.:جویا برق:.

مكان : شركت مهندسي پويا پژوهش

استاد كارآموزي:

جناب آقاي مهندس مجيد اسمي جهرمي

سرپرست كارآموزي :

جناب آقاي مهندس مرتضي ابراهيمي

كارآموز:

نوراله جويا

بهار 90

 (به نام مالك علم خداوند متعال)

فراواني و سپاس

خداي بزرگ را بسيار سپاس گذارم كه توفيق ويژه اش را نصيب اين بنده ساخت تا به رغم بضاعت ناچيز ، درس كارآموزي را با يكي از بهترين اساتيد گروه برق دانشگاه فني و مهندسي آزاد اسلامي واحد ساوه جناب آقاي مهندس مجيد اسمي جهرمي بردارم و زير نظر مهندس مرتضي ابراهيمي از شركت مهندسي پويا پژوهش كه عهده دار تعمير و نگهداري الكتروموتورهاي DC,AC و اجراي شبكه هاي انتقال و پست هاي زميني ۲کیلوولت مي باشد بگذرانم. اميدوارم لطف حق بيش از پيش شامل اين مهم شده و با عنايت خاص خود بتوانم يكي از بهترين دانشجويان رشته ي مهندسي برق باشم . همچنين برخود لازم مي دانم از تمامي اساتيد گروه برق دانشگاه آزاد اسلامي واحد ساوه و رياست محترم آن واحد كه در طول دوران تحصيل بهترين را هنما بودند و با تشويق ها و پيگيري ها ي دلسوزانه خود اين بنده را برانجام كار در رشته ام مسلم تر كردند. و اين قلم مرحون هدايت هاي علمي خود ساختند. سپاس گذار ي از خداوند متعال پاداشي در خور بر آنان مسئلت نمايم . به رغم اين همه به صراحت مي گويم كه اين گزارش كار به دليل بضاعت علمي ضعف هاي فراواني دارد. كه به ياري خداوند متعال اميد بر آن دارم در مقاطع بالاتر تحصيلي رفع نمايم. حاصل اين كار تقديم شد به جامعه مهندسي برق.

نوراله جويا

بهار 90

خاطره ي شيرين از دوران كارآموزي:

يك روز با گروهي از همكاران شركت جهت برقرار برق در يك شبكه خانگي شهري رفته بوديم كه زيرا هنگامي برقي كه از فشار قوي 63KW به داخل ترانسفورماتور مي آيد سركاتدها يك نوع كاهنده ولتاژ اند اشتباه در شبكه وصل شده بوده اند. بعد از انجام كار هنگام يكه تابلو كه در زير ترانسفورماتور 63KW  قرار داشت با كليد به كار انداخت ترانس منفجر شد و صداي وحشت آوري را بوجود آورد كه قدرت برق تماسي برق را ديدم. د رهمين حوالي بود كه پا به فرار گذاشتم از شدت جرقه در ترانش و برقي كه شعله ور شده بود تمام اهل آن محله بر سر ما ريختند و يكي مي گفت يخچالم سوخته ديگر ي مي گفت جاروبرقي ام خلاصه مهندس ناصر گفت ما هنوز جريان را به خانگي تبديل نكرده ايم كه شما چنين و چنان مي كنيد و ما آن روز جان سالم به در برديم. و واقعا " ايمني در كار اصل است و خلاصه خيلي موارد كه اگر آنروز يكي از آنها رعايت مي شود چنين فاجعه اي اتفاق نمي افتاد.

معرفي مكان كارآموزي

شركت مهندسي پوياپژوهش وظيفه حفظ و نگهداري تاسيسات برقي و نگهداري از الكتروموتورهاي DC,AC فرسوده و تعويض قطعات آنها و انتقال نيرو و پست هاي زميني 20KW را برعهده دارد. طي دوبازديد از اين شركت كه در شهرك صنعتي كاوه قراردارد.

تعريفي بر ژنراتور و انواع آن

ژنراتور

ژنراتور همواره يكي از مهمترين عناصر شبكه قدرت بوده و نقش كليدي در توليد انرژي و كاربردهاي خاص ديگر ايفاء كرده است. ساخت اولين نمونه ژنراتور (سنكرون) به انتهاي قرن 19 بر مي گردد. مهمترين پيشرفت انجام شده در آن سالها احداث اولين خط بلند انتقال سه فاز از لافن به فرانكفورت آلمان بود. دركانون اين تحول ، يك هيدروژنراتور سه فاز 210 كيلو وات قرار گرفته بود. عليرغم مشكلات موجود در جهت افزايش ظرفيت و سطح ولتاژ ژنراتورها ، در طول سالهاي بعد تلاشهاي گسترده اي براي نيل به اين هدف صورت گرفت.

مقدمه: هد فاز انجام اين تحقيق بررسي سير تحقيقات انجام شده با موضوع ژنراتورها (ساختمان و اساس كار و سيرتكاملي ژنراتورها بخصوص ژنراتورهاي سنكرون)

ژنراتورها از دو قسمت تشكيل شده اند:

قسمت متحرك را رتور و قسمت ساكن آن را استاتور مي گويند. رتورها نيز از نظر ساختمان دو دسته اند : ماشين هاي قطب صاف و ماشين هاي قطب برجسته. همچنين ژنراتورها بسته به آنكه نوع وسيله گرداننده رتور آنها چه نوع توربيني باشد به صورت زي رتقسيم مي شوند:

1)               توربوژنراتورها:

در اين وسيله گرداننده رتور، توربين بخار است و چون توربين بخار جزء ماشن ها تند گرد است بنابراين توربوژنراتور داراي قطب هاي  صاف بوده و اين ماشين توانائي ايجاد دورهاي بسيار بالا را در قدرت هاي زياد دارد امروزه اغلب توربوژنراتورها را دو قطبي مي سازند چون با افزايش سرعت گردش كار توربين هاي بخار با صرفه تر وارزان تر تمام مي شود.

2)               هيدروژنراتورها:

در آن وسيله گرداننده رتور توربين آبي است و چون توربين آبي داراي دور كم است بنابراين هيدروژنراتور داراي قطب برجسته بوده و داراي سرعت كم مي باشد.

3)               ديزل ژنراتورها:

در قدرت هاي كوچك و اضطراري ميله گرداننده رتور ديزل است كه در اين مورد هم قطب هاي رتور آن برجسته مي باشد.

ساختمان و اساس كار ژنراتور سنكرون : در يك ژنراتور سنكرون يك جريان DC به سيم پيچ رتور اعمال مي گردد تا يك ميدان مغناطيس رتور توليد شود. سپس رتور مربوط به ژنراتور به وسيله محرك اصلي دسترسي باشند. ژنراتورها: ماشين هايي هستند كه انرژي مكانيكي را از محرك اصلي به يك توان الكتريكي در ولتاژ و فركانس  خاصي تبديل مي نمايد. كلمه سنگرون به اين حقيقت اشاره دارد كه فركانس الكتريك اين ماشين با سرعت گردش مكانيكي شفت قفل شده است، ژنراتور سنكرون براي توليد بخش اعظم توان الكتريكي در سرتاسر جهان به كار مي رود.

دو اصل فيزيكي مرتبط با عملكرد ژنراتورها وجود دارد . اولين اصل فيزيك اصل القائي الكترومغناطيسي كشف شده توسط مايكل فاراده دانشمند بريتانيايي است. اگر يك هادي در يك ميدان مغناطيسي حركت كند يا اگر طول يا حلقه ي القائي ساكني جهت تغيير استفاده شود. يك جريان ايجاد مي شود يا القا ء مي شود . اگر يك جريان از ميان يك كنتاكتور كه درميدان مغناطيسي قرار گرفته ، عبور كند ميدان ، نيروي مكانيكي بر آن وارد مي كند.

ژنراتورها داراي دو اصل هستند:

قسمتها و ميدان كه آهنرباي الكترو مغناطيسي با سيم پيچ هايش و آرميچر و ساختاري كه از كنتاكتور حمايت مي كند و كار قطع ميدان مغناطيسي و حمل جريان القاء شده ژنراتور يا جريان ناگهاني به موتور را دارد است . آرميچر معمولا" هسته ي نرم آهني اطراف سيم هاي القائي كه دور سيم پيچ ها پيچيده شده اند ، است. چرخانده مي شود ، تا يك ميدان مغناطيسي دوار در ماشين بوجود آيد. اين ميدان مغناطيسي ، يك ولتاژ سه فاز را در سيم پيچ هاي استاتور ژنراتور القاء مي نمايد.

در يك ماشين دو عبارت در توصيف سيم پيچ ها بسيار مورد استفاده است يكي سيم پيچ هاي ميدان و ديگر ي سيم پيچ هاي آرميچر ، بطور كلي عبارت سيم پيچ هاي ميدان به سيم پيچ هايي گفته مي شود كه ميدان مغناطيسي  اصلي را در ماشين توليد مي نمايد و عبارت سيم پيچ هاي آرميچر به سيم پيچ هايي اتلاق مي شود كه ولتاژ اصلي در آن القاء مي شود. برا ي ماشين هاي سنكرون ، سيم پيچي هاي ميدان در رتور است.

رتور ژنراتور سنكرون در اصل يك آهنرباي الكتريكي بزرگ است . قطب هاي مغناطيسي در رتور مي تواند از نوع برجسته يا غير برجسته باشد. كلمه برجسته به معني قلمبيده است و قطب برجسته ، يك قطب مغناطيسي خارج شده از سطح رتور مي باشد . از طرف ديگر ، يك قطب برجسته يك قطب مغناطيسي هم سطح با سطح رتور است. يك رتور غير برجسته يا صاف معمولا" براي موارد 2 يا 4 قطبي بكار مي روند. در حالي كه رتورهاي برجسته براي 4 قطب يا بيشتر مورد استفاده هستند. چون در  رتور ميدان مغناطيسي متغير است براي كاهش تلفات، آن را از لايه هاي نازك مي سازند. به مدار ميدان در رتور بايد جريان ثابتي اعمال شود، چون رتور مي چرخد ، نياز به آرايش خاصي براي رساندن توان DC به سيم پيچ ها ميدانش دارد برا ي انجام اين كار 2 روش موجود است:

1)                تهيه توان DC از يك منبع بيروني  به رتور با رنگ ها ي لغزان و جاروبك

2)                فراهم نمودن توان DC از يك منبع توان DC كه مستقيما" روي شفت ژنراتورهاي سنكرون نصب مي شود. ساختمان و اساس كار ژنراتور سنكرون در يك ژنراتور سنكرون يك جريان dc  به سيم پيچ رتور اعمال مي گردد تا يك ميدان مغناطيسي رتور اعمال مي گردد تا يك ميدان مغناطيسي رتور توليد شود. سپس روتور مربوط به ژنراتور به وسيله يك محرك اصلي چرخاند مي شود ، تا يك ميدان مغناطيسي دوار در ماشين به وجود آيد. اين ميدان مغناطيسي يك ولتاژ سه فاز را در سيم پيچ ها استاتور ژنراتور القاء مي نمايد.

بهینه سازی مصرف انرژی در الکتروموتورها
بهینه سازی مصرف انرژی در الکتروموتورهای صنعتی با استفاده از کنترل کننده های دور موتور

امروزه صرفه جوئی انرژی الكتریكی تنها از دیدگاه اقتصادی آن مورد توجه قرار نمی گیرد، بلكه آثار زیست محیطی آن نیز روز بروز اهمیت بیشتری پیدا می كند. از این رو صرفه جوئی انرژی به معنی حفاظت از محیط زیست است.
بیش از 65% انرژی الكتریكی، در صنایع، در موتورهای الكتریكی مصرف می شود.فنها، پمپ ها، و كمپرسورها، بارهای اصلی موتورهای الكتریكی هستند.
می توان اقدامات مختلفی برای صرفه جوئی انرژی الكتریكی در الكتروموتورهای صنعتی بعمل آورد.
در حالت كلی این اقدامات به دو دسته تقسیم میشود:
1 - اقدامات مربوط به طراحی موتور
 -2 اقدامات مربوط به بهره برداری از موتورها
تولید كنندگان موتور اینك موفقیتهای خوبی در زمینه طراحی و ساخت موتورهای با راندمان بالا بدست آورده اند. هر چند كه قیمت این موتورها بالاتر است، ولی محاسبات ساده ای نشان می دهد كه استفاده از این موتورها بسیار اقتصادی تر از انواع قدیمی ترشان است.
اقدامات مربوط به بهره برداری از موتورها را نیز میتوان به دو دسته تقسیم نمود:
1- اقدامات روی موتور، نظیر تهویه، روغنكاری، و بارگذاری
2- استفاده از درایو
در كنار ماموریت اصلی درایوها كه همان تنظیم دور موتور است، مزایای بیشمار دیگری نیز عاید میگردد. كه صرفه جوئی انرژی یكی از این مزایا است.استفاده از کنترل کننده های دور موتور هم در  بهبود بهره وری تولید و هم در صرفه جویی مصرف انرژی - توانایی بازیافت انرژی تلفاتی در ترمزهای مکانیکی ویا انرژی تلف شده در مقاومت ترمز درایوهای معمولی به شبکه - در کاربردهای صنعتی ، علاوه بر پیامدهای اقتصادی آن ، کاهش آلاینده های محیطی را نیز بدنبال خواهد داشت.
قوانین افینیتی در كاربردهای فن و پمپ پایه نظری صرفه جوئی انرژی، با استفاده از درایو هستند. بر طبق این قوانین تنها باكاهش ده درصد از دور موتور 27% در مصرف انرژی الكتریكی صرفه جوئی خواهد شد. همچنین اگر دور موتور را 20% كاهش دهیم، باید انتظار 49% صرفه جوئی انرژی داشته باشیم.

باید توجه كرد كه فنها و پمپ ها عمده ترین بارهای موتورهای الكتریكی هستند. اینها از ادواتی نظیر دمپرها و یا شیرهای خفه كن برای تنظیم دبی استفاده میكنند. اما این روشها انرژی را تلف میكنند.
عملكرد این تجهیزات را می توان به راننده اتومبیلی تشبیه نمود كه برای كاهش سرعت، در حالی كه پدال گاز را تا آخر فشرده است، از پدال ترمز استفاده میكند. نمونه های عملی متعددی از كاربرد درایو در صرفه جوئی انرژی الكتریكی وجود دارد. برای مثال شركت اطلس كوپكو با استفاده از درایو موفق شده است، مصرف انرژی كمپرسورهای تولیدی خود را به میزان 35% كاهش دهد.
در كنار این دستاورد مهم اطلس كوپكو توانسته است، با استفاده از درایو، فشار كمپرسور را با انعطاف و پایداری بیشتری كنترل نماید- جریان راه اندازی را به كمتر از 10% جریان نامی موتور كاهش دهد- و ضریب قدرت را به بیش از 95% برساند. و بدین ترتیب كمپرسورهای اطلس كوپكو نیازی به خازن اصلاح ضریب قدرت ندارند.
از سال 1994 به بعد كه شرکت اطلس كوپكو این كمپرسورها را معرفی كرده است توانسته است بازار کمپرسورهای دنیا را تسخیر كند.
در کاربردهایی نظیر پمپ و فن استفاده از درایوها تا 50% در کاهش مصرف انرژی موثر است.
پتانسیل قابل توجهی برای صرفه جوئی انرژی در نیروگاهها وجود دارد. مصرف داخلی نیروگاهها میتواند بین 5 تا 14 درصد برق تولیدی نیروگاه باشد. این میزان انرژی عمدتا" در ID فن، FD فن، فید پمپ، فنهای كولینگ تاور، و پمپ های سیركولاسیون و خنك كن مصرف میشود.
یك مطالعه موردی از صرفه جوئی مصرف انرژی در نیروگاههای هند نشان میدهد، كه از مجموع 22 واحد نیروگاهی 210 مگاواتی، با بكارگیری درایو در فنهای ID و یا پمپ های BFP ، سالانه بالغ بر 158 میلیون كیلووات ساعت انرژی، به ارزش 11.3 میلیون دلار صرفه جوئی حاصل میگردد. این درحالی است كه ارزش سرمایه گذاری اولیه 25.7 میلیون دلار بوده است. و بدین ترتیب میتوان انتظار داشت كه در كمتر از 2.3 سال سرمایه گذاری اولیه مستهلك شده و عواید سرشاری نصیب نیروگاهها گردد.
پتانسیل صرفه جوئی انرژی در صنایع سیمان از نیروگاهها نیز بالاتر است. در ایران حدود 9% انرژی الكتریكی در كارخانجات سیمان مصرف میشود. در یك مطالعه نشان داده شد كه میزان شدت انرژی الكتریكی در كارخانجات منتخب سیمان در ایران، در مقایسه با استانداردهای جهانی آن ، خیلی بالاتر است.
برآوردها نشان میدهد که در كارخانجات منتخب سالانه بالغ بر 138 میلیون كیلووات ساعت امكان صرفه جوئی انرژی وجود دارد.
محاسبات ساده ای نشان خواهد داد كه در هر خط تولید سیمان بطور متوسط سالانه تا 1.5 میلیون دلار و در كل خطوط تولید سیمان در ایران، كه بالغ بر 65 خط تولید میشود، سالانه پتانسیل 90 میلیون دلار صرفه جوئی انرژی وجود دارد.

ترانس قدرت
ترانس های قدر ت در کارخانه سازنده تست اساسی شده و با ولتاژ های در حد نامی و بیشتر و جریانهای بزرگ، تست میشوند اما پس از حمل ترانس به مقصد جهت بررسی و تائید صحت عملکرد ترانس و نداشتن هر نوع عیب در زمان بهره برداری ، تستهایی بروی آن در محل (پست )با وسایل اندازه گیری دقیق اما قابل حمل ونقل انجام میشود که به اختصار در زیر آمده است:
تست نسبت تبدیل RATIO)
تست پیوستگی تپ چنجر(TAP CONTINUE)
تست مقاومت عایقی : (MEGGER)
تست جریان بی باری NO_LOAD) )
تست شار مغناطیسی : MAGNETIC
تست گروه برداری VECTOR GROUP) )
تست اتصال کوتاه (SHORT CIRCUIT)
تست مقاومت اهمی RESISTANCE) )
تست تانژانت دلتا TAN- DELTA))

تست نسبت تبدیل( RATIO)
در این تست با دادن ولتاژ به اولیه یا ثانویه ترانس ، ولتاژ طرف مقابل را به دقت اندازه گیری می کنند.در ترانسهای قدرت کاهنده معمولا طرف اولیه را ولتاژ 380 ولت می دهند و در ثانویه ولتاژ بین 110 تا 180( در تراسهای 20/63 کیلو ولت )بسته به ترانس و تپ های آن اندازه گیری خواهد شد.
 -تست پیوستگی تپ چنجر(TAP CONTINUE)
در این تست به اولیه ولتاژ 380 داده و در طرف ثانویه ولت مترهای آنالوگ دقیق قرار داده و در زمان تغییر تپ ها انحراف عقربه در هر سه فاز را بررسی کرده تا بقول معروف عقربه پس نزند . در زمان تغییر تپ میبایست به ترتیب زیر عمل نمود.
1-2....1-2-3....2-3-4....3-4-5 و... یعنی یک پله پائین ودو پله بالا (در روند افزایشی تپ)

-                   تست مقاومت عایقی : (MEGGER)
این تست را به کمک دستگاه میگر انجام می دهند و در زمانهای 15 ثانیه و60 ثانیه و5 دقیقه و 10 دقیقه اندازه گیری میکنند. اندازه گیری به قرار زیر است:
LV/HV
HV +E/LV
LV+E/HV
در این تست سرهای اولیه اتصال کوتاه میشود و همینطور در ثانویه.(بهتر است در مرحله اول انجام شود
- تست جریان بی باری( NO_LOAD)
در این تست با دادن ولتاژ به اولیه و در صورتی که ثانویه مدار باز است جریان آنرا با آمپر متر دقیق اندازه گیری می کنیم . برای ثانویه هم به همین منوال است . در اتصال ستاره نسبت آمپر های سه فاز 1-0.8-1 و در اتصال مثلث 1-1-1.3 است.
- تست شار مغناطیسی : MAGNETIC
در این تست با دادن ولتاژ تک فاز به سر های هر فاز و نول (در اتصال ستاره ) جریان هر فاز را اندازه گیری و ولتاژ سیم پیچ طرف مقابل را می خوانیم.
- تست گروه برداری VECTOR GROUP))
در این تست سرهای مشابه ،در یک فاز را اتصال کوتاه کرده (مثلا U-u) و ولتاژ سه فاز را تزریق میکنیم و ولتاژ را برای تمای سرها نسبت به هم میخوانیم.(
- تست اتصال کوتاه SHORT CIRCUIT))
این تست را با اتصال کوتاه کردن در ثانویه انجام میدهیم و جریان در اولیه و ثانویه را پس از وصل ولتاژ 380 به اولیه قرائت و ثبت میکنیم.
- تست مقاومت اهمی RESISTANCE))
در این تست ولتاژ دی سی (مثلا 12 ولت ) را به سرهای هر فاز با سر نول در اتصال ستاره و هر دو فاز در اتصال مثلث تزریق کرده و جریان عبوری را اندازه گیری میکنیم.(این تست بهتر است در آخرین مرحله انجام گیرد)
- تست تانژانت دلتا( TAN- DELTA)
در این تست با دستگاه مخصوص این تست حالتهای مختلف در ترانس را میشود بررسی نمود و ظرفیت خازنی بین هر نقطه از ترانس را اندازه گیری کرد.

مقايسه خطوط انتقال هوايي و زمينی

يکی از با اهميت ترين صنايع در جهان امروز صنعت برق است که تمامی صنايع ديگر بدون شک به آن وابسته هستند .شبکه های توزيع و خطوط انتقال برق به مانند شاهرگ های اين صنعت حياتی ميباشند که به دو گروه زمينی و هوايي تقسيم می شوند ، متاسفانه در کشور ما تا کنون تحليلی علمی ، فنی ، اقتصادی و مقايسه همه جانبه ای درباره اين دو نوع خطوط انتقال انرژی الکتريکی انجام نگرفته و همين امر موجب اعمال زيان های فراوانی به سرمايه ملی شده است ۰ در اين مقاله به بررسی خطوط انتقال هوايي،زمينی و معايب و مزايای آنها خواهيم پرداخت:

خطوط انتقال هوايي :
اين خطوط که بيش از ۹۷ درصد خطوط انتقال کشور را شامل می شوند از جنس آلومينيوم يا آلياژی از آلومينيوم می باشند . علت استفاده از اين فلزسبک و ارزان بودنش نسبت به هادی هايی چون مس است ، البته به علت قابليت هدايت الکتريکی کمتر آلومينيوم ضخامت آنها را با قرار دادن رشته های موازی همجنس و گاه فولادی در مرکز آن بالا می برند تا از هدايت الکتريکی بيشتری برخوردار گردد . خطوط انتقال هوايی به سهولت قابل نصب و انشعابگيری هستند و به همين جهت دارای هزينه راه اندازی اندکی می باشند . هم چنين دسترسی به اين خطوط برای تعمير و ايجاد تغييرات در آن بسيار ساده می باشد . اين نوع خطوط به علت استفاده از سازه های سيمانی و ديگر سازه های ناخوشايند از لحاظ زيبايی برای مناطق شهری مناسب نيستند . نيز خطراتی چون طوفان ها و رعدوبرق ها همواره برای اين خطوط وجود دارند و کلا خطوط هوايی دارای خاموشی بسيار بيشتری به نسبت خطوط زمينی هستند . هم چنين اين خطوط از ايمنی کمی به علت لخت بودن سيم ها در اکثر آنها برخوردارند و حفظ نکردن حريم اين خطوط به علل مختلف يا برخورد پرندگان با آنها همواره مشکلاتی چون برق گرفتگی يا آتش سوزی را به دنبال داشته است . از نقطه نظر علمی اين خطوط دارای راکتانس بالايی بوده و مناسب برای چگالی های بار کم می باشند .
خطوط انتقال زمينی :
اولين خطوط انتقال برق(که در نيروگاه پرل استريت نيويورک به کار گرفته شدند) خطوط زمينی بودند ، اما کم کم جای خود را به خطوط هوايی دادند .راه اندازی خطوط زمينی انتقال برق به علت هزينه های فراوان حفاری و ايجاد کانال های زمينی و زير زمينی بسيار گران تر از راه اندازی خطوط هوايي است و گرفتن انشعاب از اين خطوط مستلزم وجود ايستگاه های توزيع ، جعبه های انشعاب و تابلو های برق می باشد . نيزعيب يابی اين خطوط به علت در دسترس نبودن احتياج به وسائل مخصوص و گران قيمتی دارد که هزينه های آن را افزايش می دهد . در عوض در خطوط زمينی به ندرت اشکالی به وجود می آيد و خاموشی آن به مراتب از خطوط هوايي کمتر است . اين خطوط به زيبايي محيط آسيب نمی زنند و چون در دسترس نمی باشند دارای خطرات بسيار کمتری نسبت به خطوط هوايي خواهند بود و چون حريمی برای آنها تعريف نمی شود در اماکن کم عرض و مسکونی بسيار مفيد می باشند . از نظر علمی اين خطوط دارای راکتانس سری پايين و مناسب برای چگالی های بار زياد هستند .
نتيجه آن که خطوط انتقال هوايی به سبب هزينه ها ، درنظر گرفتن راکتانس بالا ، مناسب بودن با چگالی بار کم و آسيب به زيبايی محيط اطراف بايستی در مناطق کم جمعيت ، دور افتاده و بين شهری و خطوط انتقال زمينی به سبب راکتانس پايين ، مناسب بودن برای چگالی های بالای بار ، زيبايی و ديگر مزيت های ذکر شده در مناطق پر ازدحام و شهری به کار گرفته شوند . به نظر می رسد در سال های آتی به علت ازدياد و تراکم جمعيت ، رشد خطوط انتقال زمينی بسيار بالاتر از رشد خطوط هوايی باشد .با توجه به اين مسئله جا دارد مسئولان از هم اکنون راهکارهايی برای دستيابی به فناوری های نوين اين صنعت در جهت استفاده اقتصادی تر در خطوط داخلی و نيز صادرات اين نوع محصولات اتخاذ کنند.

مقدمه:

برای كنترل موتورهای القايی چند فاز( و به طور اخص سه فاز) روشهای متعددی وجود دارد كه يكی از اين روشها كنترل برداری است. در روش كنترل برداری بر خلاف كنترل اسكالر كه از نسبت V/f ثابت استفاده مي شود، از كنترلرهاي ميدان و سنسورهاي شار براي اين كار استفاده مي كنيم. يكي از روشهاي متداول كنترل برداري، روش كنترل از طريق جهت ميدان است كه با نام Field Oriented Control (FOC) شناخته مي شود.   در اين متد از دو زير روش استفاده مي شود، يكي از اين دو روش، روش    Direct Field Oriented Control (DFOC) يا همان روش مستقيم است و ديگري Indirect Field Oriented Control (IFOC) يا روش غير مستقيم. در زير به طور اجمالي اين روش( و زير شاخه هاي آن) توضيح داده مي شود.

Field Oriented Control (FOC)

      در يك ماشين DC، محورهاي سيم پيچي آرميچر و ميدان بر يكديگر عمود مي باشند، بنابراين mmf ايجاد شده توسط جريانهاي آرميچر و ميدان نيز عمود بر هم مي باشند. با صرف نظر از اشباع هسته آهن، ميدانهاي عمود بر هم، هيچ اثر متقابلي بر يكديگر نداشته و مي توان گشتاور ايجاد شده را به صورت:

              (1)                            

بيان نمود كه k_a ضريب ثابت، (I_f)Φ شار ميدان و I_a جريان آرميچر مي باشد. زاويه گشتاور در حالت نرمال ، 90^o درجه است. مقدار شار به تنظيم جريان ميدان I_f قابل كنترل است و گشتاور نيز مستقل از شار مي تواند با تنظيم جريان I_a كنترل گردد. چون ثابت زماني مدارآرميچر معمولا از ثابت زماني سيم پيچي ميدان كوچكتر مي باشد، لذا كنترل گشتاور با تغييرات جريان آرميچر سريعتر از كنترل گشتاور با تغييرات I_f يا تغييرات هر دو انجام مي گردد.

       در حالت كلي، كنترل گشتاور يك ماشين القايي سه فاز به سادگي و سهولت كنترل گشتاور ماشين DC نمي باشد، زيرا ميدانهاي روتور و استاتور تابع شرايط كاري بوده و جهتهاي فضايي آنها با يكديگر 90^o اختلاف فاز نداشته و لذا بر يكديگر اثر متقابل دارند. سيم پيچي روتور در يك ماشين القايي ممكن است كه شبيه سيم پيچي ميدان تحريك در يك ماشين DC باشد ولي القاي ايجاد شده به طور مستقل قابل كنترل نمي باشد. با تحريك سينوسي، ميدان روتور در سرعت سنكرون مي چرخد. اگر دستگاه مختصات دوار سنكرون qdo را طوري در نظر بگيريم كه محور d همراستا با ميدان روتور و مولفه q ميدان روتور،  در دستگاه مرجع انتخابي صفر باشد، خواهيم داشت:

            (2)                 

            (3)                      

براي  برابر با صفر گشتاور زير ايجاد مي شود:

            (4)                   

با جايگذاري  با استفاده از معادله (3)، معادله (4) به فرم دلخواه زير تبديل مي شود:

            (5)                  

رابطه فوق نشان مي دهد كه اگر شار نشتي روتور  دچار آشفتگي نشود، گشتاور مي تواند به طور مستقل با تنظيم مولفه q جريان استاتور ، كنترل گردد.

       براي صفر باقي ماندن  مي بايد  صفر بماند. در چنين حالتي، معادله ولتا‍ژ در محور q سيم بندي روتور، بدون اعمال هيچ ولتاژي به روتور به شكل:

            (6)            

تغيير مي يابد. به عبارت ديگر، سرعت لغزش مي بايست در معادله زير صدق نمايد:

            (7)                                                          

همچنين اگر  بدون تغيير باقي بماند،  صفر خواهد شد. با اين شرط و شرط صفر بودن  در معادله محور d ولتاژ روتور، نتيجه مي گيريم كه  مي بايد صفر باشد، به طوري كه:

            (8)                                                          

زماني كه  صفر باشد،  برابر با  خواهد شد. با جايگذاري اين رابطه در معادله (7) و استفاده از معادله (3)، رابطه زير را براي سرعت لغزش و نسبت مولفه هاي d وq جريان استاتور در دستگاه دوار سنكرون كه محور d آن بر ميدان روتور هم راستا مي باشد به دست مي آوريم: 

            (9)                       

       در عمل، دامنه شار روتور با تنظيم جريان ، قابل كنترل بوده و جهت محور d ميدان روتور مي تواند با نگهداري سرعت لغزش، و يا جريان  مطابق معادله (9) كنترل گردد. با جهت يابي مناسب ميدان، ديناميك  به محور d و با ثابت زماني مدار روتور محدود مي شود. مي توان اين مطلب را از معادله (8) و با جايگزيني  با  به صورت ذيل مشاهده كرد:

            (10)                                                               

       روش كنترل برداري به دو دسته روش مستقيم Direct Field Oriented Control (DFOC) و غير مستقيم Indirect Field Oriented Control (IFOC) تقسيم بندي مي شود. درنوع مستقيم زاويه θ كه زاويه بين محور q ميدان روتور و محور فاز استاتور است مستقيما همانند شار فاصله هوايي اندازه گيري مي شود. در نوع غير مستقيم، زاويه روتور با اندازه گيري كميتهاي جانشين نظير سرعت لغزش به دست مي آيد.

نتايج بررسي مقالات

       همان طور كه در بالا گفته شد، براي اينكه بتوان كنترل درست و خوبي روي موتور القايي داشت بايد از روشهاي دقيق و پيشرفته اي مانند FOC استفاده كرد. به تبع استفاده از اين روشها نيز به داشتن اطلاعات كافي و درست از پارامترهاي ماشين وابسته خواهد بود. بر اساس آنچه در بالا گفته شد يكي از ضروريترين پارامترهاي مورد استفاده در اين روش ثابت زماني روتور است. در اين تحقيق سعي بر آن بوده است كه روشهاي مختلف اندازه گيري و تخمين اين پارامتر مهم مورد بررسي قرار گيرد. از نتايج به دست آمده در اين بررسي مي توان به اين نكته اشاره كرد كه در مورد موتورهاي القايي ثابت زماني هاي گذرا و زيرگذرا به هيچ وجه مورد مطالعه قرار نمي گيرد.

       به طور كلي از ثابت زماني روتور براي تخمين شار پيوندي روتور و همچنين فركانس لغزش استفاده مي شود. و در صورت لزوم مي توان با استفاده از روشهايي اين پارامتر را در سمت درايو كنترل و تنظيم كرد‍‍]1]،[2]،[3]،[5]،[7]. يكي از روشهايي كه مي توان براي تنظيم اين پارامتر استفاده كرد اعمال يك كنترل كننده تطبيق پذير براي تصحيح آن است[1]. در اين روش از شار فاصله هوايي ماشين كه توسط آشكارسازي المانهاي هارمونيك سوم ولتاژ فازهاي استاتور اندازه گيري مي شود مي توان استفاده كرد. اين كنترلگر فقط وابسته به تخمين اندوكتانس مغناطيس كنندگي است. در اين روش شار فاصله هوايي اندازه گيري شده توسط هارمونيك سوم ولتاژ فاز استاتور، به دو مولفه d وq تجزيه مي شود. از مولفه d در مورد تطابق ثابت زماني روتور استفاده مي شود و دامنه شار اندازه گيري شده را مي توان براي تنظيم تخمين اندوكتانس مغناطيس كنندگي به كار برد[1].

       روش ديگري كه براي اين كار مورد استفاده قرار مي گيرد مبتني بر اندازه گيري جريان است. از آنجا كه در اين روش از اندازه گيري جريان استفاده مي شود، در درايوهاي VSI در مقايسه با شكل موج ولتاژ بسيار هموارتر است كه در نتيجه بكارگيري آن ساده و آري از نويز خواهد بود. علاوه بر آن مي توان با تخمين مولفه هاي جريان استاتور و مقايسه آن با جريان واقعي خطاي ثابت زماني را نيز تصحيح كرد[2]،[6].

       روش پيشنهادي ديگر، بر اساس اندازه گيري ولتاژهاي ترمينالي است كه به عنوان اطلاعات محوري استفاده مي شود. اين متد طوري طراحي مي شود كه تغييرات مقاومت استاتور و غير خطي بودن تحليل مدارهاي آنالوگ تاثيري در مقدار تخمين زده شده ثابت زماني روتور نداشته باشد[3].

       روش ديگر مورد مطالعه شامل يك تقريب غير خطي مينيمم مربعات است كه از اندازه گيري جريانها و ولتاژهاي استاتور در حين سرعت گرفتن استفاده مي كند. معادله به دست آمده شامل جملاتي بر حسب T_r است كه ضرايب آن فقط به جريان و ولتاژ استاتور و مشتقات آنها وابسته است. از اين تقريب مي توان به طور مستقيم در كاربردهاي OnLine استفاده كرد كه در نتيجه امكان رديابي و دنبال كردن ثابت زماني روتور فراهم خواهد شد[4]،[9]،[10].

       روش ديگر كه فقط براي Indirect Field Oriented Control (IFOC) به كار مي رود بر اساس مدل كاهش يافته موتور القايي، شارهاي روتور و ثابت زماني آن توسط رويتگر با بهره بالا(HGO) و فقط با استفاده از ولتاژ و جريان استاتور تخمين زده مي شود. اين روش مزاياي زير را به همراه دارد:

·        با اجتناب از به كار بردن حسگرهاي سرعت و شار از هزينه اضافه ساخت و كاهش استحكام مكانيكي جلوگيري مي شود.

·        با كاهش درجه ماشين القايي، ساختن رويتگر پيشنهادي نياز چنداني به پردازنده هاي ديجيتال (DSP) پيچيده ندارد[5]،[8].

·        اين روش نسبت به اغتشاش ها و خطاهاي پارامتري حساس نيست و در مورد تغييرات بار و نويزهاي اندازه گيري كاملا پايدار است[5]،[6]،[7].

       از ديگر روشهاي مورد استفاده در اين زمينه به كارگيري تقريبي است كه بر اساس (MRAS) و با استفاده از تابع انرژي عمل مي كند. از ديگر تقريب هاي مورد استفاده تكنيك Sliding Mode است.

نتيجه اي كلي از گزارش كارآموزي:

خلاصه آنچه شهرك صنعتي كاوه از محل كارآموزي توسط استاد و كارآموز جناب آقاي مهندس به يغما  (فر گرفتم)گرفتم.

فراتر از نوشتن دو يا سه برگ نوشته است . دنيايي از يادگيري در الكترو موتورهاي DC,AC و خطو انتقال  اما بعد :  موتور ماشيني كه انرژي الكتريكي را به مكانيكي تبديل مي كند و موتوري با جريان دائم كار مي كند آنرا DC

مي گويم و موتوري كه با جريان متناوب كار مي كند آنرا AC فكر مي كنم. موتورها داراي دنيايي بسيار وسيع و گسترده اي هستند كه ما در اين دو نوع با معرفي قطعات و نوع سيم هاي آنها و ترانسفورماتور ها جهت پاره اي از چگونگي يادگيري عرض مي نمايم. در محل آموزش آنچه از موتور راه اندازي گفته شد اين بود براي تسهيل راه انداز و سرعت طول به ماشين اصلي به كار مي رود  به آن اتصال مكانيكي دارد . موتورهاي گوناگون ديگر ي هستند از دو كاربرد DC,AC از جمله موتورهاي سنكرون ، آسنكرون كه از همزمان بودن و غير همزمان بودن هم صحبت مي كنند . موتورهاي القايي ، فاز شكسته ، شراك كه از توضيحات آنها صرفه نظر مي كنيم و به چيزهاي ديگر مي پردازيم . در طول دنيايي موتورها سيم پيچ ها ، ميدان ، هسته ، قطب ها ، جارو يك ها ، كموتاتورها ، استاتور ، رتور ، در پوش ها گشتاورها ، عايق ها ، ميله ها و ... تعيين كننده اند كه مقداري از اينها را جهت چگونگي آشنا ام در محل كارآموزي با آنها را شرح مي دهم.

سيم پيچ اصلي به سيم پيچ اوليه ماشين القايي تك فاز كه از يك فاز استفاده مي شود. و سيم پيچ استاتور روي استاتور ماشين و روتور بر روي روتور ماشين قرار گرفته است. سيم پيچ به مجموعه اي از پيچك ها كه يك مدار يا بخشي از يك مدار در ماشين تشكيل مي دهد . سيم پيچ تحريك جريان دائم : به سيم پيچي ميدان تحريك كه معمولا" حامل يك جريان دائم است و تنها وظيفه آن ايجاد يك ميدان مغناطيسي اصلي ماشين است . سيم پيچ جبران كننده حامل جريان بار يا جريان متناسب با آن به نحوه ي قرار گرفته كه از اعوجاج ميدان مغناطيسي بر اثر عبور جريان با در سيم پيچ هاي ديگر جلوگيري مي كند . در ماشين هاي جريان دائم به طور كلي قطب برجسته آن كه داراي آرميچر است پيچك هاي اين سيم پيچ در شيار كفشك هاي قطب قرار گرفته اند.

اما هسته آن بخش از مدار مغناطيس ماشين كه معمولا" سيم پچ ها در دور يا اطراف آن قرار گرفته اند و خود سيم پيچ مجموعه اي از پيچك ها كه يك مدار از  بخشي از يك مدار را در ماشين پذيرايي مي كند.

 درسيم پيچي موجي : اتصالات آن به گونه اي است كه با گذر از زير قطب اصلي بتواند ماشين را در يك جهت دور بزند.

وي ساده:  نوع سيم پيچ موجي كه تعداد مدارها موازي آن برابر دو باشد و به تعداد قطب ها بستگي نداشته باشد در شيار كسر ي توزيع شده به نحوي كه ميانگين تعداد شيارها به ازاي پر زوج قطب براي فاز و نه تعداد شيارها به ازاي قب براي پر فاز هيچ يك عدد درست و جاي نباشد . مثلا"  شيار در پر فاز.

ساختمان سيم پيچ ها در الكتروموتورها:

جريان اصلي پيچك كه يك حلقه هدايت كننده متشكل از يك سيم عايق را به وجود مي آورد و از چند رشته لايه تشكيل شده باشد و هر رشته يا لايه به شكل مقطع آن به صورت سيم يا ميله يا نوار است و امكان اينكه عايق نداشته باشد و يا صرفا" براي كاهش جريان گرماي عايق شده باشد تحليلي واقع گرايانه است. كلاف ها ، كويل ، پيچك ، چند كلافي، نيم پچك ، ضلع پيچك و اتصال انتهايي ، پيخاني سيم پيچي ، بخش موثر ، پيچك تحريك ، انشعاب و گام هاي پيچك و ....

اما عايق بندي : عايق شم همان عايق روي يك سيم پايين سيم ها مجاور

عايق رشته: عايق روي يك رشته يا لايه ي بين رشته ها و لايه هاي تشكيل دهنده يك سيم است.

قطعات مغناطيسي: هسته جزؤ قطعات مغناطيسي به حساب مي آيد. و انواع آن عبارتند از جمله: ورقه اما نوع د ركار برند انده شيارها و دنرانه ها

توضيحاتي در مورد جاروك ها ، كلتور، كموت تورها و ترمينال ها

جاروبك : قطعه يي ها دي و معمولا" ساكن كه از طريق سطح تماس لغزنده با قطعه هايي كه نسبت به آن حركت دارد. اتصال الكتريك برقرار مي سازد.

كلكتور: مجموعه اي از عضوهاي عايق شده نسبت به يكديگر كه در يكي صفحه ي شعاعي محور در مقابل جاروبك قرار مي گرند و عبور جريان را از يك بخش مدار به بخش ديگر از طريق سطح تماس لغزنده امكان پذير مي كنند.

ترميتال ( پايانه يا همان سر) : قطعه اي است هادي در يك سيم برا ي اتصال به سيم الكتريكي خارجي بكار مي رود.  

استاتور: آن بخش از ماشين كه جاي قسمت هاي ساكن مغناطيسي و سيم پيچ ها مربوط به آنهاست.

روتور: بخش گردان ماشين آرميچر : آن بخش از ماشين كلتوري يا سنكرون كه در آن ولتاژ ايجاد مي شود و حامل جريان بار است . تحريك به آن بخش از ماشين سنكرون و يا ماشين جريان دائم كه شار تحريكي را توليد مي كند محور كه بر روتور حامل اجزاي گردانده و يا تاقان هاي داخل دوران تكيه دارد.

در پوش الكترو موتورها به سازه ي يكپارچه يا چند پارچه متصل به بدنه ي اتاتور براي حفاظت سيم پيچي ها و يا ممكن است ياتاقانها د راين سازه تعبيه شده باشد.

اصطلاح ماشين باز: ماشيني كه هيچ نوع حفاظت مكانيكي ندارد و هيچ مانعي در برابر تعويه ي آن ، جز ء آنچه از نظر ساختمان مكانيكي رعايت شده وجود ندارد. مشخصه هاي يك ماشين : مشخصه اشباع ، مشخصه ي مغناطيسي ، مشخصه بي باري ، مشخصه بي باري ، مشخصه ي بي باري ، مشخصه ي اتصال كوتاه ، مشخصه ي سازنده ، مشخصه ي امپدانس روتور قفلي و توان و خارجي و مشخصه ي تنظيم ولتاژ و زاويه بار و...

گشتاور بار نامي در الكتروموتورها به سرعت و توان خارجي يا خروجي آن بستگي دارد. براي دوستي و فهميدن مشكلات گوناگون در ماشين ها از تست هاي گوناگوني استفاده مي شود كه من چند مورد را ذكر مي كنم.

آزمايش هاي عملكرد ، آزمايش هاي لازم براي تعيين مشخصات ماشين و دريچه نشان دادن تطابق آن با مشخصات فني ذكر شد براي آن .

آزمايش هاي نمونه ي ، و خط توليد ، آزمايش هاي تحويل گيري

آزمايش ترمزي ، آزمايش گرما سنجي ، آزمايش شكل موج ، آزمايش هارمونيك ، آزمايش راه انداز كه در شرايط مشخصي از حالت سكون به حركت در مي آيد براي تعين گشتاور راه اندازي آن آزمايش هسته و...

اما چون محل كارآموزي ما با ترانس ها سر  كار داشت آنچه در ترانس بود بصورت مختصر توضيح مي دهم.

ترانسفورماتور قدرت: دستگاهي متشكل از قطعات ساكن با دو يا چند سيم پيچي كه به وسيله ي القا الكترومغناطيسي ، سيستمي از ولتاژ با مقادير معمولا" متفاوت تبديل مي كند كه ترانسفورماتور ها داراي اقلام گوناگون و تعاريف مختلفي هستند : اتوترانس ها ، ترانسفورماتور جبراني ، روغني ، خشك ، آبندي شده و غيره كه هر كدام چگونگي آزمايش ، تلفات ، گشتاور و ساختار جداگانه دارند و با توضيحاتي بقيه به هم اميدوارم مورد پسند اساتيد قرار گرفته شده باشد.