‌يابد و يونهاي‌ تشكيل‌ شده‌ آهن‌ ازطريق‌ قسمتهاي‌ آزاد شبكه‌ كريستالي‌ اكسيددر سطح‌ قسمت‌ اكسيد آب‌، پراكنده‌ مي‌شوند.در اين‌ سطح‌ يونهاي‌ آهن‌ با يونهاي‌هيدرواكسيد موجود در آب‌ و طبق‌ اين‌ معادله‌، متقابلا عمل‌ مي‌كنند: الكترونهاي‌ جابه‌ جا شده‌ در مرز قسمت‌اكسيد آب‌ باعث‌ به‌ وجود آمدن‌ قسمت‌ يونهاي‌ هيدروژن‌ موجود در آب‌ و در نتيجه ‌تشكيل‌ هيدروژن‌ اتمي‌ مي‌شوند. هيدروژن‌مزبور ضمن‌ اين‌ كه‌ قسمتي‌ از آن‌ تحت‌تركيب‌ مجدد با تشكيل‌ هيدروژن‌ مولكولي‌قرار مي‌گيرد از طريق‌ اكسيد در فلز پخش‌ مي‌شود.
در مرز قسمت‌ اكسيد - فلز تعادل‌ بين‌هيدروژن‌ حل‌ شده‌ در فلز و هيدروژن‌ جذب‌ شده‌ سطحي‌ در پوسته‌ اكسيد برقرار مي‌شود. به‌ دليل‌ اين‌ كه‌ جذب‌ در پوسته‌تشكيل‌ شده‌ مگنتيت‌ مشكل‌ است‌، لذا با گذشت‌ زمان‌ سرعت‌ اكسيداسيون‌ آهن‌ به‌ وسيله‌ آب‌ و سپس‌ سرعت‌ رشد پوسته‌كاهش‌ مي‌يابد. در شرايطي‌ كه‌ در تمام‌سطوح‌ فلز، پوسته‌ مكنتيت‌ تشكيل‌ و حفظشود، تاثير خوردگي‌ آب‌ با دماي‌ زياد بر روي ‌فولاد كربنيزه‌ عملا قطع‌ مي‌شود. به‌ اين‌ترتيب‌ مجموع‌ خوردگي‌ فولاد، تحت‌ تاثير آب‌با دماي‌ زياد بدون‌ اتلاف‌ قابل‌ ملاحظه‌ فلز وعبور اكسيدهاي‌ آهن‌ به‌ محيط كاري‌ جريان‌مي‌يابد و هيدروژنهاي‌ آزاد شده‌ از ديگ‌ بخارهمراه‌ با بخار، وارد محيط كاري‌ مي‌شود. مقدارهيدروژن‌ آزاد شده‌، مقاومت‌ و استحكام‌پوسته‌هاي‌ حفاظتي‌ مگنتيت‌ رادر سطوح ‌ديگ‌ بخار آغشته‌ به‌ آب‌ مشخص‌ مي‌كند.
صدمه‌ ديدن‌ و تخريب‌ پوسته‌هاي‌مگنتيت‌، شرايط جريان‌ يافتن‌ خوردگي ‌موضعي‌ فلز بويلر را به‌ وجود مي‌آورد كه‌ تحت‌ تاثير عوامل‌ خارجي‌ به‌ ويژه‌ دما،تركيب‌ و غلظت‌ آب‌ بويلر، تنشهاي‌ حرارتي‌ ومكانيكي‌ موجب‌ بروز انواع‌ خوردگي‌ مي‌شود.بارهاي‌ زياد حرارتي‌ محلي‌ كه‌ در شرايط نامطلوب‌ سوخت‌ مصرفي‌ به‌ وجود مي‌آيند درايجاد رسوبهاي‌ اكسيد آهن‌ تاثير بسياري‌دارند به‌ ويژه‌ در بويلرهايي‌ كه‌ سوخت‌مشعلهاي‌ آنها مازوت‌ است‌. عدم‌ توازن‌ وتعادل‌ در تقسيم‌ بار حرارتي‌ مشعلها موجب‌ تحمل‌ فلوي‌ حرارتي‌ زياد در بعضي‌ از سطوح‌حرارتي‌ مي‌شود و اين‌ نقاط سريعتر تحت‌ تاثير عوامل‌ خوردگي‌ قرار مي‌گيرند. درصورت‌ ايجاد خرابي‌ در پوسته‌ حفاظتي‌مگنتيت‌، قسمتهاي‌ لخت‌ فلز، نقش‌ آند را بازي‌ مي‌كنند و سطح‌ سالم‌ داراي‌ پوسته‌مگنتيتي‌ كاتد است‌.
در چنين‌ شرايطي‌ تجمع‌ مواد خوردگي‌حاوي‌ Fe3O4 در نزديكي‌ محل‌ صدمه‌ ديده‌،مس‌ و اكسيدهاي‌ آن‌ موجب‌ ايجاد خلل‌ و فرج‌درشت‌ در محل‌ صدمه‌ ديده‌ مي‌شود.اكسيدهاي‌ سه‌ ظرفيتي‌ آهن‌ و اكسيدهاي ‌مس‌ موجود در سطح‌ فلز داراي‌ نقش‌دپلاريزاتور است‌. روندهاي‌ آنديك‌ وكاتديك‌ برحسب‌ اين‌ واكنشها اتفاق‌ مي‌افتد:
-فاز جامد هيدروكسيد آهن‌ به‌ عنوان‌ روندثانويه‌ شكل‌ مي‌گيرد.
-در شرايط دماي‌ زياد، Fe(OH)2به‌ اين‌صورت‌ تجزيه‌ مي‌شود.
و محصول‌ خوردگي‌، هيدروژن‌ و مگنتيت‌است‌. به‌ منظور جلوگيري‌ از اين‌ نوع‌ خوردگي‌ وكاهش‌ آن‌ بايد از ورود اكسيدهاي‌ آهن‌ و مس‌به‌ وسيله‌ آب‌ تغذيه‌ به‌ داخل‌ ديگ‌ بخار،همچنين‌ ساير ناخالصيهاي‌ تشكيل‌ دهنده ‌ذرات‌ رسوب‌ در آب‌ بويلر جلوگيري‌ و ازتنشهاي‌ حرارتي‌، پرهيز كرد همچنين‌ بايدرسوبات‌ جمع‌ شده‌ را توسط بلودان‌ وكلكتورهاي‌ زيرين‌ واتروال‌ تخليه‌ كرد. درمراحل‌ راه‌ اندازي‌ و در شرايط كار ديگهاي‌بخار با بار كم‌ يعني‌ وقتي‌ كه‌ غلظت‌ اكسيژن‌در آب‌ تغذيه‌ زياد است‌ خوردگي‌ اكسيژني‌ افزايش‌ مي‌يابد. اكسيژن‌ دپلاريزاتوركاتديك‌، انرژي‌ زاست‌. هر قدر كه‌ تراكم‌اكسيژن‌ محلول‌، زيادتر باشد به‌ همان‌ نسبت‌عمل‌ دپلاريزاسيون‌ قسمتهاي‌ كاتديك‌سريعتر انجام‌ و روند تحليل‌ فلز در قسمتهاي‌ آنديك‌ با سرعت‌ بيشتري‌ طي‌ مي‌شود. درشرايطي‌ كه‌ مساحت‌ آندها كم‌ است‌ رشدصدمات‌ در عمق‌، ممكن‌ است‌ سريعا
اتفاق‌ بيفتد.
به‌ علت‌ حلاليت‌ كم‌ هيدروكسيد آهن‌ به‌ ويژه‌ Fe(OH)3 اين‌ ماده‌ در سطح‌ فلز و يادر حجم‌ آب‌ به‌ صورت‌ ذرات‌ كلوييدي‌ و ياپراكنده‌ جدا مي‌شود. در صورت‌ فقدان‌ يونهاي‌فعال‌ در آب‌ كه‌ تخريب‌ كننده‌ پوسته‌هاي ‌حفاظتي‌ مگنتيت‌ است‌، احتمال‌ دارد اكسيژن‌محلول‌ در آب‌ تاثير غيرفعال‌ كننده‌ در فلزداشته‌ باشد. خوردگي‌ اكسيژني‌ موجب‌ ايجاد حفره‌ بخصوص‌ در لوله‌هاي‌ واتروال‌ و درسطوح‌ داخلي‌ آنها از سمت‌ آتش‌، مي‌شود. فلزاتي‌ كه‌ تحت‌ تاثير گرماي‌ زياد قرار دارند نظير لوله‌هاي‌ سوپر هيتر از سمت‌ داخل‌ وخارج‌ دچار خوردگي‌ مي‌شوند.
اكسيداسيون‌ آهن‌ سطوح‌ خارجي‌لوله‌هاي‌ سوپر هيتر تحت‌ تاثير اكسيژن ‌محيط و تركيبات‌ واناديوم‌ (بويلرهايي‌ كه‌ بامازوت‌ گوگرد دار كار مي‌كنند) و اكسيژن‌ كه‌ درگازهاي‌ سوخت‌ وجود دارد صورت‌ مي‌گيرد.
به‌ علت‌ نامساوي‌ بودن‌ تقسيم‌ بارهاي‌حرارتي‌، دماي‌ بخار در خم‌ لوله‌ها ممكن‌است‌ تا 620 درجه‌ سانتيگراد و دماي‌ جداره‌ تا640 درجه‌ سانتيگراد افزايش‌ يافته‌ و موجب‌تشديد خوردگي‌ از سمت‌ داخل‌ و خارج‌ لوله‌هاشود. وقتي‌ كه‌ ضخامت‌ پوسته‌ اكسيد، رشد كند، تنش‌ داخلي‌ در آن‌ افزايش‌ مي‌يابد.تجمع‌ تنشهاي‌ دروني‌ در تلفيق‌ با تنشهاي ‌حرارتي‌ حاصل‌ از تغيير رژيم‌ حرارتي‌ دستگاه‌باعث‌ تخريب‌ مكانيكي‌ پوسته‌ اكسيد شده‌ وذرات‌ جامد فلس‌هاي‌ جدا شده‌ از جداره‌،همراه‌ جريان‌ بخار منتقل‌ شده‌ و يا به‌ تدريج‌جلوي‌ مجاري‌ لوله‌ها را مي‌بندند و سطح‌ لخت‌فلز مجددا اكسيد و پوسته‌ جديد شكل‌ مي‌گيرد. اين‌ عمل‌ منجر به‌ نازك‌ شدن‌لوله‌هايي‌ نظير لوله‌هاي‌ سوپر هيتر و نهايتا تركيدن‌ لوله‌ها مي‌شود. همچنين‌ انتقال‌ ذرات‌خوردگي‌ موجب‌ صدمه‌ ديدن‌ پره‌هاي‌ توربين‌مي‌شود.
بيشتر واحدهايي‌ كه‌ از سوخت‌ مازوت‌ وگاز استفاده‌ مي‌كنند و يا نوع‌ سوخت‌ مصرفي‌آنها به‌ گاز تغيير مي‌يابد با مشكل‌ افزايش‌دماي‌ لوله‌هاي‌ سوپرهيتر و بروز پديده‌اورهيت‌ شدن‌ روبه‌رو هستند. در هنگام ‌استفاده‌ از سوخت‌ سنگين‌ و يا گاز همزمان‌ باافزايش‌ بار، زاويه‌ مشعلها به‌ سمت‌ بالا تغيير كرده‌ و با اين‌ عمل‌ در واقع‌ هرم‌ حرارتي‌به‌ قسمت‌ بالاتر بويلر منتقل‌ مي‌شود.
سوخت‌ گاز ضمن‌ اين‌ كه‌ دانسيته‌ كمتري‌دارد احتراق‌ آن‌ نيز سريعتر صورت‌ مي‌گيرد. لذادر مواقعي‌ كه‌ تنها از سوخت‌ گاز استفاده‌ مي‌شود هرم‌ حرارتي‌ به‌ محلي‌ بالاتر از زماني‌ كه‌ سوخت‌ مصرفي‌، مازوت‌است‌ صعود كرده‌ و فاصله‌ لوله‌ها با گرمترين‌نقطه‌ شعله‌ يا هرم‌ حرارتي‌ كمتر مي‌شود.بنابراين‌ شدت‌ انتقال‌ حرارت‌، افزايش‌ يافته‌ ودر نتيجه‌ موجب‌ افزايش‌ دماي‌ لوله‌ها، صدمه‌ديدن‌ و ريزش‌ لايه‌ محافظ و تنشهاي‌حرارتي‌ و احتمال‌ وقوع‌ پديده‌ اورهيت‌مي‌شود.
به‌ منظور كاهش‌ اثرات‌ فوق‌ مي‌توان‌ درصورت‌ استفاده‌ از مشعلهاي‌ گاز، زاويه‌ مشعلهارا به‌ طرف‌ پايين‌ منحرف‌ كرد و در شرايط حادو مواقعي‌ كه‌ از مشعلهاي‌ گاز و مازوت‌ با هم‌استفاده‌ مي‌شود ضمن‌ رعايت‌ مطلب‌ فوق‌،سوخت‌ مازوت‌ در مشعلهاي‌ بالاترين‌ قسمت‌بويلر مورد استفاده‌ قرار گيرد (انرژي‌ حرارتي‌احتراق‌ گاز به‌ احتراق‌ كاملتر مازوت‌
كمك‌ مي‌كند) تا مانع‌ اوجگيري‌ هرم‌ حرارتي‌و عوارض‌ رسيدن‌ داغترين‌ نقطه‌ شعله‌ به‌لوله‌هاي‌ سوپرهيت‌ شود. طي‌ انجام‌ آزمايش‌ فوق‌ ضمن‌ تنظيم‌ هواي‌ احتراق‌واپتيمم‌ كردن‌ زاويه‌ مشعلها، دماي‌ جداره‌لوله‌هاي‌ سوپرهيت‌ حدود 20 درجه‌ سانتيگرادپايين‌ آمد و اين‌ روش‌ مورد استفاده‌
قرار گرفت‌.
نتيجه‌گيري‌:
براي‌ كاهش‌ ميزان‌ اكسيژن‌ موجود در مسير آب‌ تغذيه‌، اقدام‌ به‌ افزايش‌ ميزان ‌تزريق‌ هيدرازين‌ به‌ سيكل‌، شد و متوسط غلظت‌ هيدرازين‌ از 20 به‌ 40 ميكروگرم‌ درليتر و حداكثر 50 ميكروگرم‌ در ليتر در ورودي‌ به‌ اكونومايزر افزايش‌ داده‌ شد و هم‌ زمان‌،تمام‌ نقاطي‌ كه‌ احتمال‌ نشتي‌ اكسيژن‌ در آنهاوجود داشت‌ با دقت‌ بيشتري‌ بازرسي‌ واقدامات‌ لازم‌ انجام‌ شد.
والو بلودان‌ كه‌ در حالت‌ بهره‌برداري‌ عادي‌همواره‌ بستي

ترانسفورماتور 1000 كيلوولت

ترانسفورماتور 1000 كيلوولت

با روند رو به رشد مصرف انرژي الكتريكي در قرن بيست و يكم ، شركت برق توكيو (TEPCO) تصميم به توسعه شبكه انتقال 1000 كيلوولت داشته و لذا در حال حاضر مشغول آزمايش هاي ميداني تجهيزات 1000 كيلوولت در پست (شين هارونا) مي باشد. در اين راستا براي تامين تجهيزات مورد نياز سيستم قدرت 1000 كيلوولت با همكاري شركت ميتسوبيشي الكتريك ( كارخانه آكو ) يك اتو ترانسفورماتور تكفاز نوع shell يا زرهي با تنظيم كننده ولتاژ تحت بار (LVR) طراحي و ساخته شده كه در متن حاضر به معرفي مشخصات ، ساختمان، آزمايش ها و چگونگي حمل و نقل آن پرداخته مي شود. در حالت سه فاز ظرفيت سيم پيچ هاي اوليه و ثانويه 3000 مگاولت آمپر و ظرفيت سيم پيچ ثانويه آن داراي ظرفيت 1200 مگاولت آمپر مي باشد كه براي تامين بار راكتيو مورد نياز خطوط 1000 كيلوولت در نظر گرفته شده است . براي اينكه در حين اتصال كوتاه با جريان هاي شديدي درگير نباشيم و تجهيزات منصوبه غير عادي نباشند به جاي اينكه همانند ترانسفورماتور 500 كيلوولت سمت ثالثيه را 63 كيلوولت انتخاب كنيم ، از سطح ولتاژ 147 كيلوولت استفاده مي كنيم. براي اين ترانس امپدانس درصد، 18 درصد انتخاب شده است، كه از يك طرف ماكزيمم پايداري را براي شبكه ايجاد نمايد و از طرف ديگر جريان اتصال كوتاه محدود ميشود و در نهايت يك طرح اقتصادي براي ترانسفورماتور انتخاب شده است . اين ترانسفورماتور داراي 27 تپ در بازه هاي ولتاژ خط 6/1136 كيلوولت تا 6/986 كيلوولت بوده و براي بررسي قدرت عايقي آن در برابر اضافه ولتاژهاي گذرا، آزمايش هاي ولتاژ ايستادگي در فركانس قدرت با شرايط و آزمايش ولتاژ ايستادگي(در اوليه 1950 كيلوولت و در ثانويه 1300 كيلوولت) انجام شده است. در آزمايشهاي بالا E ولتاژ فازي معادل     مي باشد. براي رعايت شرايط زيست محيطي سطح صداي قابل قبول 65 دسي بل براي آن در نظر گرفته شده كه براي كنترل اين سطح از صفحات چند صداي فلزي در ترانسفورماتور استفاده شده است خنك سازي اين ترانسفورماتور با روغن و هواي تحت فشار انجام مي گيرد. از آنجا كه هر ترانسفورماتور 1000 كيلوولت هم از نظر ولتاژ و هم از نظر ظرفيت معادل دو برابر ترانسفورماتور 500 كيلوولت ميباشد و از طرفي بيشتر سيستم هاي حمل و نقل ريلي و دريائي و يا فضايي در حد يك ترانس 500 كيلوولت ميباشند ، لذا اين ترانس به دو واحد كه هر واحد ظرفيت و حجم يك ترانس 500 كيلوولت را دارد تقسيم مي شود. در ترانس تهيه شده هر واحد در حالت تكفاز ظرفيت 3/1500 مگاولت آمپر و هر كدام تنظيم كننده ولتاژ جداگانه داشته و در محل نصب اين دو واحد از طريق يك داكت T شكل با بوشينگ روغن – گاز با هم موازي مي شوند. براي كاهش عايق ها و در نتيجه كاهش حجم ترانسفورماتور طراحي سيم پيچي و عايق ها بايد به گونه اي باشد كه شدت ميدان الكتريكي تا حد ممكن كاهش يافته و درجه خلوص روغن ترانس نيز تا حد ممكن بالا باشد. براي بارگيري در كشتي، متعلقات هر ترانسفورمرز نظير واحدهاي خنك كنندگي و ساير بخش هاي آن جدا شده و در فضايي با طول 8 متر ، عرض 3 متر و ارتفاع 4 متر قرار داده مي شوند. عموما بارگيري به گونه اي است كه براي مسافت هاي طولاني در حد 1000 كيلومتر هيچگونه آسيبي به واحد نرسد.

در محل نصب ترانسفورماتور در پست، هر دو واحد جداگانه برروي يك قاب فلزي برروي زمين بسته شده و سپس از طريق داكت T شكل به همديگر وصل مي شوند تا يك ترانس تكفاز 1000 كيلوولت را تشكيل دهند. سپس اين ترانس تكفاز تحت آزمايش كارآگاهي نسبت تبديل ، مقاومت ، امپدانس سيم پيچها و مقاومت عايقي قرار مي گيرد. اوليه و ثانويه و ثالثيه ترانس تكفاز 1000 كيلوولت از طريق اتصال گازي ( SF₆ ) متصل مي گردند. سپس با استفاده از سه ترانس تكفاز ، بانك ترانس هاي سه فازي ايجاد مي كنند. در نهايت اين ترانس سه فاز تحت آزمايش هاي تضمين سيستم خنك كنندگي ، آزمايش جريان هجومي، تعيين جريان نشتي قرار مي گيرند. اين آزمايشات براي يك دوره دو ساله انجام مي شود.

منابع:

http://www.abb.com

http://www.mitsubishielectric.com

http://www.dynex.com

http://itri.loyola.edu

http://hessabi.persianblog.com

http://power-factor.blogfa.com

ماشينهاي الكتريكي

ماشينهاي الكتريكي :
مقاله: ژنراتورهای اشعه ایکس(X-ray Generator)

انرژی فوتون های اشعه ایکس تولید شده تابع 1- انرژی جنبشی الکترون ها، 2- اختلاف پتانسیل دو سر تیوپ است. ابتدا ولتاژی حدود kv  150 – 40 به دو قطب تیوپ اشعه ایکس اعمال می شود. الکترون هایی که توسط فیلامان تولید شده اند دراین اختلاف پتانسیل به سمت قطب آند شتاب می گیرند و پس از برخورد به هدف به فوتون هایx – ray تبدیل می شوند. اختلاف پتانسیل در سر تیوپ، موجب افزایش انرژی جنبشی الکترون ها و تولید فوتون های پر انرژی تر می گردد. هر چه ضخامت عضو بیشتر باشد، فوتون های پر انرژی تری لازم است. برای به راه اندازی تیوپ و در تولید اشعه ایکس، از ژنراتور استفاده می شود.
- وظایف ژنراتور:
1- تأمین اختلاف پتانسیل دو سر تیوپ اشعه ایکس.
2- ملتهب کردن فیلامان برای تولید الکترون.
3- کنترل اختلاف پتانسیل دو سر تیوپ.
ولتاژ مورد استفاده در ژنراتورهای اشعه ایکس از نوع ولتاژ متناوب است.
دو نوع ولتاژ متناوب داریم: 1- تکفاز و 2- سه فاز.

- نحوة تولید برق تکفاز:
مبنای کار، قانون القای الکترومغناطیسی است. در نتیجه گردش یک سیم پیچ درون میدان مغناطیسی ثابت با القای ولتاژ در سیم پیچ لازم است.
- نحوه تولید برق سه فاز:
در مولدهای سه فاز، سه سیم پیچ به طور همزمان درون میدان مغناطیسی می چرخند. هر سیم پیچ با اختلاف زاویه ˚120 نسبت به بقیه قرارگرفته است. به علت متفاوت بودن موقعیت سیم پیچ ها، مقدار ولتاژ تولیدی در هر سیم پیچ در یک زمان مشخص متفاوت است.
• ترانسفورماتورها:
وسیله افزایش یا کاهش ولتاژ نسبت به مقدار مبنا هستند و بر دو نوعند:

- ترانسفورماتور افزاینده (step up Transformer).
- ترانسفورماتور کاهنده (step down Transformer).

- اجزای ترانسفورماتور:
1- هسته فلزی.
2- دو سری سیم پیچ که بر روی هسته فلزی پیچیده می شوند.
سیم پیچ متصل به ولتاژ ورودی سیم پیچ اولیه و سیم پیچی که ولتاژ تغییریافته از آن خارج شده سیم پیچ ثانویه نام دارد. سیم پیچ ها نسبت به هم عایق بندی شده است. تشکیل میدان مغناطیسی موجب القای مجدد جریان در سیم پیچ های ثانویه و هسته فلزی می شود. برای آنکه در سیم پیچ ثانویه جریانی القا شود، بایستی ولتاژ ورودی متناوب(AC) باشد. ولتاژ متناوب، ‌میدان مغناطیسی متناوبی را در هسته ایجادکرده و شار در واحد زمان تغییرمی کند. بر مبنای قانون القای فارادی،‌ تغییر در شار مغناطیسی موجب القاء جریان جدید در سیم پیچ ثانویه می گردد.

- انواع ترانسفورماتورها (بر حسب شکل هسته و نحوه پیچیده شدن سیم پیچها)
1- ترانسفورماتور با هستةclose – core: این هسته ها به صورت یک مربع بسته ساخته شده اند که هر سیم پیچ جداگانه بر روی یک طرف هسته پیچیده می شود.
2- اتوترانسفورماتور: هستة آنها به صورت میله ای بوده و معمولاً یک سیم پیچ برروی آنها پیچیده می شود.  از این ترانسفورماتورها در مدار اشعه ایکس استفاده می شود.
3- ترانسفورماتور با هستة shell – type: هسته این ترانسفورماتور به صورت دو حلقه چسبیده به هم می باشد و سیم پیچ های اولیه و ثانویه بر روی هم روی ستون وسط پیچیده می شوند. از این نوع نیز در مدارهای اشعه ایکس استفاده می شود.

- مدار ژنراتور اشعه ایکس از دو قسمت تشکیل شده است:
1-  مدار ژنراتور اشعه ایکس.
2- تیوپ اشعه ایکس.
- مدار ژنراتور اشعه ایکس بر حسب مقدار ولتاژ عبوری دارای دو قسمت است:
1- مدار اولیه(Control console): ولتاژ عبوری از مداراولیه در محدوده ولتاژهای معمولی یا فشار ضعیف است. پانل کنترل به عنوان قسمتی از مدار اولیه است.
2-  مدار ثانویه(فشار قویHigh – Voltage): ولتاژ در محدوده ولتاژهای فشار قوی می باشد.• مدار سادة ژنراتور اشعه ایکس:

o مدار اولیه: فشار ضعیف است و دارای ولتاژ حدود V240 تا 415 می باشد.
- اجزای مدار اولیه:
فیوزها، کلید اصلی، قطع کننده های مدار، اتوترانسفورماتور، جبران کنندة ولتاژ اصلی، کنترل kv، کلید کنتاکتور اولیه، اندازه گیر kv، سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور فشارقوی، مدار زمان سنج، مدار گرم کنندة فیلامنت، مدارات جبران کننده.
o مدار ثانویه: فشار قوی است و ولتاژ بیشتر از kvp 75 دارد.
-  اجزای مدار ثانویه:
سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور فشار قوی، یکسوکننده های فشارقوی، تیوپ اشعة ایکس، سیم پیچ ثانویه، ترانسفورماتور گرم کننده فیلامنت.
• اتو ترانسفورماتور:
از سیم ضخیمی که به صورت یک سیم پیچ به دور هستة آهنی پیچیده شده تشکیل شده است. تغییرات جریان متناوب در سیم پیچ 100 بار در ثانیه است و میدان مغناطیسی نیز به صورت انبساط و تراکم 100 بار در ثانیه تغییر می کند. در نتیجه ولتاژی به حلقة سیم پیچ و هستة آهنی القا می شود. با لایه لایه کردن هسته می توان از ایجاد جریان های گردابی جلوگیری کرد. با تراکم میدان، ولتاژی به هر حلقة سیم پیچ و در جهت عکس القا می شود.
= ولتاژ اعمالی (ورودی)/ ولتاژ به دست آمده (خروجی)
تعداد حلقه ها که در ولتاژ اعمالی وجود دارند/ تعداد حلقه هایی که ولتاژ خروجی از آنها گرفته ایم
• جبران کننده ولتاژ:
با ثابت نگه داشتن ولتاژ القایی به هر حلقة سیم پیچ اتوترانسفورماتور اثر تغییرات ولتاژ ورودی را جبران می کند. این عمل با تغییر تعداد حلقه هایی که به آنها ولتاژ اصلی القا شده، صورت می پذیرد. در جبران سازی اتوماتیک تغییرات ولتاژ باعث گردش چرخ دنده ای توسط یک میله محوری می شود تا حلقه های بیشتر یا کمتری از سیم پیچ به منبع برق وصل شود.
• کنترل kv:
با اعمال ولتاژ مناسب به سیم پیچ اولیه، از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور فشار قوی، می توان هر kv دلخواهی را به دست آورد. این کار برای انتخاب ولتاژ مناسبِ حرکت کنترل چرخان که تعداد مناسبی از حلقه های اتوترانسفورماتور را در سیم پیچ اولیه انتخاب می کند، لازم است. مقدار kv مورد نظر بوسیله عقربه روی صفحه مدرج (scale) یا صفحة دیجیتالی نشان داده می شود.
• ترانسفورماتور فشار قوی:
از یک سیم پیچ اولیه و یک سیم پیچ ثانویه تشکیل شده است و وظیفة آن تأمین ولتاژهای بالا (تا kvp 150) برای تولید اشعة ایکس در تیوپ است. در اینجا میدان مغناطیسی از برقراری جریان در سیم پیچ اولیه به وجودآمده و توسط هستة فلزی متمرکز می شود.
o تنظیم ترانسفورماتور:
افت ولتاژی در ترانسفورماتور به وجود می آید که ناشی از تولید گرما در سیم پیچ ها و کاهش ولتاژ خروجی از سیم پیچ ثانویه یا ولتاژ دو سر تیوپ اشعه ایکس می باشد. اگر سیم پیچ ثانویه مدار باز و یا بی بار باشد افت ولتاژ نداریم. اما در حالت بار کامل افت ولتاژ حداکثر خواهد بود. تفاوت ولتاژ پیک ثانویه در شرایط بی باری و بار کامل تنظیم ذاتی ولتاژ نامیده می شود. وقتی جریان ولتاژ افزایش یابد باید ولتاژ اعمال شده به دو سر تیوپ اشعة ایکس کاهش یابد.

o ظرفیت ترانسفورماتور:
در واقع ظرفیت حداکثر، کیلوولت-آمپری (KVA) است که به طور ایمن از سیم پیچ ثانویه می توان گرفت. مثلاً در فلوروسکوپی از جریان کم با ولتاژ بالا استفاده می شود، ولی در پرتونگاری تشخیصی در مدت بسیار کوتاه از جریان زیاد با ولتاژ بالا استفاده می شود.
-  مواردی که ظرفیت ترانسفورماتور فشار قوی در دستگاه های رادیوگرافی تشخیصی دربر می گیرد:
1. حداکثر ولتاژی (kvp) که ترانسفورماتور می تواند با ایمنی کامل در شرایط بی بار تحویل دهد.
2. حداکثر جریانی که بیش از یک ثانیه در زمان سرد بودن می تواند عبور دهد که به نام بار لحظه ای یا منقطع نامیده می شود و در اکسپوژرهای تشخیصی به کار می رود.
3. حداکثر جریان ایمنی که بی وقفه می تواند جریان یابد و به نام بار پیوسته موسوم است که در فلوروسکوپی

یا رادیوتراپی استفاده می شود.
4. تنظیم ذاتی ولتاژ وقتی حداکثر جریان با بار(loading) ناپیوسته برقرار می شود. این حد نباید از 15% حداکثر kvp در شرایط بی بار بیشتر باشد.
5. تنظیم ذاتی ولتاژ در حداکثر بار پیوسته که مقدار آن نباید از 5% حداکثر kvp در شرایط بی بار بیشتر باشد.
6. درصد مجاز بار اضافی(over load).
7. اطلاعات تکنیکی بیشتر در خصوص علایق بندی، حداکثر افزایش مجاز درجه حرارت در شرایط معین و غیره.
o جبران افت ولتاژ در کابل تغذیه کننده:
بدیهی است تمام انرژیی که در مدار ثانویه استفاده می¬شود، بایستی توسط مدار اولیه تأمین شود. در مدار ایده¬آل که افت انرژی وجود ندارد، توان ثانویه درست برابر توان اولیه است نه بیش از آن. زمانی که توان ثانویه با افزودن kv  و یا mA افزایش می یابد، می بایست جریان مدار اولیه نیز افزایش یابد. این کار موجب افزایش افت توان (به صورت گرما) در کابل های تغذیه کننده می شود. مقاومت کابل تأمین کننده نباید از مقدار مشخصی بیشتر باشد. افت ولتاژ در کابل برابر حاصل ضرب شدت جریان در مقاومت R) × (I می باشد. زمانی که لازم است توان ثانویه افزایش یابد، بایستی مقدار جریان اولیه نیز افزایش یابد. مقدار مقاومت Z  و نسبت سیم پیچ های x و y  عواملی هستند که به طور اتوماتیک اتلاف توان در کابل ها را جبران کرده و توان صحیح در اولیه و در نتیجه ثانویه ثابت نگه داشته می شوند.

• مدارات فشار قوی تشخیصی:
- مدار خود یکسوکننده (یک پالسی):
یکی از اجزاء مدار ثانویه است. چنین مداری اغلب با تیوب اشعه ایکس با آند  ثابت استفاده می شود که این تیوپ به عنوان یکسوکننده نیز عمل می کند.
- تیوپ اشعه ایکس با آند ساکن:
در بعضی دستگاه های متحرک، اغلب دستگاه های دندانی و دستگاه های پرتابل استفاده می شود. این تیوپ از حباب شیشه ای که محتوی کاتد و آند است و محفظه ای فلزی مملو از روغن که تیوپ در آن است تشکیل شده.

 تیوپ شیشه ای:
حباب خلاء شیشه ای است که از شیشة مخصوص و محکم ساخته شده است و شامل: 1-  فیلامنت سیمی (از جنس تنگستن)، 2- متمرکزکننده از جنس مولیبدنیوم یا فولاد، 3- آند مسی که روی آن هدفی از جنس تنگستن است، می باشد.
 محفظة تیوپ:
از جنس فولاد بوده که مملو از روغن است و حباب شیشه ای را دربرمی گیرد. این محفظه محلی برای اتصال کابل های فشار قوی داشته و دارای پایه ای است که تیوپ را نگه می دارد.
تمام پرتوهایی که از هدف منتشر می شوند به جز پرتوی که از طریق پنجره رادیولوسنت خارج  می شود، توسط لایه سربی که به صورت آستری محفظة تیوپ را پوشانیده، به شدت جذب می شوند. روغن داخل محفظه گرم و منبسط می شود. داخل محفظه وسیله ای بادکنکی است که فضای اضافی بوجود می آورد تا در زمان انبساط فضای لازم را ایجاد کند. وظیفة روغن ایجاد عایق الکتریکی و نیز انتقال گرما از آند به محفظه است. برای انتقال جریان از ترانسفورماتور فشار قوی به تیوپ اشعه ایکس از کابل های فشار قوی استفاده  می شود. در این دستگاه تیوپ اشعه ایکس ضمن تولید اشعه ایکس به عنوان یکسوکننده نیز عمل می کند. مزیت این دستگاه نسبت به دستگاه های مجهز به یکسو کننده تمام موج عبارت است از سادگی، کوچکی، قابلیت مانور، ارزان بودن و... و عیب آن محدودیت در درجة حرارت است.
گرمای ایجاد شده در هدف تیوپ اشعه ایکس بر حسب واحد گرمایی ( H.V) به این صورت محاسبه می شود:
  (زمان بر حسب ثانیه) T × (میانگین) mA × KVp = واحد گرمایی در ثانیه
در استفاده از دستگاه خود یکسوکننده، زمان اکسپوژر طولانی تر و مقدار mA کمتر خواهد بود. عیب دیگر این دستگاه پائین بودن کارآیی تیوپ و ضرورت افزایش عایق بندی است که این مشکلات توسط کاهنده ولتاژ معکوس کاهش می یابد.
- کاهنده ولتاژ معکوس:
بوسیله کاهنده ولتاژ معکوس، ولتاژ معکوس ثانویه را تقریباً به اندازه ولتاژ مثبت می توان کاهش داد. اجزای این وسیله عبارتند از لامپ دیود گازی (یا دیود خشک) و یک مقاومت درست شده که به طور سری به مدار اولیه وصل می شود.
- یکسوکننده تمام موج(دو پالس):
با استفاده مناسب از یکسوکننده ها در مدار ثانویه، جریان طی نیم سیکل در همان جهت نیم سیکل مثبت، از تیوپ اشعه ایکس می گذرد. بدین خاطر می توان گفت همیشه هدف تیوپ  اشعه ایکس مثبت و فیلامنت همیشه منفی خواهد بود. در هر لحظه فقط دو یکسوکننده در مدار قرار می¬گیرد و در هر نیم سیکل جریان نقطه دریک جهت از تیوپ اشعه ایکس عبور می کند.
- مدار پتانسیل ثابت تک فاز جهت switching ثانویه:
اجزای این مدار علاوه بر مدار قرارداری چهار لامپی(valve)، شامل دو خازن و دو لامپ خلاء تریود فشار قوی می باشد. لامپ تریود همان طوری که از نامش پیداست حباب شیشه ای خلاء است که شامل سه الکترود یعنی یک آند، یک کاتد و یک شبکه (grid) می باشد.
 آماده سازی اکسپوژر:
با فشار دکمة آماده سازی اکسپوژر فیلامنت های تیوپ اشعه ایکس و لامپ ها (valve) گرم شوند. آند شروع به چرخش می کند و کنتاکتور مدار اولیه برای بر قراری انرژی به ترانسفورماتور فشار قوی بسته می شود.
 تولید اکسپوژر:
با فشار کامل دکمه، اکسپوژر آغاز می شود. ولتاژ مثبت به گرید لامپ های تریود اعمال شده و بار منفی گرید خنثی میگردد. سپس جریان از لامپ ها و تیوپ اشعه ایکس عبور می کند. اعمال ولتاژ مثبت پس از زمان مشخص شده با تایمر متوقف گشته و با دادن ولتاژ منفی به گریدها، عبور جریان متوقف می شود.
 طرز کار مدار ثانویه:
در لحظه شروع اکسپوژر مقدار ولتاژ یکسوشده ترانسفورماتور صفر است. زیرا خازنها هنوز تخلیه نشده اند. درنتیجه تخلیه آنها توسط لامپهای تریود و تیوپ شروع می شود و ضمن تخلیه، ولتاژ آنها کاسته شده و کم کم با ولتاژ یکسوشده ترانسفورماتور فشار قوی برابر می گردد. ولتاژ ترانسفورماتور فشار قوی تا مقدار پیک افزایش یافته سپس خازنها مجدداً شارژ می شوند. ولتاژ خروجی ترانسفورماتور که شروع به کاهش می کند خازنها تخلیه شان شروع می شود و باز ولتاژها برابر می شوند سپس ولتاژ ترانسفورماتور خود به حداکثر رسیده و خازنها تخلیه می شوند و سپس با اعمال مجدد بار منفی به گرید لامپها، اکسپوژر خاتمه می یابد. در پایان ولتاژ خروجی ترانسفورماتور صفر است و خازنها تا حدی تخلیه شده اند.
 کنترل kv (با استفاده از تریودهای فشارقوی):
اختلاف پتانسیل (kv) دو سر تیوپ اشعه ایکس را با تغییر ولتاژ اعمالی به گرید لامپهای تریودی می توان تنظیم کرد. لامپ تریودی را که دارای امپدانس است درنظر می گیریم که مقدارش با بار گرید تغییر می کند. در عمل از اتوترانسفورماتوری استفاده می شود که بتواند کیلوولتاژی بیشتر از حد لازم تولیدکند. پس برای کاهش ولتاژ از لامپ تریودی استفاده می شود.
- مدار سه فاز شش پالس (با شش یکسوکننده):
ژنراتورهای تک فاز به سیم فاز خنثی کننده یا دو سیم فاز برق شهر وصل می شوند ولی ژنراتور سه فاز به سه سیم فاز وصل می شود.
مدار اولیه شامل سه اتوترانسفورماتور، سه سر متصل کننده (کنتاکتور) اولیه، سه سیم پیچ اولیه ترنسفورماتور فشار قوی و... می باشد. طرز کار مدار به صورت زیر است:
جریان فقط در یک جهت از تیوپ اشعه ایکس عبور می کند. جریان از یک یکسوکننده عبورکرده و از یک یکسوکننده دیگر باز می گردد و همیشه جهت جریان در تیوپ از فیلامنت به آند است. نحوه کار مشابه مدار پتانسیل چهار لامپی است، اما منبع برق قوی تری دارد. از تیوپ اشعه ایکس مجهز به کنترل گرید هم به عنوان مولد اشعه ایکس و هم به عنوان سوئیچ ثانویه مدار استفاده می شود که این نوع تیوپ تکرار اکسپوژرهای سریع را که برای سینه فلورگرافی ضروری است تأمین می کند.
• مزایای مدار سه فاز نسبت به مدار تک فاز در زمان اکسپوژر معین:
1- اشعه ایکس بیشتر
2- اشعه ایکس با متوسط طول موج کوتاه تر
• مزایای رادیوگرافیکِ ژنراتورهای اشعه ایکس سه فاز نسبت به تک فاز:
1- تولید پرتو نرم کمتر و کاهش دوز پوست بیمار.
2- تولید اشعه ایکس بیشتردر mA و kvp مشابه.
3- کاهش زمان اکسپوژر.
4- به¬دست آمدن ظرفیت تیوب (tube rating) در زمان اکسپوژر کوتاه.
5- افزایش عمر تیوپ اشعه ایکس به دلیل تحمل حرارتی آن.
- مدار 12 پالس (با 12 یکسوکننده):
با وجود آنکه ولتاژ موجی شکل حاصل از مدار سه فاز در مقایسه با تک فاز نوسان کمتری دارد، در مدار 12 پالس نوسان کمتر است و ولتاژ همواره مقدار ثابتی دارد.
- مدار گرم کننده فیلامنت تیوب اشعه ایکس:
ولتاژ این مدار با انتخاب تعداد مناسب حلقه های اتوترانسفورماتور به دست می آید. نوسان های طولانی مدت توسط جبران کننده، جبران می شود. ولی برای جبران نوسان های لحظه ای از ثابت کننده های استاتیک یا ثابت کننده الکترونیک استفاده می شود.
 ثابت کننده استاتیک:
فاقد قسمت متحرک است. از یک ترانسفورماتور و یک خازن تشکیل شده که اتصال آنها به گونه ای است که اثرات القایی و خازنی در یک فرکانس معین، ولتاژ خروجی ثابتی خواهد بود.
 ثابت کننده الکترونیکی:
از ترانسداکتور استفاده می شود. (ترانسداکتور، القاکننده ای است که امپدانس آن توسط سیم پیچ جداگانه d.c تغییر پیدا می کند)
- جبران کننده بار الکتریکی فضایی: اثرات بار الکتریکی فضایی را جبران می کند.
* بار الکتریکی فضایی: تجمع الکترون ها در اطراف فیلامنت و مقدار آن زمانی که به دو سرتیوب کیلوولتی اعمال نشود حداکثر است. درصورتی که ولتاژ آند بسیار کمتر از آن باشد که جریان اشباع تولیدکند، الکترون ها در اطراف فیلامنت باقی می ماند.
برای بازگرداندن جریان به مقدار اولیه اش (که توسط بار فضایی کاهش یافته) می توان جریان گرمایی فیلامنت را افزایش داد. تغییر جریان فیلامنت بوسیله جبران کننده بار فضایی بوجود می آید.
- کنترل میلی آمپر:
از تعدادی مقاومت تشکیل شده که به دلخواه می توان به هر کدام ولتاژ فیلامنت تیوپ را اعمال و  mA  مورد نظر را تولید کرد.
- مقاومت متغیر یا تریمر (Trimmer resistance): مقاومت متغیری است که برای تغییر مقادیر mA به کار می رود. هرگاه تمام مقادیر میلی آمپر از مقدار مورد نظر کمتر باشد، می توان مقاومت تریمر را کاهش داد تا مقادیر mAs به مقدار اولیه شان بازگردد.
- ترانسفورماتور کاهنده فیلامنت:
شامل دو سیم پیچ اولیه و دو ثانویه می باشد یکی برای فوکوس بزرگ  و یکی برای فوکوس کوچک می باشد. ولتاژ تغذیه کننده فیلامنت را می توان به هر دو سیم پیچ اولیه اعمال کرد. تنظیم سوئیچینگ مدار به نحوی است که در یک زمان فقط می توان به یک سیم پیچ اولیه انرژی داد.
- سوئیچینگ اکسپوژر (مدار اولیه):
با فشار دکمه اکسپوژر، مدار تایمر فعال می شود که سیم پیچ آهنربایی را فعال کرده و موجب بسته شدن کلید مدار اولیه می شود. جریانی که در این حال از مدارات اولیه و ثانویه می گذرد در هدف تیوپ،‌ اشعه ایکس تولید می کند. در انتهای مدت زمانی که توسط مدار تایمر تعیین می گردد انرژی سولنویید آهن ربا قطع شده و کلید مدار اولیه باز می شود و اکسپوژر خاتمه می یابد. سوئیچ مدار اولیه ممکن است مکانیکی (الکترومغناطیسی) و یا الکترونیکی باشد.
 سوئیچ کنتاکتور مکانیکی (الکترومغناطیسی)
1- اجزای ثابت شامل:
الف– سولنوئید که سیم پیچی آن با مدار تایمر به صورت موازی است.
ب– هسته که هنگام عبور جریان از سولنویید مغناطیسی می شود.
ج– تعدادی اتصالات مسی.
2- اجزای متحرک شامل:
الف– اتصالات مسی.
ب–  قطعه مغزی بزرگ که در هنگام عبور جریان از سولنویید به سمت هسته آن کشیده می شود.
• ترانسفورماتورهای سه فاز:
برای اینکه بتوانیم ولتاژ تقریباً c 1 در تیوب اشعه ایکس تولید کنیم از ژنراتورهای ولتاژ بالای سه فاز استفاده می کنیم که سه سیم پیچ در طرف اولیه و سه سیم پیچ در طرف ثانویه خود به صورت ستاره یا مثلث دارند، که با توجه به نحوه سیم بندی به سه نوع زیر تقسیم بندی می شود:
الف) شش پالس، شش یکسوکننده.
ب) شش پالس، دوازده یکسوکننده.
ج) دوازده پالس.

ماشينهاي الكتريكي جريان مستقيم

ماشينهاي الكتريكي جريان مستقيم

 

 

وسايل تبديل انرژي الكترومكانيكي گردان را ماشينهاي الكتريكي مي گويند.
طبقه بندي ماشينهاي الكتريكي
ماشينهاي الكتريكي به دو طريق دسته بندي مي شوند:
از نظر نوع جريان الكتريكي
الف- ماشينهاي الكتريكي جريان مستقيم
ب- ماشينهاي الكتريكي جريان متناوب
از نظر نوع تبديل انرژي
الف- مولدهاي الكتريكي كه انرژي مكانيكي را به انرژي الكتريكي تبديل مي كنند
ب- موتورهاي الكتريكي كه انرژي الكتريكي را به انرژي مكانيكي تبديل مي كنند
به طور كلي ماشينهاي الكتريكي جزء وسايل تبديل انرژي غير خطي هستند يعني هر تغيير در ورودي هميشه به يك نسبت در خروجي ظاهر نمي شود.
مولد ساده جريان مستقيم
يك مولد ساده جريان مستقيم از چهار قسمت اصلي زير تشكيل شده است

1- قطبهاي مغناطيسي: كه وظيفه ايجاد ميدان مغناطيسي مولد را بعهده دارد و مي تواند بصورت آهنرباي دائم و يا آهنرباي الكتريكي باشد
2- هاديها: براي ايجاد ولتاژ القايي به كار گرفته ميشود
3- كموتاتور: در ساده ترين حالت از دو نيم استوانه مسي كه توسط ميكا نسبت به يكديگر عايق شده اند تشكيل مي گردد، وظيفه يك طرفه كردن ولتاژ و جريان القايي را در خارج از مولد بعهده دارد.
4- جاروبك: جهت انتقال جريان الكتريكي از هاديها به مصرف كننده استفاده ميشود شكل زير مولد ساده جريان مستقيم را نشان ميدهد.

طرز كار مولد ساده جريان مستقيم: با حركت هاديها در فضاي ما بين قطبها باعث ميشود ميدان مغناطيسي توسط هاديها قطع ميشود بدين ترتيب مطابق پديده القاء در هاديها ولتاژ القاء ميشود.ابتدا و انتهاي هر كلاف به يك نيم استوانه مسي يا يك تيغه كوموتاتور وصل ميشود روي تيغه هاي كوموتاتور دو عدد جاروبك بطور ثابت قرار داشته و با حركت هاديها تيغه هاي كموتاتور زير جاروبك مي لغزند، بدين ترتيب در ژنراتورهاي جريان مستقيم از طريق كوموتاتور ولتاژ القاء شده طوري به جاروبكها منتقل مي شود كه هميشه يكي از جاروبكها داراي پلاريته مثبت و ديگري داراي پلاريته منفي است. شكل موج ولتاژ القاء شده در اين مولد ساده بصورت زير مي باشد.

براي افزايش سطح ولتاژ القاء شده و بهبود يكسوسازي بمنظور داشتن ولتاژ با دامنه ثابت بايد تعداد كلافها را افزايش داد و كلافها را به كمك تيغه هاي كوموتاتور سري كنيم.
چگونگي تغيير پلاريته ولتاژ القايي در مولد ساده
در مولد جريان مستقيم تغيير پلاريته ولتاژ خروجي عملاٌ در صورت ايجاد يكي از دو حالت زير ممكن مي شود:
1- جهت چرخش آرميچر عوض شود
2- جهت جريان در سيم پيچ قطبها تغيير كند در صورتيكه قطبها از نوع مغناطيس دائم نباشد
چگونگي تغيير دامنه ولتاژ القايي در مولد ساده
براي افزايش دامنه ولتاژ القا شده دو روش ممكن است:
1- افزايش سرعت چرخش آرميچر كه باعث افزايش ولتاژ بصورت خطي مي شود

2- افزايش جريان تحريك كه باعث افزايش ولتاژ مولد بصورت غير خطي مي شود

موتور ساده جريان مستقيم
موتور ساده از نظر ساختماني مانند مولد ساده جريان مستقيم مي باشد فقط نحوه كار آن با مولد ساده جريان مستقيم تفاوت دارد. در موتور ساده هاديها از طريق كوموتاتور و جاروبكها به يك منبع جريان مستقيم متصل مي شود در اينصورت جرياني از هاديها عبور كرده و در نتيجه مطابق نيروي لورنس به هاديها نيروي وارد ميشود و آنها به حركت در مي آيد.

نحوه ايجاد نيرو و گشتاور در موتور ساده: در صورتيكه از يك كلاف تك حلقه كه بين قطبهاي يك مغناطيس قرار دارد جريان الكتريكي عبور كند مطابق شكل به بازوي سمت راست نيروي به سمت بالا و به بازوي سمت چپ نيروي بسمت پايين وارد مي شود با وارد شدن دو نيروي مختلف الجهت به دو طرف كلاف طبيعي است كه كلاف حول محورش شروع به دوران خواهد نمود يعني وارد آمدن زوج نيرو موجب ايجاد گشتاور لازم شده است.

در اين موتور ساده اگر صفحه كلاف عمود بر خطوط ميدان مغناطيسي قرار گيرد به آن گشتاوري وارد نميشود در ضمن كه گشتاور وارد شده نيز دامنه يكنواخت ندارد براي رفع شدن اين معايب مي بايست تعداد كلافها و تيغه هاي كوموتاتور را افزايش داد كلافها در زاويه هاي مختلف قرار مي گيرد و با هم توسط تيغه هاي كوموتاتور سري مي شود.

تغيير جهت گردش در موتور ساده DC: تغيير جهت گردش موتور ساده به دو روش زير ممكن است:
1- تغيير جهت جريان در كلاف كه با تغيير پلاريته ولتاژ منبع از خارج موتور ميسر است
2- تغيير قطبهاي مغناطيسي كه با تغيير جهت جريان در سيم پيچي تحريك ممكن است
ساختمان ماشينهاي جريان مستقيم
اجزاء تشكيل دهنده ماشينهاي جريان مستقيم را ميتوان به صورت زير دسته بندي كرد:
1- قسمت ساكن شامل قطبها و بدنه
2- قسمت گردان (آرميچر)
3- مجموعه جاروبك و جاروبك نگهدارها
هر كدام از قسمتهاي فوق بطور خلاصه توضيح داده مي شود
1- اجزاء ساكن ماشينهاي جريان مستقيم: قسمتهاي ساكن جريان مستقيم شامل اجزاء زير هستند:
الف- قطبهاي اصلي
ب- قطبهاي كمكي
ج- بدنه
- قطبهاي اصلي: وظيفه اين قسمت تامين ميدان مغناطيسي مورد نياز ماشين است. قطبهاي اصلي خود شامل قسمتهاي زير مي باشد:
- هسته قطب: از ورقهاي فولاد الكتريكي به ضخامت حدود 5/0 تا 65/0 ميلي متر با خاصيت مغناطيسي قابل قبول تشكيل مي شود.
- كفشك قطب: شكل قطب به نحوي است كه سطح مقطع كوچكتر براي سيم پيچ اختصاص داده مي شود و قسمت بزرگتر كه كفشك قطبي نام دارد سبب شكل دادن ميدان مغناطيسي و سهولت هدايت فوران مغناطيسي به فاصله هوايي مي شود.
- سيم پيچ تحريك: يا سيم پيچ قطب اصلي كه دور هسته قطب پيچيده مي شود، براي جريانهاي كم بايد تعداد دور سيم پيچ تحريك زياد باشد و سطح مقطع آن كم و برا ي جريانهاي زياد تعداد دور كم براي سيم پيچ لازم است و با سطح مقطع زياد

- قطبهاي كمكي: قطبهاي كمكي در ماشينهاي جريان مستقيم از هسته و سيم پيچ تشكيل مي شوند، هسته قطبهاي كمكي را معمولاٌ از فولاد يكپارچه مي سازند. سيم پيچي قطبهاي كمكي نيز با تعداد دور كم و سطح مقطع زياد پيچيده مي شوند.
- بدنه: قطبهاي اصلي، كمكي، جاروبك نگهدارها روي بدنه ماشين محكم مي شوند و بوسيله ماشين روي پايه اش نصب مي گردد. قسمتي از بدنه را هسته آهني تشكيل مي دهد كه براي هدايت فوران مغناطيسي قطبهاي اصلي و كمكي بكار مي رود اين قسمت طوق بكار مي رود. شكلهاي زير قطب اصلي و كمكي ماشين جريان مستقيم را نشان ميدهد.

2- قسمت گردان يا آرميچر: در ماشينهاي جريان مستقيم قسمت گردنده را القاء شوند يا آرميچر مي نامند كه از اجزاء زير تشكيل شده است:
الف- هسته آرميچر
ب- سيم پيچي آرميچر
ج- كلكتور يا يكسوكننده مكانيكي
د- محور
ﻫ- پروانه خنك كننده
- سيم پيچي آرميچر: از كلافهاي مشابهي تشكيل مي شود كه با الگوي مناسب تهيه و در شيارها قرار مي گيرد سيم پيچي آرميچر مبتني بر اصول فني بوده و از طراحي ماشينهاي جريان مستقيم تبعيت مي كند.
- كلكتور: از تيغه هاي مسي سخت كه توسط ميكا نسبت به يكديگر و محور ماشين عايق شده اند تشكيل مي شود.
- محور: محور آرميچر ماشينهاي جريان مستقيم بايد از فولادي تهيه گردد كه خاصيت مغناطيسي آن كم اما استحكام مكانيكي كافي در مقابل تنشهاي برشي، كششي، و پيچشي را دارا باشد انتخاب كردن محور ضعيف خطر آفرين بوده و ممكن بوده در مواقع بروز خطا سبب انهدام كلي ماشين گردد.
- پروانه خنك كننده: پروانه خنك كننده سبب تهويه و ازدياد عمر مفيد ماشين ميشود شكل زير آرميچر ماشين DC با پروانه خنك كننده را نشان ميدهد.

3- جاروبك و جاروبك نگهدارها: وظيفه جاروبك نگهدار قرار دادن صحيح جاروبك روي تيغه هاي كلكتور است جاروبكها قطعاتي از جنس زغال يا گرافيت مي باشند كه براي گرفتن جريان از كلكتور يا دادن جريان به آن استفاده مي شود.
سيم پيچي آرميچر ماشينهاي جريان مستقيم
همانطور كه قبلا اشاره شد سيم پيچي آرميچر مبتني بر اصول فني خاص مي باشد كه در طراحي آن به نكات مهمي از قبيل استحكام مكانيكي، الكتريكي و حرارتي با عمر مفيد و عادي حدود 20 سال حداكثر گشتاور و جريان و ولتاژ با حداقل نوسانة جرقه كم بين زغال و كلكتور و صرفه جويي در مواد اوليه بايد توجه كرد.
بسته به نياز كلافها مي توانند بطور سري يا موازي يا تركيبي از اين دو به همديگر وصل مي شوند.
در صورتيكه كلافها با هم سري شوند نيرومحركه كلافها با هم جمع مي شوند و ولتاژ دهي آرميچر افزايش مي يابد. (سيم پيچي موجي)
در صورتيكه كلافها موازي شوند تعداد مسيرهاي جريان موجود در آرميچر افزايش يافته و قابليت ولتاژ دهي آرميچر افزايش مي يابد. (سيم پيچي حلقوي)
توضيح كامل روشهاي سيم پيچي آرميچر در كتابهاي سيم پيچي DC مطرح شده است و ما در اين جزوه به مصرفي آن كفايت مي كنيم.
الف- سيم پيچي حلقوب شامل حلقوي ساده و حلقوي مركب
ب- سيم پيچي موجي شامل موجي ساده و موجي مركب
ج- سيم پيچي پاي قورباغه اي
لازم است در اينجا تعداد مسيرهاي جريان كه در هر نوع ايجاد مي شود نيز معرفي شود. تعداد مسيرهاي جريان را با 2a نشان ميدهند كه بشرح زير است:
                                                                     2a = 2P          حلقوي ساده
                                                                     2a = 2P.m      حلقوي مركب
                                                                     2a = 2            موجي ساده
                                                                     2a = 2m         موجي مركب
2P : تعداد قطبهاي آرميچر ، m : درجه مركب بودن آرميچر
عكس العمل مغناطيسي آرميچر:
چنانچه ماشينهاي جريان مستقيم زير بار قرار گيرند يعني از سيم پيچي آرميچر جريان عبور كند يك ميدان عكس العمل (عرضي) توسط آرميچر ايجاد مي گردد. اين ميدان باعث مي شود منطقه خنثي در مولدها در جهت چرخش و در موتورها در خلاف جهت چرخش تغيير مكان دهد. عكس العمل آرميچر علاوه بر انحراف محور خنثي سبب تضعيف ميدان مغناطيسي اصلي مي شود در نتيجه نيرو محركه القاء شده در سيم پيچ كم شده، تلفات انرژي در ماشين و جرقه در زير جاروبكها بوجود مي آيد براي از بين بردن و يا كم كردن اثر عكس العمل در ماشينهاي جريان مستقيم مي توان از قطبهاي كمكي و يا در ماشينهاي بزرگتر از سيم پيچي جبرانگر هم استفاده كرد.

پديده كموتاسيون:
تغيير تماس جاروبك از يك تيغه كموتاتور به تيغه ديگر كموتاسيون نام دارد  در اين جابجايي كلافي كه تحت كموتاسيون قرار مي گيرد چون توسط جاروبك اتصال شده  بايد در صفحه خنثي قرار گيرددر عين حال چون جريان در اين كلاف در زمان كموتاسيون تغيير مقدار و جهت ميدهد سبب بوجود آمدن ولتاژ خود القايي در اين كلاف شده و از آنجا كه اين كلاف توسط جاربك و تيغه هاي كموتاتور اتصال كوتاه شده است جرقه نسبتاٌ شديد بين زغالها و كموتاتور بوجود مي آيد. قطبهاي كمكي براي رفع اين عيب موثر خواهد بود. اما در ماشينهاي كه قطب كمكي ندارند بهبود عمل كموتاسيون با تغيير محل جاروبكها (در جهت گردش در مولدها و در خلاف جهت گردش در موتورها) انجام گيرد. اين جابجايي درست كاملا امكان پذير و قابل مشاهده مي باشد.

برگرفته از مقاله سيد هادي ملك

دودكش خورشيدي- راهكاري جديد براي توليد برق از انرژي خورشيدي

دودكش خورشيدي- راهكاري جديد براي توليد برق از انرژي خورشيدي

 

اساساً اگر بخواهيد انرژيهاي تجديد‌پذير از كاربرد وسيعي برخوردار شوند بايد كه تكنولوژي‌هاي ارايه شده ساده و قابل اعتماد بوده و براي كشورهاي كمتر توسعه يافته نيز مشكلات فني به همراه نداشته باشد و بتوان از منابع محدود مواد خام آنها نيز استفاده كرد. در مرحله بعدي نيز بايد به آب زياد نياز نداشته باشد. در همينجا بايد گفت كه تكنولوژي دودكش داراي اين شرايط است. بررسيهاي اقتصادي نشان داده است كه اگر اين نيروگاهها در مقياس بزرگ (بزرگتر يا مساوي 100 مگاوات) ساخته شوند، قيمت برق توليدي آنها قابل مقايسه با برق نيروگاههاي متداول است. اين موضوع كافي است كه بتوان انرژي خورشيدي را در مقياسهاي بزرگ نيز به خدمت گرفت. بر اين اساس مي‌توان انتظار داشت كه دودكشهاي خورشيدي بتوانند در زمينه توليد برق براي مناطق پرآفتاب نقش مهمي را ايفا كنند.

بايد توجه داشت كه تكنولوژي دودكش خورشيدي در واقع از سه عنصر اصلي تشكيل شده است كه اولي جمع‌‌كننده هوا و عنصر بعدي برج يا همان دودكش و قسمت آخر نيز توربينهاي باد آن است و همه عناصر آن براي قرنها است كه بصورت شناخته شده درآمده‌اند و تركيب آنها نيز براي توليد برق در سال 1931 توسط گونتر مورد بحث قرار گرفته است.

 در سال 84-1983 نيز نتايج آزمايشات و بحثهاي نمونه‌اي از دودكش خورشيدي كه در منطقه مانزانارس در كشور اسپانيا ساخته شده بود، ارايه شد. در سال 1990 شلايش و همكاران در مورد قابل تعميم بودن نتايج بدست آمده از اين نمونه دودكش بحثي را ارايه كردند. در سال 1995 شلايش مجدداً اين بحث را مورد بازبيني قرار داد. در ادامه در سال 1997 كريتز طرحي را براي قرار دادن كيسه‌هاي پر از آب در زير سقف جمع‌آوري كننده حرارت ارايه كرد تا از اين طريق انرژي حرارتي ذخيره‌سازي شود. گانون و همكاران در سال 2000 يك تجزيه و تحليل براي سيكل ترموديناميكي ارايه كردند و بعلاوه در سال 2003 نيز مشخصات توربين را مورد تجزيه و تحليل قرار دادند. در همين سال روپريت و همكاران نتايج حاصل از محاسبات ديناميك سيالاتي و نيز طراحي توربين براي يك دوربين خورشيدي 200 مگاواتي را منتشر ساختند. در سال 2003 دوز سانتوز و همكاران تحليلهاي حرارتي و فني حاصل از محاسبات حل شده به كمك كامپيوتر را ارايه كردند.
در حال حاضر در استراليا طرح نيروگاه دودكش خورشيدي با ظرفيت 200 مگاوات در مرحله طراحي و اجرا است http://www.enviromission. Com.au. بايد گفت كه استراليا مكان مناسبي براي اين فناوري است چون شدت تابش خورشيد در اين كشور زياد است. در ثاني زمينهاي صاف و بدون پستي و بلندي در آن زياد است و ديگر اينكه تقاضا براي برق از رشد بالايي برخوردار است ونهايتاً اينكه دولت اين كشور خود را به افزايش استفاده از انرژيهاي تجديد‌پذير ملزم كرده است و از اين رو به 9500 گيگاوات ساعت برق در سال از منابع تجديد پذير جديد نياز دارد.

اصول كار:
هوا در زير يك سقف شفاف كه تشعشع خورشيدي را عبور مي‌دهد، گرم مي‌شود. بايد توجه داشت كه وجود اين سقف و زمين زير آن بعنوان يك كلكتور يا جمع‌كننده خورشيدي عمل مي‌كند. در وسط اين سقف شفاف يك دودكش يا برج عمودي وجود دارد كه هواي زيادي از پايين آن وارد مي‌شود. بايد محل اتصال سقف شفاف و اين برج بصورتي باشد كه منفذي نداشته باشد و اصطلاحاً «هوا بند» شده باشد. بر همگان روشن است كه هواي گرم چون سبكتر از هواي سرد است به سمت بالاي برج حركت مي‌كند. اين حركت باعث ايجاد مكش در پايين برج مي‌شود تا هواي گرم بيشتري را به درون بكشد و هواي سرد پيراموني به زير سقف شفاف وارد شود. براي اينكه بتوان اين فناوري را بصورت 24 ساعته مورد استفاده قرارداد مي‌توان از لوله‌ها يا كيسه‌هاي پرشده از آب در زير سقف استفاده كرد. اين موضوع بسيار ساده انجام مي‌شود يعني در طول روز آب حرارت را جذب كرده وگرم مي‌شود و در طول شب اين حرارت را آزاد مي‌كند. قابل ذكر است كه بايد اين لوله‌ها را فقط براي يكبار با آب پر كرده و به آب اضافي نيازي نيست. بنابراين اساس كار بدين صورت است كه تشعشع خورشيدي در اين برج باعث ايجاد يك مكش به سمت بالا مي‌شود كه انرژي حاصل از اين مكش توسط چند مرحله توربين تعبيه شده در برج به انرژي مكانيكي تبديل شده و سپس به برق تبديل مي‌شود.

توان خروجي:
به زبان ساده مي‌توان توان خروجي برجهاي خورشيدي را بصورت حاصل‌ضرب انرژي خورشيدي ورودي (Qsolar) در راندمان مربوط به جمع‌‌كننده، برج و توربين بيان كرد:
در ادامه سعي مي‌شود پارامترهاي قابل محاسبه مشخص شوند ودر اين راستا بايد گفت كه Qsolar را مي‌توان بصورت حاصلضرب تشعشع افقي (Gh) درمساحت كلكتور (Acoll) نوشت.
در داخل برج جريان گرمايي ناشي از كلكتور به انرژي سينتيك (بصورت كنوكسيون) و انرژي پتانسيل (افت فشار در توربين) تبديل مي‌شود. بنابراين متوجه مي‌شويم كه اختلاف دانسيته هوا كه ناشي از افزايش دما در كلكتور است، بعنوان يك نيروي محركه عمل مي‌كند. هواي سبكتر موجود در برج در قسمت تحتاني و در قسمت فوقاني برج به هواي اطراف متصل است و از اين رو باعث ايجاد يك حركت روبه بالا مي‌شود. در يك چنين حالتي يك اختلاف فشار بين قسمت پايين برج (خروجي كلكتور) و محيط اطراف ايجاد مي‌شود كه فرمول آن بصورت زير است:
بر اين اساس با افزايش ارتفاع برج، ΔPtot افزايش خواهد يافت.
البته اين اختلاف فشار را مي‌توان (با فرض قابل صرفنظر كردن اتلافهاي اصطكاكي) به اختلاف استاتيك و ديناميك تقسيم كرد:
قابل ذكر است كه اختلاف فشار استاتيك در توربين افت مي‌كند و اختلاف فشار ديناميك بيانگر انرژي سينتيك جريان هوا است.
مي‌توان بين توان موجود دراين جريان و اختلاف فشار كل و جريان حجمي هوا وقتي كه ΔPs=0، رابطه‌اي نوشت:
راندمان برج را بصورت زير بيان مي‌كنند:
در عمل افت فشار استاتيك وديناميك ناشي از توربين است. در حالتي كه توربين وجود نداشته باشد مي‌توان به حداكثر سرعت جريان دست يافت و تمام اختلاف فشار موجود به انرژي سينتيك تبديل مي‌شود:
بر اساس تخمين Boussinesq حداكثر سرعت قابل دسترسي براي جريان جابجايي آزاد بصورت زير است:
كه دراين فرمول ΔT همان افزايش دما بين محيط و خروجي كلكتور (ورودي دودكش) است. معادل زير بيانگر راندمان برج و پارامترهاي موثر در آن است:
بر اساس اين نمايش ساده شده در بين پارامترهاي دخيل در دودكش خورشيدي، مهمترين عامل در راندمان برج، ارتفاع آن است. مثلاً براي برجي به ارتفاع 1000 متر اختلاف بين محاسبات دقيق و محاسبه تقريبي ارايه شده، قابل صرفنظر كردن است.
با دقت در معادلات (1)، (2) و (3) مي‌توان دريافت كه توان خروجي يك دودكش خورشيدي متناسب باسطح كلكتور و ارتفاع برج است.
مشخص شد كه توان توليد برق يك دودكش خورشيدي متناسب با حجم حاصل از ارتفاع برج و سطح كلكتور است يعني مي‌توان با يك برج بلند و سطح كم و يا يك برج كوتاه با سطح وسيع به يك ميزان برق توليد كرد. البته اگر اتلاف اصطكاكي وارد معادلات شود ديگر موضوع فوق صادق نيست. با اين وجود تا زماني كه قطر كلكتور بيش از حد زياد نشود مي‌توان از قاعده سرانگشتي فوق استفاده كرد.

كلكتور:
هواي گرم مورد نياز براي دودكش خورشيدي توسط پديده گلخانه‌اي در يك محوطه‌اي كه با پلاستيك يا شيشه پوشانده شده و حدوداً چند متري از زمين فاصله دارد، ايجاد مي‌شود. البته با نزديك شدن به پايه برج، ارتفاع ناحيه پوشانده شده نيز افزايش مي‌يابد تا تغيير مسير حركت جريان هوا بصورت عمودي با كمترين اصطكاك انجام پذيرد. اين پوشش باعث مي‌شود كه امواج تشعشع خورشيد وارد شده و تشعشعهاي با طول موج بالا مجدداً از زمين گرم بازتاب كند. زمين زير اين سقف شيشه‌اي يا پلاستيكي، گرم شده و حرارت خود را به هوايي كه از بيرون وارد اين ناحيه شده است و به سمت برج حركت مي‌كند، پس مي‌دهد.

