تحقیق مقاله انرژی الکتریکی (فرکانس)

انرژی الکتریکی (فرکانس)

انرژی الکتریکی در صنعت به دو صورت ارائه می شود:
a- جریان متناوب: که از زمان قدیم مورد استفاده بوده است و امروز در محدوده بسیاری بزرگی از احتیاجات انرژی الکتریکی به کار می رود.این نوع ولتاژ به راحتی توسط یک ترانسفورماتور قابل تنظیم برای انتقال انرژی و توزیع ومصرف می باشد.دربعضی مواقع که لازم است توسط فرکانسی غیر از فرکانس شبکه کار کنیم بعلت اینکه از منبع انرژی جداگانه ای استفاده نکینم لازم است یک کبدل فرکانسی را به کار ببریم.

b- جریان مستقیم:این نوع جریان برای تولید و توزیع به کارنمی رودو لیکن در بعضی موارد مانند استفاده از لوازم حفاظتی و یا شارژ باطری ها مجبوریم از آن استفاده نمائیم یک حالت خاص و خیلی مهم در کاربرد جریان مستقیم انتقال انرژی در ولتاژهای خیلی بالاست مانند وصل شبکه اهی بین قاره ای و بین المللی برای انتقال انری به فواصل بسیار دور است
دراین حالت شبکه های انتقال درمحل تولیدانرژی از یک مبدل متناوب به مستقیم گذشته و در انتهای خط از یک مبدل مستقیم به متناوب می گذرد
نقش مبدل های استاتیک انرژی الکتریکی عبارت است از آداپته کردن تولید و مصرف . دراین مورد راه حل های الکترومکانیکی نیز وجوددارد که از جمله می توان گروهای تبدیل کننده و یا کموتاسیون را نام برد. راه حل های کاملا استاتیک نیز لامپ های تیوب یا همان خلا و یا نیمه هادی ها نیز وجود داردکه بعدا به طور مفصل به آنها پرداخته خواهد شد.

انواع مختلف مبدل ها:
A:مبدل های متناوب - مستقیم (یا یکسو کننده های Rectifier-Redresseur)
منبع تولید انرژی عبارت است از یک ژنراتور ولتاژمتناوب یک فازه یا چند فازه . دراین حالت نقش مبدل عبارت است از این که:
((جریان را دربار دریک جهت معین به گردش درمیاورد.))
دراین دستگا ها ازالمانهائی (Elements)نظیردیود و تریستورو....که جریان را فقط دریک جهت از خود عبور می دهندتشکیل می شود.
مورد استعمال این دستگاها خیلی زیاد است به خصوص درمورد یکسو کننده های کنترل شده که امکان رگلاژخیلی ظریف را نیز به ما می دهد.حدود ولتاژ دراین گونه از مبدل ها از چند ولت تا چندین صد هزارولت (خطوط انرژی جریان مستقیم ) و حدود جریان آ‹ها از چند میلی آمپر تا چند صد هزار آمپر(وسایل الکتروشیمی) تغییر می کند.


موادر استعمال این گونه از مبدل ها عبارت است از:

1- تغذیه جریان مستقیم وسایل مختلف از قبیل وسایل الکترونیکی وامپلی فایرهاو......و تغذیه قسمت های کنترلی سیستم های الکتریکی و الکترونیکی
2- شارژباطریها
3-الکترومتالوژی - الکتروشیمی
4- تغییر سرعت موتورهای جریان مستقیم
5-کشش الکتریکی (Traction)


B: مبدل های مستقیم - متناوب (اندولر یا اینورتر     Inverter - Onduleur)
هدف از تولید این وسایل این است که از یک ژنراتورمستقیم یک منبع ولتاژ یا جریان متناوب (سینوسی یا غیر سینوسی )
با یک فرکانس ثابت یا متغییر بتوان به دست آورد.

نقش اصلی این مبدل ها انتقال انرژی گرفته شده از یک منبع جریان مستقیم به یک شبکه جریان متناوب است.

موارد اساسی این مبدل هاعبارت است از:

1- جانشین شدن یک شبکه (برای مدت معینی )بعنوان یک گروه کمکی برای تغذیه یک سری تشکیلات که درحالت عادی توسط شبکه تغذیه می شونددرمواردئیکه که شبکه قطع می شوند(تغذیه اضظراری)
2- ژنراتور ولتاژ متناوب با فرکانسی متغییر درانتقال قدرت بالاو همچنینی درکوره های القائی و......
3-انتقال انرژی از یک ژنراتور جریان مستقیم به یک شبکه جریان متناوب
4-برگشت دادن انرژی مانند کشش الکتریکی یا ترمز الکتریکی




C:مبدلهای متناوب - متناوب(تغییر دهنده فرکانسی)
یک یکسوکننده همراه با یک اندولرامکان ایجاد یک جریان با فرکانس دلخواه ( تا چند هزار هرتز) را ازجریان با فرکانس برق صنعتی بدست می دهداین مونتاژ هم چنین بهم متصل نمودن شبکه ها با فرکانس های متفاوت را بوجود میاورد.

D:مبدل های مستقیم - مستقیم
این مونتاژ برای تبادل انرژی بین دو شبکه جریان مستقیم که با ولتاژهای مختلف کار می کند به کا رمی رود.

این سیستم عبارت است ازیک اندولرکه بطورسری با یک گروه یکسو کننده قرارگرفته باشدیک ترانسفورماتور که بین اندولر و یکسوکننده قرار گرفته باشدعمل آداپته کردن ولتاژرا انجام می دهد.

مبدل های DC به DC فرکانس بالا با ویژگی حفاظت load-dump:

به گزارش سرویس علم و فناوری  پایگاه اطلاع رسانی صبا به نقل از پاور الکترونیس ، این مبدل ها طوری طراحی شده اند که برای کار مستقیماً از باتری خودرو استفاده می کنند و برای کنترل ولتاژهای ضربه ی تا 80 ولت، مدارات حفاظت load-dump را مجتمع می کند. این مبدل ها همچنین برای تحمل شرایط cold-crank، در ولتاژ پایین 4.5 ولت نیز کار می کنند.

نوع محصول: مبدل های DC به DC با خروجی دوگانه و با موسفت های قدرتی مجتمع

محدوده ی ولتاژ ورودی: 4.5 ولت تا 5.5 ولت یا 5.2 ولت تا 19 ولت با حفاظت load-dump تا 80 ولت

ولتاژ خروجی: - برای مبدل MAX5098A: قابل تنظیم بین 0.8 تا 0.85 برابر ولتاژ ورودی در صورتی که مبدل دارای ساختار با کیفیت پایین باشد و در صورتی که دارای ساختار با کیفیت بالا باشد، ولتاژ ورودی تا 28 ولت هم می رسد.
- برای مبدل MAX5099: قابل تنظیم بین 0.8 تا 0.9 برابر ولتاژ ورودی

جریان خروجی: برای مبدل MAX5098A، جریان های خروجی 2 و 1 آمپر می باشند.

جریان مبدل ها در حالت خاموشی: 7 میکروآمپر در حالت Standby

بازدهی: به دیتاشیت مراجعه کنید.

ویژگی ها: مجتمع سازی یک موسفت n-channel که می تواند در یک آرایش high-side یا low-side استفاده شود و به این دستگاه ها اجازه می دهد که به عنوان مبدل های با کیفیت پایین یا بالا آرایش یابند. مبدل MAX5099 همچنین از اجتماع دو موسفت درایور low-side، برای کار هماهنگ با هم، استفاده می کند. سایر ویژگی ها عبارتند از: محدوده ی فرکانسی 200 کیلوهرتز تا 2.2 مگاهرتز، دارای محدوده ی فرکانس سوئیچینگ قابل برنامه ریزی، قابلیت کار با 180 درجه اختلاف فاز با خروجی و با فرکانس سوئیچینگ قابل تنظیم، کنترل با ولتاژ برای عملکرد ثابت و پایدار، جبران ساز خارجی، و ورودی همگام. مبدل MAX5098A دارای خروجی کلاک برای عملکرد Master-Slave چهار فاز می باشد.

استارتر نرم موتور یا soft starter :

همانطوری که می دانیم هنگامی که مثلا یک موتور آسنکرون AC از نوع سه فاز راه اندازی می شود جریان زیادی را تا حد سه تا پنج برابر جریان نامی می کشد.مسلما این جریان راه اندازی در طراحی اتصالات برق صنعتی اعم از حفاظت ،سیم کشی و غیره میبایست در نظر گرفته شود 

معمولا به سه روش میتوان این جریان راه اندازی را کنترل کرد.اول استفاده از روش ستاره مثلث به این صورت که ابتدا موتور به صورت ستاره راه اندازی شود تا سیم پیچها جریان کمتری را داشته باشند(این جریان یک سوم حالت مثلث است) و پس از افزایش گشتاور موتور اتصال آن به صورت مثلث تغییر کند.این کار را میتوان به وسیله سه کنتاکتور و یک رله هوشمند مانند LOGO انجام داد.روش دوم استفاده از مبدلهای فرکانس یا همان درایور موتور است که با روشهایی مثل PWM سیگنال AC را با فرکانس ثابت به سیگنال AC با فرکانس متغییر تبدیل می کنند.در این روش هم کنترل جریان در اول کار را داریم زیرا با تنظیم فرکانس اعمالی به موتور در اول کار جریان راه اندازی موتور کنترل می شود و هم اینکه در طی کار عادی موتور میتوان دور موتور را تغییر داد.اما روش سوم استفاده از SOFT STARTER است.در این روش به صورت ساده ولتاژ موتور از یک درصد ولتاژ، انتخاب شده تا یک ولتاژ مشخص دیگر تغییر میکند.این تغییرات ولتاژ در طی راه اندازی موتور اتفاق افتاده و بر اساس تغییر زاویه آتش به کمک قطعاتی مثل تریستور یا ترایاک انجام می شود.جریان موتور نیز طبق افزایش این ولتاژ تغییر کرده و لذا ما در استارت موتور جریان بالا نخواهیم داشت.
شکل زیر یک بلوک دیاگرام ساده از عملکرد استارتر نرم موتور و شکل موجهای آن را نمایش می دهد.

همانطوری که در شکل مشاهده می شود زاویه آتش به مرور کاهش یافته در نتیجه مقدار موثر ولتاژ سیم پیچهای موتور افزایش خواهند یافت.فرض کنیم ولتاژ استارت موتور 50 درصد ولتاژ اصلی باشد در نتیجه جریان استارت موتور نیز تقریبا 50 درصد جریانی است که در حالت اتصال موتور بدون استارتر نرم، موتور به خود اختصاص می دهد.اما باید دانست که گشتاور به 25 درصد کاهش پیدا می کند.