متن کامل: دانلود پروژه رشته برق درباره فيوز هاي الكتريكي – قسمت چهارم

دانلود پایان نامه

شكل (2-3) نماي مشخصه حفاظتي براي يك موتور ولتاژ بالا را نمايش مي دهد. زمان استارت موتورهاي ولتاژ بالا متناسب با نوع موتور و مقدار بار مكانيكي آن مابين 6 الي 60 ثانيه مي باشد كه در اين شكل زمان استارت 10 ثانيه در نظر گرفته شده می باشد.

نقطه A يعني محل تلاقي مشخصه فيوز و مشخصه رله مي بايد طوري انتخاب گردد كه مقدار جريان مربوط به اين نقطه از مقدار جريان استارت موتور بيشتر باشد تا اينكه هم وقتيكه موتور استارت مي گردد فيوز نسوزد و هم وقتيكه موتور زير بار به خاطر دلايل مختلف ( مانند كاهش ولتاژ) توقف مي نمايد وظيفه حفاظت به رله سپرده گردد. بنابراين قدرت قطع كنتاكتورها مي بايد بيشتر از جريان مربوط به نقطه A در شكل باشد اما وقتيكه رله جريان زياد قطع سريع زمين بهره گیری مي گردد، قدرت مذكور مي بايد بيشتر از جريان نقطة B باشد. همچنين كنتاكتور مي بايد قابليت تحمل جريان عبوري تا زمان قطع فيوز و همچنين مربوطه را براي ماكزيمم جريان انتظاري خطا داشته باشد يعني اينكه در اين شرايط كنتاكتهاي آن ذوب نشوند.

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

حفاظت ترانسفور ماتور توزيع

فيوزهاي ولتاژ بالا بطور گسترده در مدار اوليه ترانسفور ماتورهاي توزيعي كه داراي قدرت نامي حدود MVA1 هستند، مورد بهره گیری قرار مي گيرند. همانند حفاظت موتور در اينجا نيز فيوزها براي حفاظت در برابر جريان زياد بهره گیری نمي شوند، بنابراين مقادير نامي فيوز مي تواند از مقادير نامي ترانسفورماتور بسيار بزرگ تر باشد. فيوزها بايد بر پايه ملاحظات زير انتخاب گردند.

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

الف- توانائي تحمل جريان هجومي ترانفسورماتور:

وقتي ترانسفور ماتورها به برق وصل مي شوند، جريان هجومي گذرايي در آنها ايجاد مي گردد، دامنه و مدت زمان حضور اين جريان بستگي به چگالي شار مغناطيسي پس ماند هسته و شكل مومج ولتاژ در محفظه وصل كليد و امپدانس منبع دارد. فيوز نبايد تحت شرايط جريان هجومي اقدام كند. يك قانون سرانگشتي كه در اروپا بهره گیری مي گردد اين می باشد كه اثر كلي جريان هجومي را معادل 10 برابر جريان نامي در مدت 1/0 ثانيه در نظر مي گيرند. در آمريكاي شمالي روش پيشنهادي اين می باشد كه اثر جريان هجومي معادل 25 برابر جريان نامي براي مدت نصف پريود در نظر گرفته گردد. بهر حال شبيه سازي مسئله در اينجا توصيه مي گردد.

ب- توانائي تحمل اضافه بار:

ترانسفورماتورها اغلب براي چند ساعت در روز، در نقاطي فراتر از مقادير نامي خود كار مي كنند. اين موضوع به دليل ثابت زماني طولاني حرارتي زيادي كه ترانسفورماتورها دارند ميسر مي باشد. از آنجا كه ثابت زماني حرارتي فيوز كمتر كاز ثابت زماني ترانسفورماتور مي باشد. مقدار مجاز اضافه بار نامي ترانسفورماتور بايد براي فيوز به عنوان شرايط ماندگار ( يعني به عنوان جريان نامي) در نظر گرفته گردد. امكان وجود اضافه بارهاي بيشتر با مدت كمتر هم بايد به دقت در نظر گرفته شوند.

