تحقیق در مورد کلیدهای کنترل ولتاژ

توضیحات

 تحقیق در مورد کلیدهای کنترل ولتاژ دارای 30 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد تحقیق در مورد کلیدهای کنترل ولتاژ  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی تحقیق در مورد کلیدهای کنترل ولتاژ،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن تحقیق در مورد کلیدهای کنترل ولتاژ :

کلیدهای کنترل ولتاژ

با توسعه روزافزون شبكه¬های قدرت در دنیا مباحثی از قبیل تبدیل انرژی ، انرژیهای نوین ، كاربردهای مختلف سیستمهای ساخت دست بشر در صنعت و ارتباط این موارد باهم باعث شده تا موضوع مهندسی قدرت به عنوان یكی از شاخه¬های بزرگ و برجسته در میان دریای علوم خود را تجلی كند. امروزه در اكثر جاهایی از دنیا كه تمدنی وجود داشته باشد می¬توان نفوذ شبكه¬های قدرت را دید.

در این میان مبحث الكترونیك قدرت یكی از مهمترین شاخه¬های این علم می¬باشد. ادوات الكترونیك قدرت امروزه در انواع مختلف و برای كاربردهای گوناگونی ساخته شده¬اند. از آن جمله می¬توان به ركتیفایر¬ها ،تنظیم¬كننده¬های AC-AC ، برشگرهای ولتاژ وجریان ، اینورترها ، منابع تغذیه و ;. اشاره كرد. از این بین اینورترها به عنوان یكی ازمهمترین و پركاربردترین این ادوات مورد نظر می¬باشند. كاربردهای گوناگون اینورترها از جمله سیستمهای تبدیل DC به AC در مواردی همچون انرژیهای نوین، درایو ماشینهای الكتریكی،ادوات FACTS و ;. مورد بحث روز می¬باشد.

مروری بر اینورترها
بسته به نوع كاربرد ، نوع كلید ، نوع شبكه كه اینورتر به آن وصل می شود و; اینورترهای مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. در این قسمت به بررسی كوتاهی راجع به این انواع می¬پردازیم.
در حالت كلی از لحاظ نوع تغذیه اینورتر و باری كه اینورتر انرا تغذیه می كند ، می توان اینورترها را به دو گروه زیر تفسیم كرد :
• اینورترهای منبع ولتاژ VSI .
• اینورترهای منبع جریان CSI.

اینورترهای منبع جریان بیشتر در كاربردهای درایوهای ماشینهای بزرگ صنعتی كاربرد دارند یا در جاهائی كه بحث توان بالا وجود دارد در این اینورترها ورودی DC اینورتر جریان می باشد و خروجی AC سینوسی آن ولتاژ . اما اینورترهای منبع ولتاژی برعكس می باشد یعنی ورودی DC ولتاژ و خروجی AC سینوسی جریان می باشد . در هر دو این اینورترها توان قابلیت انتقال در هر دو سمت را دارا می باشد یعنی در صورتی كه ولتاژ و جریان هم علامت باشند سیستم بصورت اینورتر و در صورتی كه مختلف العلامت باشند سیستم بصورت ركتیفایر عمل می كند.
از لحاظ نوع شبكه متصل به اینورتر می توان آنها را به دو دسته زیر تقسیم كرد :
• اینورترهای حقیقی
• اینورترهای مجازی
اگر شبكه ای كه اینورتر به آن وصل می باشد یك شبكه اكتیو باشد مثل كاربردهای تولید انرژی های نوین و HVDC در این صورت اینورتر یك اینورتر مجازی می باشد یعنی اینورتر در حقیقت یك مبدل پل تریستوری با زاویه آتش بزرگتر از 90 درجه خواهد بود . اما در صورتی كه این شبكه پسیو باشد اینورتر یك اینورتر حقیقی بوده و عمل تبدیل مستقیم DC به AC را انجام می دهد.
از لحاظ نوع كموتاسیون می¬توان به دو دسته¬بندی زیر رسید :
• اینورترهای با كموتاسیون طبیعی ، كموتاسیون خط.
• اینورترهای با كموتاسیون اجباری
كموتاسیون طبیعی بیشتر در سیستمهای متصل به شبكه استفاده می¬گردد لیكن در كموتاسیون اجباری از طریق مدار جانبی كموتاسیون صورت می¬گیرد.
از لحاظ نوع شبكه نیز می¬توان تقسیم بندی زیر را انجام داد :
• اینورترهای تك فاز.
• اینورترهای سه فاز.
كه در واقع به نوع بار و نوع كاربرد بستگی دارند خود اینورترهای تك فاز نیز دارای انواع مختلفی می¬باشند مانند اینورترهای نیم موج ، تمام موج و پوش پول كه هر كدام در كاربردهای مخصوصی مورد استفاده دارند .
همچنین از بابت نوع مدار تحریك عناصر كلیدی می توان اینورترها را به انواع زیر تقسیم بندی كرد:
• اینورترهای موج مربعی كه در این انواع عمل كنترل ولتاژ از طریق ركتیفایر كنترل می¬گردد تا اینكه دامنه موج AC خروجی را كنترل كند و اینورتر فقط عمل كنترل فركانس را انجام می دهد . شكل موج خروجی در این حالت مربعی می باشد.
o

اینورترهای با مدولاسیون پالسی: در این سیستمها ركتیفایر معمولا بصورت دیودی بوده و عمل كنترل ولتاژ و فركانس فقط توسط اینورتر صورت می¬گیرد . این كار از طریق اعمال الگوهای مختلف پالس به كلیدهای اینورتر صورت می¬گیرد . الگوهای مختلفی برای نزدیك تر كردن سیگنال خروجی به فرم سینوسی وجود دارند از جمله: PWM,SPWM,PAM,SVM,; كه هركدام دركاربردهای بخصوصی استفاده می¬گردند.

از سوی دیگر می توان تقسیم¬بندی را از لحاظ تعداد سطوح سیگنال خروجی انجام داد:
• اینورترهای دو سطحی: در این سیستمها شكل موج خروجی دارای دو سطح خروجی مثبت و منفی می¬باشد.
• اینورترهای سه سطحی: كه در این سیسستمها علاوه بر دو سطح قبلی شكل موج سطح صفر نیز مابین آنها اضافه می¬گردد. این كار با انجام عمل حذف ولتاژی در اینورترها صورت می¬گیرد.

• اینورترهای چند سطحی: در این انواع از اینورترهائی با تعداد چند عنصر كلیدی در هر بازوی پل استفاده می¬گردد كه با تركیب مناسب این عناصر باهم می توان به چندین سطح در سیگنال خروجی رسید. این عمل را با اتصال موازی اینورترها نیز می توان انجام داد . فایده این عمل در كاهش ابعاد سیستم فیلترینگ می¬باشد.
اما انواع دیگری از اینورترهای پركاربرد در صنعت وجود دارند كه بیشتر برای كاربردهای فركانس بالا استفاده می¬گردند و با نام اینورترهای تشدیدی خوانده می شوند.
در این اینورترها كلید زنی عناصر در لحظه صفر شدن ولتاژ یا جریان صورت می¬گیرد. لذا كاهش قابل ملاحظه ای در مقدار تلفات سویچینگ بوجود می-آورد. این اینورترها به دو دسته زیر تقسیم می گردند.:

1-اینورترهای با تشدید بار : در این نوع مبدلها از یك بار LC برای ایجاد رزونانس استفاده می شود . لیكن بسته به مقادیر مختلف در مقدار ضریب میرایی و فركانس اینورتر ؛ این سیستمها می-توانند حالتهای مختلف عملكردی داشته باشند كه هریك برای كاربرد خاصی استفاده می¬گردند. خود این اینورترها دو نوع می باشند
• – اینورترهای تشدیدی با مدار تشدید سری: كه در این انواع از یك سیستم رزونانسی سری در خروجی اینورتر به همراه بار استفاده می-گردد و وجود سلف سری باعث پیوستگی در جریان خروجی خواهد شد. لذا این اینورتر بایستی از طریق یك منبع ولتاژ تغذیه گردد یعنی یك اینورتر منبع ولتاژ می باشد
• – اینورترهای تشدیدی با مدار تشدید موازی: كه در این انواع از یك سیستم رزونانسی موازی در خروجی اینورتر به همراه بار ا

ستفاده می-گردد و وجود خازن موازی باعث پیوستگی در ولتاژ خروجی خواهد شد. لذا این اینورتر بایستی از طریق یك منبع جریان تغذیه گردد یعنی یك اینورتر منبع جریان می باشد
2-اینورترهای با لینك DC تشدیدی: در این سیستمها به ولتاژ DC ورودی به اینورتر اجازه داده می¬شود تا حول یك مقدار ثابت نوساناتی را داشته باشد ، معمولا بین صفر و یك مقدار مثبت، در این حالت ولتاژ ورودی طی زمان محدودی صفر می ماند و اجازه سویچینگ در این لحظات به كلیدهای اینورتر داده می¬شود.
رله های الکترو مغناطیسی (EMR )

رله ها بدون شک یکی از پر استفاده ترین ادوات کنترل در وضعیت می باشند . یک رله کلیدی است که به طریق الکتریکی عمل می نماید . رله به دو دسته تقسیم می گردند : رله های کنترل رله های قدرت . همچنین رله های خاص بیشتری موجود می باشند . رله های کنترل همان که از اسمشان پیداست برای کنترل مدارات قدرت پائین ویا دیگر رله ها پر استفاده ترین هستند . رله های کنترل در مدارات رله اتوماتیک به طور معمول یافت می شوند و در جائی است که یک سیگنال کوچک الکتریکی یک عکس العمل زنجیری متوالی توابع مختلف رله ها را قطع می نماید .

رله های قدرت گاهی اوقات کنتاکنور نامیده می شوند . رله قدرت ، اسب کار سیستم های الکتریکی بزرگ است . رله قدرت مقادیر بزرک قدرت را کنترل می نماید اما خودش با یک سطح قدرت کوجک و مطمئن عمل می نماید .بعلاوه برای افزایش اطمینان ، رله های قدرت هزینه را کاهش میدهند چرا که سیم های کنترل سبک از کلید کنترل به بوبین کنتاکتور قدرت وصل می گردند . رله های قدرت و کنترل یکسان دارای یک بوبین پیچیده شده دور یک هسته آهنی ، یک مجموعه از کنتاکت های ثابت و متحرک و بدنه می باشد .یک کلید معمولاً برای قطع و وصل جریان بوبین به کار می رود . وقتی جریان از بوبین عبور کند یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد می گردد . این الکنرو مغناطیس هسته را می کشد و کنتاکت رله را برای ارتباط کنتاکت ثابت به پائین حرکت می دهد . حرکت فیزیکی هسته تنها با عبور جریان از بوبین واقع می شود . هر تعداد کنتاکت می تواند در یک رله ساخته شود . بنابراین یک رله می تواند مدارات مختلفی را در یک زمان کنترل نماید.

همانند کلید ها، کنتاکت های رله دارای حداکثر نرخ ولتاژ و جریان می باشند . اگر ابن نرخ ها افزایش داده شوند عمر کنتاکت شدیداً کاهش می یابد . رله ها همچنین دارای نرخ ولتاژ و جریان کمکی هستند . جریان کمکی مقدار جریان مورد نیاز بوبین برای عملکرد رله است . ولتاژ کمکی ولتاژ مورد نیاز برای تولید آن جریان می باشد .معمولاً ولتاژ اعمال شده حالت پایدار به بوبین رله یک چیز بیشتر از ولتاژ کمکی است . این وضعیت جریان کافی را برای عمل رله وقتی تحت نوسان واقع می شود مطمئن می سازد .

در رله های بزرگ جریان کمکی گاهی اوقات جریان گذرا نامیده می شود . وقتی بوبین بدون انرژی می گردد و هسته کشیده نمی شود ، فاصله هوای بزرگی در مدار مغناطیسی وجود دارد . فاصله هوائی موجب می گردد که امپدانس بوبین کم شود . وقتی که ولتاژ به بوبین اعمال گردد ، اجازه برقراری جریان زیادی را می دهد . همانطور که هسته به ترکیب مغناطیسی نزدیکتر می گردد ، فاصله هوائی کوچکتر شده و کاهش فاصله هوائی باعث افزایش امپدانس بوبین می گردد.

امپدانس بوبین موقعی به حد اکثر خود می رسد که هسته درست در جای خود قرار گرفته باشد. وقتی که هسته درست در جای خود قرار گرفت جریان نهائی جریان پایدار شده نامیده می شود . جریان بزرگتر وقتی که ابتدا بوبین تحریک می گردد جریان گذرا می باشد . جریان گذرا معمولاً 6 تا 10 برابر جریان پایدار است . نسبت واقعی جریان پایدار به جریان گذرا بستگی به طراحی رله دارد.

رله عمل متناوب یعنی تنها برای یک دوره بخصوصی از زمان تحریک می گردد. در خلال زمان رله خاموش بوده و بوبین انرژی گرمایی ایجاد شده را در زمان عبور جریان از بوبین تلف می نماید .
بسیاری کاربردهای صنعتی نیازمند این هستند که راه اندازی بدور از اپراتور واقع گردد . اما این امر با راه اندازی دستی امکان پذیر نیست . همچنین خیلی پردازش ها به کنترل اتوماتیک موتور ها نیازمندند و بدین منظور راه انداز دستی جوابگو نیست .

بدین لحاظ در این کاربرد ها ، راه اندازهای مغناطیسی موتور مورد استفاده قرار می گیرند.
راه اندازهای مغناطیسی معمولاً رله هایی هستند که با تغییر در اصول کار می کنند . عبور جریان از یک الکترومغناطیس تولید یک میدان مغناطیسی را می نماید . میدان ، هسته متحرک را جذب نموده و آنرا بالا می کشد . کنتاکت های رله به هسته متصل گشته و وقتی هسته کشیده شد بسته می گردند . همانند رله های ذکر شده ، راه انداز مغناطیسی موتور دارای یک ولتاژ و جریان کمکی می باشد که بزرگتر از مقدار مورد نیاز برای تحریک کردن راه انداز است .

اجزای مدارهای كنترل و راه اندازی
كنتاكتور :
تا قبل از ساخته شدن كنتاكتور ، اتصالات توسط كلیدهای دستی انجام میگرفت كه از انواع مختلف تیغه ای ، زبانه ای و غلطكی بودند كه هر كدام مزایایی نسبت به هم دارند .
كلیدهای تیغه ای (اهرمی) :
دارای ساختمان بسیار ساده ای هستند و به صورت كشویی و گردان ساخته میشوند مقدار جریان قطع و وصل توسط این كلیدها بسیار محدود میباشد چرا كه در جریانهای بالا قوص بین دو نقطه ایجاد شده و حتی موجب ذوب تیغه ها میشود و در هنگام وصل یا قطع نیز جرقه شدیدی ایجاد میكند .
كلید غلطكی :

ساختمان این كلیدها از یك استوانه عایق تشكیل شده است كه توسط كلید حول یك محور به حركت در می آید . در محلهای مناسب نوارهای هادی بر روی استوانه عایق تعبیه شده است . این كلید نسبت به كلید تیغه ای یك مزیت بزرگ دارد و آن هم اینكه میتوان برای این كلید كار مخصوصی را تعریف كرد و با یك حركت چندین اتصال را به صورت هم زمان انجام داد .
كلید زبانه ای :

در كلید غلطكی به علت تماس اصطكاكی بین صفحات ، استهلاك كلید بالا است و به همین دلیل از كلید زبانه ای كه دارای خصوصیت طراحی است و علاوه بر آن كنتاكتهای آن به صورت عمودی بر روی همدیگر قرار میگیرند استفاده میشود . به دلیل عدم مالش بین دو كنتاكت استهلاك كلید پایین است .
اما با به میدان آمدن كنتاكتور ها تقریباً تمام مصارف كلیدهای ساده از رده خارج شده و كنتاكتور با سرعت و اطمینان بیشتر این میدانها را به دست گرفت . كنتاكتور نسبت به كلیدهای ساده دارای خصوصیات بهتری میباشد كه در ادامه آورده شده است :

1- فرمان از چند نقطه
2- فرمان از راه دور
3- تلفات و استهلاك پایین
4- سرعت و امكان گسترش مدار
5- قطع اتوماتیك در صورت قطع برق شبكه
6- اقتصادی بودن
7- امكان طراحی مدار اتوماتیك
8- از نظر حفاظتی كنتاكتورها مطمئن ترند و دارای حفاظت مناسبتر و كاملتر هستند . معمولا بوبین كنتاكتورها در چند ولتاژ مختلف جهت مصارف گوناگون ساخته میشود.

برای دریافت اینجا کلیک کنید