ذخيره‌سازي:
اگر به يك ظرفيت اضافي براي ذخيره‌سازي حرارت نياز باشد، مي‌توان از لوله‌هاي سياه رنگ كه با آب پر شده‌اند و بر روي زمين در داخل كلكتور قرار داده شده‌‌اند، بهره جست. اين لوله‌ها را بايد فقط يكبار با آب پر كرده و دو طرف آنها را بست و بنابراين تبخير نيز رخ نخواهد داد. حجم آب درون لوله‌ها بنحوي انتخاب مي‌شود كه بسته به توان خروجي نيروگاه لايه‌اي با ضخامت 20-5 سانتيمتري تشكيل شود.
در شب زماني‌كه هواي داخل كلكتور شروع به سرد شدن مي‌كند، آب داخل لوله‌ها نيز حرارت ذخيره شده در طول روز را آزاد مي‌كند. ذخيره حرارت به كمك آب بسيار موثرتر از ذخيره در خاك به تنهايي است چون همانطور كه مي‌دانيد انتقال حرارت بين لوله و آب بسيار بيشتر از انتقال حرارت بين سطح خاك و لايه‌هاي زيرين است و اين از آن بابت است كه ظرفيت حرارتي آب پنج برابر ظرفيت حرارتي خاك است.

برج:
برج به خودي خودنقش موتور حرارتي نيروگاه را بازي مي‌كند و همانند يك لوله تحت فشار است كه به دليل دارا بودن نسبت مناسب سطح به حجم از اتلاف اصطكاكي كمي برخوردار است. در اين برج سرعت مكش به سمت بالاي هوا تقريباً متناسب با افزايش دماي هوا (ΔT) در كلكتور و ارتفاع برج است. در يك دودكش خورشيدي چند مگاواتي، كلكتور باعث مي‌شود كه دماي هوا بين 35-30 درجه سانتيگراد افزايش يابد و اين به معني سرعتي معادل m/sec15 است كه باعث حركت شتابدار هوا نخواهد شد و بنابراين براي انجام عمليات تعمير و نگهداري مي‌توان براحتي وارد آن شد و ريسك سرعت بالاي هوا وجود ندارد.

توربين‌ها:
با بكارگيري توربينها، انرژي موجود در جريان هوا به انرژي مكانيكي دوراني تبديل مي‌شود. توربينهاي موجود در دودكش خورشيدي شبيه توربينهاي بادي نيستند و بيشتر شبيه توربينهاي نيروگاههاي برقابي هستند كه با استفاده از توربينهاي محفظه‌دار، فشار استاتيك را به انرژي دوراني تبديل مي‌كنند. سرعت هوا در قبل و بعد از توربين تقريباً يكسان است.. توان قابل حصول در اين سيستم متناسب با حاصلضرب جريان حجم هوا در واحد زمان و اختلاف فشار در توربين است. از نقطه نظر بهره‌وري بيشتر از انرژي، هدف سيستم كنترل توربين بحداكثر رساندن اين حاصلضرب در تمام شرايط عملياتي است.

مدل آزمايشي:
براي ساخت يك مدل ازمايشي، تحقيقات تئوريك مفصلي انجام شده كه آزمايشات تونل باد وسيعي را بهمراه داشت و نهايتاً در سال 1981 منجر به ساخت واحدي با توان توليد 50 كيلووات برق در منطقه مانزانارس (Manzanares) در 150 كيلومتري جنوب مادريد در كشور اسپانيا شد و اين واحد از كمك مالي وزارت تحقيق و فناوري آلمان برخوردار بود.
هدف از اين طرح تحقيقاتي، تطبيق، اندازه‌گيري محلي، مقايسه پارامترهاي تئوريك و عملي و بررسي تاثير اجزاء مختلف دودكش خورشيدي بر راندمان و نيز توان توليدي اين فناوري تحت شرايط واقعي و نيز شرايط خاص آب و هوايي بود.
پوشش سقف قسمت كلكتور نه تنها بايد شفاف يا حداقل نيمه شفاف باشد بلكه بايد محكم بوده و از قيمت قابل قبولي برخوردار باشد. براي اين پوشش نوعي از ورقه‌هاي پلاستيكي و نيز شيشه‌ مورد توجه قرار گرفتند تا مشخص شود در درازمدت كداميك از آنها بهتر بوده و صرفه اقتصادي دارد. بايد توجه داشت كه شيشه مي‌تواند ساليان سال در مقابل طوفان و باد مقاومت كرده وآسيب نبيند و در مقابل بارانهاي فصلي نيز نوعي خاصيت خود تميز كنندگي بروز مي‌دهد.
در عوض لايه‌هاي پلاستيكي را بايد درون يك قاب قرار داد و وسط آنها نيز اصطلاحاً به سمت زمين شكم مي‌دهد. هرچند هزينه اوليه سرمايه‌گذاري ورقه‌هاي پلاستيكي كمتر است ولي در مانزانارس با گذشت زمان اين لايه‌ها شكننده شدند و آسيب ديدند. البته با پيشرفت در ساخت لايه‌هاي مقاوم در برابر دما و اشعه ماوراء بنفش مي‌توان به استفاده از پلاستيكها نيز اميداور بود.
مدل ساخته شده در اسپانيا در سال 1982 تكميل گشت و هدف اصلي از ساخت آن نيز گردآوري اطلاعات بود. بين اواسط 1986 تا اوايل 1989 اين واحد بطور مرتب هر روز مورد استفاده قرار گرفت و برق توليدي آن نيز به شبكه برق سراسري متصل شد. طي اين دوره 32 ماهه اين واحد بصورت كاملاً اتوماتيك راهبري شد. در سال 1987 در اين منطقه حدود 3067 ساعت با شدت تابش w/m2 150 وجود داشته است.
يكي از مطالب قابل توجه در راهبري اين مدل آزمايشي آن بود كه اسپانيايي‌ها در زير قسمت كلكتور اقدام به كشاورزي كردند تا اين امكان را نيز در طرح خود مورد بررسي قرار دهند و اصطلاحاً از زمين بصورت بهينه استفاده كنند. نتيجه اين قسمت از تحقيق آن بود كه توانستند گياه مورد نظر خود را پرورش دهند و تاثير آن را بر رطوبت هواي زير سقف و ديگر پارامترهاي مربوطه مورد ارزيابي قرار دهند.
تمامي نتايج بدست آمده بيانگر آن بوده است كه اين فناوري از قابليت كافي جهت استفاده در مقياسهاي بزرگتر را دارا است. بر پايه اين نتايج يك سري تحقيقات توسط موسسات و دانشگاههاي مختلف انجام شد تا وضعيت آن را شبيه سازي و مدلسازي كند تا بتوان نتايج اين سيستم در مقياس بزرگتر را پيشگويي كرده و قابل بررسي كرد.

تحولات آينده:
همانطور كه در ابتداي مقاله اشاره شد در آينده نزديك قرار است يك نيروگاه دودكش خورشيدي با ظرفيت 200 مگاوات در استراليا ساخته شود كه ارتفاع برج آن 1000 متر خواهد بود. بر اساس اطلاعات بدست آمده كشور آفريقاي جنوبي نيز در نظر دارد با كمك سازمانهاي بين‌المللي و نيز نهادهاي سازمان ملل متحد يك نيروگاه با برجي به ارتفاع 1500 متر احداث كند تا از آن براي رفع كمبود برق خود استفاده كند. در اين ارتباط بايد متذكر شد كه دولت هند نيز براي اجراي اين طرح در ايالت گجرات اعلام آمادگي كرده است.
هر چند در ابتدا ساخت برجهاي مرتفع كاري سخت بنظر مي‌رسد ولي نبايد از نظر دور ساخت كه برج مرتفع شهر تورنتو كانادا در حال حاضر داراي 600 متر ارتفاع است و ژاپنيها در نظر دارند آسمانخراشهايي با ارتفاع 2000 متر در مناطقي بسازند كه امكان زمين لرزه آنها نيز زياد است و نهايتاً آنكه ساخت برج ميلاد در كشورمان ايران نيز تاييدي بر اين مدعاست كه امروزه ساخت يك چنين سازه‌هايي دور از دسترسي نيست و ضمناً ما در ساخت سازه‌ سدهاي آبي نشان داده‌ايم كه براحتي مي‌توانيم سازه‌هاي عظيم بتني را برپا سازيم.
جهت اطلاع بيشتر در جدول 2 اندازه‌هاي مختلف فناوري دودكش خورشيدي براي ظرفيتهاي مختلف توليد برق ذكر شده است.
نبايد از نظر دور داشت كه با افزايش قيمت سوختهاي فسيلي معادلات به نفع فناوريهاي مرتبط با انرژيهاي تجديد‌پذير تغيير خواهد كرد. در ثاني در كشورهايي كه دستمزد نيروي كار پايين است، هزينه توليد برق با اين روش كاهش خواهد يافت چون تقريباً نيمي از هزينه ساخت يك چنين نيروگاهي مربوط به هزينه ساخت كلكتور مي‌شود كه با كارگران ارزان و نسبتاً غيرماهر مي‌توان براحتي آن را ساخت.

نتيجه‌گيري:
با توجه به اجرايي شدن معاهده زيست‌محيطي كيوتو پس از پيوستن روسيه و عضويت ايران در اين معاهده، بنظر مي‌رسد كه بايد به دنبال راههايي جهت كاستن از ميزان انتشار گازهاي گلخانه‌اي بود.
يكي از بهترين روشها جهت حصول به اين هدف، استفاده از انرژيهاي تجديد‌پذير است و در اين راستا براي كشورهاي در حال توسعه ميتوان فناوري «دودكش خورشيدي» را معرفي كرد. اين معرفي از آن جهت است كه قسمت عمده كار با نيروي نسبتاً غيرماهر قابل انجام است و اين سيستم قادر است بدون نياز به تعمير و نگهداري خاص براي مدت مديدي برق توليد كند و مناسب براي كشورهايي است كه ميزان تابش خورشيد در آنها زياد است. بعلاوه نبايد رشد بالاي تقاضا براي برق در كشوري مانند ايران را نيز از ياد برد.
در ضمن مي‌توان اينگونه طرحها را با استفاده از اعتبارات تعيين شده در معاهده كيوتو كه اصطلاحاً CDM
(Clean Development Mechanism)
خوانده مي‌شوند و حتي اعتبارات ديگر سازمانهاي بين‌المللي پيگيري كرد چون بسياري از سازمانها و كشورها حاضرند جهت استفاده از نتايج و نيز توسعه اينگونه فناوريها،‌كمكهايي را به كشورهاي داوطلب اعطا كنند.

حفاظت و رله :
مقاله: روشي جهت افزايش ناحيه تحت حفاظت كليد در ثانويه مبدل ولتاژ
نوشته شده در شنبه 11 فروردين ماه 1386 راد بوووف

نوشتار حاضر حاصل كنكاشي ذهني جهت حل يا تخفيف يك مشكل فني در مرحله اجرا و راه اندازي پست فشار قوي يكي از نيروگاههاي حرارتي در حال احداث كشور ماست .
ايده مطرح شده در اين مقاله ، هر چند بسيار ساده وابتدايي است اما با تفكر در كليه جوانب آن در شرايطي مي تواند بسيار مفيد و كارآمد باشد .

حفاظت ثانويه ترانس اندازه گيري ولتاژ
موضوع شكست مدار جريان بعنوان يك روش الكترومكانيكي جهت تحديد جريان خطا در مسيرهاي حاوي نيروي محركه الكتريكي (EMF) قبل از پيدايش مواد ابررسانا تنها ايده مطرح جهت پاكسازي خطا از مدارهاي الكتريكي بوده است ، با اين حال همين روش ساده با توجه به نيازمنديهاي شبكه هاي مدرن الكتريكي از ظرفيتهاي بالايي جهت جذب و بكارگيري گروه قابل توجهي از رشته هاي تخصصي شامل برق ، مكانيك ، علم مواد ، الكترونيك و كامپيوتر است.
علاوه بر آن مكان يابي مناسب جهت نصب مدار شكنهاي مورد بحث ، موضوع دسته ديگري از تحقيقات و پژوهشهاي انجام شده در قالب تحليلهاي رياضي شبكه هاي الكتريكي همچنين ايمني و قابليت اطمينان بهره برداري از آنها است ، كه بحث حاضر از جهاتي در اين گروه قابل دسته بندي است .

ترانس ولتاژ به واسطه اتصال اوليه آن از ديد مدار ثانويه عليرغم ماهيت انتقالي آن ، يك منبع انرژي امپدانس داخلي مشخص است ،‌هر چه كليد حفاظتي منصوب در ثانويه ترانس به سيم پيچي آن نزديكتر باشد از ناحيه تحت حفاظت بيشتري برخوردار است . بطور مثال در ترانسهاي ولتاژ مستقر در پستهاي فشار قوي ،‌ اولين مكان بعد از سيم پيچي جهت نصب مناسب كليد حفاظتي ، جعبه پيش بيني شده روي ترانس ولتاژ توسط سازنده است و مكان بعدي تابلو توزيع پيش بيني شده در محوطه پست جهت انشعابات مورد نياز است .

بعضي از سازندگان بدليل اجتناب از قبول مسئوليتهاي ناشي از دسترسي بهره بردار پست به كليد حفاظتي منصوب در جعبه ترانس ولتاژ ، بطور كلي از نصب آن صرفنظر و اين حفاظت را خارج از محدوده ترانس ولتاژ به عهده استفاده كننده
مي گذارند . در اين حالت ناحيه بينابيني ترانس ولتاژ و تابلو توزيع محوطه و مسئله عدم حفاظت آن ناحيه در قبال اتصال كوتاه يا نشتي جريان موضوع يك رشته از مباحث فني بين طراح و مسئولين بهره برداري پست خواهد بود .
سئوالي كه در اينجا مطرح مي شود آن است كه چگونه مي توان ناحيه مزبور را به بهترين روش و صرف كمترين هزينه ممكن تحت پوشش حفاظتي قرارداد ؟ آيا كليد حفاظتي منصوب در تابلوي توزيع محوطه علاوه بر نواحي پائين دست قادر به پوشش نواحي بالا دست خود نيز
هست ؟ پاسخ سئوال مذكور در اتصالات مرسوم منفي است ، زيرا كليد ياد شده تنها قادر به پوشش نواحي پائين دست خود است و جريان گذرنده از نواحي بالا دست را احساس نمي كند ، اما اگر اتصال ياد شده به نحو ديگري انجام شود پاسخ باز هم منفي است ؟
در شكل زير با انتقال كليد حفاظتي از ناحيه شماره 1 به ناحيه شماره 2 (انتقال كليد از سيم فاز به سيم نول در داخل تابلوي توزيع محوطه) مي توان بدون تغيير مكان نصب كليد نواحي بالا دست را نيز در مقابل دسته بسيار بزرگي از خطاها حفاظت كرد.
در شكل زير مسير عبور جريان اتصال كوتاه به ازاي خطاي تكفاز به زمين در ناحيه بالا دست نشان داده شده كه ناگريز از تحريك كليد حفاظتي است .
در شكل زير نيز مسير عبور جريان فاز – فاز در اثر خطاي رخ داده در ناحيه بالا دست كه باعث عملكرد كليد منصوب در پائين دست مي شود ، ملاحظه مي شود .
با دقت در اشكال بالا ملاحظه مي شود ، اصل اساسي شكست جريان خطا همچنان جاري است و تنها بايستي مفهوم بالا دست (Up stream) و پائين دست (down stream) در اتصالات غير متداول مورد بازنگري قرار گيرد . با اين حال حفاظت مذكور هنوز در مقابل اتصال كوتاه هاي سيم نول هر يك از ترانسهاي ولتاژ در بالا دست بي عمل باقي مي ماند كه به دليل احتمال كم آن در مقابل مزاياي ديگر طرح قابل چشم پوشي است .

نكته قابل توجه ديگر لزوم اطمينان از برقراري اتصال زمين در ثانويه ترانس ولتاژ است كه به صراحت در بسياري از استانداردها بدان اشاره شده است .چنانكه ملاحظه مي شود ، با قطع كليد حفاظتي ، ثانويه ترانس ولتاژ از زمين حفاظتي منفك شده كه امري مخاطره آميز است ، زيرا به هر دليل در صورت تخريب عايقي ترانس ، ولتاژ اوليه روي بخشهاي فلزي ثانويه ظاهر شده كه مي تواند در شرايطي همراه با عدم عملكرد حفاظتهاي اوليه باشد . در اين شرايط ممكن است سيستم فشار ضعيف در معرض اضافه ولتاژهاي خطرناك قرار گيرد .

بنابراين ضعف طرح مذكور صرف نظر كردن از مزاياي زمين حفاظتي در مواقع قطع كليد است كه به دليل صراحت استاندارد ها قابل چشم پوشي نيست .ضعف مذكور در سيستمهايي كه حاوي ترانس ولتاژ واسطه در مدارات داخلي هستند قابل جبران است . بدين نحو كه با اعمال زمين در نقطه صفر ترانس ولتاژ واسطه عملا كمبود زمين حفاظتي در ثانويه ترانس ولتاژ فشار قوي جبران
مي شود .

يك مزيت قابل توجه ديگر نصب كليد حفاظتي در مدار نول سيستم سه فاز گسترش ناحيه مورد حفاظت حتي در داخل سيم پيچي تجهيز مورد استفاده است . مزيتي كه به طور منحصر به فرد تنها با اينگونه اتصال قابل تحصيل است .

نتيجه
در شرايط خاص با انصراف از طروق مرسوم در نحوه اتصالات و مكان يابي مناسب تجهيزات حفاظتي ، مي توان با كمترين هزينه از مزاياي قابل توجه اي بهره برد كه مقاله بالا نمونه اي از آن است.

انتقال و توزيع :

انتقال و توزيع :

مقاله: شاخصها و پارامترهاي مشخص كننده طراحي و انتخاب كليدهاي فشار قوي
نوشته شده در پنجشنبه 24 خرداد ماه 1386 توسط WhiteApple

نقش اصلی کلیدها در پی بروز عیب در شبکه ظاهر می گردد. چنانچه با بروز عیب و ضرورت قطع اتوماتیک خط، کلید خط به عللی عمل نکرده و یا موفق به قطع جریان عیب نگردد، شبکه با خاموشی موضعی مواجه می گردد. ولی در صورتی که به عللی خاموش کامل باشد این خاموشی توأم با صدمات و خسارات جبران ناپذیر خواهد بود. کلیدها در شرایط کار عادی شبکه و در هنگام وصل بودن، نقش مهمی در تأمین انرژی مصرف کننده ها به عهده ندارند. نقش اصلی آنها تنها در هنگام بروز عیب ظاهر می گردد. در هنگام بروز عیب که قطع و یا وصل فوری آنها ضروری است، باید با صدور فرمان به طور اتوماتیک و با اطمینان کافی عمل نمایند. اختلاف عمده کلیدها با سایر تجهیزات شبکه از همین جا ناشی می گردد، در حالی که کلید در شرایط عادی ممکن است برای مدت طولانی مورد استفاده واقع نگردد، قطع و وصل آن در لحظه بروز می بایست با اطمینان کامل انجام شود. بدین ترتیب کلیدهای قدرت تجهیزاتی کاملاً استثنایی از شبکه می باشند که می بایست از قابلیت اطمینان فوق العاده برخوردار بوده و احتمال بروز عیب در آنها و مکانیزم کار آنها حداقل باشد.

 هر گونه عیب الکتریکی در شبکه و تجهیزات فشار قوی نظیر ژنراتورها، ترانسفورماتورها و غیره به صورت انواع مختلف اتصالی ظاهر می گردد. رله های حفاظتی پیش بینی شده بروز عیب را در شبکه احساس کرده و فرمان قطع را به کلید قدرت تعیین شده اعلام می دارند. با قطع کلید، قسمت معیوب و صدمه دیده که عیب در آن روی داده است از قسمتهای سالم شبکه جدا می گردد. بروز عیب در شبکه امری عادی بوده و قابل پیش بینی نمی باشد به طوری که هیچگاه نمی توان به طور کامل و صد در صد از بروز آن جلوگیری نمود و تنها می توان با قطع سریع و به موقع کلیدها از ادامه عیب و اثرات مخرب آن در شبکه جلوگیری نمود و خسارات و صدمات ناشی از عیب را به حداقل کاهش داد. از آن چه گفته شد، اهمیت و نقش کلیدهای قدرت در شبکه و در هنگام بروز عیب و اتصالی های مختلف آشکار می گردد.

قطع و وصل کلیدها در هنگام بروز عیب و به طور اتوماتیک، پیش از قطع و وصل دستی آنها اهمیت دارد. در هنگام بروز عیب، جریان خطایی که از کلید می گذرد تا چندین کیلوآمپر رسیده و بسیار بیش از جریان عبور کرده از کلید در هنگام قطع و وصل دستي کلید مي باشد. لذا قطع و وصل كليد در هنگام بروز عيب با دشواری بیشتری صورت گرفته و در شرایط سنگین مربوط به عبور جریان عیب انجام می گردد.

2-1 نقش کلیدهای قدرت در شبکه

عمل اصلی حفاظت شبکه در هنگام بروز اتصالیها و برقراری جریان عیب توسط کلیدهای قدرت صورت می پذیرد. با قطع کلید قدرت، قسمت معیوب شبکه از قسمتهای بدون عیب و در حال کار شبکه جدا شده و ادامه کار و ثبات شبکه تأمین می گردد. بروز هرگونه عیبی در کلید قدرت، به طوری که با بروز عیب در شبکه و به کار افتادن رله های حفاظتی، کلید عمل نکرده و به موقع قسمت معیوب شبکه را جدا ننمایند، قطع بی مورد و نابجای سایر کلیدها و از کار افتادن قسمتی از شبکه را به همراه خواهد داشت. عیب در کلید ممکن است ناشی از بروز اشکال در مدار فرمان کلید، بروز عیب در مکانیزم قطع و وصل کلید، عدم توانایی کلید در قطع جریان عیب، افزایش زمان کلید و غیره باشد. با توجه به تعداد عیوبی که در خطوط انتقال انرژی و سایر تجهیزات شبکه در سال روی می دهند و در کلیه عیوب روی داده کلیدهای قدرت نقش اصلی را در قطع قسمت معیوب و حفظ شرایط عادی شبکه عهده دار می باشند، اهمیت کلیدهای قدرت و تأثیر آنها در ادامه کار عادی شبکه روشن می گردد. عدم قطع به موقع و بجای کلیدها در هنگام بروز عیب منجر به قطع سایر کلیدها در نقاط دیگری از شبکه شده و قسمتهای بیشتری از شبکه را با قطع برق و خاموشی مواجه می نمایند.

تأخیر در قطع کلیدها، مدت باقی بودن عیب و برقراری جریان عیب در شبکه را افزایش داده و بازگشت شبکه را به شرایط عادی دشوارتر می نماید.

با روشن شدن اهمیت و نقش کلیدهای قدرت در حفظ شرایط پایداری شبکه جلوگیری از خاموشی های مکرر، درجه اطمینان و قابلیت کلیدهای قدرت تعیین می گردد. این امر موجب می شود تا کلیدها از حداکثر اطمینان و توانایی برخوردار باشند. هر قدر عیوب روی داده در کلیدها و مکانیزم کار آنها کمتر باشد، ثبات کار شبکه بیشتر شده و قطعی های شبکه کمتر می گردد.

دستیابی به حداکثر اطمینان در عملکرد کلیدهای قدرت در شبکه و توانایی کامل آنها در قطع جریان عیب، موجب می گردد تا بررسی های لازم به منظور تعیین توانایی آنها در قطع جریان عیب و تعیین نوع مناسب آنها با دقت زیاد و با توجه به کلیه پارامترهای شبکه صورت پذیرد. در شبکه ای که کلیدهای قدرت نصب شده در آن بازدهی خوبی نداشته و نتوانند در مقابل عیوب روی داده در شبکه با سرعت کافی عمل نمایند، همواره عدم رضایت مشترکین و مصرف کنندگان انرژی وجود خواهد داشت.

3-1 اجزاء تشکیل دهنده کلید

اجزای تشکیل دهنده کلید عبارت است از:

- محفظه قطع

- مکانیزم عملکرد

- تابلوی کنترل

- ترمینالهای فشار قوی

- مقره ها

- پایه های نگهدارنده

4-1 نیازهای کلی

به طور کلی کلیدهای قدرت تجهیزاتی هستند که باید توانایی قطع و وصل مدار فشار قوی را هم در شرایط عادی سیستم و هم در شرایط وقوع خطا داشته باشند. یک کلید قدرت مناسب باید بتواند عمل قطع و وصل شبکه را در شرایط مختلف بار و اتصال کوتاه در محدوده شرایط و مقادیر نامی تعیین شده برای کلید طوری انجام دهد که خود آسیب ندیده و شبکه نیز به نحو مطلوب کنترل شود.

به طور کلی کلیدهای قدرت بایستی بتوانند نیازهای زیر را بدون ایجاد اضافه ولتاژ گذرای خارج از تحمل عایق بندی شبکه بدون این که آسیبی به خود و سایر تجهیزات شبکه وارد آید برآورده نمایند:

- تحمل عبور جریان پیوسته نامی مدار بدون این که حرارت اضافی در آنها تولید شود و به کلید صدمه ای برسد.

- قطع جریانهای خطا (بدون افزایش غیرمجاز تنشهای حرارتی و مکانیکی)

- قطع و وصل جریانهای خازنی (نظیر جریانهای خطوط انتقال نیروی بی بار با انتهای باز)

- قطع و وصل جریانهای اندوکتیو (نظیر جریانهای ترانسفورماتورهای بی بار و جریان راکتورهای موازی)

- قطع جریانهای اتصال کوتاه ترانسفورماتورها و راکتورها

- وصل مجدد اتوماتیک

2- اطلاعات مورد نیاز جهت طراحی

بر اساس استاندارد IEC شماره 56 اطلاعات مورد نیاز جهت انتخاب کلیدهای قدرت عمدتاً شامل موارد زیر است:

- مشخصات و ویژگیهای شبکه و سیستمی که کلید در آن نصب و بهره برداری می شود.

- مشخصات محیطی و شرایط اقلیمی منطقه و محلی که کلید در آن شرایط مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

ذیلاً به بیان هر کدام از عوامل فوق و پارامترهای مربوط خواهیم پرداخت:

1-2 مشخصات و ویژگیهای شبکه و سیستمی که کلید در آن نصب و بهره برداری می شود

کلیدهای قدرت در هنگام قطع و وصل در شرایط عادی عملکرد یا اتصال کوتاه باید از عهده انجام وظایف مربوطه برآمده و ویژگیهای شبکه الکتریکی را به طور ایمن تحمل کند. این شرایط و ویژگیها و محدوده تغییرات آنها به شرح زیر بایستی در هنگام انتخاب کلید دقیقاً مورد توجه قرار گیرد:

- ولتاژ نامی

- حداکثر ولتاژ سیستم

- فرکانس نامی

- تعداد فاز

- جزئیات نحوه زمین کردن سیستم

2-2 مشخصات محیطی و شرایط اقلیمی منطقه و محلی که کلید در آن شرایط مورد استفاده قرار خواهد گرفت

در انتخاب کلیدهای قدرت شرایط آب و هوائی و محلی از اهمیت زیادی برخوردار است، زیرا به همان اندازه که تعیین شرایط محیطی واقعی و مناسب در بهره برداری ایمن در کاهش هزینه های سرویس و تعمیرات و استفاده بهینه از سرمایه گذاری اولیه تأثیر دارد، تعیین شرایط محیطی و آب و هوایی نامناسب اعم از شرایط سنگین و یا سبکتر از شرایط واقعی، بهره برداری را نامطمئن و پرمخاطره نموده، تعمیرات و سرویسها را افزایش داده و استفاده مناسب و بهینه از سرمایه گذاری را نیز ناممکن می سازد. بنابراین دقت در تعیین و انتخاب این شرایط بسیار با اهميت و حساس می باشد.

لازم به یادآوری است که با توجه به استانداردهای ساخت کلید فقط تعداد محدودی از پارامترهای اقلیمی و محیطی در ساخت و کارکرد آن مؤثر بوده که ذیلاً به آنها اشاره می شود:

- ارتفاع محل نصب از سطح دریا

- حداکثر درجه حرارت محیط

- حداقل درجه حرارت محیط

- سرعت باد

- میزان رطوبت نسبی

- شتاب زلزله

- ضخامت یخ

- میزان و نوع آلودگی

- هر نوع شرایط خاص و غیر عادی نظیر بخار آب غیر متعارف، رطوبت، گرد و خاک غیر معمول، نمک، دود، گازهای قابل اشتعال و قابل انفجار و خوردگیهای غیرمعمول.

در مواردی که محل نصب کلید در فضای باز نبوده و در داخل محل سرپوشیده نصب می گردد، پارامترهای آب و هوایی و محلی فوق تغییر خواهد کرد. مشخصات محیطی و شرایط اقلیمی کشور نقش مهمي در انتخاب كليد دارد و انتخاب کلید قدرت باید بر مبنای آن انجام گیرد.

3- معيارهاي مشخص كنندة طراحي

1-3 نوع کلید

انواع کلیدهای قدرت که در ولتاژهای بالا به کار می روند به لحاظ ماده خاموش کننده قوس که توسط سازندگان کلید ساخته می شوند به قرار زیر است:

- کلیدهای هوای فشرده

- کلیدهای روغنی

کلیدهای SF6

- در کلیدهای روغنی، روغن به هنگام حرکت کنتاکت متحرک و برقراری قوس، در مسیر قوس حرکت کرده و جابجایی هر چه بیشتر و سریعتر مواد یونیزه حاصل از قوس را موجب می گردد. به طوری که پس از رسیدن جریان به نقطه صفر، قوس خاموش می شود. عامل خنک سازی و خاموش کننده جرقه، گاز هیدروژن است که در اثر تجزیه روغن حاصل شده است. حجم این گاز متناسب با مقدار شدت جریان در لحظه کلیدزنی تغییر می نماید. امروزه در ولتاژهای بالا، دیگر کلیدهای روغنی ساخته نمی شود، چرا که ولتاژ عایقی روغن، وجود محفظه های قطع سری چندگانه را به کلید تحمیل می نماید و از این نقطه نظر، اقتصادی و مقرون به صرفه نمی باشد.

در کلیدهای هوای فشرده، اگر چه خاصیت عایقی هوا به مراتب کمتر از روغن است، ولی با افزایش فشار، خاصیت عایقی هوا افزایش یافته، به علاوه سرعت جابجایی و تحرک هوا به مراتب بیش از روغن می باشد. در اینگونه کلیدها با بروز قوس، هوای فشرده در جهت عمود بر مسیر قوس وارد شده و ضمن انحراف قوس و هدایت آن به فضای خارج از محفظه قطع، هوای یونیزه حاصل از بروز قوس را با هوای تمیز جابجا می نماید. از آنجا که هوای فشرده با فشار 30 اتمسفر، سرعت عمل و تحرک بسیار مناسبی جهت انحراف و جابجایی قوس و مواد یونیزه دارد، در کاهش زمان قطع کلید بسیار مؤثر واقع خواهد شد.

در ولتاژهای بالا به دلیل نیاز به سرعت عمل بیشتر لازم است تا حجم کلید حتی الامکان کاهش یابد، به طوری که فاصله بین کنتاکتهای متحرک و ثابت به حاقل رسیده و قوس سریعتر خاموش شود. لذا از موادی با خاصیت عایقی بیشتر که حجم کمتری را اشغال کنند نظیر گاز SF6 استفاده می شود. این گاز 6 بار از هوا سنگین تر بوده و خاصیت عایقی آن سه برابر هواست. با افزایش فشار گاز، خاصیت عایقی آن تا چند برابر روغن افزایش می یابد.

انواع کلیدهای فوق برای سطوح مختلف ولتاژ دارای معایب و مزایایی است. به هر حال امروزه با توجه به خواص الکتریکی و شیمایی گاز SF6 و امکان بالا بردن فشار گاز، فاصله کنتاکتهای ثابت و متحرک کلید کم شده و در نتیجه علاوه بر کوچک کردن محفظه ها تعداد آنها را نیز کاهش داده اند. مضافاً به اینکه با توجه به آمارهای بین المللی و نتایج پرسش نامه آماری- فنی، نرخ تعمیرات در کلید SF6 را به دو نوع دیگر ترجیح داده اند. بنابراین استفاده از کلید SF6 در ولتاژهای متوسط عمدتاً به دلیل ناچیز بودن تعمیرات صورت می گیرد. در ولتاژهای بالاتر، علاوه بر ناچیز بودن تعمیرات، کاهش تعداد محفظه های قطع باعث می گردد که استفاده از کلیدهای نوع SF6 از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد.

همان طور که می دانیم، کلیدهای SF6 دارای یک محفظه قوس می باشند. به علت کم بودن فاصله کنتاکتهای ثابت و متحرک در داخل این محفظه، برای ایجاد استقامت عایقی کافی و نیز برای عملکرد صحیح در خاموش کردن قوس، فشار گاز SF6 داخل محفظه قطع باید مقدار معینی داشته باشد و فشار داخل محفظه قطع باید مورد بازرسی منظم قرار گیرد.

نحوه خاموش شدن قوس به دو نوع کلی زیر صورت می گیرد:

- تک دمش با فشار کم: در این سیستم خاموش کردن قوس از طریق دمیدن گاز با سرعت زیاد بین دو کنتاکت در حین جدا شدن آنها صورت می گیرد.

- دمش خودکار: در این روش برای خاموش کردن قوس از انرژی خود قوس الکتریکی هم کمک گرفته می شود. در این نوع از کلیدها انرژی کمتری نسبت به نوع اول برای قطع و وصل لازم است و بنابراین مکانیزم مربوطه کوچکتر و ارزانتر می باشد. در کلید نوع دمش خودکار، قطع جریانهای کم به علت انرژی کم قوس در آنها باید مورد بررسی خاص قرار گیرد.

2-3 نوع مکانیزم عملکرد

عمل قطع و وصل کلید و خاموش کردن سریع قوس الکتریکی مستلزم صرف انرژی مکانیکی می باشد. به دنبال فرمان قطع و وصل دستی یا توسط رله، انرژی ذخیره شده در مکانیزم توسط یک سری ارتباطات مکانیکی به کنتاکت متحرک که در داخل محفظه قوس قرار دارد منتقل و باعث حرکت سریع آن می شود که با توجه به ساختمان داخلی محفظه باعث خاموش شدن قوس و در نتیجه قطع و وصل مدار الکتریکی می گردد.

از آنجا که کل مدت زمان قطع کلید شامل زمان عملکرد رله حفاظتی، زمان عملکرد رله های کمکی در صورت وجود و زمان عملکرد رله قطع، عملکرد مکانیزم (کویل) و زمان خاموش شدن قوس می باشد، ملاحظه می شود که کاهش زمان عملکرد مکانیزم در کاهش زمان قطع کلید از سایر مؤلفه ها مؤثرتر و مهمتر بوده و از جمله پارامترهای بسیار حساس در انتخاب کلید محسوب می شود.

با توجه به مطالعات انجام شده و آمارهای به دست آمده اکثر مسائلی که در عملکرد کلیدها روی می دهد به علت اشکال در سیستم مکانیزم عملکرد می باشد که میزان این تأثیر با توجه به نتایج به دست آمده از پرشس نامه های فنی- آماری به حدود 65 درصد می رسد. در حال حاضر از سه نوع مکانیزم فنری، پنوماتیک (هوای فشرده) هیدرولیکی به طور وسیع استفاده می گردد. مکانیزم نسبتاً جدیدی نیز به اسم فنری – هیدرولیک و موتور درايو اخیراً توسط بعضی سازندگان معرفی گردیده است.

ذیلاً ضمن شرح مختصر، مزایا و معایب سه نوع مکانیزم معمول و پركاربرد فنری، هیدرولیک و هوای فشرده بیان می شود:

الف) مکانیزم فنری

در این نوع مکانیزم، انرژی لازم برای عملکرد کلید در فنر ذخیره می گردد. به طور معمول یک موتور، فنر مربوط به عمل وصل کلید را شارژ می کند. پس از دادن فرمان وصل، انرژی موجود در این فنر باعث حرکت کنتاکت متحرک و وصل کلید می شود. به طور همزمان انرژی فنر مربوط به وصل، فنر مربوط به قطع کلید را نیز شارژ می نماید. در نتیجه پس از هر فرمان وصل همواره فنر قطع شارژ شده در دستس خواهد بود.

سوئیچهای حدی موجود در مکانیزم در هر بار عمل وصل کلید، مدار تغذیه موتور برای شارژ فنر وصل را برقرار و یا پس از شارژ فنر، قطع می کنند.

ارزانی نسبی، ساده بودن نصب و نگهداری، امکان شارژ دستی فنر در موقع نبودن برق به علاوه امکان ساخت در کشور از مزایای مکانیزم فنری و محدود بودن میزان انرژی قابل ذخیره شدن در مکانیزم (بدون شارژ مجدد فنر وصل، این مکانیزم فقط یک سیکل قطع- وصل – قطع را می تواند انجام دهد) و نیاز به وجود سه مکانیزم (یک مکانیزم برای هر قطب) برای عمل قطع و وصل تک فاز و در نتیجه افزایش قابل توجه قیمت کلید از معایب مکانیزم فنری می باشد.

ب ) مکانیزم هیدرولیکی

در مکانیزم هیدرولیکی یک موتور پمپ، روغن را به حرکت درآورده و حرکت پیستونها در سیستم هیدرولیکی باعث ذخیره انرژی به صورت فشرده شدن گاز نیتروژن می گردد. این فشار روی روغن داخل لوله ها باقی مانده و در موقع لزوم سبب قطع و وصل کلید می گردد. فشار روغن باید به وسیله فشار سنج کنترل شده و در مواقع لزوم (مثلاً در مواقعی که فشار روغن هیدرولیک از حد معین افت پیدا کند) به وسیله کنتاکتهای این فشارسنج از عمل وصل و یا قطع مجدد ممانعت به عمل آید.

قابلیت ذخیره انرژی زیاد، سر و صدای کم هنگام قطع و وصل، کوچکی نسبی مکانیزم و امکان شارژ دستی از مزایای این نوع مکانیزم و گرانی نسبی، مشکل بودن نصب و تعمیر و نگهداری، نیاز به بازدیدهای دوره ای بیشتر و امکان وجود نشتی روغن و یا نیتروژن از معایب مکانیزم هیدرولیکی می باشند.

ج) مکانیزم هوای فشرده

در این سیستم، هوای فشرده که در یک مخزن ذخیره شده است به عنوان منبع انرژی به کار می رود. یک کمپرسور برای هر کلید و یا یک سیستم کمپرسور مرکزی برای همه کلیدهای پست، هوای فشرده را تأمین می کند که البته امروزه سیستم کمپرسور مرکزی با توجه به پایین آوردن قابلیت اطمینان از جهت وابسته کردن کلیه کلیدها به یک سیستم توصیه نمی شود. مخزن هوای کلید باید دارای شیر اطمینان برای تخلیه هوای اضافی و جلوگیری از اضافه فشار هوا باشد. فشار هوا توسط یک فشار سنج که دارای کنتاکتهای لازم است نظارت شده و در موقع کاهش فشار هوا این کنتاکتها به ترتیب مدار آلارم را وصل و مدار قطع و وصل اتوماتیک و همچنین مدار فرمان وصل را مسدود می نمایند.

قابلیت ذخیره انرژی زیاد و در نتیجه امکان انجام تعداد زیادی قطع و وصل (اگر حجم مخزن هوا مناسب باشد) از مزایای مکانیزم هوای فشرده و مشکل بودن نسبی نصب، نیاز به بازدیدهای دوره ای بیشتر، صدای شدید در هنگام قطع و وصل، امکان وجود نشتی هوا از اتصالات لوله ها و شیرهای اطمینان و عدم امکان شارژ دستی از معایب این نوع مکانیزم می باشند.

امروزه سازندگان مختلف کلید از هر یک از مکانیزمهای فوق استفاده می کنند که البته انتخاب نوع بخصوص آن توسط هر سازنده بیشتر ارتباط به روند تکامل کارخانه، مسائل اقتصادی و سوابق و تجارب به دست آمده از بهره برداری کلید دارد. نتایج به دست آمده از پرسش نامه فنی – آماری اولویت مکانیزمهای عملکرد را به صورت فنری، هیدرولیک و هوائی به دست می دهد. گر چه بهره برداری از مکانیزم نوع هوائی نسبت به هیدرولیک ارجح دانسته شده است لیکن به دلیل تعمیرات مشکل تر از امتیاز کمتری برخوردار شده است.

به طور کلی می توان گفت که در ولتاژهای متوسط و تا ولتاژ 145 کیلولت، انتخاب مکانیزم عملکرد فنی به لحاظ احتیاج به قدرت کمتر و سادگی سیستم مکانیزم و سهولت در سرویس و تعمیرات عمومیت بیشتری دارد. لیکن در ولتاژهای بالاتر به جهت نیاز به قدرت بیشتر مکانیزم به منظور قطع جریانهای اتصال کوتاه بیشتر و با سرعت بیشتر و در نتیجه کاهش زمان قطع اکثراً از مکانیزمهای هیدرولیک و هوای فشرده استفاده می شود.

لازم به یادآوری است که به لحاظ قابلیت اطمینان مکانیزم فنری تعدادی از سازندگان از این نوع مکانیزم در ولتاژها و قدرتهای بالا نیز استفاده می کنند.

3-3 تعداد پلها

تعداد پلها بستگی به تعداد فازهای سیستم دارد که در مورد شبکه قدرت فشار قوی 3 عدد می باشد.

4-3 کلاس کلید

منظور از کلاس کلید این است که آیا کلید در فضای باز یا در فضای بسته نصب و بهره برداری می شود که به عنوان مثال با توجه به اینکه کلیدهای فشار قوی 230 و 400 کیلوولت در فضای باز نصب خواهد شد، کلاس کلیدها از نوع فضای باز خواهد بود.

5-3 ولتاژ نامی

ولتاژ نامی کلید قدرت بایستی طوری انتخاب شود که مقدار آن حداقل مساوی حداکثر ولتاژ سیستم در نقطه ای که کلید نصب می شود باشد.

مطابق استاندارد IEC شماره 694 مقادیر نامی ولتاژ استاندارد برای کلیدهای فشار قوی بر حسب کیلوولت مطابق ارقام زیر است:

765-525-420-362-300-245-170-145-100-5/72-52-24-5/17-12-2/7-6/3

ولتاژ نامی کلید، با توجه به حداکثر ولتاژ سیستم از مقادیر فوق انتخاب می گردد.

لازم به یادآوری است که در انتخاب ولتاژ نامی کلید، مقادیر سطوح عایقی متناظر نیز بایستی مدنظر قرار گیرد. در این رابطه ترکیب مقادیر ولتاژ نامی، جریان اتصال کوتاه نامی و جریان نامی در استاندارد IEC شماره 56 داده شده است.

6-3 سطوح عایقي نامی

سطوح عایقی کلید قدرت بر اساس نتایج به دست آمده از مطالعات «هماهنگی عایقی» و با توجه به مقادیر استاندارد که در جداول استاندارد IEC شماره 694 داده شده انتخاب می گردد. ضمناً برای کلیدهایی که تحت شرایط خاص (نظیر استفاده از کلید در عملکرد سنکرون کردن که همزمان با اضافه ولتاژهای قطع و وصل است)، بهره برداری می شوند ممکن است سطوح عایقی استاندارد کافی نباشد و پیشنهاد می شود که یکی از دو راه حل زیر در نظر گرفته شود:

- کلید استاندارد با ولتاژ نامی بالاتر انتخاب شود.

- کلید مخصوص انتخاب شود به طوری که شرایط آزمایش در حالت باز بودن کلید سنگین تر در نظر گرفته شود. در این حالت مقدار نامی ولتاژ قطع و وصل قابل تحمل بین دو کنتاکت کلید در حالت باز از استاندارد IEC شماره 694 استفاده می شود.

7-3 جریان نامی

جریان نامی کلیدبا توجه به نتایج محاسبات پخش بار و جریان اتصال کوتاه برای محل نصب کلید و با در نظر گرفتن ضریب روند افزایش بار بر اساس برنامه ریزیهای توسعه سیستم و همچنین شرایط محیطی از مقادیر استاندارد موجود در IEC شماره 56 انتخاب شود.

8-3 جریان نامی قطع شارژ خط

جریان نامی قطع شارژ خط عبارت است از حداکثر جریان شارژ خازنی خط که کلید در ولتاژ نامی و تحت شرایط مشخص شده برای عملکرد کلید در استاندارد، بدون تجاوز از حداکثر مقدار اضافه ولتاژ قطع و وصل که توسط سازنده برای کلید مشخص شده و مقدار پیشنهادی آن در استاندارد IEC شماره 56 داده شده، بایستی قطع کند.

ضمناً لازم است توجه شود که مشخصه جریان نامی قطع شارژ خط کلید تنها محدود به کلیدهائی است که دارای ولتاژ نامی مساوی یا بیش از 5/72 کیلوولت بوده و به منظور قطع و وصل خطوط هوائی سه فاز مورد استفاده قرار می گیرند.

به منظور تعیین این جریان بایستی از استاندارد IEC شماره 56 و با توجه به ولتاژ نامی کلید استفاده نمود.

9-3 جریان نامی قطع شارژ کابل

جریان نامی قطع شارژ کابل عبارت است از حداکثر جریان خازنی کابل که کلید بایستی در ولتاژ نامی و تحت شرایط مشخص شده برای عملکرد کلید در استاندارد، بدون تجاوز از حداکثر مقدار اضافه ولتاژ قطع و وصل که توسط سازنده برای کلید مشخص شده و مقدار پیشنهادی آن در استاندارد IEC شماره 56 داده شده بایستی قطع کند.

ضمناً لازم است توجه شود که مشخصه جریان نامی قطع شارژ کابل برای همه کلیدها الزامی نبوده مگر در مواردی که از کلید برای قطع و وصل کابل استفاده شود که در صورت درخواست این مشخصه توسط سازنده منظور مي شود که البته این مشخصه برای کلیدهای دارای ولتاژ نامی مسا.ی یا کمتر از 24 کیلوولت لازم نمی باشد.

در هر صورت اگر چنین مشخصه ای مورد نظر باشد توصیه می شود که مقادیر مربوطه از استاندارد IEC شماره 56 استخراج گردد.

10-3 جریان نامی قطع شارژ یک واحد بانک خازنی

جریان نامی قطع شارژ بانک خازنی عبارت است از حداکثر جریان شارژ خازنی یک واحد بانک خازنی کلید که بایستی در ولتاژ نامی و تحت شرایط مشخص شده برای عملکرد در استاندارد، بدون تجاوز از حداکثر مقدار اضافه ولتاژ قطع و وصل که توسط سازنده برای کلید مشخص شده و مقدار پیشنهادی آن در جدول استاندارد IEC شماره 56 داده شده آن را قطع کند.

این جریان مربوط به قطع جریان یک بانک خازنی بوده به طوری که هیچ خازنی به سمت تغذیه کلید متصل نشده باشد. ضمناً این مشخصه نیز برای همه کلیدها الزامی نبوده مگر در مواردی که از کلید برای قطع و وصل یک بانک خازنی استفاده شود که که مقدار آن با توجه به ظرفیت کل خازنها و با استفاده از سری R10 داده شده است. همچنين مقدار استاندارد اين جريان در جدول A4 استاندارد ANSI. C37.0732 داده شده است.

11-3 جریان نامی قطع شارژ بانک خازنی پشت به پشت

جریان نامی شارژ بانک خازنی پشت به پشت عبارت است از حداکثر جریان شارژ خازنی که کلید بایستی در ولتاژ نامی و تحت شرایط مشخص شده برای عملکرد کلید در استاندارد، بدون تجاوز از حداکثر مقدار اضافه ولتاژ قطع و وصل که توسط سازنده برای کلید مشخص شده و مقدار پیشنهادی آن در استاندارد IEC شماره 56 داده شده آن را قطع کند.

این جریان مربوط به قطع جریان یک بانک خازنی می شود، در شرایطی که یک یا چند بانک خازنی موازی دیگر به سمت تغذیه کلید متصل بوده و جریان هجومی وصلی معادل جریان هجومی وصل نامی بانک خازنی تولید می کنند.

در هنگام قطع و وصل مجموعه خازنهای پشت به پشت سرعت افزایش جریان خازنی از شیب قابل قبول کلید مربوط به جریان قطع متقارن آن تجاوز نموده، جریان خازنی مشخصات جریان ضربه ای را دارا می گردد. در این شرایط لازم است کلید خصوصیات قطع جریانهای ضربه ای را دارا باشد. لذا کلیدهای مورد نصب در این مدارها بایستی کلیدهای مخصوص بوده که مخشصه های قطع جریان خازنی آنها بر اساس مشخصه جریان هجومی انتخاب می گردد.

این مشخصه برای همه کلیدها الزامی نبوده مگر در مواردی که کلید در شرایط فوق قرار گیرد. مقدار این جریان با توجه به ظرفیت بانک خازنی و با استفاده از سری R10 تعیین می شود.

همچنین مقدار استاندارد این جریان برای کلیدهای مخصوص در جدول 4B استاندارد ANSI. C37. 0732 داده شده است.

12-3 جریان نامی هجومی وصل بانک خازنی

جریان نامی هجومی وصل بانک خازنی عبارت از مقدار پیک جریانی است که کلید (کلید مخصوص) بایستی در ولتاژ نامی و با فرکانسی از جریان هجومی، مناسب با شرایط بهره برداری (معمولاً بین 2 تا 5 کیلوهرتز) آن را وصل کند. ضمناً این مشخصه برای کلیدهائی که دارای مشخصه «جریان نامی قطع شارژ بانک خازنی پشت به پشت» هستند الزامی بوده و مقدار آن با توجه به ولتاژ اعمال شده، اندوکتانس و کاپاسیتانس منبع تغذیه و خازنهای مورد نظر، شارژ موجود در خازنها قبل از بستن مدار و میرائی مدار بر اساس روش و فرمولهای ارائه شده در پیوست BB استاندارد IEC شماره 56 محاسبه و با استفاده از سری R10 تعیین می گردد. همچنین مقدار استاندارد دامنه جریان و فرکانس آن در جدول 4B استاندارد ANSI. C37. 0732 داده شده است.

13-3 جریان نامی قطع بار اندوکتیو کم

جریان نامی قطع بار اندوکتیو عبارت است از حداکثر جریان اندوکتیو که کلید بایستی برای حالات زیر قطع کند:

- جریان مغناطیس کننده ترانسفورماتورها

- جریان مغناطیس کننده راکتورها

از آنجائی که مقادیر و شرایط این جریانها هنوز توسط استاندارد IEC تعیین نشده، لذا تا تعیین آنها، در صورت نیاز بایستی با توجه به مشخصات ترانسفورماتور و راکتور محاسبه گردند.

14-3 جریان نامی قطع اتصال کوتاه

جریان نامی قطع اتصال کوتاه عبارت است از حداکثر جریان خطایی که بایستی تحت شرایط کاربرد و عملکرد مشخص شده در استاندارد، توسط کلید قطع گردد. کلید در مداری قرار دارد که ولتاژ بازیافت با فرکانس قدرت مدار متناظر با ولتاژ نامی کلید و ولتاژ بازیافت گذرای آن معادل مقادیر نامی مشخص شده در استاندارد IEC شماره 56 می باشد.

جریان نامی قطع اتصال کوتاه توسط دو مؤلفه زیر مشخص می گردد:

- مقدار مؤثر مؤلفه AC که جهت اختصار به نام «جریان نامی اتصال کوتاه» نامیده می شود.

- مقدار درصد مؤلفه DC

مقدار مؤثر جریان نامی قطع اتصال کوتاه با توجه به محاسبات اتصال کوتاه، شبکه در آن نقطه و وضعیت حال و آینده (توسعه شبکه) انتخاب می گردد، ضمن آن که این جریان بایستی با مقادیر موجود در استاندارد IEC شماره 56 مطابقت داشته باشد.

مؤلفه جریان مستقیم بر حسب درصدی از جریان AC قطع بیان می شود و بستگی به مدت زمان T یعنی فاصله زمانی شروع اتصال کوتاه تا لحظه باز شدن کلید دارد (شامل فرمان خاموش شدن قوس) و به کمک منحنی شکل شماره 1 به دست می آيد.

شكل 1 - درصد مولفه DC نسبت به زمان T

در کلیدهایی که بدون استفاده از رله های کمکی فرمان قطع را انجام می دهند مدت زمان T به صورت حداقل زمان باز شدن کلید در نظر گرفته مي شود، ولی در کلیدهایی که فرمان آنها از طریق رله های کمکی حاصل می شود T معادل زمان باز شدن کلید به اضافه زمان 5/0 سیکل از فرکانس نامی انتخاب می شود.

15-3 ضریب افزایش ولتاژ فاز سالم

این ضریب، ازدیاد ولتاژ با فرکانس شبکه را برای فازی که در شرایط اتصال کوتاه ابتدا و قبل از دو فاز دیگر و در حالی که دو فاز دیگر هنوز بسته هستند، باز می شود نشان می دهد. مقدار این ضریب با توجه به نحوه زمین کردن نقطه نوترال شبکه بین 1 تا 5/1 تغییر می کند. مطابق استاندارد برای سیستمهائی که نقطه نوترال آنها به طور مؤثر زمین شده و وقوع اتصال کوتاه سه فاز که شامل اتصال زمین نباشد غیرمحتمل باشد این ضریب معادل 3/1 و برای سیستمهای ایزوله و سیستمهایی که با امپدانس زمین شده باشند و یا در سیستم های زمین شده که وقوع اتصال کوتاه سه فاز شامل اتصال زمین، غیرمحتمل نباشد و یا سایر سیستمها این ضریب معادل 5/1 در نظر گرفته می شود.

16-3 ولتاژ بازیافتی گذرا (استقرار) برای اتصالی های در مجاورت ترمینال کلید (TRV)

ولتاژ نامی بازیافتی گذرا برای اتصالیهای به وقوع پیوسته در مجاورت ترمینال کلید عبارت از ولتاژ مرجعی است که حد ولتاژ گذرای بازیافتی را در مدارهایی که کلید بایستی در صورت اتصال کوتاه در مجاورت ترمینالهای خود قطع نماید، تعیین می کند.

شكل 2 - نمايش TRV با روش چهار پارامتري

در سیستمهائی با ولتاژ نامی بالاتر از 100 کیلوولت و یا در حالاتی که قدرت اتصال کوتاه زیاد باشد موج ولتاژ بازیافتي گذرا در زمانهای اولیه دارای نرخ افزایش خیلی زیاد و پس از آن با ضریب افزایش کم می باشد. اين چنين موجي را مي توان با مراجعه به شكل شماره 2 با چهار پارامتر به ترتيب ذيل مشخص نمود.

u1: ولتاژ مرجع اول بر حسب کیلوولت

t1: زمانی که ولتاژ به حد u1 می رسد بر حسب میکروثانیه

uc: ولتاژ مرجع دوم یا حداکثر دامنه موج TRV بر حسب کیلوولت

t2: زمانی که ولتاژ به حد uc می رسد بر حسب میکروثانیه

بر اساس اعداد مذکور می توان سه خط پوششی را ترسیم و با استفاده از آنها موج TRV را تعیین نمود.

با توجه به شکل موج متغیر ولتاژ بازیافتی گذرا در مراحل اولیه (ITRV) و مراحل بعدی (TRV)، جهت تعیین شکل موج آن بایستی پارامترهای مربوطه را تعیین نمود. مقادیر این پارامترها را برای ولتاژهای بالاتر از 245 کیلوولت می توان از جداول استاندارد IEC شماره 56 استخراج نمود.

17-3 مشخصه های نامی مربوط به اتصالی هایی که عیب با فاصله کم از کلید و در روی خط رخ می دهد.

مشخصه های نامی برای اینگونه اتصالی ها برای کلید سه فازی که به طور مستقیم به خطوط هوائی متصل شده و دارای ولتاژ نامی بیش از 52 کیلوولت بوده و جریان نامی اتصال کوتاه آن از 5/12 کیلوآمپر بالاتر باشد باید در نظر گرفته شود.

این مشخصه ها به جریان خطهای تک فاز به زمین یک سیستم با نوترال زمین شده بستگی دارد. خطای بافاصله کم از کلید تحت تأثیر دو عامل یعنی مدار تغذیه کلید در طرف منبع تغذیه و خطای خط در سمت بار می باشد.

از آنجا که مشخصه های نامی مربوط به اتصالی های با فاصله کم از کلید و در روی خط جهت تعیین شکل موج و مقدار اضافه ولتاژ بازیافتی گذرا در حالت اتصال کوتاه خطوط کوتاه مورد نیاز است، روش و فرمولهای محاسبه پارامترهای این مشخصه در ضمیمه AA استاندارد IEC شماره 56 داده شده است.

18-3 جریان نامی اتصال کوتاه وصل

جریان نامی وصل، متناظر با ولتاژ نامی کلید بوده و 5/2 برابر مقدار مؤثر مؤلفه A.C جریان نامی قطع اتصال کوتاه کلید انتخاب می شود.

19-3 توالی عملکرد نامی

مطابق استاندارد، دو گزینه برای توالی عملکرد وجود دارد.

الف- CO- O-t-CO-

که برای کلیدهای بدون سیستم وصل مجدد سریع داریم:

O-3min-CO-3min-CO

و برای کلیدهائی با سیستم وصل مجدد سریع داریم:

O-o.3s-CO-3min-CO

ب- -CO CO-

كه تنها براي كليدهايي با سيستم وصل مجدد غيرسريع داريم:

CO-15S-CO

حا ل با توجه به این که کدامیک از سیستمها مورد نظر باشد توالی عملکرد نامی کلید را می توان انتخاب نمود.

20-3 مدت زمان اتصال کوتاه

بر اساس تعریف، این مدت زمان عبارت است از فاصله زمانی که یک دستگاه مکانیکی قطع و وصل می تواند در حالیکه بسته است جریانی معادل جریان نامی قابل تحمل کوتاه مدت را از خود عبور دهد. اساساً این زمان بر حسب مدت برقرار بودن جریان اتصال کوتاه باید انتخاب شود. این مدت زمان مطابق استاندارد یک ثانیه بوده ولی در مواردی که مدت زمان بیشتری مورد نظر باشد 3 ثانیه توصیه شده است. به هر حال برای زمانهایی بیشتر از زمان نامی، رابطه بین دامنه جریان و زمان تحمل جریان اتصال کوتاه در صورتی که فرمول دیگری از طرف سازنده کلید ارائه نشده باشد مطابق رابطه خواهد بود.

21-3 جریان نامی قطع غیر همفاز

این جریان برای قطع و وصل کلید شرایطی که شبکه های دو طرف کلید غیر سنکرون بوده مشخص و تعیین می گردد. مقدار آن اصولاً برای حالتی که دو شبکه 180 درجه اختلاف فاز دارند محاسبه شده و بسته به امپدانس شبکه های دو طرف کلید، متغیر می باشد.

این مشخصه برای کلید الزامی نبوده ولی در صورتی که مورد نظر باشد و مقداری برای آن محاسبه نشده باشد، مطابق استاندارد می توان مقدار آن را برابر 25% جریان نامی قطع اتصال کوتاه کلید انتخاب کرد.

22-3 زمان قطع نامی

بر اساس تعریف، زمان قطع نامی کلید عبارت است از فاصله زمانی بین صدور فرمان به بوبین قطع کلید تا خاموش شدن قوس الکتریکی در کلید. با توجه به اثرات مخرب قوس الکتریکی در کنتاکتها و گاز یا مایع داخل محفظه قطع کلید و همچنین نیروهای ناشی از تداوم جریان اتصال کوتاه و اثرات ادامه این جریان در پایداری شبکه (بخصوص در مورد ولتاژهای بالا) اساس کاهش این زمان همواره مورد نظر استفاده کننده گان و سازندگان بوده و هست که البته در این مورد گذشته از نیازهای سیستم، امکانات سازندگان نیز بایستی مورد نظر قرار گیرد.

کلیدهای فشار قوي فعلی ساخت اکثر سازندگان دارای زمان قطع نامی 2 سیکل بوده که در حال حاضر در شبکه کشور نصب و در حال بهره برداری می باشد. بدیهی است زمان کمتر از آن ارجحیت دارد.

23-3 مشخصات مکانیزم عملکرد کلید شامل:

الف- نحوه و روش عملکرد

منظور از روش عملکرد این است که آیا کلید توسط مکانیزم دستی و یا مکانیسم موتوری عمل خواهد کرد، که با توجه به نیاز به عملکرد اتوماتیک کلید در شرایطی که سیستمهای حفاظتی به کلید فرمان می دهند لازم است عملکرد به شکل موتوری باشد.

تعداد و نوع کنتاکتهای کمکی اضافه

به منظور امکان ارتباط عملکرد کلید با سیستمهای حفاظت و کنترل لازم است که تعدادی کنتاکت کمکی اضافی علاوه بر آن چه توسط مدارات کنترل خود کلید توسط سازنده مورد استفاده قرار می گیرد اختصاص داده شود. در این مورد نوع این کنتاکتها (N/O یا N/C) و تعداد آنها با توجه به سیستمهای حفاظتی و کنترل هر پست خاص بایستی به سازنده کلید اعلام گردد.

ج- ولتاژ و فرکانس تغذیه

تغذیه موتور مكانيزم عملکرد کلید می تواند توسط دو نوع ولتاژ متناوب یا مستقیم انجام گیرد. معمولاً در صورتی که ولتاژ متناوب مطمئن در پست موجود باشد (حداقل دیزل ژنراتور اضطراری در پست وجود داشته باشد) ولتاژ تغذیه از نوع متناوب انتخاب می گردد ولی در صورتی که به هر دلیل به ولتاژ متناوب اطمینان کافی نباشد ولتاژ تغذیه از نوع مستقیم انتخلاب می شود، که با توجه به تعداد کلیدها در پست عیب این کار بزرگ شدن سیستم جریان مستقیم و صرف هزینه زیاد برای سیستم باطری و شارژ و توزیع ولتاژ مستقیم می باشد.

به طور کلی مزیت ولتاژ مستقیم قادر به کار بودن موتورهای کلیدها در هنگام بی برق شدن کلی پست می باشد و عیب آن بزرگی سیستم تأمین جریان مستقیم برای بعضی حالات بهره برداری (نظیر عملکرد رله حفاظت شینه ها که کلیه کلیدهای مربوط به شینه را به کار می اندازد یا آزمایش این رله) می باشد.

در صورتی که ولتاژ به صورت متناوب انتخاب شود مقدار آن 230/400 ولت با فرکانس 50 هرتز و در صورت انتخاب ولتاژ به صورت مستقیم دو گزینه 110 و 125 ولت در نظر گرفته می شود.

نتایج به دست آمده از پرسش نامه های فنی- آماری مشخص می نماید که حدود 55 درصد از پاسخها ولتاژ مستقیم را ترجیح داده اند در صورتی که تعداد پاسخ هایی که ولتاژ متناوب را توصیه نموده اند 30 درصد می باشد.

24-3 مقاومت وصل

یکی از طرق بسیار مؤثر در کاهش دامنه اضافه ولتاژهای کلیدزنی، وجود مقاومت موازی با کلید می باشد. این مقاومت قبل از وصل کنتاکت اصلی کلید وارد مدار و سپس با وصل آن از مدار خارج می گردد. وارد و خارج شدن مقاومت در مدار توسط کنتاکت کمکی یا فرعی صورت می پذیرد. کنتاکت کمکی پیش بینی شده در کلید، قسمتی از ساختمان کلید را تشکیل داده، مجهز به محفظه قطع جداگانه بوده و با محفظه قطع اصلی کلید مشترک می باشد. انرژی حرکتی لازم جهت حرکت کنتاکتهای کمکی توسط مکانیزم عمل کننده کلید تأمین می گردد. به منظور کاهش دامنه اضافه ولتاژ لازم است تا مقدار مقاومت و فاصله زمانی قرار گرفتن آن در مدار به طور مناسب و صحیح انتخاب گردد. مقدار مناسب مقاومت و فاصله زمانی آن در مدار با توجه به شرایط کلید زنی، نوع مداری که توسط کلید قطع می گردد و مشخصات آن انتخاب می شود. در شبکه های با ولتاژ 400 کیلوولت نصب مقاومتهای وصل کلید مستلزم تجزیه و تحلیل شبکه بوده و باید نکاتی تظیر استقامت عایقی تجهیزات، سطح حفاظتی برق گیرهای موجود در شبکه و دیگر مسائلی که در رابطه با اضافه ولتاژهای کلید زنی ممکن است در شبکه پدید آید، مورد بررسی قرار گیرند. در شبکه های با ولتاژ 230 کیلوولت احتیاجی به استفاده از مقاومتهای وصل موازی با کلید نخواهد بود. مقدار مقاومت وصل در شبکه های 400 کیلوولت بین 400 الی 600 اهم بوده و حداقل زمانی که این مقاومت در مدار خواهد بود هشت میلی ثانیه می باشد.

4- روش قدم به قدم طراحی

در این بخش بر اساس نتایج به دست آمده از بررسیها و مطالعات بخشهای قبل، مراحل مختلف چگونگی انتخاب یک کلید قدرت برای پستهای 230 و 400 کیلوولت اعلام می گردد.

1-4 مشخصات و ویژگیهای سیستم

تعیین اطلاعت مورد نیاز که توسط سیستم تعریف می شوند:

- ولتاژ نامی سیستم (KV)

- حداکثر ولتاژ سیستم (KV)

- فرکانس نامی سیستم (HZ)

- تعداد فاز

- نحوۀ زمین کردن نوترال سیستم (ایزوله، مؤثر زمین شده، موثر زمین نشده)

2-4 شرایط محیطی محل نصب

تعیین مشخصات و ویژگیهای محیطی و اقلیمی محل نصب کلید:

- ارتفاع از سطح دریا (m)

- حداکثر درجه حرارت محیط (0C)

- حداقل درجه حرارت محیط (0C)

- سرعت باد (m/s)

- مقدار رطوبت نسبی (%)

- شتاب زلزله (m/s2)

- ضخامت یخ (mm)

- میزان آلودگی (کم، متوسط، زیاد، خیلی زیاد)

- هر نوع شرایط خاص منطقه

3-4 پارامترها و مشخصه های طراحی کلید قدرت

تعیین مشخصه ها و پارامترهای الکتریکی و عملکردی کلید قدرت:

- نوع کلید (SF6، کم روغن، هوای فشرده)

- نوع مکانیزم عملکرد (فنری، هیدرولیک، هوای فشرده، موتور درايو)

- کلاس کلید (فضای باز، فضای بسته)

- ولتاژ نامی

- سطوح عایقی نامی

- جریان نامی (مطالعات پخش بار، ضریب روند افزایش بار، شرایط محیطی)

- جریان نامی قطع شارژ خط

- جریان نامی قطع شارژ کابل

- جریان نامی قطع شارژ یک واحد بانک خازنی

اموزش protel 99 se

نرم افزار Design Explorer 99 SE محصول شرکت Protel است که در صنعت بیشتر با نام Protel شناخته شده است. این نرم افزار ابزاری حرفه ای برای طراحی فیبر مدار چاپی میباشد.صنعت طراحی PCB در ایران بر پایه این نرم افزار استوار است و بیش از 99 درصد شرکتها و کارخانجات و کارگاهها از این نرم افزار استفاده می کنند حتی اکثر شرکت های فعال در زمینه صنعت الکترونیک مسلط بودن به این نرم افزار را جزو شرایط استخدام نیروی کار خود قرار میدهند پس یادگیری این نرم افزار و طراحی به کمک آن جزو الزامات برای یک دانشجوی برق یا کسی که در زمینه الکترونیک فعالیت می کند ، میباشد. در این سری از آموزش نرم افزار پروتل سعی خواهیم کرد تا با بهره گیری از تصاویر گویا به همراه توضیحات کافی به تمامی جزئیات و نکاتی که برای طراحی یک مدارچاپی به کمک این نرم افزار نیاز است بپردازیم. فرض ما بر این است که کاربر مورد نظر نرم افزار پروتل را بر روی سیستم خود نصب کرده و نیز اقدام به کرک آن نموده است تا قفل نرم افزار باز شده و اجازه طراحی در آن داده شود همچنین کاربر با اصطلاحات اولیه الکترونیک و تاحدودی با زبان انگلیسی آشنا است. مراحل طراحی یک مدار چاپی به کمک پروتل به شرح زیر میباشد که بعداً به تفصیل درباره هر مرحله صحبت خواهیم کرد: 01) ایجاد فضای کار و فایلهای موردنظر در پروتل 02) جستجو و انتخاب قطعات مدار مورد نظر از کتابخانه نرم افزار 03) چیدن قطعات مدار در داخل فضای طراحی 04) وصل کردن قطعات به یکدیگر با توجه به نقشه 05) ایجاد نت لیست از مدار مورد نظر ( اتصال اولیه و موقت بین قطعات ) 06) انتخاب و تعیین تعداد لایه های مورد نیاز در مدار 07) مشخص نمودن محدوده و اندازه مدار و چیدن فوت پرینت قطعات در جاهای مناسب بورد 08) وصل کردن قطعات به یکدیگر با استفاده از ترک ها که به دو صورت دستی و اتوماتیک قابل اجراست 09) بازرسی نهایی مدار به منظور جلوگیری از بروز خطا و اشتباه 10) مشاهده سه بعدی مدار طراحی شده به منظور مجسم نمودن درستی جایگذاری قطعات 11) انتخاب لایه ها و پرینت گرفتن از طراحی نهایی در درسهای آینده به تفصیل درباره این مراحل و جزئیات اجرای آنها بحث خواهیم کرد. امیدوارم این بحث با خوبی و خوشی به اتمام برسد و تمامی دوستان حداکثر استفاده از آن را ببرند. در ضمن مرا در طول این آموزش با نظراتتان دل گرم و اشتباهاتم را گوشزد کنید. درس اول از آموزش پروتل : معرفی فضای Design Explorer و ایجاد دیتابیس و فایل های پروژه -------------------------------------------------------------------------------- سلام دوستان اميدوارم که نرم افزار پروتل را تهيه کرده باشيد و هم اکنون اين نرم افزار بر روي سيستم شما نصب شده باشد و شما آماده کار با اين نرم افزار باشيد خوب مي رويم سراغ اولين درس پروتل را اجرا کنيد پنجره اصلي پروتل با نام Design Expolrer ظاهر ميشود خوب حال بايد فضاي کار و ديتا بيس پروزه خود را ايجاد کنيم. از منوي File گزينه New را انتخاب کنيد پنجره زير ظاهر ميشود : این پنجره دارای دو سربرگ Location و Password است در سربرگ Location ما نام و محل ذخیره شده دیتا بیس پروژه خود را تعیین می کنیم. دیتا بیس فایلی است با پسوند ddb و از نوع استاندارد MS Access که تمامی فایل های پروژه ما اعم از شماتیک ، پی سی بی ، نت لیست و ... را در خود ذخیره می کند البته ما می توانیم هر یک از این فایل ها را بطور جدا گانه و خارج از دیتا بیس ذخیره کنیم چون معمولاً حجم دیتابیس بالای 10 مگابایت میشود. در فیلد Database File Name نام پروزه خود را بنوبیسید مثلاً Sample.ddb و محل ذخیره دیتا بیس را با کلیک بر روی دکمه Browse مشخص کنید. اگر پروزه شما یک پروزه محرمانه یا به اصطلاح خودمانی "خفن" است میتوانید با رفتن به سربرگ Password بر روی پروژه خود رمز عبور بگذارید با کلیک بر روی این سربرگ و انتخاب گزینه Yes مطابق شکل زیر و تایپ کردن پسورد مورد نظر خود در دو فیلد زیر میتوانید بر رو پروژه خود پسورد بگذارید اگر مایل به این کار نیستید گزینه No را در سربرگ Password انتخاب کنید. حال بر روی دکمه OK کلیک کنید تا دیتابیس پروژه شما ایجاد گردد. حال پنجره ای جدید با نام sample.ddb در داخل پنجره اصلی Design Explorer باز میشود. در این قسمت شما دو بخش را مشاهده می کنید یکی بخش سمت چپ نرم افزار یا Explorer که تمامی فایل ها و عملیات انجام شده توسط شما را بصورت ساختار درختی نشان میدهد و دیگری پنجره اصلی sample.ddb که از سه بخش Design Team ، Recycle Bin ، Document تشکیل شده است. تمامی فایل ها و اسناد تولید شده توسط ما در بخش Document ذخیره میشود فایلهای پاک شده یا حذف شده به Recycle Bin می رود. بخش Design Team همان طور که از نامش مشخص است برای پروژه های گروهی میباشد بر روی Design Team کلیک کنید تا وارد این بخش شوید این بخش شامل سه قسمت Members ، Permissions ، Sessions میباشد. قسمت Members مشخص کننده نفراتی است که به پروژه دسترسی دارند بر روی Members کلیک کنید Admin مدیر کل پروژه میباشد و Guest مشخص کننده سایر نفراتی است کرد اجازه دسترسی به پروژه را دارند. در قسمت Description نیز توضیحات مربوط به هر کاربر نشان داده شده است اگر بر روی Guest راست کلیک کنید سه گزینه مشاهد خواهید کرد که با کلیک بر روی New Member میتوانید کاربر جدید با پسورد اختصاصی برای دسترسی به پروژه ایجاد کنید بر روی این گزینه کلیلک کنید در قسمت Name نام کاربرمرد نظر در قسمت Description توضیحات مربوط به وضایف کاربرد و در قسمت Password رمز عبور اختصاصی کاربر جدید تایین میشود حال بر روی OK کلیک کنید تا این کاربر جدید ایجاد شود. برای حذف کاربر بر روی کاربر مورد نظر راست کلیک کرده و گزینه Delete را انتخاب کنید و برای ویرایش مشخصات یک کاربر بر روی آن راست کلیک کرده و گزینه Properties را انتخاب کنید. به قسمت Design Team باز گشته و به بخش Permissions بروید در این بخش کارها و عملیاتی که هر یک از کاربرها میتوانند انجام دهند مشخص میشود مثلاً Admin در این پروژه مجاز به انجام کارهایی مانند Read , Write , Delete , Create هست در حالی که Guest یا کاربران تعریفی فقط مجاز به انجام Read هستند. شما میتوانید برای هریک از کابرها محدوده دسترسی و مجوز انجام کار های گوناگونی مثل Read , Write , Delete , Create را صادر کنید برای این منظور بر روی کاربر موردنظر راست کلیک کرده و گزینه New Rule را انتخاب کنید در قسمت User Scope نام کاربر مورد نظر ، در قسمت Document Scope محدوده دسترسی کاربر و در قسمت Permissions مجوز کاری مورد نظر را مشخص میکنیم مثلاً در این مثال کاربر Saber در محدوده Design Team مجاز به انجام هر کاری است غیر از پاک کردن اسناد و فایلها. همانند قسمت قبل نیز برای حذف یک کاربر از گزینه Delete و برای ویرایش مشخصات و ویژگی ها از گزینه Properties استفاده می کنیم. دوباره به قسمت Design Team برگشته و این بار به بخش Sessions بروید در این قسمت ما اطلاعاتی کلی درباره پروژه مورد نظر بدست می آوریم مثلاً نام پروژه ، موقعیت پروژه ، شخص ایجاد کننده پروژه و نام و کد کامپیوتری که پروژه در روی ان ایجاد شده است. حال به قسمت sample.ddb برگشته و به قسمت Document بروید این قسمت محل ذخیره شدن فایلهای شماتیک ، پی سی بی ، نت لیست و ... پروژه ماست در محل خالی Document کلیک راست کرده و گزینه New را انتخاب کنید فهرست فایل هایی که در این پروژه میتوانید ایجاد کنید در این پنجره است بیشترین گزینه های انتخابی ما PCB Document ، Schematic Document ، PCB Printer خواهند بود. برای کشیدن شماتیک یک مدار الکترونیکی گزینه Schematic Document را انتخاب خواهیم کرد و برای کشیدن فیبر مدار چاپی بصورت مستقل و بدون شماتیک گزینه PCB Document را انتخاب می کنیم.

تاريخچه پیل سوختی

تاريخچه پیل سوختی

اگر چه پيل‌سوختي به تازگي به عنوان يكي از راهكارهاي توليد انرژي الكتريكي مطرح شده است ولي تاريخچه آن به قرن نوزدهم و كار دانشمند انگلیسی سرویلیام گرو بر مي‌گردد. او اولين پيل‌سوختي را در سال 1839 با سرمشق گرفتن از واکنش الکترولیز آب، طی واکنش معکوس و در حضور کاتالیست پلاتین ساخت.

واژه "پيل‌سوختي" در سال 1889 توسط لودويک مند و چارلز لنجر به كار گرفته شد. آنها نوعي پيل‌سوختي که هوا و سوخت ذغال‌سنگ را مصرف مي‌کرد، ساختند. تلاش‌هاي متعددي در اوايل قرن بيستم در جهت توسعه پيل‌سوختي انجام شد که به دليل عدم درک علمي مسئله هيچ يک موفقيت آميز نبود. علاقه به استفاده از پیل سوختی با کشف سوخت‌های فسیلی ارزان و رواج موتورهای بخار کمرنگ گردید.

فصلي ديگر از تاريخچه تحقيقات پيل‌سوختي توسط فرانسيس بيكن از دانشگاه كمبريج انجام شد. او در سال 1932 بر روي ماشين ساخته شده توسط مند و لنجر اصلاحات بسياري انجام داد. اين اصلاحات شامل جايگزيني كاتاليست گرانقيمت پلاتين با نيكل و همچنين استفاده از هيدروكسيدپتاسيم قليايي به جاي اسيد سولفوريك به دليل مزيت عدم خورندگي آن مي‌باشد. اين اختراع كه اولين پيل‌سوختي قليايي بود، “Bacon Cell” ناميده شد. او 27 سال تحقيقات خود را ادامه داد تا توانست يك پيل‌سوختي كامل وكارا ارائه نمايد. بيكون در سال 1959 پيل‌سوختي با توان 5 كيلووات را توليد نمود كه مي‌توانست نيروي محركه يك دستگاه جوشكاري را تامين نمايد.

تحقيقات جديد در اين عرصه از اوايل دهه 60 میلادی با اوج گيري فعالیت‌های مربوط به تسخیر فضا توسط انسان آغاز شد. مركز تحقيقات ناسا در پي تامين نيرو جهت پروازهاي فضايي با سرنشين بود. ناسا پس از رد گزينه‌هاي موجود نظير باتري (به علت سنگيني)، انرژي خورشيدي(به علت گران بودن) و انرژي هسته‌اي (به علت ريسك بالا) پيل‌سوختي را انتخاب نمود.

تحقيقات در اين زمينه به ساخت پيل‌سوختي پليمري توسط شركت جنرال الكتريك منجر شد. ایالات متحده فن‌آوری پیل سوختی را در برنامه فضايي Gemini استفاده نمود كه اولين كاربرد تجاري پيل‌سوختي بود.

پرت و ويتني دو سازنده موتور هواپیما پيل‌سوختي قليايي بيكن را به منظور كاهش وزن و افزايش طول عمر اصلاح نموده و آن را در برنامه فضايي آپولو به كار بردند. در هر دو پروژه پيل‌سوختي بعنوان منبع انرژي الكتريكي براي فضاپيما استفاده شدند. اما در پروژه آپولو پيل‌هاي سوختي براي فضانوردان آب آشاميدني نيز توليد مي‌كرد. پس از کاربرد پيل‌هاي سوختي در اين پروژه‌ها، دولت‌ها و شركت‌ها به اين فن‌آوري جديد به عنوان منبع مناسبي براي تولید انرژي پاك در آينده توجه روزافزوني نشان دادند.

از سال 1970 فنآوري پيل‌سوختي براي سيستم‌هاي زميني توسعه يافت. تحريم نفتي از سال1973-1979 موجب تشديد تلاش دولتمردان امريكا و محققين در توسعه اين فن‌آوري به جهت قطع وابستگي به واردات نفتي گشت.

در طول دهه 80 تلاش محققين بر تهيه مواد مورد نياز، انتخاب سوخت مناسب و كاهش هزينه استوار بود. همچنين اولين محصول تجاري جهت تامين نيرو محركه خودرو در سال1993 توسط شركت بلارد ارائه شد.

كاربردهاي پيل سوختي نيروگاهي

بازار مولدهای نیروگاهی پیل‌سوختی بسیار گسترده است و کاربردهای دولتی، نظامی و صنعتی را شامل می‌شود. همچنین به عنوان نیروی پشتیبان در مواقع اضطراری در مخابرات، صنایع پزشکی، ادارات، بیمارستان‌ها، هتل‌های بزرگ و سیستم‌های کامپیوتری به کار می‌رود.

پیل‌های سوختی نسبتاً آرام و بی‌صدا هستند لذا جهت تولید برق محلی مناسبند. علاوه بر کاهش نیاز به گسترش شبکه توزیع برق، از گرمای تولیدی از این نیروگاه‌ها می‌توان جهت گرمایش و تولید بخار آب استفاده نمود.

این نیروگاه‌ها در مصارف کوچک بازدهی الکتریکی بالایی دارند و همچنین در ترکیب با نیروگاه‌های گاز طبیعی بازدهی الکتریکی آنها به 70-80% می‌رسد.

مزیت دیگر این نیروگاه‌ها عدم آلودگی محیط زیست است. خروجی نیروگاه‌های پیل‌سوختی بخار‌آب می باشد.

نیروگاه‌های پیل سوختی قابلیت استفاده از سوخت‌های مختلف مانند متانول، اتانول، هیدروژن، گاز طبیعی، پروپان و بنزین را دارند و مانند سایر نیروگاه‌ها محدود به استفاده از یک منبع انرژی خاص نیست.

از زمانیکه اولین پیل‌سوختی نیروگاهی در دهه 60 تولید گشت، تا کنون در مجموع 650 سیستم کامل با توان بیش از 10 کیلووات (میانگین آن 200 کیلووات است) ساخته شد. تقریباً 90 درصد از این واحدها با گاز طبیعی تغذیه می شود. البته استفاده از سوخت‌های جایگزین نظیر بیوگاز و گاز ذغال نیز پیشرفت قابل ملاحظه‌ای داشته است.

در این بخش نیروگاه انواع متنوع پیل‌سوختی به کار رفته است. در ابتدا از پیل‌سوختی اسید فسفریک آغاز گردید و سپس پیل‌سوختی پلیمری و پیل‌سوختی کربنات مذاب جایگزین آن گشتند. در حالیکه پیل‌سوختی اکسید جامد در آینده بازار را به قبضه در خواهد آورد.

در بخش پیل‌های سوختی نیروگاهی کوچک (زیر 10 کیلووات) نیز رشد قابل ملاحظه‌ای را شاهد بودیم. تعداد این واحدها اکنون به 1900 رسیده است. این سیستم جهت مصارف خانگی و بازارهایی از قبیل UPS ونیروی پشتیبان در اماکن دوردست کاربری دارد. نیمی از محصولات در آمریکای شمالی توسعه یافته است.

در بخش سیستم‌های نیروگاهی کوچک 20 درصد سهم بازار را پیل‌سوختی اکسیدجامد و مابقی را پیل‌سوختی پلیمری تشکیل مي‌‌دهد. بازار پیل‌سوختی کوچک در ژاپن که به مصارف خانگی اختصاص دارد، منحصراً با پیل‌سوختی پلیمری است و امید است تا انتهای سال 2005 محصولات به بازار عرضه گردند.

فروش تعدادی از واحدهای نیروگاهی کوچک آغاز شده است که از جمله آنها سیستم GenCore شرکت Plug Power می باشد(توان 5 کیلووات، 15000 دلار)

دولت ژاپن حمایت خود از توسعه پیل‌های سوختی نیروگاهی در ابعاد بزرگ را از سال 1980 آغاز نموده است و شرکت های ژاپنی گاز توکیو و Osaca از بزرگترین شرکت های توسعه دهنده این فن‌آوری می‌باشند

ماشین های سنکرون

ماشین های سنکرون

 

ماشین های سنکرون گرچه امروزه بیشتر به عنوان ژنراتور استفاده میشود ولی جا دارد بیشتر با این ماشین ها آشنا شد.در این مقاله به طبقه بندی های گوناگون ماشین های سنکرون پرداخته شده است

ماشین های سنکرون

ماشینهای سنکرون  به دو دسته تقسیم می شوند :

1- ژنراتور سنکرون یا آلتروناتور 2- موتور سنکرون

البته نوعی ماشین سنکرون به نام کمپانستور compansator یا اصلاح کننده ضریب توان نیز در صنایع موجود می باشد.

این ماشین ها نیز از دوقسمت تشکیل شده اند که قسمت متحرک این ماشین ها را روتور و قسمت ساکن آنها را استاتور گویند. رتور ماشین های سنکرون از لحاظ ساختمان دو دسته اند . ماشینهای سنکرون با قطب صاف و ماشین های با قطب برجسته .

و همچنین ماشینهای سنکرون بسته به آنکه نوع وسیله گرداننده روتور آنها چه توربینی باشد به صورت زیر تقسیم می شود :

1- توربو ژنراتور: در این وسیله گرداننده ی روتور توربین بخار است و چون توربین بخار جزء ماشین های تند گرد است بنابر این توربو ژنراتور دارای قطب های صاف بوده و این ماشین توانایی ایجاد دورهای بسیار بالا را در قدرت های زیاد دارد امروزه اغلب توربو ژنراتورها را دو قطبی می سازند چون با افزایش سرعت گردش کار توربین های بخار با صرفه تر و ارزانتر تمام می شود.

2- هیدرو ژنراتور : در آن وسیله گرداننده رتور به وسیله ی توربین آبی است و چون توربین آبی دارای دور کم است بنابراین هیدرو ژنراتور دارای قطب برجسته بوده ودارای سرعت کم می باشد.

3- دیزل ژنراتور : در قدرت های کوچک و اضطراری وسیله گرداننده ی رتور دیزل است که در این مورد هم قطب های روتور آن قطب برجسته می باشد.

 

مولدهای AC یا آلترناتورها درست مثل مولدهای dc بر اساس القاء الکترومغناطیسی کار می کنند ، آنها نیز شامل یک سیم پیچ آرمیچر ویک میدان مغناطیسی هستند. اما یک اختلاف مهم بین این دو وجود دارد : درحالی که در ژنراتورهای dc آرمیچر چرخیده می شود وسیستم میدان ثابت است در آلترناتورها آرایش عکس وجود دارد.

یک موتور سنکرون از نظر الکتریکی مشابه یک آلترناتور یا  ژنراتور ac می باشد در حقیقت از نظر تئوری یک ماشین سنکرون می تواند به عنوان آلترناتور استفاده گردد که به طور مکانیکی راه اندازی شده و یا به عنوان موتوری استفاده گردد که به صورت الکتریکی راه اندازی شده باشد.بیشتر موتورهای سنکرون دارای مقدار نامی 150 کیلو وات تا 15 مگاوات بوده ودارای محدوده سرعتی rpm150 تا rpm1800 کار میکنند .بعضی از خواص مشخصه ی یک موتور سنکرون که جالب توجه است عبارتند از :

1-     هم در سرعت سنکرون کار می کند وهم کار نمی کند یعنی در حال کار سرعترا ثابت نگه می دارد . تنها روش برای تغییر سرعت آن تغییر دادن در فرکانس تغذیه می باشد.

2-     ذاتا خود راه انداز نبوده و مجبور استتا سرعت سنکرون با استفاده از وسیله خاص تا رسیدن به حالت سنکرون به حرکت در آید.

3-     توانایی عمل کردن در محدوده ی وسیعی از ضریب قدرت های پس فاز و پیش فاز رادارد . لذا می تواند برای مقاصد تصحیح توان و به علاوه برا تغذیه گشتاور وراه اندازی بارها استفاده گردد.

 

منابع : 1- چاپمن 2- تراژا 3- جرارد

استاندار د های کابل شبکه

استاندار د های کابل شبکه

 

انجمن صنعت ارتباطات از راه دورر(TIA) و انجمن صنعت الکترونیک (EIA) یک سری استاندارد های سیم کشی برای ارتباط های تلفنی و شبکه های کامپیو تری در یک ساختمان تجاری را تعریف کردند. هدف از طرح این استاندارد ها ایجاد یک سری خصو صیات مشترک برای کابل های داده ای - صوتی و ویدئویی در یک ساختمان می باشد تا برای کاربران و مالکان آن کیفیت قابل انعطاف- ارزش و عملکرد در ارتباطا تشان مهیا گردد به گو نه ای که به کارخانجات مجوز می دهند تا تجهیزاتی را که عملکرد متقابل نسبت به یکدیگر دارند تولید کنند.

کاربریترین این استانداردها عبارتند از :                                                                                            

A-86 TIA/EIA-5 : برای کابل داده ای – صوتی و ویدئویی در ساختمان تجاری
TIA/EIA-56q: برای نواحی و مسیر هایی که دارای رسانه های مخابراتی در یک ساختمان هستند.
TIA/EIA-606: برای طراحی و مدیریت زیر ساختار ارتباطات مخابراتی
TIA/EIA-607: برای نیاز های نصب در زمین و محکم سازی تجهیزات و کابل کشی مخابرات.

این استاندارد ها قوانین و محدودیت هایی برای هر قسمت از ارتباطات تلفنی و ساختار های شبکه ای در یک ساختمان تعریف می کنند. استاندارد ها این زیر ساخت را به یک سری مناطق و انواع سیم کشی تعریف شده در درون یک ساختمان تقسیم می کنند. این تعاریف عبارتند از:

امکانات ورودی: سرویسهای مخابراتی و یا اسکلت بندی کمپ وارد ساختمان می شود.

اتصالات عرضی اصلی: امکانات مرزی درون یک ساختمان که تمام اتاق های تجهیزات از طریق سیم کشی اسکلت بندی به آن متصل می شوند. همچنین ممکن است یک اتصال عرضی اصلی برای یک فضای باز وجود داشته باشد که تمام اتصالات عرضی را مرتبط سازد.

سیم کشی اسکلت بندی: این سیم کشی سریع است و داغرای وظیفه سنگینی ست که معمو لا به طور عمودی از اتصالات عرضی اصلی به اتاق های تجهیزات در یک ساختمان یا بین اتصالات عرضی اصلی در فضای باز وصل می شود.

اتاق های تجهیزات: محل هایی که در هر اتاق ساختمان تععین شده تا اتصالات بین سیم کشی اسکلت بندی ( که به اتصالات عرضی اصلی کشیده شده است ) و سیم کشی افقی ( که به سمت اتاق های ارتباطات تلفنی کشیده شده است) را برقرار می کند.

سیم کشی افقی: مرحله دوم سیم کشی معمولا از طریق سقف و اتاق های تجهیزات به اتاق های ارتبا طات تلفنی می باشد که به خو بی مر حله سوم سیم کشیست که در عرض یک سقف و پایین دیوار از اتاق های ارتباط تلفنی به خروجی دیوار کشیده می شود.

اتاق های ارتباط تلفنی: محل هایی که در چندین اتاق از یک ساختمان تعیین شده است که گروه ها و اداره های مجاور را سرویس دهی می کنند و ارتباطی بین سیم کشی افقی اتاق های تجهیزات و سیم کشی افقی خروجی منفرد دیوار برقرار می کند.

سیم کشی محیط کار: قطعات خارجی (نه در دیوار یا سقف) و سیم کشی که یک ارتباط بین آخرین سیم کشی افقی در خروجی دیوار و کامپیو تر یا قطعات دیگر متصل شده به شبکه را بر قرار می کند.

حال با تو ضیحات ارائه شده هر یک از شما چنین تصور می کنید که اتاق کار شما در اداره و یا منزل بایستی تجمعی حجیم از کابلها و یا سیم های متفاوت باشد .حال آنکه امروزه با پیشرفت علم و تکنولوژی عرصه وسیعی از انواع سیم ها و کابلها که هر یک قابلیت های متفاوت و هم زمان را دارا هستند این تفکر را کم رنگ تر می سازد   

مهندس محمود منصوری

حفاظت سيستم های الکتريکی

حفاظت سيستم های الکتريکی ابعاد بسيار گسترده ای دارد از حفاظت يک خانه مسکونی گرفته تا

حفاظت يک باس بار در يک پست فشار قوی.

 

بهتر است ابتدا به تقسيم بندی اين موضوع بپردازيم .

 

الف )  تقسيم بندی حفاظت سيستم های الکتريکی در ابعاد مختلف :

 

- حفاظت شبکه های فشار ضعيف شامل خطوط توزيع انرژی – ترانسفورمرها – موتورها – خازنها و ساير مصرف کننده ها (تا 1 کيلو ولت)

  

    حفاظت شبکه های فشار متوسط شامل خطوط توزيع و انتقال انرژی – ژنراتورها – موتورهای فشار متوسط – ترانسفورمرها – خازنها – باس بارهای پست و .. (1 کيلو ولت تا 36 کيلوولت)

 

حفاظت شبکه های فشار قوی شامل خطوط انتقال انرژی وخطوط و باس بارهای پست ها (36 کيلو ولت به بالا)

 

ب) انواع حفاظت در سيستم های الکتريکی

 

حفاظت خطوط و فيدرها در برابر خطاهای جريانی مانند اتصال کوتاه – جريان زياد – اضافه بار و خطاهای نشتی جريان (جهت دار و ساده) ....

 

حفاظت در برابر خطاهای ولتاژی شامل اضافه ولتاژ-  کاهشو ولتاژ - توالی فاز و ....  

 

حفاظت موتورها در برابر اتصال کوتاه – اضافه جريان – اضافه بار – کاهش بار – محدوديت دفعات استارت - ديفرانسيل  و.....

 

حفاظت ژنراتورها در برابر خطاهای اتصال کوتاه – اضافه جريان – اضافه بار – ديفرانسيل – اضافه جريان وابسته به ولتاژ – افزايش و کاهش فرکانس و ....

 

حفاظت ترانسفورمرها در برابر خطاهای جريانی مانند اتصال کوتاه – جريان زياد – اضافه بار – ديفرانسيل و خطاهای فيزيکی ترانسفورمر ها شامل اضافه حرارت سيم پيچ و روغن و سطح روغن و بوخهلتس و ..

 

حفاظت خازنها در برابر خطاهای اتصال کوتاه -  اضافه بار – اضافه  ولتاژ و .....

 

حفاظت باسبارهای پست ها در برابر انواع  خطاهای  ولتاژی – ديفرانسيل – سنکرون چک و ...

 

و ساير حفاظت ها که جنبه خاص دارند .

سیکل ترکیبی چیست؟

 

سیکل ترکیبی چیست؟

 

برای پاسخ به پرسش مذکور در ابتدا تعریفی از انواع توربین ها و اصول کلی کار آنها ارائه می دهیم.
توربین ها اصو لا بر اساس عامل ایجاد کننده کار تقسیم بندی می گردند . اگر عامل فوق گاز باشد آن را بخاری اگر آب باشد آبی و چنانچه باد باشد توربین بادی گو یند. توجه داشته باشیم که منظور از گاز گاز ناشی از احتراق است. لذا نوع سوخت دخیل در آن که بر حسب مورد می تواند گازوئیل مازول یا گاز باشد در این تقسیم بندی ها اهمیت ندارد. (اگر چه در کشور ما سوخت گاز سوخت غالب این توربین هاست. )

هر توربین گاز v94.2 متشکل از دو محفظه احتراق است که در طر فین توربین نصب هستند و سوخت گاز یا گازو ئیل پس از ورود به آن همراه با عملکرد سیستم جرقه مشتعل شده و با هوایی که از سمت فیلتر های ورودی وارد کمپرسور شده و پس از انبساط از آن خارج می شود وارد ناحیه محفظه احتراق شده محترق می گردد و گازی با درجه حرارت 1050 در جه سانتیگراد تو لید می نماید.

گاز مذکور وارد توربین گاز شده و سبب گردش توربین و در نتیجه محور ژنراتور ده و تولید برق می کند. محصول خروجی از توربین گاز دودیست با درجه حرارت حدود 550 درجه سانتیگراد که به عنوان تلفات حرارتی از طریق دودکش وارد جو می شود و به ایت ترتیب توربین گاز در بهترین شرایط با بهره برداری حدود 33 درصد تولید انرژی می کند. به بیان دیگر 67 درصد دیگر به عنوان تلفات حرارتی محسوب و فاقد کارایی می باشد.

ایده سیکل ترکیبی در واقع بازیافت مجدد از بخش 67 درصد یاد شده است. به این ترتیب که در بخش خروجی اگزوز هر توربین گاز با نصب دریچه های کنترل شونده گاز داغ فوق را به قسمت دیگ بخار هدایت تا آب موجود در آن به بخار سوپر هیت(بخار خیلی داغ و خشک) با درجه حرارت حدود 530 درجه سانتیگراد تبدیل و به همراه بخار خروجی از بویلر دوم جهت استفاده در توربین بخار به کار گرفته شود.
به این ترتیب در بخش دیگ بخار چون از مشعل و سوخت جهت گرمایش صرفه جویی می شود راندمان در کل افزایش یافته و به رقمی معادل 55 در صد می رسد. (نزدیک به 25 درصد از 67 درصد تلفات فوق الذکر بازیافت و بدون نیاز به سوخت اضافی تبدیل به انرژی الکتریکی می شود. )

 

این بخار پس از انجام کار در توربین بخار افت درجه حرارت پیدا کرده و دمای آن به رقمی حدود 60 درجه سانتیگراد می رسد و در اینجا به منظور استفاده مجدد از آن بخار فوق توسط سیستم خنک کن ( در نیرو گاه کرمان به کمک فنر های پرقدرت) سرد و تبدیل به آب شده و جهت استفاده مجدد پس از انجام عملیات تصفیه بین راهی وارد تانک تغذیه می گردد تا دوباره وارد دیگ بخار گشته و تبدیل به بخار سوپر هیت شود.
این چرخه را سیکل ترکیبی گویند که نیرو گاه کرمان یکی از نیرو گاه های فوق الذکر در سطح کشور محسوب می شود.

آب مورد نیاز این نیرو گاه از طریق سه حلقه چاه حفر شده در دشت جو پار تامین و به کمک خط لوله به استخر آب خام نیرو گاه به ظرفیت 3000 متر مکعب وارد و ذخیره شده تا پس از انجام عملیات تصفیه مورد استفاده بویلر های نیرو گاه قرار گیرد.
ظرفیت آبدهی چاه های مذکور 80 لیتر در ثانیه است.        

کنترل فرکانس در VCO

کنترل فرکانس در VCO

 

در فرکانس‌های بالا ، عنصر کنترل شونده با ولتاژ ، عموماً ديود واراکتور است که به قسمتی از مدار تانک اسیلاتور LC ، متصل است .در فرکانس‌های پایین ، دیگر روش‌های تغییر فرکانس همچون دگرگونی در سرعت شارژ خازن ، یعنی منبع جریان کنترل شونده با ولتاژ ، استفاده می‌شود .

 اسیلاتور کریستالی کنترل شونده با ولتاژ

یک اسیلاتور کریستالی کنترل شونده با ولتاژ (VCXO) زمانی استفاده می‌شود که ، فرکانس کار به مقدار تنظیمات نسبی کوچک (مقدار دقیق فرکانس یا فاز اسیلاتور بسیار حیاتی باشد) یا با اعمال یک ولتاژ متغیر در ورودی کنترلی اسیلاتور ، می‌خواهیم ، تداخلات رادیو فرکانسی را بر روی یک رنج فرکانسی برای رفع ایراد ، حذف کنیم .

اسیلاتور‌هایی هستند که بر روی رنج‌های فرکانسی پهناور کار می‌کنند . اسیلاتور‌های متغییر فرکانس (VFOs) ، به وسیله مقدار یکی از مدارات تعیین کننده فرکانس ، فرکانس خود را تغییر می‌دهند . یک اسیلاتور کنترل شونده با ولتاژ (VCO) یکی از عناصر تعیین کننده فرکانس است که به صورت الکتریکی کنترل می‌شود .

 کاربردهای VCO

VCOها در مواردی همچون زیر استفاده می‌شوند :

• فانکشن ژنراتور
• برای تغییر تن موزیک در تهیه موزیک الکترونیکی
• حلقه فاز قفل شونده (PLL)
• در مدارات مخابراتی سینتی سایزر

 منبع

ترجمه مطلب Voltage-controlled oscillator در نسخه انگلسی ویکی

برگرفته از «http://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D8%B3%DB%8C%D9%84%D8%A7%D8%AA%D9%88%D8%B1_%DA%A9%D9%86%D8%AA%D8%B1%D9%84%E2%80%8C%D8%B4%D8%AF%D9%87_%D8%A8%D8%A7_%D9%88%D9%84%D8%AA%D8%A7%DA%98»

ولتاژ فشار ضعيف و فركانس كشورهاي مختلف

اين مورد براي برق كارهاي عزيز بسيار مهم است كه بدانند در كدام كشورها با چه ولتاژهايي كار مي كنند


Afghanistan 220V-50 Hz (R) Kiribati 240V-50 Hz (O)
Albania 220V-50 Hz (R) Kuwait 240V-50 Hz (R)
Algeria 230V-50 Hz (R) Laos 230V-50 Hz (F-R)
American Samoa 120V-60 Hz (F) Latvia 220V-50 Hz (R)
Angola 220V-50 Hz (R) Lebanon 230V-50 Hz (F-R)
Argentina 220V-50 Hz (R) Lesotho ND
Armenia 220V-50 Hz (R) Liberia 120V-60 Hz (F)
Aruba 127V-60 Hz (F-R) Libya 127V-50 Hz (R)
Australia 240V-50 Hz (O) Lithuania 220V-50 Hz (R)
Austria 230V-50 Hz (R) Liechtenstein 230V-50 Hz (R)
Bahamas 120V-60 Hz (F) Luxembourg 220V-50 Hz (R)
Bahrein 230V-50 Hz (Re) Macao 220V-50 Hz (R)
Bangladesh 220V-50 Hz (F-R) Macedonia 220V-50 Hz (R)
Barbados 115V-50 Hz (F) Madagascar 220V-50 Hz (R)
Belgium 230V-50 Hz (R) Malawi 230V-50 Hz (R)
Belize 110/220V-50 Hz (O) Malaysia 240V-50 Hz (R)
Benin 220V-50 Hz (R) Maldives 230V-50 Hz (F-R)
Bermuda 120V-60 Hz (F) Mali 220V-50 Hz (R)
Bhutan 230V-50 Hz (F-Re) Malta 240V-50 Hz (R)
Bolivia 220/230V-50 Hz (R) Mauritania 220V-50 Hz (R)
Bosnia Herzegovina 220V-50 Hz (R) Mauritius 230V-50 Hz (R)
Botswana 231V-50 Hz (O) Mexico 127V-60 Hz (F)
Brazil 110/220V-50 Hz (F-R) Mongolia 230V-50 Hz (R)
Brunei 240V-50 Hz (O) Morocco 127/220V-50 Hz (R)
Bulgaria 230V-50 Hz (R) Mozambique 220V-50 Hz (R)
Burkina Faso 220V-50 Hz (R) Myanmar 230V-50 Hz (R)
Burundi 220V-50 Hz (R) Namibia 220V-50 Hz (R)
Cambodia 230V-50 Hz (F-R) Nauru 240V-50 Hz (O)
Cameroon 220V-50 Hz (R) Nepal 230V-50 Hz (R)
Canada 120V-60 Hz (F) Netherlands 230V-50 Hz (R)
Capo Verde 220V-50 Hz (R) New Caledonia 220V-50 Hz (R)
Central African Republic 220V-50 Hz (R) New Zealand 230V-50 Hz (O)
Chad 220V-50 Hz (R) Nicaragua 120V-50 Hz (F)
Chile 220V-50 Hz (R) Niger 220V-50 Hz (F-R)
China 220V-50 Hz (F-O) Nigeria 240V-50 Hz (R)
Colombia 110V-60 Hz (F) North Korea
Congo 230V-50 Hz (R) Norway 230V-50 Hz (R)
Costa Rica 120V-60 Hz (F) Oman 240V-50 Hz (R)
Croatia 230V-50 Hz (R) Pakistan 230V-50 Hz (R)
Cuba 110/220V-50 Hz (F-R) Panama 110V-60 Hz (F-O)
Cyprus 240V-50 Hz (O) Papua New Guinea 240V-50 Hz (O)
Czech Republic 220V-50 Hz (R) Paraguay 220V-50 Hz (R)
Denmark 230V-50 Hz (R) Peru 220V-60 Hz (F-R)
Djibouti 220V-50 Hz (R) Philippines 220V-60 Hz (F-R)
Dominica 230V-50 Hz (O) Poland 230V-50 Hz (R)
Ecuador 120V-60 Hz (F) Portugal 220V-50 Hz (R)
Egypt 220V-50 Hz (R) Puerto Rico 120V-50 Hz (F)
Eire 230V-50 Hz (R) Qatar 240V-50 Hz (R)
El Salvador 115V-60 Hz (F-O-R) Romania 230V-50 Hz (R)
Eritrea 230V-50 Hz (R) Russia 220V-50 Hz (R)
Estonia 220V-50 Hz (R) Rwanda 230V-50 Hz (R)
Ethiopia 220V-50 Hz (R) St.Kitts & Nevis 230V-60 Hz (R)
Fiji 240V-50 Hz (O) Saudi Arabia 127/220V-60 Hz (F)
Finland 230V-50 Hz (R) Senegal 230V-50 Hz (R)
France 220V-50 Hz (R) Sierra Leone 230V-50 Hz (R)
Gabon 220V-50 Hz (R) Singapore 230V-50 Hz (R)
Gambia 220V-50 Hz (R) Slovakia 230V-50 Hz (R)
Germany 230V-50 Hz (R) Slovenia 220V-50 Hz (R)
Ghana 220V-50 Hz (R) Somalia 220V-50 Hz (R)
Greece 220V-50 Hz (R) South Africa 220/230V-50 Hz
Grenada 220V-50 Hz (R) South Korea 220V-60 Hz (R)
Guadaloupe 220V-50 Hz (R) Spain 230V-50 Hz (R)
Guatemala 120V-60 Hz (F) Sri Lanka 230V-50 Hz (R)
Guinea 220V-50 Hz (R) Sudan 230V-50 Hz (R)
Guyana 240V-60 Hz (F-R) Sweden 230V-50 Hz (R)
Haiti 110V-60 Hz (F) Switzerland 230V-50 Hz (R)
Honduras 110V-60 Hz (F) Syria 220V-50 Hz (R)
Hong Kong 220V-50 Hz (R) Taiwan 110V-50 Hz (F)
Hungary 230V-50 Hz (R) Tanzania 230V-50 Hz (R)
Iceland 220V-50 Hz (R) Thailand 220V-50 Hz (F-R)
India 240V-50 Hz (R) Tunisia 230V-50 Hz (R)
Indonesia 230V-50 Hz (R) Turkey 230V-50 Hz (R)
Iran 230V-50 Hz (R) Uganda 240V-50 Hz (R)
Iraq 230V-50 Hz (R) Ukraine 220V-50 Hz (R)
Israel 230V-50 Hz (R) United Arab Emirates 220V-50 Hz (R)
Italy 230V-50 Hz (R) United Kingdom 230V-50 Hz (R)
Ivory Coast 220V-50 Hz (R) USA 120V-60 Hz (F)
Jamaica 110V-50 Hz (F) Uruguay 220V-50 Hz (R-O)
Japan 110V-50 Hz (F) Venezuela 120V-60 Hz (F)
Jordan 230V-50 Hz (R) Vietnam 220V-50 Hz (F-R)
Kenya 240V-50 Hz (R) Yugoslavia 220V-50 Hz (R)
Kazakhistan 220V-50 Hz (R) Zaire

 

تهيه كننده : booof

بانك خازتي

انواع توان در شبکه های توزیع
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 يك نزدیکتر باشد سهم توان مفید بیشتر است . 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 ش
- 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 توزیع
توان 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 شبکه
خازنهای 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 . مانند نقشه زیر :
http://f7.yahoofs.com/users/4456488e...A2qgFBUSfLnIJQ


http://f7.yahoofs.com/users/4456488e...A2qgFBsRpE589O

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 خازن
نقش 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 .


دامنه تغییرات ضریب توان (CosΦ) :
نمودار زیر دامنه تغییرات ضریب توان را نشان می دهد .

http://f7.yahoofs.com/users/4456488e...A2qgFBx_CvxMEa

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 گذاری
دو – مقدار ضریب توان شبکه بعد از خازن گذاری که انتظار داریم شبکه به آن برسد
سه - 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.)


محاسبه خازن در این مرحله تمام می شود و مقدار توان بدست آمده همان مقدار خازن موردنیاز است .

Q = P . F

ماشین های سنکرون

ماشین های سنکرون

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5

 

ماشین های سنکرون گرچه امروزه بیشتر به عنوان ژنراتور استفاده میشود ولی جا دارد بیشتر با این ماشین ها آشنا شد.در این مقاله به طبقه بندی های گوناگون ماشین های سنکرون پرداخته شده است

ماشین های سنکرون

ماشینهای سنکرون  به دو دسته تقسیم می شوند :

1- ژنراتور سنکرون یا آلتروناتور 2- موتور سنکرون

البته نوعی ماشین سنکرون به نام کمپانستور compansator یا اصلاح کننده ضریب توان نیز در صنایع موجود می باشد.

این ماشین ها نیز از دوقسمت تشکیل شده اند که قسمت متحرک این ماشین ها را روتور و قسمت ساکن آنها را استاتور گویند. رتور ماشین های سنکرون از لحاظ ساختمان دو دسته اند . ماشینهای سنکرون با قطب صاف و ماشین های با قطب برجسته .

و همچنین ماشینهای سنکرون بسته به آنکه نوع وسیله گرداننده روتور آنها چه توربینی باشد به صورت زیر تقسیم می شود :

1- توربو ژنراتور: در این وسیله گرداننده ی روتور توربین بخار است و چون توربین بخار جزء ماشین های تند گرد است بنابر این توربو ژنراتور دارای قطب های صاف بوده و این ماشین توانایی ایجاد دورهای بسیار بالا را در قدرت های زیاد دارد امروزه اغلب توربو ژنراتورها را دو قطبی می سازند چون با افزایش سرعت گردش کار توربین های بخار با صرفه تر و ارزانتر تمام می شود.

2- هیدرو ژنراتور : در آن وسیله گرداننده رتور به وسیله ی توربین آبی است و چون توربین آبی دارای دور کم است بنابراین هیدرو ژنراتور دارای قطب برجسته بوده ودارای سرعت کم می باشد.

3- دیزل ژنراتور : در قدرت های کوچک و اضطراری وسیله  مولدهای AC یا آلترناتورها درست مثل مولدهای dc بر اساس القاء الکترومغناطیسی کار می کنند ، آنها نیز شامل یک سیم پیچ آرمیچر ویک میدان مغناطیسی هستند. اما یک اختلاف مهم بین این دو وجود دارد : درحالی که در ژنراتورهای dc آرمیچر چرخیده می شود وسیستم میدان ثابت است در آلترناتورها آرایش عکس وجود دارد.

یک موتور سنکرون از نظر الکتریکی مشابه یک آلترناتور یا  ژنراتور ac می باشد در حقیقت از نظر تئوری یک ماشین سنکرون می تواند به عنوان آلترناتور استفاده گردد که به طور مکانیکی راه اندازی شده و یا به عنوان موتوری استفاده گردد که به صورت الکتریکی راه اندازی شده باشد.بیشتر موتورهای سنکرون دارای مقدار نامی 150 کیلو وات تا 15 مگاوات بوده ودارای محدوده سرعتی rpm150 تا rpm1800 کار میکنند .بعضی از خواص مشخصه ی یک موتور سنکرون که جالب توجه است عبارتند از :

1-     هم در سرعت سنکرون کار می کند وهم کار نمی کند یعنی در حال کار سرعترا ثابت نگه می دارد . تنها روش برای تغییر سرعت آن تغییر دادن در فرکانس تغذیه می باشد.

2-     ذاتا خود راه انداز نبوده و مجبور استتا سرعت سنکرون با استفاده از وسیله خاص تا رسیدن به حالت سنکرون به حرکت در آید.

3-     توانایی عمل کردن در محدوده ی وسیعی از ضریب قدرت های پس فاز و پیش فاز رادارد . لذا می تواند برای مقاصد تصحیح توان و به علاوه برا تغذیه گشتاور وراه اندازی بارها استفاده گردد.

پویا ماکاراچی pooya makarachi

منابع : 1- چاپمن 2- تراژا 3- جرارد

 

ماشین های سنکرون گرچه امروزه بیشتر به عنوان ژنراتور استفاده میشود ولی جا دارد بیشتر با این ماشین ها آشنا شد.در این مقاله به طبقه بندی های گوناگون ماشین های سنکرون پرداخته شده است

ماشین های سنکرون

ماشینهای سنکرون  به دو دسته تقسیم می شوند :

1- ژنراتور سنکرون یا آلتروناتور 2- موتور سنکرون

البته نوعی ماشین سنکرون به نام کمپانستور compansator یا اصلاح کننده ضریب توان نیز در صنایع موجود می باشد.

این ماشین ها نیز از دوقسمت تشکیل شده اند که قسمت متحرک این ماشین ها را روتور و قسمت ساکن آنها را استاتور گویند. رتور ماشین های سنکرون از لحاظ ساختمان دو دسته اند . ماشینهای سنکرون با قطب صاف و ماشین های با قطب برجسته .

و همچنین ماشینهای سنکرون بسته به آنکه نوع وسیله گرداننده روتور آنها چه توربینی باشد به صورت زیر تقسیم می شود :

1- توربو ژنراتور: در این وسیله گرداننده ی روتور توربین بخار است و چون توربین بخار جزء ماشین های تند گرد است بنابر این توربو ژنراتور دارای قطب های صاف بوده و این ماشین توانایی ایجاد دورهای بسیار بالا را در قدرت های زیاد دارد امروزه اغلب توربو ژنراتورها را دو قطبی می سازند چون با افزایش سرعت گردش کار توربین های بخار با صرفه تر و ارزانتر تمام می شود.

2- هیدرو ژنراتور : در آن وسیله گرداننده رتور به وسیله ی توربین آبی است و چون توربین آبی دارای دور کم است بنابراین هیدرو ژنراتور دارای قطب برجسته بوده ودارای سرعت کم می باشد.

3- دیزل ژنراتور : در قدرت های کوچک و اضطراری وسیله گرداننده ی رتور دیزل است که در این مورد هم قطب های روتور آن قطب برجسته می باشد.

 

مولدهای AC یا آلترناتورها درست مثل مولدهای dc بر اساس القاء الکترومغناطیسی کار می کنند ، آنها نیز شامل یک سیم پیچ آرمیچر ویک میدان مغناطیسی هستند. اما یک اختلاف مهم بین این دو وجود دارد : درحالی که در ژنراتورهای dc آرمیچر چرخیده می شود وسیستم میدان ثابت است در آلترناتورها آرایش عکس وجود دارد.

یک موتور سنکرون از نظر الکتریکی مشابه یک آلترناتور یا  ژنراتور ac می باشد در حقیقت از نظر تئوری یک ماشین سنکرون می تواند به عنوان آلترناتور استفاده گردد که به طور مکانیکی راه اندازی شده و یا به عنوان موتوری استفاده گردد که به صورت الکتریکی راه اندازی شده باشد.بیشتر موتورهای سنکرون دارای مقدار نامی 150 کیلو وات تا 15 مگاوات بوده ودارای محدوده سرعتی rpm150 تا rpm1800 کار میکنند .بعضی از خواص مشخصه ی یک موتور سنکرون که جالب توجه است عبارتند از :

1-     هم در سرعت سنکرون کار می کند وهم کار نمی کند یعنی در حال کار سرعترا ثابت نگه می دارد . تنها روش برای تغییر سرعت آن تغییر دادن در فرکانس تغذیه می باشد.

2-     ذاتا خود راه انداز نبوده و مجبور استتا سرعت سنکرون با استفاده از وسیله خاص تا رسیدن به حالت سنکرون به حرکت در آید.

3-     توانایی عمل کردن در محدوده ی وسیعی از ضریب قدرت های پس فاز و پیش فاز رادارد . لذا می تواند برای مقاصد تصحیح توان و به علاوه برا تغذیه گشتاور وراه اندازی بارها استفاده گردد.

پویا ماکاراچی pooya makarachi

منابع : 1- چاپمن 2- تراژا 3- جرارد