ج- توانايي تحمل برخورد صاعقه:

امواج سيار جريان كه در اثر برخورد صاعقه ايجاد مي شوند گرچه با هماهنگي سطح عايقي سيستم دفع مي شوند، ولي ممكن می باشد باعث ذوب شدن ناخواسته المنت فيوز گردد. براي درصد كمي از موارد انرژي برخورد بسيار زياد مي باشد، جلوگيري از ذوب شدن المنت بسيار مشكل می باشد و در اقدام بايد احتمال وجود خطر را پذيرفت.

د- قطع سريع جريان خطا:

فيوز بايد توانائي قطع سريع جريانهاي شديد حاصل از خطاهايي را كه ممكن می باشد در داخل ترانسفورماتور يا در ثانيه ترانسفورماتور و قبل از حفاظت ثانويه ( خطاي “ناحيه ترمينال ثانيه”)رخ دهد، دارا باشد. گرچه در نظر گيري اين موضوع مشكل نيست، ولي اگر خطا داراي دامنه محدود باشد.و ( مثل خطاي دو حلقه مجاور سيم پيچي يا خطاي فاز به زمين در ناحيه ترمينال ثانويه با مقاومت خطاي قابل ملاحظه) قطع سريع جريان بدليل طبيعت ضد جريان هجومي بودن مشخصه جريان- زمان فيوز، مشكل می باشد. يك قانون سرانگشتي كه در انگلستان رايج می باشد چنين بيان مي دارد كه جريان خطاي فاز به زمين در ترمينال ثانويه ( پس از كاهش تحت ضريبي معادل 6/0 براي در نظر گرفتن اثر مقاومت خطا) بايد در مدت زمان كمتر از100 ثانيه توسط فيوز ولتاژ بالا (HV) قطع گردد.

هـ – هماهنگي مابين حفاظت اوليه و ثانويه:

اگر مدار ثانويه توسط يك رله جريان زياد با منحني مشخصه معكوس يا يك فيوز اصلي حفاظت شده باشد، هماهنگي مابين اوليه و ثانويه بسيار مشكل مي باشد. با اين وجود، حالت بسيار رايج اين مطلب مطابق همان چيزي می باشد كه در شكل (3-4ب) نشان داده شده می باشد، كه در آن براي هر يك از كابلهاي توزيعي كه از ترانسفورماتور تغذيه مي شوند فيوزهاي مجزايي در نظر گرفته گردید می باشد. با داشتن اطمينان از اينكه كل زمان عملكرد فيوز توزيع، كمتر از زمان قبل از قوس (prearcing Time) فيوز ولتاژ بالا مي باشد مي توان به هماهنگي مذكور دست يافت.

به هنگام بهره گیری از مشخصه جريان- زمان براي انتقال كليه جريانها به يك سمت ترانسفورماتور نسبت تبديل ترانسفورماتور مورد توجه قرار مي گيرد. براي ترانسفورماتوري كه سيم پيچي آن بصورت ستاره- مثلث مي باشد، مطلب ديگري نيز مي بايد بدترين شرايط براي ايجاد هماهنگي خطاي فاز به فاز در طرف ثانويه می باشد كه توزيع جرياني بصورت 1 : 1: 2 در طرف اوليه ايجاد مي كند. نكته ديگري كه بايد در نظر گرفته گردد اين می باشد كه اگر ترانسفورماتور مجهز به تغيير دهنده تپ

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

(Tap Chnger) باشد، نسبت تبديل آن مي تواند دستخوش تغييرات گردد و در نتيجه در هماهنگي بايد در نظر گرفته گردد.

شكل ( 3-14 الف) يك نمونه از ايجاد هماهنگي بين فيوزهاي توزيع  HV (ولتاژ بالا) و LV (ولتاژ پائين) را نشان مي دهد. زمان متناظر با نقطه Aزماني می باشد كه فيوز   HV لازم دارد تا جريان خطاي زمين در ترمينال ثانويه را قطع نمايد.

فيوزهاي حفاظتي ترانسهاي ولتاژ

جريان بار نامي ترانسهاي ولتاژ معمولاً مقدار كمي mA مي باشد. بنابراين اندازه فيوزي كه براي حفاظت اين نوع ترانسها مورد بهره گیری قرار مي گيرد از روي قابليت تحمل جريان هجومي ترانس مشخص مي گردد. مقدار جريان هجومي با افزايش بهره گیری از فولادهاي با هدايت مغناطيسي بالا براي ترانسهاي ولتاژ بطور روز افزوني افزايش يافته می باشد. با در نظر داشتن اين موضوع امروزه، بهره گیری از فيوزهاي 3 آمپري براي حفاظت ترانسهاي ولتاژ تقريباً استاندارد شده می باشد. بهر حال، در صورت بهره گیری از اين نوع فيوزها، هدف ايجاد حفاظت پیش روی جريان اتصالي كوچك، همانند آن چیز که در صورت اتصالي مابين حلقه هاي سيم پيچي ترانس از مدار مي گذرد، نمي باشد. چرا كه اگر بخواهيم فيوزي انتخاب كنيم كه بتواند جريانهاي اتصالي به اين كوچكي را نيز مشخص دهد در آنصورت فيوز مذكور نمي تواند جريانهاي هجومي ترانس را تحمل نمايد در هر حال ترانسهاي ولتاژي كه جديداً ساخته مي شوند داراي آنچنان قابليت اطمينان بالائي هستند كه ايجاد چنين اتصالي هائي در آنها غير متحمل مي باشد و بنابراين حفاظتي براي اين نوع اتصالي در نظر گرفته نمي گردد. با اينحال در جاهائيكه قابليت اطمينان بالاتري لازم می باشد، مانند ترانسهاي ولتاژ مربوط به ژنراتورهاي خيلي بزرگ، بهره گیری از فيوزهاي مخصوص معمومل مي باشد. اين فيوزها قابليت قطع جريان از حداقل جريان فيوزينگ تا حدود kA 200 را دارا مي باشند.

حفاظت نيمه هاديهاي قدرت

در بيست سال اخير بهره گیری از ديودهاي سيليكاني و تايرستورها به سرعت افزايش يافته سات و به همراه آن فيوزهاي محدود كنندة جريان جهت حفاظت قطعات مذكور و همچنين مداراتي كه اين قطعات در آنان قرار گرفته اند بطور روز افزوني مورد بهره گیری قرار مي گيردند، با در نظر داشتن اين موضوع استاندارد 269 IEC شامل ضميمه اي می باشد كه شرايط اضافي مورد لزوم را براي چنين فيوزهايي تشريح مي نمايد. اين نوع فيوزها معمولاً فيوزهاي نيمه هادي ناميده مي شوند.

مشكل اصلي در حفاظت قطعات نيمه هادي اين می باشد كه اينگونه قطعات ذاتاً توانائي عبور جريان اضافه بار بسيار كمي را دارا مي باشند. اين موضوع به اين دليل می باشد كه محل اتصال لايه هاي p-n در نيمه هاديها نازك می باشد و لازم می باشد كه همواره خنك نگه داشته گردد كه اين اقدام با ايجاد خنك كننده، گاهي اوقات در هر دو طرف لايه، برآورده مي گردد. به اين ترتيب جريان نامي نيمه هادي به حداكثر ممكن افزايش مي يابد. اما تحت شرايطي كه به مقدار اضافه بار زياد باشد، تأخير زماني در تبادل حرارتي باعث افزايش سريع درجه حرارت محل اتصال لايه هاي p-n شده و در نتيجه نيمه هادي آسيب مي بيند. به عنوان مثال، اگر جريان نامي يك تايريستور A 100 باشد اين تايريستور قابليت قطع شش برابر اين جريان را براي مدت فقط 10 ميلي ثانيه دارا مي باشد. شكل ( 3-5) مشخصه خرابي چنين قطعه اي را در مختصات جريان- زمان نشان مي دهد. از آنجائكه مشخصه مذكور بستگي به شكل موج جريان عبوري از قطعه دارد، شكل مذكور بطور تقريبي براي مقدار موثر جريان سينوسي ترسيم شده می باشد. بهر حال كارخانجات سازنده اين قطعات معمولاً مشخصه دقيق خرياب وسيله را در اختيار خريداران قرار مي دهدند. يكي از اعدادي كه معمولاً در اختيار قرار مي گيرد، مقدار پيك جريان سينوسي می باشد. (ITSM) كه آن مقدار جرياني می باشد كه در يك نيم پريود باعث خرايب وسيله نگردد مقدار مؤثر جريان مربوطه را بنابراين مي توان از روي تعيين نمود و زمان مربوطه نيز در سيستم هاي HZ 50 برابر msec 10 در سيستم هاي HZ 60 برابر msec 33/8 خواهد بود.

با در نظر داشتن مشخصه خرابي قطعات نيمه هادي واضح می باشد كه براي حفاظت آنان احتياج به فيوزهايقطع سريع مي باشد فيوزهائي كه حداكثر داراي فاكتور تأخير 6 باشند. بنابراين با در نظر داشتن مطالبي كه در فصل قبلي آمد، فيوزهاي نيمه هادي مي بايد داراي المانهاي پهن، كوتاه، نازك از جنس نقره و داراي شياري عميق كه در اثر نيروهاي الكترو مغناطيسي پاره نشوند، باشند. همچنين جهت خنك كردن بهتر آنها اغلب براي فيوزهاي با جريان نامي بالا از چندين بدنه فيوز كه بصورت موازي قرا گرفته اند بهره گیری مي گردد.

طراحي فيوز كه بتواند مشخصه اي همانند آن چیز که در شكل ( 3-5) آمده می باشد ( يعني دقيقاً موازي مشخصه خرابي نيمه هادي باشد) و مدار را قبل از اينكه به نيمه هادي آسيب برسد قطع نمايد در اقدام كاملاً ممكن مي باشد. اما ساخت چنين فيوزي اقتصادي نمي باشد چرا كه در اينصورت جريان نامي فيوز خيلي پائين تر از جريان فيوزينگ و در نتيجه جريان نامي نيمه هادي خواهد بود. و از ظرفيت كامل نيمه هادي نمي توان بهره گیری نمود بعنوان مثال اگر فاكتور فيوزينگ برابر 25/1 باشد و جريان نامي نيمه هادي A 100 باشد در اينصورت جريان نامي فيوز خواهد بود كه در نتجه ماكزيمم جريان قابل عبور از مدار در حالت عادي كار به  A 80 محدود خواهد گردید.بنابراين از ظرفيت كامل نيمه هادي در مدار بهره گیری نخواهد گردید و در نتيجه از نظر اقتصادي اين طرح قابل قبول نخواهد بود.

يادآوري مي گردد كه ساخت فيوزي با فاكتور فيوزينگ خيلي كم نيز امكانپذير نمي باشد.

با در نظر داشتن مسئله بالا عملاً از دو روش براي حفاظت نيمه هاديها بهره گیری مي گردد. اولين روش، كه براي نيمه هاديهاي كم قدرت و در نتيجه ارزان قيمت مورد بهره گیری قرار مي گيرد. اين می باشد كه از فيوزي بهره گیری مي گردد كه جريان نامي آن برابر جريان نامي قطعه نيمه هادي باشد. در اينصورت نيمه هادي پیش روی اضافه بار حفاظت نمي گردد ولي پیش روی اتصالي حفاظت مي گردد. در روش ديگر كه معمولاً براي نيمه هاديهاي پر قدرت و در نتيجه گران قيمت بهره گیری مي گردد، فيوز و دژنكتور را با هم بكار مي برند، چرا كه در اينجاب نه تنها نيمه هادي گران می باشد بلكه مدارهاي متصله نيز از اهميت بالائي برخور دارند. شكل ( 3-6) مشخصه هماهنگي مابين فيوز و دژنكتور مورد بحث را نشان مي دهد. زمان قطع دژنكتور در اين شكل طوري تنظيم شده می باشد كه نه تنها جريان اضافه بار را قطع نمايد بلكه جريانهاي اتصال كوتاه به مقدار كم را تا زمان sec1 قطع كند. باري اتصالي با جريان بالاتر كه احتياج به قطع سريع مدار مي باشد، فيوز اين وظيفه را به عهده مي گيرد و بنابراين فيوز به عنوان پشتيبان دژنكتور در مدار اقدام مي نمايد.

براي ركتيفايرهاي خيلي بزرگ حفاظت اضافه بار سيستم مي تواند بوسيله كنترل گيت اين ركتيفايرها براي اضافه بارهاي كم مورد بهره گیری قرار گيرد. بنابراين تركيب دژنكتور، فيوز و همچنين كنترل گيت اين نوع ركتيفايرها حفاظت آنان را تضمين مي نمايد. البته مسئله هماهنگي اين نوع وسائل با يكديگر و همچنين كنترل گيت بسيار پيچيده مي باشد و از موضوع اين كتاب خارج وبنابراين بحث بيشتري در مورد آن صورت نمي گيرد.

نتيجتاً بحث هاي بعدي اين كتاب به اين موضوع حفاظت مبدل هاي قدرتي كه به وسيله دژنكتور در مدار تغذيه مبدل، همراه با فيوزهائي كه هر يك از تايريستورها را بطور جداگانه براي اتصال كوتاه حفاظت مي نمايند محدود مي گردد. بخش بعدي اصول انتخاب فيوز براي انتخاب اين وظيفه را بررسي مي نمايد.

وقتيكه در مدار مبدل يك اتصال كوتاه مي پيوندد جريان گذرائي از مدار عبور مي كند كه مقدار و مشخصه آن به طريقه اتصال مدار، ولتاژ منبع در لحظة اتصالي و رفتار فيوز در شرايط اتصالي بستگي دارد. معيار صحيح براي حفاظت درست اين می باشد كه فيوز بايستي قبل از اينكه قطع آسيب ببيند مدار را قطع كند. براي بررسي موضوع و تصميم گيري صحيح جهت انتخاب فيوز، نياز به حل معادلات رفتار فيوز همراه با معادلات چگونگي افزايش درجه حرارت محل اتصال p-n قطعه مورد نظر تحت شرايط اتصالي مورد نظر خواهيم داشت. با حل چنين معادلاتي مي توان مطمئن بود كه درجه حرارت محل اتصال قطعه از مقدار مجاز آن ( تحت بدترين شرايط اتصال كوتاه در مدار) تجاوز ننموده و بنابراين فيوز وظيفه حفاظتي خود را به خوبي انجام مي دهد. اما بهره گیری از چنين روشهائي كامپيوتري مختص به آن دارند كه براي اين كار طراحي شده باشند. اين نوع برنامه ها عموماً در دسترس همه قرار ندارند. بنابراين معمولاً از روشهاي تقريبي « قوانين سر انگشتي» بر مبناي هماهنگي بهره گیری مي گردد.

دليل اصلي براي متوسل شدن مهندسين به اين می باشد كه انتگرال معياري از درجه حرارت متصاعد شده در قطعه در اثر وجود يك پالس كوتاه مدت را بدست مي دهد. بشرطي كه گوياي حاصل از عبور جريان از دست نرود يعني شرايط اصطلاحاً آديباتيك باشد.

بهر حال عملاً شرايط آديباتيك (adiabatic) مذكور فقط براي زمانهاي خيلي كوتاه كه در آن حرارت امكان تبادل نداشته باشد صادق مي باشد و بنابراين بر تحمل قطعه با افزايش زمان افزوده مي گردد چرا كه حرارت فرصت تبادل را مي يابد. با در نظر داشتن اين موضوع در صورتيكه مقدار براي هماهنگي در نظر گرفته گردد در حقيقت مسئله را با اطمينان بيشتري ( مارجين بالاتري) حل نموده ايم. اما بايد توجه داشت كه مقدار به شكل موج پالس مذكور نيز بستگي دارد.

به علاوه مقدار عبوري از فيوز، قبل از قوس و در زمان قوس هر دو، متناسب با نوع طراحي فيوز، مقدار جريان انتظاري و همچنين شرايط مدار تغيير مي نمايد. بنابراين قانون ساده اي كه كل عبوري از فيوز مي بايد كمتر از قابل تحمل قطعه باشد در اقدام مي بايد با در نظر گرفتن فاكتورهاي ذكر شده بيشتر مورد تأمل قرار گيرد.

این نوشته در برق ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید