دانلود مقاله بررسی قطع شدگی فاز در موتورهای و نحوه حفاظت آنها

اختصاصی از نیک فایل دانلود مقاله بررسی قطع شدگی فاز در موتورهای و نحوه حفاظت آنها دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مقدمه :
در صورت قطعی فاز در مدار تغذیه موتورهای سه فاز یا در اتصالات سیم پیچی استاتور موجب نامتعادلی جریان خط و ایجاد مولفه منفی جیان در سیم پیچی موتور می گردد که بدترین نوع این حالت از نظر نامتعادلی نامتعادل شدن ولتاژ تغذیه موتور می باشد که منجر به ایجاد مولفه منفی جریان و در نتیجه بالا رفتن جریان در سیم پیچی موتور و تولیدات حرارت در سطح روتور می گردد که در صورت ازدیاد این جریان از میزان مجاز آن منجر به صدمه دیدن روتور می گردد لذا در موتورهای با قدرت زیاد که از نظر اقتصادی نیز حائز اهمیت می باشد می بایست حتی المقدرو در هنگام وقوع قطعی فاز در موتور آنرا از مدار خارج تا از صدمات احتمالی بعدی که ناشی از افزایش حرارت در اثر عبور جریان نامتعادل می باشد جلوگیری نمود لذا این فصل در ابتدا سعی نموده است قطعی فاز در موتورها را هم از نظر قطعی فاز در منبع تغذیه و هم در سیم پیچی (فاز) موتورها مورد بررسی قرار دهد و سپس با ارائه نحوه حفاظتهای مختلف مناسبترین رله جهت تشخیص (Phase fauure ) قطعی فاز را با توجه به شرایط فنی واقتصادی معرفی نماید .
هنگامیکه قطعی فازی در موتورهای اندوکسیونی یاسنکرون در منعب تغذیه با سیم پیچی موتور اتفاق می یافتد یک جریان شامل مولفه منفی در ماشین جاری خواهد شد که این جریان مولفه منفی در داخل ماشین میدانی ایجاد خواهد نمود که در جهت عکس چرخش ماشین عمل نموه و یک جریان زیاد فوکو در سطح روتور بوجود می آورد این جریان مولفه منفی موجب دوبرابر شدن فرکاس جریان روتور می گردد و در اثر جاری شدن جریان در سطح روتور و لبه های غیر مغناطیسی آن بعلت افت RI2 به سرعت باعث افزایش حرارت در ماشین می شود و اگر درجه حرارت از میزان حد مجاز ماشین فراتر رود و یا بیش از حد مجاز جریان مولفه منفی جاری شود هسته آهن روترو ذوب خواهد شد و به ساختمان آن خسارت وارد می شود ساده ترین قطعی فاز در موتور ها قطع یکی از فیوزهای موتور در اثر جریان ضربه ای ناشی از راه اندازی ممکن است باشد که موجب نامتعادلی ولتاژ خواهد شد و در این نامتعادلی ولتاژ هیچگونه ارتباطی بین مولفه مثبت جریان و مولفه منفی جریان نمی توان بین نمود و در اصل بستگی به میزان نامتعادل بودن ولتاژ همچنین نسبت مولفه های منفی به مولفه های مثبت ولتاژ در ماشین دارد این نسبت می تواند از مدار معادل موتورهای اندوکسیونی بدست آید که در شکل زیر مدار متعادل مولفه مثبت و منفی در یک موتور اندوکسیونی سه فاز را هنگامیکه موتور دو فاز شده است را نشان می دهد .
لازم به یادآویست که میزان مولفه منفی جریان بستگی به میزان نامتعادلی ولتاژ با نسبت مولفه منفی امپدانس به مولفه مثبت امپدانس دارد که جهت میزان مولفه مثبت امپدانس ماشینها در لغزشهای مختلف و درحالت ایستاده و همچنین مولفه منفی امپدانس در لغزشهای مختلف و حتی درحالت سرعت نامی هنگامیکه لغزش کم باشد می توان از فرمولهای ذیل تعیین نمود :
مولفه مثبت امپدانس در لغزشهای مختلف :

مولفه مثبت امپدانس در حالت
توقف (S= 1)
مولفه منفی امپدانس در لغزشهای مختلف :
مولفه منفی امپدانس در سرعت نامی هنگامیکه لغزش کوچک می باشد .
از آنجائیکه در موتورهای اندوکسیونی میزان مقاومت تقریبا در مقابل راکتاس کوچک می باشد . منفی امپدانس در سرعت نامی تقریبا برابر مولفه مثبت امپدانس در حالت ایستاده می باشد Z 20 = Z10 و نسبت مولفه مثبت به مولفه منفی امپدانس ماشین در حالت سرعت نامی می تواند تقریبا برابر جریان راه اندازی به جریان نامی باشد :
به عنوان مثال در ماشینهایی که جریان راه اندازی آنها تقریبا 6 برابر جریان نامی روتور می باشد در 5% مولفه منفی ولتاژ تغذیه تقریبا به اندازه ( 6) به میزان 30% مولفه منفی جریان خواهیم داشت بنابراین جریان منفی در روتور ایجاد می کند که فرکانس موثر آن تقریبا دو برابر فرکانس نامی خواهد شد (100H Z )
از آنجاییکه نسبت مقاومت AC روتور در فرکانس به مولفه dc آن تحت گردش نامی معمولا بین 3 تا 6 برابر خواهد بود بنابراین مولفه منفی جریان بیشتری از مولفه مثبت ایجاد می نماید این نابرابری حرارت در طراحی رله ها می بایست به حساب آید که در آن جهت حفاظت مطمئنی را در مقابل نامتعادی داشته باشیم که از فرمول زیر بدست می آید:

I1 : مولفه مثبت جریان تغذیه
I2 : مولفه منفی جریان تغذیه
Ieq : جریان عملکرد
ضریب 6 در فرمول فوق برای جریان I2 به علت انتخاب ستینک مناسب برای رله می باشد که برای تماس موتور های می توان در نظر گرفت .
قطعی فاز در موتورهای اندوکسیونی :
مولفه منفی امپدان در موتورهای اندوکسیونی متاثر از میزان مولفه مثبت جریان در هنگام قطیع فاز می باشند بنابراین در هنگام وقوع خطا مولفه مثبت جریان کاهش یافته و در نتیجه موجب پایین آمدن گشتاور قدرت خروجی خواهد شد و همچنین لغزش افزایش ناچیزی می باید در نتیجه ضریب کاهش و مولفه مثبت جریان افزایش می یابد و این تا جایی ادامه دارد که موتور بتوان گشتاور مورد نیاز بار را تامین نماید در چنین حالتی ممکن است لغزش 50% تغییر نموده و در حالیکه سرعت 0.5 % تغییر یافته باشد برای تمام لغزشهای محدود بین 0 تا 1 مولفه منفی امپدانس بر اساس فاکتور تغییرات ناچیزی می یابد یک روش قابل تخمین منظور نمودن قطعی فاز در هنگام وقوع خطا و قبل از وقوع خطا می باشد که در آنصورت ماکزیمم خطا ی جریان حدودا 10% بار کامل می باشد جهت بررسی دقیقتر لازمست قطعی فاز در تغذیه ورودی موتوری با اتصال مثلث را مورد بررسی قرار دهیم هنگام وقوع قطعی فاز در فاز c منبع تغذیه درصد افزایش جریان سیم پیچی سالم A افزایش و میزان آن بیشتر از افزایش جریان در خط می باشد و در نتیجه رله ازدیاد جریان O/C مطابق دیاگرام ذیل قادر به تشیص تکفازه شدن موتور نمی باشد لذا حفاظت مطمئنی را ارائه نخواهد داد وضعیت جریان خط و فاز برای اتصال موتورهای بصورت مثلث و هنگامیکه قطعی فاز در منبع تغذیه یا در سیم پیجی فاز رخ دهد بصورت ذیل می باشد .
چنانچه ملاحظه می شود جریان در فازها نامتعادل شده و یا نامتعادل شدن جریان در خطوط سه فاز زاویه فازها بعلت این قطعی به اندازه 60 درجه جابجا می شوند و موجب افزایش جریان فازهای سالم به میزان 50% می گردد در این حالت رله جریان زاید تکفازه می تواند جریان در دو خط سیم پیچی استاتور را حفاظت نماید و همچنین رله جریان زیاد در خط سوم حفاظت کمکی را بعهده داشته باشد .
لازم به یادآوریست مولفه منفی جریان نمی تواند سهمی در گشتاور داشته باشد و در حقیقت یک گشتاور منفی را بوجود خوهد آورد میزان این گشتاور مولفه منفی جریان حدوداد کمتر از 0.5 گشتاور با ر می باشد هنگامیکه یک ولتاژ نامعادلی در حدود 10% وجود داشته باشد ) اثرات مولفه منفی بیشتر در افزایش تلفات موتور نقش دارد (تلفات مس ) بنابراین منجر به کاهش قدرت خروجی موتور می گردد که از ایجاد این حرارت در سیم پیچی بعلت مسائل اشاره شده در فوق دقیقا می بایست خود داری نمود .
بررسی حالت تکفازه شدن موتورها در وضعیت های مختلف
هنگامیکه موتورهای سه فاز تکفازه یم شوند مسائل الکتریکی و مکانیکی مختلفی بروز خواهند نمود که در سه حالت بارکامل بدون بار حالت و راه اندازی به شرح ذیل می باشد :
1- حالت بار کامل :
- جریان در یکی از فازها مشخصا به صفر می رسد
- سرعت افزایش ناچیزی می یابد .
- ضریب قدرت کاهش می یابد
- مولفه مثبت امپدانس کاهش قابل ملاحظه ای می یابد
- مولفه منفی امپدانس در سرعت نامی ثابت می ماند
- جریانی با فرکانس دوبل (100 HZ ) در روتور ظاهر می گردد
- مقاومت مولفه منفی افزایش و اثرات پوستی ظاهر می گردد .
- جریان فازها بیشتر از جریان فازها در حالیکه موتور تکفازه شده است خواهد شد
- مولفه منفی ولتاژ در موتور ایجاد می گرد د
- جریان مولفه منفی از صفر تا جریان نامی یا حتی بیشتر افزایش می یابد
- گشتاور FULL OUT ایجاد شده وکمتر از گشتاور FULL OUT هنگام بار کامل می باشد .
- تلفات روتور در حدود 5 الی 6 برابر حالت نرمال خود می گردد
- تلفاس مس استاتور بیش از 3 برابر از موتور و فازه ای می باشد که بصورت ستاره بسته شده است.
2- حالت بار ناچیز
- قطعی فاز در موتورهایسه فاز با بار ناچیز تقریبا مطابق با حالت بار کامل اشاره شده در فوق می باشد .
3- در حالت استارت
- جریان راه اندازی 86% جریان راه اندازی حالت نرمال در فازهای سالم خواهد بود .
- مولفه منفی امپدانس برابر مولفه مثبت امپدانس موتور می باشد .
-گشتاور مولفه مثبت براب گشتاور مولفه منفی می باشد .
- مجموع تلفات مس 50 تا 70% تلفات هنگام راه اندازی می باشد .
- مولفه منفی جریان 50% جریان راه اندازی در حالت نرمال خواهد بود .
- مولفه منفی ولتاژ برابر مولفه مثبت ولتاژ می گردد .
مقایسه قطع شدن فاز در موتورهای بار تورسیم پیچی شده و قفسه ای
جهت حفاظت موتورها با روتورسیم پیچی شده در برابر قطعی فاز می بایست توجه بیشتری به آنها نسبت به موتورهای روتورقفه ای مبذول داشت زیرا که نسبت جریان راه اندازی به جریان بار کامل ارتباطی با مولفه صنفی امپدانس نداشته و میزان مولفه مثبت جریان تخمین زده شده در هنگام وقوع قطع شدگی فاز معمولا ثابت می باشد و تنها عاملی که در این مقایسه حائز اهمیت می باشد این است که تمرکز حرارت در موتورهای باروتور سیم پیچی شده در مقایسه با روتور قفه ای به میزانی می باشد که موجب وقوع شکست عایقی در روتور و صدمه دیدن آن خواهد شد و این زمان در موتورهای اندوکسیونی نصف زمان موتور مشابه خود باروتور قفسه ای می باشد لذا این زمان در اینگونه موتورها از اهمیت خاصی در هنگام حفاظت برخوردار می باشد.
روشهای مختلف حفاظت :
جهت حفاظت موتورهای اندوکسیونی و سنکرون در مقابل قطعی فاز شرح ذیل می باشد:
1- رله تعادل فاز ها Phase blanc relay
رله تعادل فازها جهت تشخیص قطعی فاز در یک موتور یا گروهی از موتورها بکار می رود و این رله هنگامی عمل می نماید که نامتعادلی جریان خط بیشتر از جریانی که موتور تحت گردش نامی یا نامتعادلی در ولتاژ تغذیه خود می تواند کار نماید بدون آنکه آسیبی به آن برسد معایب این رله به شرح ذیل می باشد :
- این رله بر اسا س اختلاف جریان در خط عمل نموده ومیزان اختلاف جریان در فازهای موتور را نمی بیند .
- رله فوق بدون توجه به در نظر گرفتن جریان مولفه منفی که عامل اصلی حرارت در سطح روتور موتوری که تحت این نامتعادلی کار می کند عمل نمود .
- بازاء کوچکترین نامتعادلی در جریان خط یا بعلت قطع شدگی فاز عمل می نماید .
2- رله مولفه منفی جریان زیاد لحظه ای instantaonus neqative sequencc over current این رله با فیلتر نمودن مولفه های منفی جریان و در صورت افزایش این مولفه از مقدار تنظیم شده عمل می نماید این رله محدودیت در مقابل حفاظت موتورها در برابر قطع شدگی فاز دار دو بیشتر برای حفاظت ژنراتورها در مقابل اتصالهایی که منجر به متعادل شدن جریان و یا بههر علتی که منجر به جاری شدن مولفه منفی جریان که بیشتر از جریان نمی باشد بکار برده می شود .
3- رله جریان زیاد ovcr current relay with the delay
این رله برای حفاظت موتورهای در مقابل ازدیاد جریان ناشی از بار زیاد و یا در صورت وقوع اتصالهای مختلف در موتورها بکار برده ی می شود و بر طبق استاندارد NEC می بایست این رله اضافه بار را برای هر فاز موتور یا حداقل برای دو فاز از موتور بکار برده شود زیرا در صورت قطع شدن یکی از فازهای منبع تغذیه موتوری که متصل به ترانس قدرت یا اتصال مثلث – ستاره پدید آید جریان سه فاز موتور بصورت 1: 1: 2 خواهد بود که در یکی از فازها ممکن است جریان دو برابر شود و در آنصورت موتور بدون حفاظت خواهد ماند لذا بکار بردن حداقل دو رله اضافه بار برای موتورهای پرقدرت ضروری می باشد .
همانطور که در صفحات قبل مطرح گردید در صورتیکه یکی از فازهای منبع تغذیه موتوری یا اتصال مثلث قطع گردد و درصد افزایش جریان در سیم پیچی مربوط به دو سیم پیچ سالم بیشتر از افزایش جریان در خط می باشد و در نتیجه رله جریان زیاد o/c برای تکفازه شدن نمی تواند حفاظت کاملا مطمئنی را برای موتورهای پرقدرت انجام دهد .
4- رله حرارتی thermal relay
موتورهای سه فاز در اثر بار زیاد از حد موتور و یا ناشی از نامتعادلی ولتاژ جریان زیادی از شبکه کشیده می شود که جهت حفاظت آن می توان از سه نوع رله حرارتی که بشرح ذیل می باشد استفاده نمودار اولین نوع آن پل و ستون که از مقاومتهای حرارتی RTD که در شیارهای استاتور تعبیه می کردند می باشد و هنگامیکه میزان حرارت تشخیص داده شده توسط RTD بالا رو مقاومت آن افزایش و موجب نامتعادلی در پل میگردد و گشتاور ایجاد شده نیز موجب عملکرد رله خواهد بود همانطور که در شکل ذیل مشاهده می شود این پل از طریق ترانسفورماتور AC تغذیه می شود .
نوع دیگر رله حرارتی از نوع CP می باشد که بر خلاف نوع اول از دومقاومت RTD تشکیل شده است و جریان عبوریاز یک فاز ماشین انرژی لازم پل را تامین می نماید رله مزبور هنگامیکه درجه حرارت سیم پیچ استاتور به اندازه ای بالا بود که جریان ناشی از مقاومتهای حرارتی بیشتر از میزان جریان عبور نموده از طریق ترانس جریان باشد رله مربوط عمل نموده و کنتاکتهای آن بسته خواهد شد .
رله ولتاژ فازهای معکوس Reverse phase vol taqe relay
این رله یک موتور یاگروهی از موتورهای را در مقابل دو فازه شدن حفاظت می نماید حتی می تواند قطعی فاز در موتورها را هنگامیکه موتور تحت باز ناچیز کار می نماید نیز حفاظت نماید رله فوق همانند رله و اتمتری می باشد که تغذیه آن از دو ولتاژ به فاز می باشد و هنگامیکه قطع شدگی فازی رخ نداده با شد کنتاکت بسته رله اجازه استارت به موتور را خواهد ودر صورت وقوع قطعی فاز یا معکوس شدن فاز منجر به قطع موتور از شبکه و یا مانع استارت آن خواهد شد یک نوع از این رله مطابق شکل زیر می باشد .
رله قطعی فاز phase failure relay
این رله شبیه رله توان جهت دارد می باشد با این تفاوت که دارای دو کویل جریان روی هر فاز می باشد در حالیکه رله و اتمتری دارای یک کویل جریان و یک کویل ولتاژ می باشد مشخصه عملکرداین رله بنحوی است که در ورت افزایش ناچیز مولفه مثبت جریان از مولفه منفی جریان از عملکرد رله جلوگیری می شود و جهت ممانعت از عمکلدر نابجای رله نیز از فنری با مقاومت کم نیز استفاده شده است زیرا اختلاف جزئی مولفه منفی جریان بدون داشتن مولفه مثبت منجر به عملکرد رله و بسته شدن کنتاکت فرمان رله خواهد شد و یا به عبارت دیگر این رله مولفه مثبت جریان و مولفه منفی جریان را با یکدیگر مقایسه می نماید و زمان عملکرد این رله به در صورت وجود هر نوع خطایی که منجر به بزرگتر شدن مولفه منفی جرین از مولفه مثبت جریان باشد حدواد بک سیکل می باشد
نتیجه :
از بررسی رله هایی که جهت قطعی شدگی فاز به حل آمد می توان با توجه به موقعیت و محل نصب رله جهت حفاظت موتورها موارد ذیل را در ارتباط با چگونگی حفاظت قطع شدگی فاز را در نظر گرفت .
1- رله تعادل فازها phase balance relay و رله قطع شدگی فازی phase balance relay و رله مولفه منفی جریان زیاد و رله neqative phse sequence هر سه نوع رله را می توان جهت حفاظت در مقابل قطع شدگی فاز استفاده نمود .
2- سه رله اشاره شده در فوق قادرند موتورهای اندوکسیونی را حتی در مقابل بارهای ناچیز نیز حفاظت نمایند .
3- در جاییکه منبع تغذیه ورودی با ترانسفورماتور جهت بارهای موتوری و غیر موتوری استفاده شده باشد بهترین رله جهت تشخیص قطع شدگی فاز در منبع تغذیه رلهphase failure می باشد .
4- در جاهاییکه نامتعادلی جریان فقط جنبه اعلان خبر را داشته باشد و می تون از رله مولفه منفی جریان استفاده نمود .
5- از سه رله معرفی شده در بند (1) رله phase blance را بندتر با تایمر مورد استفاده قرار می گیرد .
6- هنگامیکه تغذیه بارهای موتوری و غیر موتوری توسط ترانسفورماتور قدرت باشد و محل نصب رله جهت قطع شدگی فاز نیز در طرف ثانویه ترانس نصب شده باشد در آنصورت رله حراراتی نیز بیشترین حساسیت را برای موتورها رد مقابل تکفازه شدن نسبت به رله تعادل فازها از خود نشان خواهد داد بشرط آنکه میزان جریان بار موتور مربوطه کمتر از 10% بار کامل باشد .
7- چنانچه ولتاژ معکوس شدن فاز ها در طرف اولیه ترانسفور ماتور قدرت تغذیه کننده بارهای موتوری و غیر موتوری نصب شده باشد در صورتی حفاظت مناسبی را اعمال خواهد نمود که نسبت بارهای موتوری به بار کامل کمتر از 30% باشد .
8-رله phase blance برای سیستم اشاره شده در بند 7 هنگامی مناسب خواهد بود که نسبت بار موتوری به بار کامل بیشتر از 30% باشد
9- جهت حفاظت مطمئن تر سیستم اشاره شده در بند 7 بهتر است از دورله phase blance و رله reverse phase voltage استفاده شود تا حفاظت مطمئنی را حتی هنگام تغییرات زیاد بار انجام دهد .
ارزیابی حفاظت خازنهای قدرت و بررسی علل انفجار بانکهای خازنی
مقدمه :
با توجه به معضل صدمه دیدن و انفجار بانکهای خازنی در شبکههای توزیع برق کشور و بروز خسارتهای ناشی از آن در این مقاله ابتدا تحول در ساختار خازنها در خلال چند دهه گذشته مورد مطالعه قرار گرفته سپس طریقه و عوامل موثر در از کار انداختن سیستمهای عایقی مختلف بررسی شده و نهایتا روشهای مناسب جهت حفاظت خازنهای قدرت ارزیابی می گردد .
شرح فصل :
پیشرفت روز افزون در طراحی و ساخت فازهای قدرت کارآیی و اعتماد به خازنها را بطور محسوسی افزایش داده است از جمله این پیشرفتها کاربرد لیزر جهت برش ورق آلومینیوم در سیستم عایق خازن ارتقاء قابل توجه سطح ولتاژ آغاز کننده کرونا و استفاده از تکنیکهای جدید اتصال عناصر درون خازنها است که به خازن اجازه می دهد جریان اتصال کوتاه معادل 10 کیلو آمپر یا 30 کیلو ژول تخلیه موازی را تحمل کند .
تکنیک کاربرد خازنهای قدرت مدرن این فرصت را به مصرف کننده انرژی الکتریکی می دهد تا سیستم وقدرت خود را جهت دستیابی به حداکثر کارآیی اصلاح کند نصب موازی بانکهای خازنی با ولتاژ بالا تلفات انتقال انرژی را کاهش داده و ولتاژ بحرانی زمان پیک بار را پشتیبانی می کند یک شبکه از خازنهای قدرت که شامل تعبیه بانکهای خازنی در محل پستهای 20/63 کیلو وات و همچنین تعبیه تعدادی خازن در شبکه توزیع 230/400 ولت بمقدار بسیار زیادی کارآیی سیستم قدرت را بهبود می بخشد و نیاز به تولید انرژی اضافی را کاهش می دهد چنین خاصیت مهمی نیاز مبرم به خازنهای قدرت جهت جبران جریان را کتیو را توجیه می نماید تکنولوژی منحصر به فردی که بتازگی در جنس و روش ساخت خازنهای بکار گرفته شده است هنر بهره جویی در این زمینه ها را فراهم می سازد .
1- تحول در ساختار خازنها :
پیشرفت تکنولوژی در ساخت عایقهای جامد سبب گردیده تا خازنها با کیفیت بالاتری ساخته شود به منظور لمس بهتر تکنولوژی سالهای اخیر خلاصه ای کوتاه از توسعه تکنولوژی در مدت 30 سال گذشته بیان می گردد .
در دهه 1960 هر لایه عایق جامد از چندین صفحه موسوم به KRAFT – PAPER تشکیل می شود خازنهای قدیمی که این نوع عایق در آنها بکار رفته است عموما وزنی بیش از 5/0 کیلوگرم به ازاء هر KVAR و تلفاتی در حدود 2 الی 3 وات برای هر KVAR داشتند .
در اواسط دهه 1960 ترکیبی از KRAFT – PAPER با صفحه نازک پلی پروپیلین جایگزین شد و صفحه دیگر KRAFT – PAPER در جای خود باقی ماند که بعنوان فتیله عمل کند و اجازه دهد تا مایع عایق در لایه های نازک پلی پروپیلین نفوذ کند با تکنولوژی PAPER – FILM خازنهایی به بزرگی 200KVAR ساخته شد و وزن آنها به زیر 5/0 کیلوگرم به ازاء هر KVAR تقلیل یافت مهمتر اینکه تلفات به 5/0 الی 8/0 وات برای هر KVAR کاهش پیدا نمود و بطور قابل توجهی به اطمینان و کارآیی خازنهای قدرت افزوده شد در اواسط دهه 1970 مایع عایق NON- PCB شناخته و جهت استفاده در خازنهای قدرت معرفی شد این هم در بهبود عملکرد خازن سهیم بود و به خاطر مشخصه خطرناک PCB برای محیط زیست بطور خاصی مورد توجه قرار گرفت بطوریکه اکنون در برابر دنیا خواسته می شود که جهت عایق خازنها از مایع NON – PCB استفاده شود در دهه 1980 خازنهای ALL-FILM عرضه شد این نوع خازنها در اوائل سالهای 1970 به بازار معرفی شده بود ولی کلا در دهه 1980 برای اولین بار تولید اینگونه خازن در برابر دنیا معمول گردید .
پیشرفت در تکنولوژی ورقهای آلومینیوم و سطوح صفحات نازک امکان آغشته شدن بهتر لایه های نازک پروپیلین بدون نیاز بوجود KPART – PAPER را مهیا ساخت وزن خازنهای ALL- FILM خیلی کمتر از 5/0 کیلوگرم برای هر KVAR بوده و تلفات آن تقریبا به 1/0 وات برای هر KVAR رسدی اضافه بر عملکرد خوب در بهره بردای خازنهای ALL-FILM از منحنی ترکیدن تانک بسیار خوبی برخوردار هستند بطوریکه خطر بهره برداری از این قبیل خازنها کاهش و ایمنی آن بطور چشمگیری بهبود یافت و همه سازندگان عمده خازنهای قدرت امروزه از عایق ALL-FILM استفاده می کنند مضافا اینکه عایق مایع NON – PCB که برای محیط زیست هم هیچگونه خطری ندارد بعنوان مایع آغشته کننده در همه صنایع بکار گرفته می شود .
یک دستگاه خازن از تعدادی خازنهای جداگانه که اصطلاحا CAPACITOR PACKS نام دارند تشیکل می شوند (شکل 1) این خازنها معمولا بصورت سری – موازی به همدیگر متصل شده اند تا ظرفیت کلی یکدستگاه خازن (OVERALL RATING ) مورد نظر بدست آید یک روش جهت اتصال خازنهای درونی (PACKS ) به همدیگر کار گذاشتن با ریکه هایی بین ورق آلومینیوم و لایه های عایق جامد در فواصل معین می باشد که هنگام پیچیدن خازن (PACK ) صورت می گیرد روش دیگر اتصال خازنهای درونی که دارای مقاومت پایینتری می باشد با استفاده از ورقهای ممتد آلومینیوم قابل اجراست شکل ( 2) فرق بین ساختمان این دو نوع خازن را نشان می دهد . در اتصال خازنها به شیوه استفاده از ورقهای آلومینیوم ممتد لایه های ورق آلومینیوم در اثر از لایه های نازک پلی پروپیلین امتداد داده می شود به شکلی که اجازه دهد با ورق آلومینیوم خازن (PACK ) مجاور مستقیما متصل شده یک اتصال الکتریکی با مقاومت پایینتری بوجود آورد .
در تکنولوژی سالهای 1990 به بعد از تجربیات گذشته استفاده شده و در حقیقت خازنهایی که اخیرا عرضه می شوند دارای تکنولوژی تکمیل یافته تری هستند مثلا استفاده از عایق جامد ALL – FILM و عایق مایع NON – PCB و بکار گیری روش ورق آلومینیوم ممتد جهت انجام اتصالات بین خازنهای جداگانه درونی (PACK ) و همچنین استفاده از لیزر جهت انجام برش ورق های آلومینیوم می باشد .
همانطوریکه میدانید در خازنهای قدرت ولتاژی که به ترمینالهای خازن اعمال می گردد به نسبت گروههای خازنهای جداگانه درونی (PACK ) که با همدیگر سری می باشند تقسیم می شود .
ولتاژ (PACK ) بین دو هادی آلومینیوم ظاهر شده باعث می شود فشار الکتریکی به ماده عایق بین و اطراف هادیها وارد شود وقتی ولتاژ دو سر ورق آلومینیوم هادی زیاد شود سطح ولتاژ نتیجتا به حدی خواهد رسید که فشار الکتریکی را ناشی می شود و تخلیه گروهی خازنها بصورت جزئی در یک سطح ولتاژ ثابت شروع می شود که این ولتاژ را اصطلاحا ولتاژ آغاز تخلیه سیستم عایق می نامند عوامل اولیه موثر در این سطح ولتاژ توانایی عایقی مایع و شکل هندسی ورق آلومینیوم هادی می باشد ( شکل 23) سطح مقعط سیستم عایق یک خازن همراه با نقشه میدان الکتریکی اطراف هادیها آلومینیومی را نشان می دهد .
در ناحیه بین هادیهای آلومینیومی؛ فشار الکتریکی کاملا یکنواخت بوده و خطوط هم پتانسیل میدان الکتریکی به موازات سطح آلومینیومی و با فواصل مساوی از همدیگر قرار دارند .
در نقاطی بلافاصله بعد از حاشیه ورق آلومینیوم میدان الکتریکی غیر یکنواخت می گردد این پدیده به خاطر این است که در این ناحیه میدان الکتریکی بین دو سطح موازی و صاف محدود نمی باشد شکل میدان و حداکثر تغییرات و فشار الکتریکی بستگی زیادی به وضع حاشیه ورق آلومینیوم دارد با توجه به مشخصه حاشیه ورق آلومینیوم فشار در این نقاط در مقایسه با فشار بین ورقهای آلومینیوم در درون خازن (PACK ) می تواند چندین برابر بیشتر باشد در روش معمول ساخت ورق آلومینیوم از تکنیک برش مکانیکی حاشیه ورق آلومینیوم استفاده می شود که در این روش حاشیه ورق آلومینیوم ناهموار ویکنواخت می شود .
مقدار ازدیاد فشار الکتریکی در حاشیه ورق آلومینیوم بستگی به پیرامون حاشیه ورق دارد .
در نقاشی که خطوط هم پتانسیل به دلیل تیز و ناصاف بودن لبه ورق آلومینیوم متمرکز می شوند فشار الکتریکی فوق العاده بالایی بوجود می آید شیوه معمول مقابله با افزایش فشار الکتریکی در حاشیه ورق آلومینیوم دو لا کردن یا برگرداندن لبه ورق بمنظور دستیابی به یک حاشیه صافتر می باشد هر چند که دو برابر کردن ضخامت آلومینیوم ایجاد یک ناحیه پر فشار در عایق فعال می نماید که در ساختمان خازن از نظر آغشتگی محدودیتی را تحمیل می نماید .
ابداع جدیدی که در ساخت خازنها اخیرا به آن دسترسی پیدا شده است استفاه از برش لیزری جهت حذف و از بین بردن ناهمواری که غالباً بر اثر برش مکانیکی در حاشیه ورق آلومینیوم ایجاد می شود بوده است با بکارگیری این روش حاشیه نسبتا صافی در اطراف ورق آلومینیوم بدست می آید که باعث می گرد یکنواختی میدان الکتریکی حفظ شود فشار الکتریکی بدلیل استفاده از برش لیزری در خازنها به مقدار قابل ملاحظه ای ولتاژ شروع تخلیه جزئی را افزایش می دهد و در نتیجه سیستم عایقی خیلی بهتری بدست خواهد آمد شکل ( 4) ولتاژ آغاز تخلیه سیستم عایق خازن (DIV ) را برای دو روش برش مکانیکی و لیزری را با همدیگر مقایسه می کند .
مایع NON- PCB بکار رفته در ساخت این خازنها ترکیب منحصر به فردی است که مشخصه عایقی بهتری برای دامنه (RANGE ) حرارتی کارکرد خازن فراهم می سازد طریقه آغشتگی خازن با مایع بوسیله سیستم چند راهه صورت می گیرد تا اطمینان حاصل می شود که خود مایع و هر PACK قبل از پر شدن با مایع کاملا از گاز تخلیه شده است ترکیب برش ورق آلومینیوم بوسیله لیزر و روش آغشتگی بهتر توانای و تحمل خازن در برابر ولتاژ را بهبود می بخشد .
2- طریقه و عوامل موثر در از کار انداخن سیستمهای عایق :
در حال حضر دو نوع خازن توسط سازندگان عرضه می شود که بعضی دارای سیستم عایق PAPER – FILM و برخی دیگر دارای سیستم عایق ALL – FILM می باشند.
به منظور درک بهتر این مطلب که چرا در مواردی جهت تعریف مشخصه ترکیدن تانک خازن از منحنی احتمالی و در بعضی موارد دیگر از منحنی دقیق استفاده می شود لازم است نحوه از کار افتادن دو نوع خازن مذکور مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد شکل 5- (الف) سیستم عایق PPER – FILM که از دو ورق آلومینیوم جدا شده بوسیله دو صفحه نازک پلی پروپیلین با پوششی از KRAFT – TISUE می باشد را نشان می دهد .
نقش 5- (ب) سیستم عایق ALL – FILM پیشنهاد شده توسط یک شرکت سازنده خازنهای قدرت را نشان می دهد که از دو ورق آلومینیوم با اعوجاج یکنواخت و مجزا از هم بوسیله دو صفحه نازک پلی پرپیلین خالص تشکیل شده است حال باید دید که هنگام از کار افتادن هر یک از این سیستم ها چه فعل و انفعالی رخ می دهد .
نمونه ای از یک خازن معمولی توزیع متشکل از پنج خازن جداگانه ( PACK) که بطور سری به همدیگر متصل شده اند را مورد بررسی قرار می دهیم بدیهی است سازندگان مختل خازنهای متفوتی را از نظر ساختمان عرضه می کنند همانگونه که در شکل (6) نشان داده شده است فرض می شود پنج خازن (PACK) دارای ظرفیت 1 میکرو فاوار جریانی معادل 1 آمپر بکشند برابر استاندارد صنعتی فعلی خازنها باید برای 135% کیلو وار مورد نظر طراحی شوند .
به عبارت دیگر یعنی ظرفیت واقعی خازن بایستی 35/1 برابر ظرفیت نامی باشد این خود باعث می شود که حداقل فیوز محافظ به میزان 35/1 برابر جریان نامی خازن انتخاب گردد البته فرض بر این است که یک فیوزجهت حفاظت یک خازن بکار می رود در غیر اینصورت در یک مجموعه خازنی جهت دو و سه عدد خازن در هر فاز به ترتیب حداقل فیوزهای 7/2 و 05/4 برابر جرین نامی هر خازن لازم است.
1-2- طریقه به کار افتادن عایق PAPER – FILM
فرض کنیم که یک خازن PAPER – FILM از کار افتاده است از کار افتادن یک خازن به معنای شکسته شدن عایق بین دو ورق آلومینیوم می باشد این باعث می گردد تا جریان ضعیفی از یک ورق آلومینیم به ورق دیگر تخلیه گردد در سیستم عایق PAPER – FILM وقتیکه این تخلیه ضیف برقرار می شود صفحه نازک پلی پروپیلین از محل تخلیه ضعیف برقرار می شود صفحه نازک پلی پروپیلین از محل تخلیه جریان جدا گشته و به عقب کشیده می شود لایه KRAFT0 TISSUE که هنوز بین دو ورق باقی مانده است تجزیه و متلاشی می وشد و از خود مقداری کربن به جای می گذارد بقایای کربن مانند یک مقاومت بین دو ورق آلومینیوم عمل می کند و قوس الکتریکی بین دو ورق را برقرار می سازد .

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  61 صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید