اصول تنظیم ولتاژ

اصول تنظیم ولتاژ

علت ریشه ای بیشتر مسائل تنظیم ولتاژ وجود آمپدانس بیش از اندازه در سیستم قدرت می باشد که مانع تغذیه مناسب بار می گردد. لذا تحت بارهای سنگین ولتاژ کاهش چشمگیری را نشان می دهد. و برعکس هنگامی که برای غلبه بر کاهش ولتاژ منبع تقویت گردد در موقع بی باری مواجه با پدیده اضافه ولتاژ خواهیم شد. راه های بهبود این مسئله معمولا شامل جبران سازی آمپدانس z یا جبران سازی کاهش ولتاژ ناشی از 1(R+JX) می باشد.

موارد متعدد تنظیم ولتاژ عبارتند از:

  1. اضافه کردن تنظیم کننده ولتاژ که ولتاژ v1 را تقویت کند.
  2. اضافه کردن خازن موازی برای کاهش I و انتقال دادن مولفه جریان به سمت هم فاز شدن بیشتر با ولتاژ.
  3. اضافه کردن خازن های سری جهت خنثی نمودن افت ولتاژ ناشی از آمپدانس اندو کتیو (IX) 
  4. تعویض مقاطع هادی با اندازه های بزرگ تر برای کاهش آمپدانس Z.
  5. تعویض ترانسفورماتور تحت سرویس با نوع بزرگ تر آن برای کاهش آمپدانس Z.
  6. اضافه کردن جبرانساز وار استاتیک (SVC) که کاربردش مشابه خازن است با این تفاوت که بسیار سریع عمل می کند.

تجهیزات تنظیم ولتاژ

در شبکه های توزیع و سیستم های قدرت صنایع و وسایل متعددی برای تنظیم ولتاژ وجود دارد.

این تجهیزات به سه دسته اساسی زیر تفسیم می شوند:

  1. ترانسفورماتور های با تب چنجر
  2. دستگاه های ایزول یا تنظیم کننده های ولتاژ مجزا
  3. تجهیزات جبران ساز آمپدانس از قبیل خازن ها

ترانسفور ماتور های تب چنبر با عملکرد مکانیکی و به صورت الکتریکی وجود دارند. در بیش تر طراحی ها ترانسفورماتور تب چنبر به صورت اتو ترانسفورماتور است ولی در مواردی ترانسفورماتورهای دو سیم پیچه و سه سیم پیچه با تب چنبر هم وجود دارد. تجهیزات مکانیکی برای تغییرات آهسته بارها به کار می روند در حالیکه نوع الکترونیکی آن به تغییرات ولتاژ پاسخ بسیار سریع می دهد.

دستگاه های ایزوله شامل سیستم های با منابع تغذیه بدون قطع (UPS)، ترانسفورماتورهای فرورزونانس، مجموعه های M-G و مشابه آن ها هستند. این دستگاه ها اصولا بار را از منبع قدرت جدا می سازند. لذا طرف بار می تواند به صورت مجزا تحت تنظیم ولتاژ قرار گیرد و صرف نظر از تغییرات ولتاژ ورودی، ولتاز نسبتا ثابتی را به مصرف کننده تحویل دهد. مسائل مبتلا به این تجهیزات وجود تلفات زیاد در آنها و تولید هارمونیک در شبکه قدرت می باشد. خازن های موازی به سطح ولتاز توسط کاهش جریان خط کمک می کنند. همچنین با جبران سازی بیش از حد می توان سطح ولتاز را هم افزایش داد.

برای تثبیت بیش تر ولتاژ ، خازن می تواند همگام با بار سوئیچ شود. اگر هدف فقط تثبیت ولتاژ در سطح بالاتر برای اجتناب از کاهش ولتاژ باشد می توان فقط از خازن های ثلبت (نه سوئیچ شونده) استفاده کرد.

خازن های سری برای جبران سازی بیشتر اندکتانس منتهی به بار به کار می رود. اگر سیستم کاملا اندوکتیو باشد، جبران سازی خازن سری موجب کاهش قابل ملاحظه ای در امپدانس خواهد شد. اگر سیستم کاملا اندوکتیو نباشد بلکه قسمت اعظم امپدانس را مقاومت تشکیل دهد، استفاده از خازن سری چندان مفید نخواهد بود. این حالت در بسیاری از کارخانه هایی که توسط کابل های طویل، ترانسفورماتور را به بارها وصل می کنند وجود دارد.

روش دیگر برای از بین بردن اثر بارهایی که تولید فیلکر می کنند، استفاده از جبران سازی (SVC) می باشد. این دستگاه می تواند برای تثبیت ولتاژ با کنترل توان راکتیو در مدت چند سیکل وارد مدار شود. این قبیل دستگاه ها در کوره های قوسی و سایر جاهایی که دارای بارهای تصادفی هستند به کار می رود.

تنظیم کننده های پله ای ولتاز توزیع

تنظیم کننده های تپ چنچر متعارف توزیع می تواند از 10- تا 10+ درصد ولتاژ ورودی را در 32 پله تنظیم کنند. ترانسفورماتورهای پست توزیع عموما دارای تپ چنچرهای سه فاز زیر بار (LTC) می باشند، در حالیکه رگولاتورهای نصب شده خروجی فیدر معمولا تک فاز هستند.

تنظیم کننده های خط ممکن است به صورت بانک های دو تائی یا سه تایی نصب شوند، استفاده از بانک های دلتای باز فیدرهای سه فاز با بارهای کم و متوسط بخاطر مسائل اقتصادی چندان غیر معقول نیست، شکل زیر طرح واره یک تنظیم پله ای ولتاژ توزیع را نشان می هد.

تنظیم کننده های ولتاژ توزیع نسبتا کند عمل می کنند. زمان تاخییر برای نوقعی است که ولتاز از محدوده خارج می شود حداقل 15 ثانیه است که به طور متعارف 30 یا 40 ثانیه است.

بنابراین برای جاهایی که ولتاژ امکان تغییر در محدوده سیکل و یا ثانیه را دارد بکار گیری آن ها چندان مناسب نیست. عملکرد اصلی آن ها، تقویت ولتاژ فیدرهای طویل است. محدوده تغییرات ولتاژ در مبنای 120 ولت بین 1.5 تا 3 ولت می باشد.

ترانسفورماتورهای فرورزنانس

در طرف مصرف کننده، ترانسفورماتورهای فرورزونانس نه تنها برای حفاظت دستگاه ها در برابر کمبود ولتاژ مفیدند بلکه می توانند به عنوان تنظیم کننده ولتاژ، خیلی خوب (1- تا1+ درصد در خروجی) عمل کنند. شکل زیر مشخه ورودی- خروجی حالت مانای یک ترانسفورماتور فرورزونانس 120 ولت آمپری را با بار 15 ولت آمپر نشان می دهد.

وقتی که ولتاژ ورودی به مقدار 30 ولت کاهش می یابد، ولتاژ خروجی ثابت باقی می ماند. اگر ولتاژ ورودی بیشتر کاهش یابد، ولتاژ خروجی شروع به فروپاشی می کند. ولی باید در نظر داشت که این نوع ترانسفورماتورها دارای تلفات زیادی هستند و بازدهی آن ها بسیار کم است.

رگولاتور با تپ سوئیچ شونده الکترونیکی

تنظیم کننده با تپ الکترونیکی (شکل زیر) هم می تواند به عنوان تنظیم کننده ولتاز به کار می رود. بازدهی آن ها به مراتب بیشتر از ترانسفورماتورهای فرورزونانس است. این نوع تنظیم کننده ها به علت به کار گیری کلید های (SCR) یا تریستوری دارای سرعت پاسخ بسیار سریع می باشند و می توانند در کمتر از نیم سیکل عمل کنند.

جمع کننده های مغناطیسی

جمع کننده های مغناطیسی اگرچه برای کمبود های ولتاژ کوتاه مدت به کار می روند ولی می توانند برای تنظیم ولتاژ حالت مانا هم بکار گرفته شوند. یکی از کارخانه جات سازنده آن بیان می دارد که برای ولتاژ ورودی 40 درصد، ولتاژ خروجی در محدوده 5 درصد در بار کامل ثابت خواهد ماند

سیستم های تغذیه (UPS) روی خط

سیستم های منبع تغذیه(UPS) روی خط که برای حفاظت د برابر کمبودهای ولتاژ و قعطی های کوتاه به کار می روند هم می توانند به عنوان تنظیم کننده ولتاژ عمل کنند. این یک راه حل مناسب برای بارهای کوچک از قبیل کامپیوتر یا بارهای کنترلرهای الکترونیکی در محیط صنایع می باشد.

مجموعه های متور ژنراتور

مجموعه های متور ژنراتور(شکل زیر) هم می توانند بعنوان تنظیم کننده ولتاز بکار روند. آن ها بکلی بار را از سیستم قدرت الکتریکی ایزوله می کنند. تنظیم ولتاژ توسط کنترل کردن ژنراتور حاصل می شود. مجموعه متور ژنراتور می تواند در عرض چند ثانیه ولتاژ را به سطح مطلوب تغییر دهد که البته برای بعضی از بارها این مدت زمان بسیار کند خواهد بود.

جبران کننده های استاتیک وار(SVC)

جبران کننده های استاتیک وار را می توان در شبکه های توزیع و یا در سیستم های صنایع بکار برد و آن ها با پاسخ سریع به تغییرات توان راکتیو سیستم یا مصرف کننده وظیفه تنظیم ولتاژ را بخوبی انجام می دهند. این عمل می تواند روی آمپدانس شبکه تاثیر گذاشته و بر مبنای سیکل به سیکل ولتاژ را افزایش و یا کاهش دهد.

در کاربرد های عمومی معمولا دو نوع پایه (SVC) وجود دارد. همچنان که در شکل زیر نشان داده شده است. نوعی که از راکتور کنترل شده نوسط تریستور (TCR) استفاده می کند احتمالا بیشترین مصرف را دارد. در این آرایش یک بانک خازنی ثابت برای تهیه توان راکتیو پیش فاز و یک اندوکتانس کنترل شده با تریستور که با کنترل زاویه آتش آن اثر خازن کمی یا کاملا خنثی می شود تشکیل شده است. خازن ها طوری آرایش داده می شوند تا هارمونیک های ناشی از عملکرد تریستور را فیلتر کنند.

نوع دیگر خازن با کلید تریستوری طوری عمل می کند تا سریعا احتیاجات بار را بر آورد سازد. مشکلات استفاده از این نوع بیشتر از راکتور-تریستور است ولی با این خال به اندازه کافی از آن ها استفاده می شود. خازن ها به طور کامل به مدار وارد یا خارج می شوند لذا جریان های هارمونیکی در این مورد وجود ندارد.

abolfazl tavakol

abolfazl tavakol

دیدگاهتان را بنویسید