دانلود فرمت ورد:دانلود پروژه رشته برق درباره فيوز هاي الكتريكي – قسمت پنجم

دانلود پایان نامه

سازندگان اين قطعات معمولاً چنين مشخصه اي را در اختيار خريداران خود قرار نمي دهند ولي اين مشخصه از روي مقادير ITSM اي كه اين كارخانجات در زمانهاي مختلف در اختيار قرار مي دهند قابل باز سازي می باشد. به عنوان مثال براي يك نيم سيكل زماني

to كه مقدار جريان با ITSM مشخص شده می باشد، انتگرال برابر با. می باشد و مقدار جريان مؤثر انتظاري برابر با مي باشد. اما مشخصه اي كه به اين ترتيب حاصل مي گردد بخاطر اينكه در اقدام جريان اتصالي نيم موج، سينوسي نمي باشد كاملاً دقيق نيست و بنابراين يك محدودة تغييراتي براي آن مي بايد در نظر گرفته گردد. بهرحال براي جريانهاي انتظاري بسيار زياد، وقتيكه فيوز محدود كنندة جريان اقدام خود را انجام مي دهد، موج سينوسي را مي توان بصورت مثلثي در نظر گرفت كه در اين صورت ممكن می باشد سازندگان قطعات براي مقدار قابل تحمل قطعه خود ( با در نظر داشتن شكل موج مثلثي مذكور ) مقدار بيشتري را توصيه نمايند.

نکته مهم : برای بهره گیری از متن کامل پژوهش یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و پژوهش دانشگاهی در رشته های مختلف می باشد که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

از طرفي ديگر شكل (3-8) مشخصه مربوط به يك فيوز محدود كنندة جريان را چنانچه در فصل دوم در مورد آن صحبت گردید نشان مي دهد. مقدار قبل از قوس با افزايش جريان همنطوريكه درشكل مشخص می باشد و در فصل دوم نيز در مورد آن بحث گردید كاهش مي يابد. اين اثر كاهشي براي فيوزهائي كه مختص نيمه هادي ساخته مي شوند به علت وجود شيارهاي عميق بيشتر مي گردد.

براي جريانهاي كم مقدار كل عملكرد فيوز، تغييرات قبل از قوس را دنبال مي نمايد. ولي وقتيكه جريان انتظاري افزايش مي يابد مقدار كل سريعاً بعلت تأثير قوس افزايش يافته و بعد از عبور از يك مقدار ماكزيمم مجدداً شروع به كاهش مي كند. مشخصه فيوزي كه به عنوان نمونه در نظر گرفته مي گردد ممكن می باشد مربوط به ماكزيمم جريان قابل دسترسي در اقدام باشد يعني وقتيكه اتصالي در بدترين لحظه ممكن در يك مدار بخصوص اتفاق بيافتد. همچنين ممكن می باشد اين منحنيها در شرايط بخصوصي از مدار از نظر ضريب قدرت جريان عبوري و ولتاژ تغذيه ترسيم شده باشند. بنابراين منحني هاي مذكور بستگي به نوع كاربرد و با در نظر داشتن منحني هاي تغييرات كه از طرف كارخانجات سازنده با در نظر گيري عوامل مختلف در اختيار قرار مي گيرند مي بايد ساخته و پرداخته گردد.

پس از انجام عملياتي كه در بالا در موردشان صحبت گردید و ساخته شدن منحني هاي قابل قبول، هماهنگي مابين قطعه فيوز با مقايسه منحني هاي هر دو قطعه كه بر روي يك دياگرام كشيده شده اند( همانطوريكه در شكل (3-9) نشان داده شده می باشد) به آساني قابل حصول مي باشد. اگر ماكزيمم جريان انتظاري از مقدار جريان       IAكمتر باشد در اين صورت فيوز A حفاظت مطمئني را ايجاد مي كند. اما اگر جريان انتظاري به مقدار جريان    IBبرسد در اين صورت فيوز B با جريان نامي كوچكتر مي بايد انتخاب گردد.

همينطور ممكن می باشد كه لازم باشد كه مقدار پيك جريان قابل عبور از فيوز كمتر از مقدار پيك جريان قطعه باشد، ولي در بيشتر مواقع اگر هماهنگي مستقر باشد هماهنگي مقدار پيك جريان نيز حاصل مي گردد.

ولتاژ قوس

به مقصود دسترسي به اقدام محدود كردن جريان، فيوز محدود كنندة جريان ولتاژي بزرگتر از ولتاژ پيك منبع توليد مي كند. در مدارات مبدل اين مقدار ولتاژ مي تواند در دو سر عناصر يكسو كننده كه در حالت قطع ( با ياس مستقيم يا معكوس) قرار دارند ظاهر گردد. براي يك ديود ايجاد چنين حالتي ممكن می باشد باعث گردد كه ديود درست زماني كه مي بايد قطع نمايد هدايت نمايد و در نتيجه كا مدار را مختل سازد براي تايرستورها در حالت قطع و يا ديودها يا تايريستورهائي كه تحت فشار ولتاژ قوس فيوز در حالت معكوس قرار گرفته اند وجود چنين حالتي ما را مجبور مي سازد كه ولتاژ تحمل قطعه نيمه هادي را افزايش دهيم تا اينكه بتواند مقدار ولتاژ قوس را تحمل نمايد. يا اينكه از ديد فيوز ولتاژ قوس ايجاد شده را كاهش دهيم. خوشتبختانه در طراحي فيوزهاي نيمه هادي با ايجاد شيارهاي عميق كوتاه كه باعث ايجاد پروفيل ولتاژ ايده آل مي گردند اين مسئله در نظر گرفته گردید می باشد و مسئله مذكور با انتخاب فيوز مختص نيمه هاديها حل مي گردد.

مثال ساده

در اينجا اصول كلي را كه تاكنون در انتخاب فيوزهاي نيمه هادي مورد بحث قرار داده ايم، با بهره گیری از يك مثال كه از يك پل يسكو ساز سه فازه تشكيل شده می باشد مورد بررسي قرار مي دهيم (شكل (3-10)). اگر جريان بار D.C برابر Id باشد در اينصورت هر ديود جريان مؤثري برابر Id 577/0را ( با صرفنظر كردن از ولتاژ با ياس ديود) از خود عبور مي دهد. اين مقدار مينيمم جريان نامي فيوزي مي باشد كه با هر كدام از ديودهاي مدار بصورت سري قرار مي گيرد بهر حال انتخاب فيوز در اقدام با در نظر گرفتن جريانهاي اتصال كوتاهي كه در زير بحث شده اند ديكته مي گردد.

 

الف- خطاي خارجي:

اگر تغذيه به صورت سه فاز در نظر گرفته گردد، خطاي مذكور از ديد مدار سه فازه بصورت خطاي فازبه فاز خواهد بود و جريان خطا در مسير نشان داده شده عبور خواهد كرد. بنابراين فيوزهاي F   1 و F6 اقدام مي نمايند و اگر عملكرد شان بسيار سريع باشد، قبل از ايجاد كموتاسيون هاي بعدي، خطاي مدار برطرف مي گردد. تحت اين شرايط، فيوزهاي F1و F6 كه با هم سري شده اند، مجبور خواهند بود كه تحت ولتاژ خط منبع a.c جريان خطاي مدار را قطع نمايند، در حين عملكرد فيوز، D4 توسط ولتاژ قوس uF1 در جهت مخالف تحت فشار قرار گرفته و ديود D3 هم توسط ولتاژ uF6 در جهت مخالف تحت فشار قرار مي گير. بهر حال حذف خطا با چنين سرعتي امكان نداشته و در اقدام بين ديودهاي ديگر به سرعت كموتاسيون ايجاد مي گردد. به عنوان مثال اگر در سيكل كموتاسيون طبيعي، ديود شماره 2 ديودي بود كه مي بايد پس از ديود شماره 6 هدايت مي نمود، حين پديده اتصال كوتاه، بدليل كم بودن ولتاژ آند، اين دويد زودتر از موقع هدايت خواهد نمود. در هر صورت حتي اگر رفع اتصال كوتاه بسيار سريع باشد، فيوزها به دنبال سيكل طبيعي كموتاسيون اقدام خواهند كرد تا اينكه حداقل 5 فيوز از 6 فيوز بسوزند. تعيين ترتيبهاي ممكن عملكرد فيوزها بسيار پيچيده می باشد. هر فيوز بايد با ولتاژ نامي برابر با ولتاژ خط انتخاب گردد، زيرا ممكن می باشد كه فيوز در لحظه اي مجبور به رفع خطا باشد كه فيوز انتخاب گردد، زيرا ممكن می باشد كه فيوز در لحظه اي مجبور ب رفع خطا باشد كه فيوز ديگري كه با آن سري مي باشد، هنوز ذوب نشده می باشد. واضح می باشد كه مربوط به هر فيوز بايد كمتر از قابل ديود مربوطه باشد.

