مثبت الجهد المؤازر

مثبت الجهد المؤازر

إلى أجهزة موازن الفولت هي آلية تحكم ذات حلقة مغلقة تعمل على الحفاظ على خرج جهد متوازن 3 أو أحادي الطور على الرغم من التقلبات في المدخلات بسبب الظروف غير المتوازنة. معظم الأحمال الصناعية عبارة عن أحمال محرك تحريضي ثلاثي الطور وفي بيئة مصنع حقيقية ، نادرًا ما يكون الجهد في 3 مراحل متوازنًا. لنفترض على سبيل المثال إذا كانت الفولتية المقاسة هي 420 و 430 و 440 فولت ، فإن المتوسط ​​هو 430 فولت والانحراف هو 10 فولت.

يتم إعطاء النسبة المئوية لعدم التوازن بواسطة

(10V X 100) / 430V = 2.3٪ يلاحظ أن عدم توازن الجهد بنسبة 1٪ سيزيد من خسائر المحرك بنسبة 5٪.

وبالتالي يمكن أن يؤدي عدم توازن الجهد إلى زيادة خسائر المحرك من 2٪ إلى 90٪ ، وبالتالي ترتفع درجة الحرارة أيضًا بكمية زائدة مما يؤدي إلى زيادة الخسائر وتقليل الكفاءة. ومن ثم يُقترح تنفيذ مشروع للحفاظ على جهد خرج متوازن في جميع المراحل الثلاث.

على مرحلة واحدة:

يعتمد على مبدأ إضافة متجه لجهد التيار المتردد إلى المدخلات للحصول على الإخراج المطلوب باستخدام محول يسمى Buck-Boost transform (T) ، والتي يتم توصيل ثانوي منها في سلسلة مع جهد الدخل. يتم تغذية الأساسي نفسه من محول متغير مثبت بمحرك (R). اعتمادًا على نسبة الجهد الأولي إلى الجهد الثانوي ، فإن الجهد المستحث للجهد الثانوي يأتي إما داخل الطور أو خارج الطور بناءً على تقلب الجهد . عادةً ما يتم تغذية المحول المتغير من مصدر الإدخال عند كلا الطرفين بينما يتم أخذ حوالي 20 ٪ من اللف كنقطة ثابتة للمحول الأساسي لمحول Buck-Boost. وبالتالي ، فإن النقطة المتغيرة للمحول الأوتوماتيكي قادرة على توصيل 20٪ من جهد الطور الذي يستخدم في عملية الانقلاب بينما 80٪ في الطور مع جهد الدخل ويستخدم لتعزيز التشغيل. يتم التحكم في حركة ممسحة المحول المتغير عن طريق استشعار جهد الخرج لدائرة تحكم تحدد اتجاه دوران المحرك المتزامن الذي يتم تغذيته عبر زوج من TRIACs إلى ملف طور الانقسام.

3 مراحل تصحيح الإدخال المتوازن:

للتشغيل منخفض السعة ، يقول حوالي 10KVA ، يُرى حاليًا أنه يتم استخدام varac مزدوج الجرح لإزالة محول Buck-Boost على المحول المتغير نفسه. هذا يقيد حركة ممسحة varac إلى 250 درجة حيث يتم استخدام الميزان للملف الثانوي. على الرغم من أن هذا يجعل النظام اقتصاديًا ، إلا أن له عيوبًا خطيرة من حيث موثوقيته. معيار الصناعة لا يقبل مثل هذا المزيج. في مناطق جهد الدخل المتوازن بشكل معقول ، تُستخدم مصححات التحكم المؤازرة ثلاثية الطور أيضًا للإخراج المستقر بينما يتم استخدام متغير واحد ثلاثي الطور مركب بواسطة محرك واحد متزامن وبطاقة تحكم واحدة تستشعر الجهد ثنائي الطور من ثلاثة. هذا أكثر اقتصادا وفائدة إذا كانت مراحل الإدخال متوازنة بشكل معقول. له عيب أنه في حين يحدث عدم التوازن الشديد ، يكون الناتج غير متوازن نسبيًا.

3 مراحل تصحيح الإدخال غير المتوازن:

ثلاثة محولات متسلسلة (T1 ، T2 ، T3) ، يتم استخدام كل ثانية منها ، واحدة في كل مرحلة تضيف أو تطرح الجهد من جهد إمداد الدخل لتوصيل جهد ثابت في كل مرحلة مما يجعل الإخراج المتوازن من المدخلات غير المتوازنة. يتم تغذية المدخلات الأولية للمحول المتسلسل من كل مرحلة من واحد لكل محول ذاتي متغير (Variac) (R1 ، R2 ، R3) كل ممسحة تقترن بمرحلة انقسام التيار المتردد (ملفان) محرك متزامن (M1 ، M2 م 3). يستقبل المحرك التيار المتردد لكل ملف من ملفاته من خلال تبديل الثايرستور إما للدوران في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة لتمكين جهد الخرج المطلوب من المتغير إلى الأساسي لمحول السلسلة ، إما في الطور أو خارج الطور ، لأداء الإضافة أو الطرح كما هو مطلوب في المرحلة الثانوية من المحولات التسلسلية للحفاظ على جهد ثابت ومتوازن عند الخرج. تتم مقارنة التغذية الراجعة من الإخراج إلى دائرة التحكم (C1 ، C2 ، C3) بجهد مرجعي ثابت من خلال مقارنات المستوى التي تم تشكيلها من أمبير أمبير لتشغيل TRIAC في النهاية وفقًا للحاجة إلى تشغيل المحرك.

يتكون هذا المخطط بشكل أساسي من دائرة تحكم ، محرك تحريضي مؤازر أحادي الطور مقترن بمحول التغذية الأساسي المتغير لمحول تسلسلي لكل مرحلة.

• دائرة التحكم التي تتكون من مقارن نافذة سلكي حول الترانزستورات وتضخيم جهد إشارة الخطأ RMS بواسطة IC 741 يتم تجهيزه في Multisim ويتم محاكاته لظروف تشغيل الإدخال المختلفة التي تضمن إطلاق TRIACs التي من شأنها تشغيل المحرك التعريفي المزوَّد بمرحلة مكثف مطلوب الاتجاه يتحكم في دوران ممسحة varac.
• استنادًا إلى القيم القصوى والدنيا لتقلبات الجهد ، تم تصميم المحولات التسلسلية ومحولات التحكم باستخدام الصيغة القياسية المطابقة لقلب الحديد المتاح تجاريًا وحجم الأسلاك النحاسية الفائقة بالمينا قبل لفها للاستخدام في المشروع.

تقنية:

في نظام طاقة متوازن ثلاثي الطور ، يكون لكل الفولتية والتيارات السعة نفسها ويتم إزاحة الطور بمقدار 120 درجة عن بعضها البعض. ومع ذلك ، فإنه غير ممكن عمليًا لأن الفولتية غير المتوازنة يمكن أن تؤدي إلى تأثيرات ضارة على المعدات ونظام التوزيع الكهربائي.

في ظل الظروف غير المتوازنة ، سيتكبد نظام التوزيع مزيدًا من الخسائر وتأثيرات التسخين ، وسيكون أقل استقرارًا. يمكن أن يكون تأثير عدم توازن الجهد ضارًا أيضًا بالمعدات مثل المحركات الحثية ومحولات الطاقة الإلكترونية ومحركات السرعة القابلة للتعديل (ASDs). تؤدي نسبة مئوية صغيرة نسبيًا من عدم توازن الجهد مع محرك ثلاثي الطور إلى زيادة كبيرة في خسائر المحرك ، مما يؤدي إلى انخفاض الكفاءة أيضًا. يمكن تقليل تكاليف الطاقة في العديد من التطبيقات عن طريق تقليل القوة الكهربائية المفقودة بسبب عدم توازن الجهد.

نسبة عدم اتزان الجهد يتم تعريفه بواسطة NEMA على أنه 100 ضعف انحراف جهد الخط عن متوسط ​​الجهد مقسومًا على متوسط ​​الجهد. إذا كانت الفولتية المقاسة هي 420 ، و 430 ، و 440 فولت ، يكون المتوسط ​​430 فولت والانحراف 10 فولت.

يتم إعطاء نسبة عدم التوازن من قبل (10 فولت * 100/430 فولت) = 2.3٪

وبالتالي فإن عدم اتزان الجهد بنسبة 1٪ سيزيد من خسائر المحرك بنسبة 5٪.

ومن ثم فإن عدم الاتزان يمثل مشكلة خطيرة في جودة الطاقة ، ويؤثر بشكل أساسي على أنظمة التوزيع ذات الجهد المنخفض ، وبالتالي يُقترح في المشروع الحفاظ على جهد متوازن فيما يتعلق بالحجم في كل مرحلة ، وبالتالي الحفاظ على جهد خط متوازن.

المقدمة:

مثبتات جهد التيار المتردد مخصصة للحصول على تيار متردد مستقر. العرض من التقلبات الواردة من التيار الكهربائي. يجدون تطبيقات في كل مجال من مجالات الصناعات الكهربائية والإلكترونية والعديد من الصناعات الأخرى ، ومعامل اختبار المؤسسات البحثية ، والمؤسسات التعليمية ، إلخ.

ما هو عدم التوازن:

تشير حالة عدم الاتزان إلى الحالة التي لا تحتوي فيها الفولتية والتيارات ثلاثية الطور على نفس السعة ولا نفس إزاحة الطور.

إذا لم يتم استيفاء أي من هذين الشرطين أو كليهما ، يُطلق على النظام اسم غير متوازن أو غير متماثل. (في هذا النص ، يُفترض ضمنيًا أن أشكال الموجة هي جيبية وبالتالي لا تحتوي على توافقيات.)

أسباب عدم التوازن:

يحاول مشغل النظام توفير جهد نظام متوازن في PCC بين شبكة التوزيع والشبكة الداخلية للعميل.

تعتمد الفولتية الناتجة في النظام ثلاثي الطور على الفولتية الناتجة للمولدات ومقاومة النظام وتيار الحمل.

ومع ذلك ، نظرًا لاستخدام المولدات المتزامنة في الغالب ، فإن الفولتية المتولدة متماثلة للغاية وبالتالي لا يمكن أن تكون المولدات سببًا في عدم التوازن. عادة ما يكون للوصلات عند مستويات الجهد المنخفض مقاومة عالية تؤدي إلى اختلال توازن جهد أكبر. تتأثر مقاومة مكونات النظام بتكوين الخطوط الهوائية.

عواقب عدم توازن الجهد:

تختلف حساسية المعدات الكهربائية لعدم التوازن من جهاز إلى آخر. فيما يلي لمحة موجزة عن أكثر المشاكل شيوعًا:

(أ) آلات الحث:

هذه هي أ. الآلات المتزامنة ذات المجالات المغناطيسية الدوارة المستحثة داخليًا ، والتي يتناسب حجمها مع سعة المكونات المباشرة و / أو العكسية. ومن ثم في حالة الإمداد غير المتوازن ، يصبح المجال المغناطيسي الدوار بيضاوي الشكل بدلاً من الدائري. وبالتالي تواجه آلات الحث ثلاثة أنواع من المشاكل بسبب عدم توازن الجهد

1. أولاً ، لا يمكن للآلة إنتاج عزم دوران كامل لأن المجال المغناطيسي الدوار عكسيًا لنظام التسلسل السلبي ينتج عزم كبح سلبي يجب طرحه من عزم الدوران الأساسي المرتبط بالمجال المغناطيسي الدوار العادي. يوضح الشكل التالي خصائص انزلاق عزم الدوران المختلفة لآلة الحث في ظل الإمداد غير المتوازن

2. ثانيًا ، قد تتعرض المحامل لأضرار ميكانيكية بسبب مكونات عزم الدوران المستحثة بتردد نظام مزدوج.

3. أخيرًا ، يتم تسخين الجزء الثابت ، وخاصة الجزء المتحرك بشكل مفرط ، مما قد يؤدي إلى تقادم حراري أسرع. هذه الحرارة ناتجة عن تحريض التيارات الكبيرة عن طريق الدوران السريع (بالمعنى النسبي) للحقل المغناطيسي العكسي ، كما يراه الدوار. لتكون قادرًا على التعامل مع هذا التسخين الإضافي ، يجب إلغاء تصنيف المحرك ، الأمر الذي قد يتطلب تركيب آلة ذات تصنيف طاقة أكبر.

اقتصاديات تقنية:

يمكن أن يتسبب عدم توازن الجهد في حدوث عطل سابق لأوانه في المحرك ، والذي لا يؤدي فقط إلى الإغلاق غير المجدول للنظام ولكن يتسبب أيضًا في خسارة اقتصادية كبيرة.

يتم إعطاء تأثيرات الجهد المنخفض والعالي على المحركات وتغيرات الأداء ذات الصلة التي يمكن توقعها عند استخدام الفولتية غير تلك المذكورة في لوحة الاسم كما يلي:

تأثيرات الجهد المنخفض:

عندما يتعرض محرك لجهود أقل من تصنيف لوحة الاسم ، فإن بعض خصائص المحرك ستتغير قليلاً والبعض الآخر يتغير بشكل كبير.

يجب تحديد مقدار الطاقة المسحوبة من الخط بمقدار ثابت من الحمل.

كمية الطاقة التي يسحبها المحرك لها علاقة تقريبية بين الجهد والتيار (أمبير).

للحفاظ على نفس مقدار الطاقة ، إذا كان جهد الإمداد منخفضًا ، فإن الزيادة في التيار تعمل كتعويض. ومع ذلك ، فهو أمر خطير لأن التيار العالي يتسبب في زيادة الحرارة في المحرك ، مما يؤدي في النهاية إلى تدمير المحرك.

وبالتالي فإن عيوب تطبيق الجهد المنخفض هي ارتفاع درجة حرارة المحرك وتلف المحرك.

عزم بدء التشغيل ، وعزم السحب ، وعزم سحب الحمولة الرئيسية (محركات الحث) ، بناءً على مربع الجهد المطبق.

بشكل عام ، يمكن أن يؤدي انخفاض معدل الجهد بنسبة 10٪ إلى انخفاض عزم الدوران ، وسحب ، وسحب عزم الدوران.

تأثيرات الجهد العالي:

يمكن أن يتسبب الجهد العالي في تشبع المغناطيس ، مما يتسبب في سحب المحرك للتيار الزائد لمغنطة الحديد. وبالتالي يمكن أن يؤدي الجهد العالي أيضًا إلى التلف. يقلل الجهد العالي أيضًا من عامل القدرة ، مما يتسبب في زيادة الخسائر.

سوف تتسامح المحركات مع تعديلات معينة في الجهد فوق جهد التصميم. عندما تتسبب الحدود القصوى فوق جهد التصميم في ارتفاع التيار مع التغييرات المقابلة في التسخين وتقصير عمر المحرك.

لا تؤثر حساسية الجهد على المحركات فحسب ، بل تؤثر أيضًا على الأجهزة الأخرى. تتحمل الملفات اللولبية والملفات الموجودة في المرحلات والمبتدئين الجهد المنخفض بشكل أفضل من الجهد العالي. ومن الأمثلة الأخرى كوابح مصابيح الفلورسنت والزئبق والصوديوم ذات الضغط العالي والمحولات والمصابيح المتوهجة.

بشكل عام ، من الأفضل للمعدات إذا قمنا بتغيير الصنابير على المحولات الواردة لتحسين الجهد في أرضية المصنع إلى شيء قريب من تصنيفات المعدات ، وهو المفهوم الرئيسي وراء المفهوم المقترح لاستقرار الجهد في المشروع.

قواعد لتحديد جهد العرض

• تميل المحركات الصغيرة إلى أن تكون أكثر حساسية للجهد الزائد والتشبع من المحركات الكبيرة.
• تميل المحركات أحادية الطور إلى أن تكون أكثر حساسية للجهد الزائد من المحركات ثلاثية الطور.
• تعد محركات الإطار U أقل حساسية للجهد الزائد من إطارات T.
• تعد محركات Super-E ذات الكفاءة الممتازة أقل حساسية للجهد الزائد من محركات الكفاءة القياسية.
• تميل المحركات ثنائية و 4 أقطاب إلى تأثر أقل بالجهد العالي من التصميمات ذات 6 و 8 أقطاب.
• يمكن أن يؤدي الجهد الزائد إلى زيادة التيار ودرجة الحرارة حتى في المحركات ذات التحميل الخفيف
• تتأثر الكفاءة أيضًا حيث يتم تقليلها بالجهد المنخفض أو العالي
• يقلل عامل الطاقة مع الجهد العالي.
• تيار التدفق يرتفع مع ارتفاع الجهد.

احصل على مزيد من المعرفة حول المفاهيم والدوائر الإلكترونية المختلفة عن طريق القيام ببعض الأعمال المصغرة مشاريع الإلكترونيات على المستوى الهندسي.