بررسی مبحث سایز کابل یا Cable sizing

بررسی مبحث سایز کابل یا Cable sizing

بررسی مبحث سایز کابل یاCable sizing

فهرست

مقدمه 6
فصل اول
ژنراتور القایی 8
1-1- مزایای ژنراتور القایی 12
1-2 معایب ژنراتور القایی 14

فصل دوم
مدلسازی عددی یك ژنراتور القایی 15
2-1- تاریخچه مدل دو محوری ماشین القایی 16
2-2-1: معادلات تبدیل یافته ولتاژ 22
2-2-2 معادلات تبدیل یافته فلوی پیوندی 25

2-2-3- معادله تبدیل یافته گشتاور مغناطیسی 28
2 -4 معا دلات حالت 30

2-5- مدل ژنراتور القایی در حالت ماندگار 30
2-6 تئوری فضای برداری 34

فصل سوم
راه اندازی ژنراتور القایی 39
3-1- پدیده تحریك خودی 40
3-1-1- تعبیرپروسه تحریك خودی براساس مدار معادل RLC 41
3-1-2- تعبیر پروسه تحریك خودی براساس سیستمهای خودنوسانی…..43
3-1-2-1- توصیف سیستم خودنوسانی 43
3-1-2-2- سیستم ماشین القایی46

3-1-3- تغبیر پروسه تحریك خودی براساس پسماند مغناطیسی 54
3 -1-3-1بررسی های تئوریكی 56
3-2 نكات عملی در راه اندازی ژنراتور القایی 61

فصل چهارم
مثالهایی از حالت های گذرا در ژنراتور القایی 65
4-1 اتصال بار اهمی به ژنراتورالقا یی 65
4-2 اتصال كوتاه سه فاز متقارن 71
4-3 اتصال كوتاه دوفاز 78
4-4- اتصال كوتاه دو فاز به زمین 88
4-5 اتصال كوتاه یك فاز به زمین 96
4-6 اثر شتاب روتور برروی پدیده تحریك خودی 103
4-6 منابع 109

مقدمه

در اوایل قرن بیستم به این واقعیت پی برده شد كه ماشین القایی بعد از قطع ولتاژ خط ممكن است در حالت تحریك باقی بماند ولی برای ایجاد چنین تحریكی شرایط خاصی مورد نیاز بود. محققان بعد از پژوهش و تحقیق در یافتند كه با اتصال خازنهایی به ترمینال موتور القایی در حال چرخش (توسط توان مكانیكی بیرونی) شرط تحریك پایدار بوجود آمده و ولتاژ بطور پیوسته تولید می شود. بنابراین یك سیستم تولید جدیدی متولد شد كه در آن ولتاژ خروجی شدیداً به مقدار خازن تحریك و سرعت روتور و بار بستگی دارد. این نوع تولید تا سالهای 1960-1970 به فراموشی سپرده شد و مطالب كمی در مورد آن نوشته شد.
علت این بی توجهی در اهمیت عملی كم چنین تولیدی مستتر بود. چرا كه ژنراتور القایی به تنهایی توانایی كنترل ولتاژ و فركانس تولیدی را ندارد. از این رو ژنراتورهای سنكرون در واحدهای تولیدی بکار گرفته و هرساله مقدار زیادی سوخت صرف تولید برق ac می شود. طبیعی است با استفاده روزافزون از آلترناتورهای سنكرون، آنهااز نظر مقادیر نامی، روشهای خنك سازی، تكنولوژی ساخت و مدلسازی این ژنراتورها دستخوش رشد و تحول شدند، اما ساختار اساسی آنها بدون تغییر ماند ولی بدلیل نگرانی از نرخ كاهش شدید منابع انرژی تجدیدناپذیر و به طبع آن صعود چشمگیر قیمت نفت از یك طرف و ظهور و رشد قطعات نیمه هادی قدرت و پیشرفت كنترل صنعتی از طرف دیگر ژنراتور القایی بازگشت مجددی یافت.
از این رو علاقمندی زیادی برای استفاده از انرژی های تجدیدپذیر، مثل باد جهت جایگزینی سوخت و كاهش نرخ مصرف سوخت ایجاد شد و توجه به ژنراتور القایی به خاطر مزایای زیادی كه دارد بیشتر شد.
در سالهای اخیر كاربرد ژنراتور القایی در تولید برق از توربینهای بادی و آبی کوچک مورد توجه زیادی قرار گرفته است. چرا كه سادگی نگهداری و كاهش منابع انرژی فسیلی و توانایی ژنراتور القایی برای تبدیل توان مكانیكی از فاصله وسیعی از سرعت روتور موجب شده تا به فكر جایگزینی انرژی باد به جای سوختهای فسیلی بیافتند و انبوه تحقیقات در این زمینه نشانگر توانایی آن در رفع مشكلات حاضر است.

فصل اول

ژنراتور القایی (آسنکرون):
ژنراتور القایی، یک موتور القایی از نوع روتور قفس سنجابی است که با یک محرک اولیه در ما فوق سرعت سنکرون،گردانده شده و برای تولید نیروی برق استفاده می شودو ساختار و مشخصه های آن مثل موتور القایی است.ساختارهای روتور ویاتاقانهای آن نیز برای تحمل سرعت فرار توربین طراحی شده است.
وقتی یک موتور القایی با ولتاژ نامی و در حالت بی باری،مورد بهره برداری قرار گیرد،با سرعتی می چرخد که فقط برای تولید گشتاور لازم برای غلبه بر افت ناشی از اصطکاک و مقاومت هوا کافی باشد.اگر یک نیروی مکانیکی خارجی برابر با این افتها به موتور القایی در همان جهت چرخش اعمال شود،روتور آن به سرعت سنکرون خواهد رسید.
هنگامیکه روتور به سرعت سنکرون می رسد،با همان سرعت میدان مغناطیسی ناشی از ولتاژ تغذیه می چرخد و ولتاژ ثانویه ای القا نمی شودزیرا فلوی مغناطیسی هیچیک از هادیهای ثانویه را قطع نمی کند،هیچ جریانی از سیم پیچهای روتور نمی گذرد و فقط جریان تحریک در سیم پیچهای اولیه جریان می یابد.
در صورتی که روتور بواسطه یک نیروی خارجی در سرعتی بالاتر از سرعت سنکرون خود،چرخش کند،جهت ولتاژ القایی ثانویه،خلاف موقعی خواهد بود که به عنوان موتو
ر القایی ،چرخش می کرد،زیرا سرعت چرخش هادی روتور فراتر از سرعت چرخش میدان مغناطیسی می شودو گشتاوری که سرعت روتور را کند می کند بین جریان ثانویه ناشی از این ولتاژ القایی و میدان مغناطیسی ایجاد شده و واحد مثل یک ژنراتور، کار می کند.
یعنی،توان مکانیکی خارجی اعمال شده،به توان الکتریکی تبدیل می شود که در سیم پیچهای اولیه تولید شده اند.
ماشین القایی دارای منحنی گشتاور- سرعت مثل شكل (1-1) می باشد. طبق این مشخصه اگر موتور القایی سرعتی بیش از ns داشته باشد جهت گشتاور القایی معكوس می شود و بعنوان ژنراتور عمل خواهد كرد. با افزایش گشتاور اعمالی به شفت مقدار توان تولیدی افزایش می یابد.

شکل1-1 مشخصه گشتاور- سرعت ماشین ا لقایی

همانطوری كه از شكل (1-1) معلوم است. درمد ژنراتوری یك گشتاور القایی max دارد كه با افزایش توان ورودی گشتاور القایی به حد max رسیده و بعد از آن ژنراتور به ناحیه ناپایدار وارد می شود. در این حالت فلوی پیوندی بین روتور و استاتور می شكند و به طور ناگهانی روتور آزادانه می چرخد و هیچ توانی تولید نمی شود.
ماشین های القایی درمد ژنراتوری دارای محدودیت های جدی است و بعلت عدم وجود مدار تحریك جداگانه نمی تواند توان راكتیو تولید كند. بنابراین مصرف كننده توان راكتیو است و برای حفظ میدان مغناطیسی استاتور نیاز به یك منبع توان راكتیو بیرونی دارد. علاوه بر این، چنین منبع توان راكتیوی بعلت عدم وجود جریان تحریك مستقل نمی تواند به كنترل Vo كمك كند، چرا كه در كار ژنراتور القایی، اشباع هسته نقش عمده ای دارد و برای دستیابی به یك سطح ولتاژ معین، خازنهای تحریك باید جریان مغناطیس كننده متناظر با آن سطح را تولید كند.
در راه اندازی ژنراتور القایی پدیده ای بنام تحریك خودی مطرح می شود كه براساس آن، ولتاژ سازی صورت می گیرد. از این نظر ژنراتور القایی بسیار شبیه ژنراتور DC شنت بوده و در واقع خازنهای تحریك معادل مقاومت تحریك یا میدان در ژنراتور DC شنت می باشند. همچنین بطور مشابه با اضافه كردن خازنهای سری می توان ژنراتور القایی را بصورت كمپوند اضافی به كار برد.
با افزایش توان راكتیو ناشی از خازنهای سری، مقداری از توان راكتیو مورد نیاز بار جبران شده و از افت ولتاژ جلوگیری می كند. طبق مشخصه گشتاور- سرعت با تغییر بار، فركانس ژنراتور القایی تغییر می كند، لذا از آنجاییكه این مخنی در محدوده نرمال كاری شیب تندی دارد، تغییر فركانس تا لغزش معمولاً كمتر از 5 درصد می باشد. چنین تغییری در فركانس ژنراتورهای ایزوله و متصل به شبكه قابل قبول است.
در كاربردهای متصل به شبكه قدرت با استفاده از خازن تصحیح ضریب توان صورت گرفته و ولتاژ را می توان به كمك بار یا خود شبكه قدرت كنترل كرد.
اصولاً سیستمهای مبدل انرژی باد به الكتریسیته را می توان به سه گروه تقسیم كرد:
1- سیستم سرعت متغیر و فركانس ثابت (VSCF)
2- سیستم سرعت و فركانس ثابت (CSCF)
3- سیستم سرعت متغیر و فركانس متغیر (VSVF)