فصل اول
تحلیل ، بررسی و مقایسه خواص هادیهای مس و آلومینیوم
1-1- مقدمه
شینها معمولا” از مس( e-al) ساخته می شوند. در حال حاضر در سطوح ولتاژ
kv20 33kv , و 0.4kv اغلب از شینهای مس استفاده میشود.از آنجائیکه در جداول
استاندارد ارائه شده در استانداردهای مختلف هم برای هادیهای مسی هم برای
هادیهای آلومینیومی مقاطع استاندارد ارائه شده است بنابراین لازم است که
مطالعه و بررسی جهت مقایسه خواص الکتریکی مکانیکی و حرارتی مس و آلومینیوم
انجام شودتا بتوان در صورت امکان و اقتصادی بودن از شینهای آلومینیومی
بجای شینهای مسی استفاده کرد.
در این پروژه تحقیقاتی- اجرایی در ابتدا
مهمترین خواص عمومی مواد این هادیها را مورد تجزیه و تحلیل قرار می دهیم
آنگاه فرمولهایی جهت مقایسه خواص دو هادی استخراج کرده سپس پارامترهای مؤثر
در باردهی شین را بیان می کنیم.و در ادامه اثرات اتصال کوتاه را مورد
مطالعه قرار میدهیم و در پایان محسبات الکتریکی مکانیکی و حرارتی را بر روی
یک سیستم فرضی و یک سیستم واقعی برای دو حالت استفاده از شین مسی و
استفاده از شی آلومینیومی انجام می دهیم.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول
تحلیل و بررسی و مقایسه خواص هادیها ی مس و آلومینیوم
1-1- مقدمه
1-2- بررسی و مقایسه خواص هادیهای مس و آلومینیوم
1-3- مقایسه فرمولی خواص هادیهای مس و آلومینیوم
1 -3-1- از نظر مشخصات الکتریکی
1 -3-2- از نظر مشخصات مکانیکی
فصل دوم
محاسبات اتصال کوتاه در سیستم
2-1-تعیین سطح مقطع شینها
2-2- مطالعه اثرات اتصال کوتاه
2-2-1-اثر حرارتی
2 -2-2-اثر مکانیکی
2-3-محاسبه شبکه از نظر استقامت مکانیکی
2-3-1-نیروی وارده به شین و تکیه گاهها در اثر عبور جریان اتصال کوتاه
2-3-2-استقامت مکانیکی در اتصال کوتاه
2-3-3-محاسبه نیروی وارده بر تکیه گاه
2-4-استقامت حرارتی شینها در مقابل جریانهای اتصال کوتاه
2-4-1-روش اول ،استفاده از فرمول تجربی
2-4-2- روش دوم ،استفاده از منحنی
فصل سوم
محاسبات الکتریکی ، مکانیکی و برودتی
یک شبکه فرضی و یک شبکه واقعی
3-1-مطالعات الکتریکی ، مکانیکی و حرارتی بر روی یک شبکه فرضی
3-1-1- مقایسه الکتریکی شین CU و AL باهم
3-1-2-مقایسه وزنی CU با AL
3-1-3- مقایسه استقامت مکانیکی CU با AL
3-1-3-1-حالت نصب عمودی شینها
3-1-3-2-حالت نصب افقی شینها
3-1-4-محاسبه سطح مقطع بر اساس استقامت حرارتی در مقابل جریانهای اتصال کوتاه
3-1-5-نتیجه گیری
3-2-مطالعات الکتریکی ، مکانیکی و حرارتی بر روی یک شبکه نمونه واقعی
3-2-1-محاسبات الکتریکی
3-2-1-1-محاسبه سطح مقطع بر اساس جریان مجاز
3-2-1-2-محاسبه مقاومت الکتریکی شینها
3-2-2-محاسبه وزن شینها
3-2-3-محاسبه مکانیکی
3-2-3-1-محاسبه برای شین آلومینیومی
3-2-3-2-محاسبه برای شین آلومینیومی
3-2-4-محاسبات حرارتی
فصل چهارم
نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات
اساس موتور القایی:
در موتور الکتریکی تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی در قسمت گردندۀ ماشین صورت می گیرد. در موتورهای DC و یکنوع موتورAc ، قدرت الکتریکی توسط کلکتور و جاروبکها مستقیماً به رتور داده می شود. با توجه به اینکه، این نوع ماشینها را می توان موتورهای هدایتی (Conduction motor) می نامند. در معمولیترین نوع موتورA.C قدرت الکتریکی مستقیماً به رتور هدایت نمی شود و رتور قدرت رابطور القایی درست مانند ثانویۀ ترانسفور ماتور دریافت می کند. به این دلیل این نوع موتورها به نام موتورهای القایی معروفند. ضمن تجزیه و تحلیل موتورها، آشکار می شود که مفید خواهد بود اگر موتور القایی مانند یک ترانستور ماتور با ثانویۀ گردان تصور شود.
بدین ترتیب که یک سیم پیچی ساکن به منبع A.c وصل است و سیم پیچی دیگر به طریقی است که می تواند به راحتی بچرخد و انرژی خود را ضمن چرخش، توسط القاء مانند ترانسفور ماتور دریافت کند. اصول موتور القایی ابتدا توسط Arago در سال 1824 موقعی که وی پدیدۀ جالب زیر را ملاحظه نمود کشف گردید:
اگر یک صفحۀ غیر مغناطیسسی nonmagnetic و یک قطب نا به هم لولا شوند، بطوریکه محورهای آنها با هم موازی باشند و هر دو قطب با یکی از قطبهای قطب نما نزدیک لبۀ صفحه دیسک واقع شده باشند اگر که دیسک را بچرخاند قطب نما نیز خواهد چرخید یا بر عکس اگر عقربه را بچرخاند دیسک نیز می چرخد چرخش قسمت القاء شده همان جهت چرخش قسمت دیگر است.
فهرست مطالب
عنوان صفحه فصل اول :
اساس کارموتورهای القایی 1
مزایا ومعایب 5
ساختارموتورهای القایی 6
لغزش وسرعت روتور 9
میدانهای گردان 10
کاربردموتورهای القایی 18
فصل دوم :
روشهای کنترل سرعت موتورهای القایی 23
تنظیم سرعت موتور به وسیله تغییر دادن عدده قطبها 23
تنظیم سرعت گردش موتور به وسیله تغییر فرکانس 30
تنظیم دورموتور به وسیله تغییر مقاومت اهمی مدارروتور 31
پیوست موتورهای آسنکرون به صورت آبشاری یا کاسکاد 34
معایب کاسکاد دومتورآسنکرون 37
نکات تکمیلی درتنظیم دور موتورهای القایی 38
تنظیم دورموتورهای القایی باتغییر فرکانس تغذیه 46
اتصال آبشاری موتورهای القایی 52
تنظیم سرعت موتورآسنکرون به وسیله مبدلهای فرکانس یا اینورترها 60
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل سوم :
کنترل سرعت به روش کنترل میدان باالگوریتم پیش رفته 69
1- مقدمه 69
2- مدل موتورالقایی 72
3- الگوریتم کنترلی کمترین زمان 74
4- کنترل باکمترین تلفات 81
5- کنترل درکمترین زمان باکمترین تلفات 83
6- نتایج شبیه سازی 83
7- نتیجه گیری 88
فصل چهارم
نمونه آزمایشگاهی کنترل سرعت موتورالقایی توسط کنترلر فازی 89
1- مقدمه 89
2- شبیه سازی کنترل سرعت حلقه توسط کنترلر فازی 91
3- نتایج شبیه سازی 95
4- پیاده سازی آزمایشگاهی 95
5- نتایج آزمایشگاهی 97
نتیجه گیری 100
چکیده :
در این پایان نامه (پژوهش) به مطالعه ارتباط بین منحنی مغناطیس شوندگی هسته ترانسفور ماتور و ناپایداریهای هارمونیکی ناشی از آن می پردازیم .سپس انواع هارمونیک های ولتاژ و جریان و اثرات آنها را بر روی سیستم های قدرت ، در حالات مختلف مورد بررسی قرار می دهیم0 در قسمت بعد به بررسی چگونگی حذف هارمونیک ها در ترانسفور ماتور های قدرت با استفاده از اتصالات ستاره ومثلث سیم پیچی ها می پردازیم .و در نها یت نیز جبرانکننده ها ی استاتیک و فیلتر ها را به منظور حذف هارمونیک های سیستم قدرت مورد مطالعه قرار می دهیم.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
مقدمه……………………………………………………………………… 1
فصل اول: شناخت ترانسفورماتور………………………………………….. 6
1-1 مقدمه………………………………………………………………………………………….. 7
2-1 تعریف ترانسفورماتور……………………………………………………………………. 7
3-1 اصول اولیه……………………………………………………………………………………. 7
4-1 القاء متقابل……………………………………………………………………………………. 7
5-1 اصول کار ترانسفورماتور………………………………………………………………… 9
6-1 مشخصات اسمی ترانسفورماتور………………………………………………………. 12
1-6-1 قدرت اسمی…………………………………………………………………………….. 12
2-6-1 ولتاژ اسمی اولیه………………………………………………………………………… 12
3-6-1 جریان اسمی…………………………………………………………………………….. 12
4-6-1 فرکانس اسمی…………………………………………………………………………… 12
5-6-1 نسبت تبدیل اسمی…………………………………………………………………….. 13
7-1 تعیین تلفات در ترانسفورماتورها……………………………………………………… 13
1-7-1 تلفات آهنی………………………………………………………………………………. 13
2-7-1 تلفات فوکو در هسته………………………………………………………………….. 13
3-7-1 تلفات هیسترزیس……………………………………………………………………… 14
4-7-1 مقدار تلفات هیسترزیس…………………………………………………………….. 16
5-7-1 تلفات مس……………………………………………………………………………….. 16
8-1 ساختمان ترانسفورماتور………………………………………………………………….. 17
1-8-1 مدار مغناطیسی (هسته)………………………………………………………………. 17
2-8-1 مدار الکتریکی (سیم پیچها)…………………………………………………………. 17
1-2-8-1 تپ چنجر…………………………………………………………………………….. 18
2-2-8-1 انواع تپ چنجر…………………………………………………………………….. 18
3-8-1 مخزن روغن…………………………………………………………………………….. 19
مخزن انبساط……………………………………………………………………………………….. 19
4-8-1 مواد عایق…………………………………………………………………………………. 19
الف – کاغذهای عایق……………………………………………………………………………. 20
ب – روغن عایق………………………………………………………………………………….. 20
ج – بوشینکهای عایق……………………………………………………………………………. 20
5-8-1 وسایل حفاظتی………………………………………………………………………….. 21
الف – رله بوخهلتس…………………………………………………………………………….. 21
ب – رله کنترل درجه حرارت سیم پیچ…………………………………………………… 22
ج – ظرفیت سیلی گاژل………………………………………………………………………… 23
9-1 جرقه گیر……………………………………………………………………………………… 24
1-10 پیچ ارت…………………………………………………………………………………….. 24
فصل دوم: بررسی بین منحنی B-H و آنالیز هارمونیکی جریان مغناطیس کننده 26
1-2 مقدمه………………………………………………………………………………………….. 27
2-2 منحنی مغناطیس شوندگی………………………………………………………………. 27
3-2 پس ماند (هیسترزیس)…………………………………………………………………… 30
4-2 تلفات پس ماند (تلفات هیسترزیس)………………………………………………… 32
5-2 تلفات هسته………………………………………………………………………………….. 32
6-2 جریان تحریک………………………………………………………………………………. 33
7-2 پدیده تحریک در ترانسفورماتورها…………………………………………………… 33
8-2 تعریف و مفهوم هارمونیک ها…………………………………………………………. 36
1-8-2 هارمونیک ها…………………………………………………………………………….. 36
2-8-2 هارمونیک های میانی…………………………………………………………………. 37
9-2 ناپایداری هارمونیکی مرتبط با هسته ترانس در سیستمهای AC-DC 37
10-2 واکنشهای فرکانسی AC-DC……………………………………………………… 37
11-2 چگونگی ایجاد ناپایداری………………………………………………………………. 39
12-2 تحلیل ناپایداری………………………………………………………………………….. 40
13-2 کنترل ناپایداری…………………………………………………………………………… 41
14-2 جریان مغناطیس کننده ترانسفورماتور…………………………………………….. 42
1-14-2 عناصر قابل اشباع…………………………………………………………………….. 42
2-14-2 وسایل فرومغناطیسی………………………………………………………………… 43
فصل سوم : تأثیر هارمونیکهای جریان ولتاژ روی ترانسفورماتورهای قدرت 46
1-3 مقدمه………………………………………………………………………………………….. 47
2-3 مروری بر تعاریف اساسی………………………………………………………………. 47
3-3 اعوجاج هارمونیکها در نمونه هایی از شبکه………………………………………. 49
4-3 اثرات هارمونیک ها……………………………………………………………………….. 51
5-3 نقش ترمیم در سیستمهای قدرت با استفاده از اثر خازنها 52
1-5-3 توزیع هارمونیکهای جریان در یک سیستم قدرت بدون خازن 52
2-5-3 توزیع هارمونیکهای جریان در یک سیستم پس از نصب خازن 52
6-3 رفتار ترانسفورماتور در اثر هارمونیکهای جریان…………………………………. 54
7-3 عیوب هارمونیکها در ترانسفورماتور…………………………………………………. 54
1-7-3 هارمونیکهای جریان…………………………………………………………………… 54
1) اثر بر تلفات اهمی…………………………………………………………………………….. 54
2) تداخل الکترومغناطیسی با مدارهای مخابراتی……………………………………….. 54
3) تأثیر بر روی تلفات هسته………………………………………………………………….. 55
2-7-3 هارمونیک های ولتاژ………………………………………………………………….. 55
1) تنش ولتاژ روی عایق………………………………………………………………………… 55
2) تداخل الکترواستاتیکی در مدارهای مخابراتی……………………………………….. 55
3) ولتاژ تشدید بزرگ……………………………………………………………………………. 56
8-3 حذف هارمونیکها………………………………………………………………………….. 56
1) چگالی شار کمتر……………………………………………………………………………… 56
2) نوع اتصال……………………………………………………………………………………….. 57
3) اتصال مثلث سیم پیچی اولیه یا ثانویه…………………………………………………… 57
4) استفاده از سیم پیچ سومین…………………………………………………………………. 57
5) ترانسفورماتور ستاره – مثلث زمین…………………………………………………….. 57
9-3 طراحی ترانسفورماتور برای سازگاری با هارمونیک ها………………………… 58
10-3 چگونگی تعیین هارمونیکها…………………………………………………………… 59
11-3 اثرات هارمونیکهای جریان مرتبه بالا روی ترانسفورماتور 59
12-3 مفاهیم تئوری……………………………………………………………………………… 60
1-12-3 مدل سازی……………………………………………………………………………… 60
13- 3 نتایج عمل…………………………………………………………………………………. 61
14-3 راه حل ها…………………………………………………………………………………… 62
15-3 نتیجه گیری نهایی……………………………………………………………………….. 62
فصل چهارم: بررسی عملکرد هارمونیک ها در ترانسفورماتورهای قدرت 63
1-4 مقدمه………………………………………………………………………………………….. 64
2-4- پدیده هارمونیک در ترانسفورماتور سه فاز………………………………………. 64
3-4 اتصال ستاره………………………………………………………………………………….. 68
1-3-4 ترانسفورماتورهای با مدار مغناطیسی مجزا و مستقل 68
2-3-4 ترانسفورماتورها با مدار مغناطیسی پیوسته یا تزویج شده 71
4-4 اتصال Yy ستاره با نقطه خنثی…………………………………………………………. 72
5-4 اتصال Dy……………………………………………………………………………………. 72
6-4 اتصال yd…………………………………………………………………………………….. 73
7-4 اتصال Dd……………………………………………………………………………………. 74
8-4 هارمونیک های سوم در عمل ترانسفورماتور سه فاز…………………………… 74
9-4 سیم پیچ ثالثیه یا پایدارکننده…………………………………………………………….. 76
10-4 تلفات هارمونیک در ترانسفورماتور………………………………………………… 77
1-10-4 تلفات جریان گردابی در هادی های ترانسفورماتور……………………….. 77
2-10-4 تلفات هیسترزیس هسته…………………………………………………………… 77
3-10-4 تلفات جریان گردابی در هسته…………………………………………………… 78
4-10-4 کاهش ظرفیت ترانسفورماتور……………………………………………………. 79
فصل پنجم: جبران کننده های استاتیک……………………………………. 80
1-5 مقدمه………………………………………………………………………………………….. 81
2-5 راکتور کنترل شده با تریستور TCR………………………………………………… 81
1-2-5 ترکیب TCR و خازنهای ثابت موازی…………………………………………. 87
3-5 راکتور اشباع شدهSCR…………………………………………………………………. 88
1-3-5 شیب مشخصه ولتاژ…………………………………………………………………… 89
نتیجه گیری ………………………………………………………………………………………… 91
منابع و مآخذ……………………………………………………………………………………….. 92
چکیده به زبان انگلیسی…………………………………………………………………………. 94
فصل اول……………………………………………………………………………….. 6
شکل1-1: نمایش خطوط شار…………………………………………………………………………. 8
شکل2-1: شمای کلی ترانسفورماتور……………………………………………………………….. 9
شکل3-1: رابطه فوران و نیروی محرکه مغناطیسی…………………………………………….. 11
شکل4-1: نمایش منحنی های هیستر زیس………………………………………………………. 15
شکل5-1: نمایش بوشیگ های عایق………………………………………………………………… 20
شکل6-1: یک نمونه رله………………………………………………………………………………… 22
شکل7-1: رله کنترل درجه حرارت سیم پیچ ها…………………………………………………. 23
شکل8-1: ظرف سیلی کاژل…………………………………………………………………………… 23
شکل9-1: شمای کلی یک ترانسفورماتور با مخزن روغن و سیستم جرقه گیر……….. 24
شکل10-1: نمایش پیچ ارت…………………………………………………………………………… 25
فصل دوم………………………………………………………………………………. 26
شکل1-2: نمایش شدت جریان در هسته چنبره شکل………………………………………… 28
شکل2-2: منحنی مغناطیس شوندگی………………………………………………………………. 29
شکل3-2: منحنی مغناطیس شوندگی………………………………………………………………. 29
شکل4-2: منحنی های هیستر زیس…………………………………………………………………. 31
شکل5-2: حلقه های ایستا و پویا…………………………………………………………………….. 32
شکل6-2: شکل موج جریان مغناطیس کننده…………………………………………………….. 34
شکل7-2: شکل موج جریان تحریک با پسماند…………………………………………………. 35
شکل8-2: شکل موج شار برای جریان مغناطیس کننده سینوسی………………………. 36
شکل9-2: نمایش هارمونیک های توالی مثبت و منفی……………………………………….. 38
شکل10-2: ترکیبdc توالی منفی تولید شده توسط مبدلHVDC……………………… 39
شکل11-2: نمایش امپدانس هایAC,DC در روش سیستم حوزه فرکانس…………. 40
شکل12-2: مقایسه حالات مختلف اشباع…………………………………………………………. 41
شکل13-2: مشخصه مغناطیسی ترانسفورماتور………………………………………………….. 42
شکل14-2: جریان مغناطیس کننده ترانس و محتوای هارمونیکی آن…………………….. 43
شکل15-2: مدار معادلT برای یک ترانسفورماتور…………………………………………….. 44
شکل16-2: منحنی شار مغناطیسی برحسب جریان ترانسفورماتور……………………….. 44
شکل17-2: نمونه شکل موج جریان مغناطیسی برای یک ترانسفورماتور………………. 44
فصل سوم………………………………………………………………………………. 46
شکل1-3: مولدهای هارمونی جریان………………………………………………………………… 47
شکل2-3: هارمونیک پنجم با ضریب35%…………………………………………………………. 48
شکل3-3: طیف هارمونیک ها………………………………………………………………………… 50
شکل4-3: جریان تحمیل شده روی جریان اصلی………………………………………………. 50
شکل5-3: طیف هارمونیک ها………………………………………………………………………… 50
شکل6-3: جریان تحمیل شده روی جریان اصلی………………………………………………. 50
شکل7-3: مسیر هارمونیکی جریان در سیستم بدون خازن………………………………….. 52
شکل8-3: مسیر هارمونی های جریان در سیستم پس از نصب خازن……………………. 53
شکل9-3: تداخل الکترو استاتیکی با مدارهای مغناطیسی……………………………………. 55
شکل10-3: ولتاژ تشدید بزرگ در اثر هارمونیک سوم………………………………………… 56
شکل11-3: ترانسفورماتور ستاره مثلث زمین، برای حذف هارمونیک های مضرب3………….. 58
شکل12-3: طراحی ترانسفورماتور برای سازگاری با هارمونیک ها………………………. 58
شکل13-3: مدار معادل ساده شده سیم پیچ ترانسفورماتور………………………………….. 60
شکل14-3: توزیع ولتاژ در طول یک سیم پیچ…………………………………………………… 61
فصل چهارم……………………………………………………………………………. 63
شکل1-4: نمودار برداری ولتاژهای مؤلفه اصلی، سوم، پنجم و هفتم…………………….. 65
شکل2-4: نمودار برداری ولتاژهای اصلی، هارمونیک پنجم وهفتم……………………….. 66
شکل3-4: نمایش نیروی محرکه الکتریکیemf اتصال ستاره در هر لحظه…………….. 66
شکل4-4:نمایش هارمونیک های سوم در اتصال مثلث……………………………………….. 66
شکل5-4: مربوط به نوسان نقطه خنثی…………………………………………………………….. 70
شکل6-4: مسیر پارهای هارمونیک سوم (مضرب سه) در ترانسفورماتورهای سه فاز
نوع هسته ای………………………………………………………………………………………………….. 71
شکل7-4: ترانسفورماتور با اتصالY-yبدون بار………………………………………………… 75
شکل8-4: سیم پیچ سومین (ثالثیه)…………………………………………………………………… 77
فصل پنجم……………………………………………………………………………… 80
شکل1-5: ساختمان شماتیکTCR…………………………………………………………………. 81
شکل2-5: منحنی تغییرات بر حسب زاویه هدایت و زاویه آتش………… 83
شکل3-5: مشخصه ولتاژ- جریانTCR…………………………………………………………… 84
شکل4-5: یک نمونه صافی با استفاده ازL.C……………………………………………………. 85
شکل5-5: حذف هارمونیک سوم با استفاده از مدارTCR با اتصال ستاره………………. 86
شکل6-5: حدف هارمونیک های پنجم وهفتم با استفاده از مدار TCR با اتصال ستاره.. 86
شکل7-5: بررسی اختلال در شبکه قدرت قبل و بعد از استفاده از جبران کننده با خازن. 87
شکل8-5: منحنی مشخصه ولتاژ- جریانSR……………………………………………………. 88
شکل9-5: حذف هارمونیک های شبکه قدرت با استفاده از راکتور اشباع شدهSR….. 88
شکل10-5: منحنی مشخصه ولتاژ- جریانSR با خازن اصلاح شیب……………………. 89
شکل 11-5 : حذف هارمونیکهای شبکه قدرت با استفاده از راکتور اشباع شده SR……. 89
شکل 12-5: منحنی مشخصه ولتاژ – جریان SR با خازن اصلاح شیب……………….. 90
فصل دوم……………………………………………………………………………….
جدول1-2: مقادیر هارمونیک ها در جریان مغناطیسی یک ترانسفورماتور……………… 45
چکیده :
فصل اول: در این فصل به بررسی مقدماتی در مورد هارمونیک ها و کیفیت برق داشته و همچنین تعریفی از هارمونیک ارائه شده می نماید. در مورد بعضی از استانداردهای هارمونیکی نظیر THD و DIN نیز بحث می نماید.
فصل دوم: در مورد منابعی که هارمونیک ها را تولید می نمایند بحث می نمایند که هارمونیک ها می توانند از مصرف کننده های فشار ضعیف مانند کامپیوترها و لوازم خانگی باشند تا کوره های الکتریکی و مبدل های AC/DC بزرگ
فصل سوم: در مورد اثرات هارمونیک ها بر روی عملکرد تغییرات و دستگاهها می‌باشد و همچنین در مورد آثار مضر آنها بر روی خازنها، دامپرهای روشنایی، موتورها، ترانسها، رله ها و … بحث میشود.
همچنین بحثی نیز در مورد توان هارمونیکی نیز خواهد داشت.
فصل چهارم: فصل نهائی این پروژه راه کارهای ممکن جهت حذف هارمونیک ها را ارائه می نماید که می توان از روشهای چند پالسه، فیلترهای فعال و غیر فعال و روش تزریق جریان نام برد.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده…………………………………………………………………………………………………………. 1
مقدمه………………………………………………………………………………………………………….. 2
فصل اول: شناخت و بررسی مقدماتی هارمونیکها………………………………………………. 3
(1-1) کلیات………………………………………………………………………………………………. 4
(1-2) اعوجاج هارمونیکی……………………………………………………………………………… 8
(1-3) اعوجاج ولتاژ و جریان…………………………………………………………………………. 10
(1-4) مقادیر مؤثر و اعوجاج ها هارمونیکی کل………………………………………………… 12
(1-5) هارمونیک های مرتبه سه……………………………………………………………………… 14
فصل دوم : منابع تولید هارمونیکها…………………………………………………………………… 17
(2-1) مقدمه………………………………………………………………………………………………… 18
(2-2) منابع تغذیه تک فاز……………………………………………………………………………… 18
(2-3) مبدل های قدرت سه فاز………………………………………………………………………. 21
( 2-3-1 ) مبدل های AC/DC……………………………………………………………………… 21
(2-4) محرک های DC…………………………………………………………………………………. 23
(2-5) محرکه های AC…………………………………………………………………………………. 24
(2-6) تجهیزات قوس زننده…………………………………………………………………………… 26
(2-6-1) کوره های الکتریکی…………………………………………………………………………. 28
(2-7) جبران کننده های استاتیکی توان راکتیو…………………………………………………… 31
(2-8) ترانسفورمرهای قدرت…………………………………………………………………………. 33
(2-8-1) اشباع ناشی از افزایش ولتاژ………………………………………………………………. 34
(2-10) لامپهای تخلیه ای…………………………………………………………………………….. 35
(2-11) سایر منابع………………………………………………………………………………………… 36
فصل سوم: آثار هارمونیکها……………………………………………………………………………… 37
(3-1) مقدمه………………………………………………………………………………………………… 38
(3-2 ) خازنها………………………………………………………………………………………………. 39
(3-2-1) اثرات مستقیم………………………………………………………………………………….. 39
(3-2-2) اثرات غیرمستقیم…………………………………………………………………………….. 40
(3-3) لامپ های روشنایی و المان‌های حرارتی………………………………………………… 44
(3-4) موتورهای آسنکرون……………………………………………………………………………. 45
(3-5) ماشنیهای سنکرون………………………………………………………………………………. 48
(3-6) ترانسفورماتورها………………………………………………………………………………….. 49
(3-6-1) افزایش تلفات گردابی در هادیها…………………………………………………………. 49
(3-6-2) افزایش تلفات هیسترزیس………………………………………………………………… 50
(3-6-3) افزایش تلفات گردابی در هسته………………………………………………………….. 51
(3-6-4) کاهش توان نامی ترانسفورماتور………………………………………………………… 52
(3-7) عملکرد رله ها…………………………………………………………………………………….. 53
( 3-8) وسایل اندازه گیری الکتریکی……………………………………………………………….. 56
(3-8-1) توان حقیقی……………………………………………………………………………………. 57
(3-8-2) توان راکتیو……………………………………………………………………………………… 58
(3-8-3) توان ظاهری……………………………………………………………………………………. 60
(3-9) کلیدهای فشار قوی……………………………………………………………………………… 63
(3-10) عایق ها……………………………………………………………………………………………. 65
(3-11) فیوزها……………………………………………………………………………………………… 65
(3-12) سیستمهای مخابراتی………………………………………………………………………….. 65
(3-13) تاثیرات دیگر هارمونیکها…………………………………………………………………….. 66
فصل چهارم: روشهای حذف هارمونیکها………………………………………………………….. 67
(4-1) مقدمه………………………………………………………………………………………………… 68
(4-2) روشهای چند پالسه……………………………………………………………………………… 69
(4-2-1) چگونگی حذف هارمونیکها………………………………………………………………. 73
(4-2-2) ترانسفورمرهای دو سیم پیچه……………………………………………………………. 76
(4-2-3) ترانسفورمرهای تک سیم پیچه………………………………………………………….. 79
(4-3) فیلترهای غیر فعال………………………………………………………………………………. 79
(4-3-1) انواع فیلترهای غیر فعال…………………………………………………………………… 80
(4-3-2) پارامترهای غیر فعال………………………………………………………………………… 81
(4-3-3) طراحی فیلترهای تک تنظیمه…………………………………………………………….. 84
(4-3-4) طراحی فیلترهای دو تنظیمه………………………………………………………………. 86
(4-3-5) طراحی فیلترهای بالا گذر…………………………………………………………………. 87
(4-3-6) طراحی بهینه فیلترهای غیر فعال………………………………………………………… 89
(4-3-7) ملاحظات لازم در طراحی و نصب فیلترهای غیر فعال………………………….. 89
( 4-4) فیلترهای غیر فعال……………………………………………………………………………… 94
( 4-4-1) فیلترهای فعال موازی……………………………………………………………………… 96
( 4-4-2) فیلترهای فعال هایبرید…………………………………………………………………….. 98
( 4-5) سایر روشها……………………………………………………………………………………….. 103
(4-5-1) روش میکروپروسسوری تزریق جریان……………………………………………….. 103
( 4-5-2) استفاده از ماشین سنکرون با مدار تحریک رزونانس……………………………. 106
منابع و مؤاخذ………………………………………………………………………………………………. 111
چکیده
این پروژه مربوط به ساخت و بررسی مدار محافظ وسایل برقی می باشد که یک مدار کاملا الکترونیکی می باشد و برای محافظت از وسایل برقی اعم از یخجال ، تلویزیون ، کامپیوتر و … به کار می رود.
اهمیت این دستگاه در این است که اگر این دستگاه را سر راه برق شهر و وسیله برقی قرار ندهیم بر اثر نوسانات برق شهر ممکن است دستگاه آسیب ببیند.
این مدار از آپ امپ ، آی سی رگولاتور ولتاژ ، ترانس ، ترانزیستور ، دیود ومقاومت های الکتریکی تشکیل شده است .
مراحل ساخت این پروژه شامل تعیین کردن نقشه مدار مورد نظر ، پیاده سازی روی کیت الکتریکی، نصب قطعات و نصب بر روی یک وسیله الکتریکی می باشد .
مقدمه
دستگاه محافظ وسایل برقی دستگاهی است که علاوه بر ساده بودن از نظر مداری و این که فاقد مدارات میکرو و نرم افزاری می باشد ولی هم اکنون در ادارات و منازل جایگاه مهمی در مورد جلوگیری از سوختن و عدم آسیب دیدگی لوازم برقی بر عهده دارد .
این دستگاه وسایل برقی را از نوسانات برق شهر حفظ می کند یعنی اگر ولتاژ برق شهر به زیر 180 ولت یا بالای 240 ولت برسد ، این دستگاه از طریق قطعات و در نهایت رله ، برق تغذیه وسیله برقی را قطع خواهد کرد و مانع از سوختن و یا آسیب دیدگی دستگاه می شود . برای قطع و وصل شدن رله و در نهایت وسیله برقی ، یک حد مشخص ولتاژ در مدار مورد نیاز است تا به رله اعمال شود . این حدود ولتاژ توسط یک آپ امپ به شماره LM124 تعیین می شود که در ادامه به بررسی این مطلب می پردازیم .. همچنین در ابتدای مدار یک ترانس کاهنده قرار دارد که برق 220 ولت شهر را به 12 ولت کاهش می دهد و از این ولتاژ در مدار استفاده می شود و زمانی که 220 ولت اعمالی به مدار کاهش یا افزایش بیش از حد پیدا کرد ، مدار محافظ ، وسیله برقی را خاموش خواهد کرد .
این مدار در چند نوع مختلف در بازار طراحی و ساخته شده است که ما در این جا به بررسی نوع خاصی از این وسیله می پردازیم .
فهرست مطالب
عنوان : صفحه
فصل 1 : قطعات مدار
1-1 : دیود 1N4007 …………………………………………………….. 2
2-1 : ترانزیستور BC547 ………………………………………………. 5
3-1 : آپ امپ LM324 ……………………………………………………. 13
4-1 رگولاتور ولتاژ LM7812 ……………………………………………… 30
فصل 2 : کارکرد مدار
1-1 : نحوه عملکرد مدار……………………………………………………………. 42
1-1-2 : تحلیل عملی مدار…………………………………………………………. 42
2-1-2 : نحوه عملکرد پل دیودی………………………………………………….. 44
2-2 : تحلیل تئوری مدار……………………………………………………………… 45
فصل سوم :پیوست ها
1-3 : اطلاعات کاتالوگی دیود 1N4007 ……………………………………………….. 49
2-3: اطلاعات کاتالوگی ترانزیستور BC 547 ………………………………………… 51
3-3 : اطلاعات کاتالوگی آپ امپ LM 324 ……………………………………………. 55
4-3: اطلاعات کاتالوگی رگلاتور ولتاژ LM7812 ……………………………………….. 67
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 1-1-1 : ماکزیمم مقادیر مجاز ………………………………………… 3
جدول 2-1-1 : مشخصات الکتریکی…………………………………………….. 4
جدول 3 -1- 1 : ابعاد قطعه………………………………………………………. 4
جدول 1-2-1 : مقادیر ماکزیمم مطلق…………………………………………………. 5
جدول 2-2-1 : مشسخصات الکتریکی …………………………………………….. 6
جدول 3-2-1 : پارامترهای h به ازای چند IC مختلف…………………………………… 8
جدول 4-2-1 : پارامترهای h در ، ، …………. 9
جدول 1-3-1 : رمزهای دستور……………………………………………. 15
جدول 2-3-1 مقادیر ماکزیمم مطلق………………………………………….. 15
جدول 3-3-1 : خواص الکتریکی……………………………………………………….. 16
جدول 1-4-1 : ویژگی های الکتریکی……………………………………….. 32
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل مدار محافظ وسایل برقی ………………………………………… 41
شکل 1-1-1 : شکل فیزیکی قطعه………………………………………………… 2
شکل 2-1-1 : ابعاد قطعه…………………………………………………. 4
شکل 1-2-1 : شکل فیزیکی قطعه……………………………………………… 5
شکل 2-2-1 اندازه گیری لرزش نویز………………………………………………. 6
شکل 3-2-1 : مشخصات عمومی در ………………………………………. 8
شکل 1-3-2-1 : بهره جریان DC نسبت به جریان کلکتور……………………………… 8
شکل 2-3-2-1 : VBE و VCE نسبت به جریان کلکتور……………………… 9
شکل 4-2-1 : مشخصات عمومی ( مگر این که مورد خاصی باشد )…………………… 9
شکل 1- 4-2-1 : مشخصات خروجی امیتر مشترک……………………………………………….. 9
شکل 2- 4-2-1 : تولید بهره جریان باند وسیع نسبت به جریان کلکتور……………………….. 10
شکل 3- 4-2-1 : جریان قطع کلکتور نسبت به دمای محیط………………………………….. 10
شکل 4- 4-2-1 : پارامترهای h نسبت به جریان کلکتور…………………………………….. 11
شکل 5- 4-2-1 : ولتاژ نویز معادل در بیس نسبت به جریان کلکتور…………………………… 11
شکل 6- 4-2-1 : الگوی نویز باند پهن نسبت به جریان کلکتور…………………………………. 12
شکل 1-3-1 : انواع مختلف این آی سی بر حسب فشردگی اتصالات………………………. 13
شکل 2-3-1 : اتصالات پین ( نمای بالایی )…………………………………………………… 14
شکل 3-3-1 : نمودار شماتیک از 4/1 آی سی……………………………………. 15
شکل 4-3-1 : جریان بایاس ورودی در برابر دمای محیط……………………………… 18
شکل 5-3-1 : محدود کننده جریان……………………………………. 19
شکل 6-3-1 : دامنه ولتاژ ورودی……………………………………. 19
شکل 7-3-1 : جریان تغذیه……………………………………………… 19
شکل 8-3-1 : حاصلضرب بهره در پهنای باند……………………………… 20
شکل 9-3-1 : نسبت پس زنی مد مشترک……………………………………. 20
شکل 10-3-1 : پاسخ فرکانسی حلقه باز…………………………………… 20
شکل 11-3-1 : پاسخ فرکانسی سیگنال بزرگ………………………………….. 21
شکل 12-3-1 : پاسخ پالسی ولتاز پیرو………………………………. 21
شکل 13-3-1 : ویژگی های خروجی ( خوردن جریان )……………………………. 21
شکل 14-3-1 : پاسخ پالسی ولتاز پیرو……………………………………………… 22
شکل 15- 3-1 : ویژگی های خروجی ( جریان دهی )…………………………………. 22
شکل 16-3-1 : جریان ورودی………………………………………. 22
شکل 17-3-1 : بهره ولتاژ………………………………………………………… 23
شکل 18-3-1 : منبع تتغذیه و نسبت پس زنی مد مشترک………………………. 23
شکل 19-3-1 : بهره ولتاژ سیگنال بزرگ……………………………………….. 23
شکل 20-3-1 : کاربردهای معمول تک منبع……………………………………… 24
شکل 1-20-3-1 : آمپلی فایر وارونگر جفتی AC ………………………. 24
شکل 2-20-3-1 : آمپلی فایر غیر وارونگر جفتی AC ……………………………… 24
شکل 21-3-1 : کاربردهای معمول تک منبع……………………………….. 25
شکل 1-21-3-1 : بهره DC غیر وارونگر…………………………………….. 25
شکل 2-21-3-1 : آمپلی فایر جمع DC…………………………………….. 25
شکل 3-21-3-1 : آمپلی فایر ابزاری DC امپدانسی با تنظیم بهره ورودی بالا……………. 26
شکل 4-21-3-1 : آشکار ساز قله با رانش پایین……………………………… 26
شکل 22-3-1 : کاربرد آمپلی فایرهای متقارن برای کاهش جریان ورودی ( مفهوم کلی )……. 26
شکل 23-3-1 : کاربردهای معمول تک منبع…………………………………… 27
شکل 1-23-3-1 : فیلتر میان گذرنده فعال کننده………………………………………. 27
شکل 2-23-3-1 : آمپلی فایر DC امپدانسی با ورودی بالا…………………………… 27
شکل 24-3-1 : فاز و بهره ولتاژ در برابر فرکانس……………………………….. 28
شکل 25-3-1 : داده های مکانیکی بسته (بسته دور دهی ، 14 پین پلاستیکی )……………. 28
شکل 26-3-1 : دادههای مکانیکی بسته(میکرو پکیج 14پینی پلاستیکی با عملکرد تدریجی)……. 28
شکل 27-3-1 : داده های مکانیکی بسته (بسته فشرده کوچک نازک 14 پینی )………… 29
شکل 1-4-1 : نمودارهای اتصال……………………………………………… 31
شکل 1-1-4-1 : بسته پلاستیکی…………………………………………. 31
شکل 2-1-4-1 : بسته استوانه ای فلزی آلومینیومی………………….. 31
شکل 2-4-1 : نمای شماتیک…………………………………………………….. 31
شکل 3-4-1 : ویژکی های معمول عملکردی……………………………………… 34
شکل 1-3-4-1 : بیشینه متوسط اتلاف نیرو…………………………………. 34
شکل 2-3-4-1 : بیشینه متوسط اتلاف نیرو……………………………… 34
شکل 3-3-4-1 : ولتاژ خروجی ( بهنجار شده به ازای )……………………….. 35
شکل 4-3-4-1 : جریان قله خروجی………………………………………… 35
شکل 5-3-4-1 : پس زنی موجک………………………………….. 36
شکل 6-3-4-1 : پس زنی موجک……………………………………. 36
شکل 7-3-4-1 : امپدانس خروجی……………………………………. 36
شکل 8-3-4-1 : ولتاژ رهایی…………………………………………….. 37
شکل 9-3-4-1 : ویژگی های رهایی…………………………… 37
شکل 10 -3-4-1 : جریان خاموشی……………………………………… 37
شکل 11-3-4-1 : جریان خاموشی……………………………………… 38
شکل 4-4-1 : ابعاد فیزیکی : اینچ ( میلیمتر ) مگر این که واحد دیگری ذکر شود………………. 39
شکل 5-4-1 : ابعاد فیزیکی : اینچ ( میلیمتر ) مگر این که واحد دیگری ذکر شود………………. 39