براي جلوگيري از درگير شدن با عملكرد متوالي فيوزها همانگونه كه در بالا ذكر گردید، مي توان فيوزهائي را در خطوط تغذيه مدار و يا مدار تغذيه بار    d.c قرار داد. در اينصورت كل مربوط به قطع جريان اين فيوزها بايد كمتر از قبل از قوس مربوط به فيوزهايي باشد كه در پل ديودي مورد بهره گیری قرار گرفته اند. در اقدام چنين تركيبي زياد مورد بهره گیری قرار نمي گيرد. زيرا وقوع اتصال كوتاه با مقاومت صفر در دو قطب موجود در سمت d.c يا بصورتي كه در شكل ( 3-10) نشان داده شده می باشد، داراي كمترين احتمال می باشد.

ب- خطاي داخلي:

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

اين نوع از خطا كه معمولاً بدليل خراب شدن يكي از قطعات نيمه هادي مي باشد،‌بسيار رايج بوده و در شكل (3-11) نشان داده شده می باشد. در اين شرايط، در حالتي كه ديودهاي 1و6 در حال هدايت طبيعي خود مي باشند، ديود شماره 3 كه بايد در حالت خاموش باشد ولتاژ معكوس Vdc را ممكن می باشد تحمل نكند و باعث ايجاد اتصال كوتاه فاز به فاز بين فازهاي b,a گردد. در اينجا هم آغاز فرض مي كنيم كه قطع جريان خطا توسط فيوز به اندازه اي سريع می باشد كه زمان كافي براي ايجاد كموتاسيون بين ديودهاي ديگر، وجود ندارد. اگر وضعيت بدينگونه باشد، معيار تحمل مانند همان چيزي خواهد بود كه قبلاً داشتيم، ولي ولتاژ قوس در جهت مخالف به دو سر ديود D4 اعمال مي گردد. بنابراين مثل اینکهً ديود D4 مجبور می باشد كه قابليت تحمل در برابر ولتاژ قوس فيوز را داشته باشد. ولي در اقدام ولتاژ به اين مقدار نمي رسد، چرا كه كه با هم سري هستند، به يكديگر كمك كرده و تا حدي ولتاژ قوس را كاهش مي دهند و همچنين كموتاسيون جريان وانتقال آن به ساير ديودها نيز باعث تغيير شرايط و در نتيجه كاهش ولتاژ مذكور مي گردد. براي تعيين دقيق شرايط، شكل موج هاي جريان براي مبدلي كه يكي از المانهاي نيمه هادي آن خراب شده می باشد بايد با جزئيات كامل مورد بررسي قرار گيرد. يك روش سرانگشتي براي انتخاب فيوز مناسب به قرار زير مي باشد:

الف- در شرايط كاري نرمال ( در بار نامي) مقدار موثر جريان عبور كننده از فيوز را به دست آوريد و با در نظر گرفتن چگونگي نصب فيوز، دماي محيط و روشهاي دفع گرما( در صورت وجود)، مقدار جريان نامي فيوز را تعيين نمائيد.

ب- جريان خطايي براي يك خطاي داخل در نظر گرفته و با دو روش ارائه شده در شكل (3-9) بررسي كنيد كه آيا فيوز با قابل تحمل عنصر نيمه هادي هماهنگي دارد يا خير.

ج- بررسي كنيد كه حداكثر ولتاژ قوس فيوز كمتر از حداكثر ولتاژ معكوس قابل تحمل عنصر نيمه هادي باشد.

در يكسو كننده هاي با توان زياد، براي دستيابي به جريان نامي مورد نياز، در هر بازوي يكسو كننده چند المان نيمه هادي را بصورت موازي قرار مي دهند. هر كدام از اين المانها بايد جداگانه فيوز گذاري شوند. معمول می باشد كه تعداد المانهاي موازي در هر بازو بيش از تعداد الماني باشد كه براي عبور جريان نامي لازم می باشد. اين كار باعث مي گردد كه پل يكسو كننده ذاتاً داراي نوعي قابليت جايگزيني  (Redundancy) باشد. دليل اين كار تداوم اقدام تغذيه می باشد، بطوريكه اگر عنصر خراب توسط فيوز مربوطه از مدار جدا گردد، جريان از طريق ساير ديودها جريان يافته و اقدام تغذيه ادامه يابد. ديود خراب را بعداً، در موقع مناسب مي توان تعويض نمود. براي اينكه مداري كه بدين صورت تعبيه شده می باشد، بتواند به خوبي كار كند، لازم می باشد كه كل عملكرد فيوز مربوط به المان خراب( كه جريان اتصالي IF را هدايت مي نمايد) كمتر از مقدار قبل از جرقه ساير فيوزها باشد. در بازوي سالمي كه بصورت سري با بازوي حاوي خطا قرار گرفته می باشد، هر يك از المانها جرياني برابر را از خود عبور مي دهند كه p تعداد المانهايي می باشد كه با هم موازي هستند، يعني:

اين شرايط وقتيكه p>4 باشد صادق می باشد. البته شرط اساسي ديگري نيز هست و آن اين می باشد كه كل عملكرد فيوز بايد كمتر از مقدار قابل تحمل المان مربوط به فيوز باشد.

توضيحات فوق حالت بسيار ساده شده اي مي باشد و واضح می باشد كه براي طراحي تركيبهاي حفاظتي براي يك يكسو كننده يا اينورتر (   Inverter) با توان بالا بايد مطالعاتي دقيق تر از آن چیز که در اينجا ارائه شده می باشد، انجام داد.

بارگذاري متناوب

فيوزهايي كه در مبدلهاي قدرت براي حفاظت المانهاي نيمه هادي مورد بهره گیری قرار مي گيردند، اغلب مواجه با بارگذاري ( عبور جريان) بصورت متناوب مي باشند يك مثال از اين مورد، يكسو كننده هائي هستند كه به عنوان تغذيه موتورهاي جريان مستقيم نورد در كارخانجات فولاد بهره گیری شوند، كه در آن بار بصورت متناوب با پريود روشن و خاموش شدن موتور كه در حدود چند ثانيه با دقيقه می باشد، تغيير مي كند. گرچه مقدار مؤثرجريان بار در حد جريان نامي فيوز مي باشد، ولي فشارهاي حرارتي كه مرتباً بصورت متناوب در اثر عبور جريان بار در فيوز ايجاد مي شوند، مي توانند باعث ايجاد فرسودگي مكانيكي و سبب خراب شدن فيوز گردند.

فيوزهائي كه براي حفاظت عناصر نيمه هادي بهره گیری مي گردند، بدليل طبيعت شكننده قستهاي باريك المان فيوز، به اين امر بسيار حساس مي باشند. نقره، مانند ساير فلزات غير آهني، حد فرسودگي ندارد. بنابراين براي دستيابي به عمر قابل قبول، بايد تحت بررسي قرار گيرد. پديده هاي مربوط به فرسودگي مكانيكي بسيار پيچيده مي باشند و به همين دليل اغلب توليد كنندگان براي المان خود از يك قانون سرانگشتي كه مبناي آن محدود كردن تغييرات حرارت و در نتيجه فشارهاي حرارتي مي باشد، بهره گیری مي نماين. براي سيكلي كه بصورت روشن- خاموش مي باشد، روش را مي توان با مراجعه به شكل (3-12) توضيح دد. اگر مدت زمان حالت“روشن” را T بناميم، مقدار جريان IT را مي توان از منحني مشخصه زمان قبل از قوس جريان بدست آورد. بنابراين      IT جرياني خواهد بود كه در مدت زمان T باعث ذوب شدن المان فيوز مي گردد. براي جلوگيري از فرسودگي، جريان پله اي مجاز بايد كمتر از مقدار باشد و از ارتباط زير به دست مي آيد:

كه در آن f ضريبي می باشد معمولاً بين 3/0 الي 5/0 و توسط كارخانه توليد كنندة فيوز مقدار f جهت بكارگيري براي فيوزهاي مختلف پيشنهاد مي گردد. در مورد سيكلهاي پيچيده تر، روشهاي مشابهي براي تعيين فيوز مناسب مورد بهره گیری قرار مي گيرند.

حفاظت كابلها

كابل روپوش PVC پیش روی اضافه بارهاي جزئي كه در زمان طولاني از آنها مي گذرند بسيار آسيب ناپذير مي باشند. چرا كه در اين نوع از كابلها حتي جريان اضافي كوچكي باعث تغيير شكل عايق كابل گرديده و در نتيجه آسيب دائمي به آن وارد مي نمايد. بنابراين كابلهاي از اين نوع بايد تحت حفاظت اضافه بار( بطوريكه منحني حفاظتي در محدوده اضافه بار، بسيار نزديك به منحني حد تحمل كابل باشد) قرار گيرند. اين امر با بهره گیری از فيوز قابل حصول می باشد بشرطيكه فيوز داراي فاكتور فيوزينگ كمي باشد. طريقه ديگر در اين نوع حفاظت «نزديك» همانطوريكه قبلاً گفته گردید بهره گیری از دژنكتور و فيوز مي باشد. در اينصورت فيوز وظيفه حفاظت اتصال كوتاه، و دژنكتور مي توان حفاظت اضافه بار را به عهده مي گيرد. بدينوسيله با تنظيم جريان رله مربوطه به دژنكتور مي توان حفاظت از نوع«نزديك» را پیش روی اضافه بار ايجاد نمود. يك قانون تجربي مي گويد كه از كابل PVC در جريان نامي خود فقط به شرطي مي توان بهره گیری نمود كه حفاظت كابل از نوع «نزديك» صوتر گرفته باشد. يعني اينكه يا از دژنكتور و فيوز بهره گیری گردد و يا از فيوزي كه فاكتور فيوزينگ كمتر از 5/1 داشته باشد. در غير اينصورت مقدار جريان نامي كابل مي بايد بيستو پنج درصد كمتر در نظر گرفته گردد.

حفاظت بانكهاي خازن

خازن ها بصورت بسيار گسترده براي تسحيح ضريب مورد بهره گیری قرار مي گيرند، و حفاظت آنها مسائل خاصي را ايجاد مي كند كه در نظر گيري اين مسائل جزء لاينفك طراحي حفاظتي براي بانكهاي خازني مي باشد.

بانكهاي خازني از المانهاي منفرد خازن تشكيل يافته اند و امكان دارد كه هر يك از المانها به تنهائي بتوسط يك فيوز حفاظت گردد. فيوزهايي كه براي المانها مورد بهره گیری قرار مي گيرند داراي جريان نامي و قدرت كمي مي باشند. با ايجاد اتصالات سري و يا موازي بين المانهاي بانك خازني مي توان آنها را تبديل به واحدهاي خازني نمود كه هر واحد توسط يك فيوز كه معمولاً از انواع محدود كنندة جريان مي باشد، حفاظت مي گردد. واحدهاي خازني تك فاز تا ولتاژ نامي KV 15 ساخته مي شوند واگر ولتاژ هاي بالا مورد نياز باشد مي توان با اتصلات سري و يا موازي واحدها، آنها را با هم تركيب نمود تا مقدار نامي مورد نظر بدست آيد. البته براي خط تغذيه نيز مي توان فيوز در نظر گرفت.

يك فيوز كه وظيفه حفاظت واحدي از يك بانك خازني بزرگ را بر عهده دارد، بايد داراي قابليتهاي اساسي زير باشد:

الف- فيوز بايد توانايي عبور مداوم جريان معمولي خازن را بدون از دست دادن كيفيت، داشته باشد. از آنجا كه امپدانس خازنها با فركانس نسبت عكس دارد، وجود جريانهاي هارمونيكي كه ناشي از اعوجاج شكل موج ولتاژ مي باشند، مي تواند بطور قابل توجهي اهميت اين خصوصيت فيوز را بيافزايد. با در نظر داشتن اين موضوع كه معمولاً مقدار خازن داراي تولرانس مثبتي در حدود 10% مي باشد، مقدار نامي جريان مورد نياز را در برخي موارد مي توان حدود 4 0% بيش از جريان نامي خازن در فركانس قدرت نامي در نظر گرفت.

ب- فيوز بايد توانايي تحمل جريان گذراي هجومي خازن را كه به هنگام وصل خازن به شبكه ايجاد مي گردد، داشته باشد. اگر كليد هنگامي بسته گردد كه ولتاژ منبع در حداكثر مقدار خود مي باشد(مقدار ماكزيمم) ،Em جريان حاصل از ارتباط زير تبعيت خواهد نمود:

كه در آن:

= ضريب ميرائي
= فركانس ميرا شده
= فركانس طبيعي مدار
=       L اندوكتانس منبع
شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید