دانلود مقاله تحولات جدید در کیفیت ایمنی قدرت و استانداردهای کمبود ولتاژ

کاربردهای عملی در آمریکای شمالی و آسیا و اروپا

چکیده : کیفیت نیرو، مسئله هماهنگی است که می تواند توسط ایجاد نیروی بهتر یا با ایجاد بار بادوام تر حل شود.

رویکرد دوم توسط استانداردهای کیفیت ایمنی قدرت به سرعت در حال تغییرند حمایت میشود .

SEMIF 47 در جریان آخرین اطلاعات قرار داداه است : IEC 61000-4-34 در حال آغاز به گرفتن نتیجه بین المللی وفوری در اروپا است و استانداردهای دیگر در حال توسعه در این خط سیر هستند .

این مقاله درباره تجربیات عملی مؤلف که این استانداردها را برای دستگاههای صنعتی در دستور ساخت کارخانه های نو بنیاد در سراسر جهان به کاربرده است بحث می کند.  همچنین مؤلف احتیاجات ضروری از ابزار آزمایشی که برای مشکل افت ولتاژ استفاده می شود را معرفی و توضیح خواهد داد.

کلمات کلیدی :  کیفیت قدرت ، ایمنی ، کمبود ولتاژ ، مشکل  کمبود ولتاژ

1) مقدمه :  به طور عمومی کمبود ولتاژ مانند عمومی ترین نوع کیفیت اختلال نیرو شاخته شده است .

این اختلال می تواند دستگاههای صنعتی .

فرآیندها و دستگاههای تجاری را دچار وقفه یا خراب کند.

در گذشته مشکل کمبود ولتاژ توسط قراردادن یک وسیله کاهش دهنده در شبکه فشار قوی توزیع نیرو، نزدیک دستگاهی که تحت تأثیر قرار داده بود، حل می شد.

این وسیله کاهش دهنده شامل UPS ، تقویت کننده های فرورسونانت .

تقویت کننده های پرسرعت انتقال سروسط و جبران کننده های کمبود ولتاژ الکتریکی بودند .

به طور وسیعی در چند سال گذشته ، تشخیص داده شده است.  که کیفیت نیرو مسئله هماهنگی است .

ساده ترین ، کم هزینه ترین راه حل مشکل کمبود ولتاژ برای کاستن افت نیست بلکه دستگاهی مقاوم ایجاد می کند که در برابر افت ولتاژ مقاومت کند.

این تشخیص پایه ای برای استانداردهای بین المللی مثل IEC 61000-4-11[1] و 61000-4-34[2] و استانداردهای صنعتی مثل SEM1 F47[3] در صنعت نیم رسانا است و حتی در حال ایجاد روشی برای طرح نظارتی مثل آخرین طرح پیشنهادی توسط EGREG[4] است .

این مقاله سؤال عملی را مورد مخاطب قرار می دهد: ساخت دستگاهی مقاوم که در برابر کمبود ولتاژ مقاومت کند چطور عمل می کند؟

بحث مان را بر اساس پنج سال تجربه کاری در دستگاههای صنعتی و تجاری در آمریکای شمالی و آسیا و اروپا قرار می دهیم .

2)اصلاح ایمنی کمبود ولتاژ: فرآیند

فرآیند اصلاح ایمنی کمبود ولتاژ برای یک نمونه از دستگاههای صنعتی وتجاری نسبتاً ساده است :

تعیین عمق و طول افت ولتاژ که نیاز به مقاومت شدن دارد.

نصب یک ژنراتور کمبود ولتاژ بین کابل اصلی و دستگاه

به کارگیری کمبود ولتاژ برای دستگاه و فهمیدن آنچه که غلط انجام می شود.

مشخص کردن آنچه که اشتباه انجام می شود.

به کارگیری کمبود ولتاژ برای کنترل موقعیت کارها

به طور عمومی عمق و طول افت ولتاژ که مجموعه ای توسط استانداردهای [1][2][3] هستند .

به طور نمونه افتی شامل 80% ولتاژ باقیمانده برای 1 ثانیه و 70% ولتاژ باقیمانده برای 5/0 ثانیه و 40% ولتاژ باقیمانده برای 2/0 ثانیه است .

ژنراتورهای کمبود ولتاژ از لحاظ تجاری به محض درخواست ، برای کاهش دادن ولتاژ موجود هستند.

ژنراتورهای کمبود ولتاژ قادرند دستگاههای تک فاز و سه فاز را امتحان کنند در ارزیابی جریان .

متغیر از 25 آمپر تا 200 آمپر در هر فاز ادامه می یابد .

آنها با خصوصیات ایمنی گوناگون مجهز هستند و کاربر درجه عمق و طول و کاربردهایی از کمبود ولتاژ را کنترل می کند.

بیشتر ژنراتورهای [5] کمبود ولتاژ شامل کانال های چندگانه جاسازی شده دیجیتالی نوسان نما هستند که می تواند برای نشان دادن آنچه که درون دستگاه اشتباه انجام می شود استفاده شود.

(تصاویر در فایل اصلی موجود است)

شکل 1) نوعی تست ایمنی کمبود ولتاژ .

تجهیزات برای یک عکس جانبی تست شده اند.

کمبود ولتاژ جریانی را که متعدل شده توسط یک مهندس تولید میکند.

 مسئله کمبود ولتاژ معمولی در دستگاه صنعتی شامل :

دستگاه تقویت کننده ‌ ورودی ، در نتیجه کمبود تحت تاثیر ولتاژ سیم پیچ دستگاه تقویت کننده است .

حسگرهای تحت تأثیر در عملکرد اصلی جریان متناوب غیر ضروری

گزارش های نادرست از حسگرها مثل حسگرهای جریان هوا یا حسگرهای فشار آب

مدار شکن یا فیوز ، که هر یک در نتیجه افزایش جریان در فازهای ناکاهشی یا در نتیجه افزایش زیاد در جریان .

فوراً بعد از کمبود عمل می کنند.

یا یک قسمت کوچک از مدارهای الکترونیکی خیلی حساس که به طور نادرست به کاهش پاسخ می دهند .

راه حلهای ویژه شامل :

جایگزین کردن سیم پیچ جریان متناوب دستگاه تقویت کننده با سیم پیچ جریان مستقیم دستگاه تقویت کننده

تنظیم کننده درجه ولتاژ یا درجه تاخیر زمان در حسگرهای تحت تاثیر ولتاژ

تنظیم کننده نرم افزاری برای وارد کردن تأخیر قبل از پاسخ به حسگرهای غیر حساس

جایگزین کردن مدارشکن پرسرعت و فیوزهایی با ابزار بسیار کم سرعت

وگاهگاهی وارد کردن ابزار کوچک تصحیح کننده کمبود ولتاژ در جلوی حساسترین قیمت دستگاه

به طور عمومی راه حلهای ذکر شده در بالا ارزان یا رایگان هستند .

ضروری نیست که ابزار تصحیح کننده کاهش ولتاژ را برای کل دستگاه استفاده کنیم .

3) مشخصه های کمبود ولتاژ ( جهت مشکل ایمنی کمبود ولتاژ)

اساسی ترین مشخصات در جهت مشکل ایمنی کمبود ولتاژ این است که عمق کمبود چقدر باید باشد و چه مدت آن باید به طول انجامد .

انتخاب عمق و طول مشکل است که تعادل بین چندین پارامتر را نشان می دهند: ارزش اقتصادی ساخت دستگاه ایمن برای عمق وارتفاع و نتایج اقتصادی فقدان ایمنی برای عمق و ارتفاع کمبود ولتاژ .

انتخاب عمق و طول مشکل است که تعادل بین چندین پارامتر را نشان می دهند: ارزش اقتصادی ساخت دستگاه ایمن برای عمق وارتفاع و نتایج اقتصادی فقدان ایمنی برای عمق و ارتفاع کمبود ولتاژ .

شکل2) نوعی کمبود ولتاژ برای تست کردن ایمنی نمودار بالاولتاژ.

نمودار جریان : جریان روی فاز کاهش یافته: آهنگ افزایش جریان و در پایان کمبود نمودار پایین : باس ولتاژ DCاطراف تجهیزات (ژنراتور کمبود و اسیلوسکوپ دیجیتالی از مرجع {5}) تصمیمات معمولی درباره این تعادل در سراسر 20 سال اخیر در منحنی معروف CBEMA و منحنی معروف ITIC و استانداردهای ذکر شده [1][2][3] در این مقاله ترسیم شده است .

گفتنی است که علیرغم متدولوژی مختلف استفاده شده در تمام این تصمیمات ، در اصل عمق و ارتفاع ، یکسان انتخاب شده بودند.

اکنون این تعادلات با دقت بیشتری ، توسط کارگروهی مشترک بین CIRED,CIGRE و JWGC4.110,UIE بررسی شده انداز لحاظ اقتصادی هم چنین مطالعه می شود توسط JWGC.4107 .

مجموعه ای پیچیده تر از سؤالات با دستگاه سه فازی طرح می شود.

کمبود ولتاژ چطور باید به کار برده شود؟

شکل 3) همه استانداردها موافقت کردند که کمبودهای ولتاژ رمانیکه فاز به فاز به کار برده می شوند باید شامل انحراف فاز شوند (شکل از مرجع {1} ICE6100-4-34) تمام استانداردها به نتایج مشابهی دست یافته اند .

آنها باید بین یک جفت از فازها در یک زمان و بین هر فاز و خنثی در یک زمان دیگر به کار برده شوند .

این نتیجه گیری ، مطالعه آماری در کاهش ولتاژ و پیوستن آمارها با افزایش درمقدار ایمنی برای کمبود مقارن در رساناهای چندگانه را می رساند.

همچنین استانداردها پذیرفته اند که هر کمبود ولتاژ استفاده شده برای مشکل فاز به فاز باید تغییر فاز 1 رواج دهند این نتیجه گیری ناشی از نقص القا شده کمبود است که توسط خود کمبود ایجاد نمی شود بلکه توسط تغییر در فاز سنج ولتاژ ایجاد می شود.

4) دستگاه آزمایشی برای بهبود ایمنی کمبود ولتاژ یک ژنراتور کمبود که میتواند کاهش را در عمق و ارتفاع مورد نیاز هنگامیکه دکمه فشار داده می شود.

ایجاد کند ، اساسی ترین قطعه از دستگاه آزمایش است .

این ژنراتورهای کمبود در چندین مرکز بازرگانی موجود است و مشخصات کلیدی آنها این است که به طور کامل از لوازم ژنراتورهای کمبود پیروی می کنند در قسمت 60101(ز34-4-6100IEC).

تمام ژنراتورهای کمبود مجهز به کنترل درجه عمق کاهش معمولاً با یک تفکیک پذیری 5/2 درصدی هستند .

بسیاری از ژنراتورهای کمبود قادر به تولید افزایش ولتاژ یا افزایش مختصر در ولتاژ RMS هستند.

البته ایجاد کمبود ولتاژ فقط نیمی از چالش است و نیمه دیگر در مهم دقیق اشتباه در دستگاههای تحت آزمایش است .

به این دلیل بازرگانی ترین ژنراتورهای کمبود مجهز به کانال های چند گانه نوسان نمای دیجیتالی هستند که به طور اتوماتیک هنگام کمبود اتفاق می افتد.

به طور مثال ژنراتورهای کمبود درشکل5 در 27 کانال اسیلوسکوپ ساخته شده که به طور اتوماتیک ولتاژ کمبود و جریانات همراه با سیگنالهای درون دستگاه را ثبت می کنند.

جنبه های عملی در طی مشکل ایمنی کاهش ولتاژ در طی تجربیاتمان چندین مشکل جالب در طی مسئله ایمنی کاهش پیدا کرده ایم : قابلیت استفاده از دستگاههایی برای آزمایش .

اغلب به طور شگفت آوری، دستگاهی که برای آزمایش برنامه ریزی کرده ایم موجود نیست .

برای آزمایش ایمنی کمبود ، دستگاه باید به طور کامل عملکردی شود همچنین می توانیم هر چیز ناقصی را مشاهده کنیم .

این ابزاری نسبتاً مختلف است .

مثل مشکل انتشار امواج .

قابلیت استفاده از ابزار پایه وامکانات .

حتی اگر دستگاه موجود باشد ابزار پایه ممکن است یافت نشود برای مثال بعضی انواع دستگاهها ممکن است نیاز به آب سرمایشی دارند یا ممکن است نتوانیم عملکرد دستگاه را بدون ذخیره ابزار خام بررسی کنیم .

بسیاری اوقات دستگاه خیلی بزرگ یا پیچیده است که برای آزمایش ضروری است .

جدا کردن مدلها ودرک اینکه چطور آنها تأثیر متقابل بر یکدیگر دارند قست کلیدی از آزمایش میباشند.

نوسانات در مقادیر سازنده .

به طور نمونه یک آزمایش تکی از دستگاههای صنعتی را مورد آزمایش قرار می دهیم .

تا به حال ممکن است نوسانات قابل ملاحظه ای در مقادیر سازنده نمونه به نمونه موجود باشد .

این مشکل بزرگ باخازن الکتریکی است که مقدار تلورانس 40% + ~ 10%- دارد.

به این دلیل ما معمولاً دستگاهی با کمبود که به طور قابل ملاحظه عمیق تر و طویل تر از آنچه مورد نیاز است را آزمایش می کنیم .

ژنراتورهای کمبود باید قادر به ذخیره صدها آمپر باشد برای بارهای الکتریکی 10 یا 20 آمپر ارزیابی می شود.

خطراتی در طی مشکل ایمنی کمبود وجود دارد: خطر سلامتی .

خطر خرابی دستگاه، عملکرد بر مدارشکن هم تراز که میتواند باعث توقف تمام یا قسمتی از کارخانه شود .

این خطرات باید کنترل شود.

شکل7)جریانهای نوک بعد از کمبود های ولتاژ میتواند به آسانی %2000 از جریان نرمالش را به دست آورد ژنراتورهای کمبود ولتاژباید توانایی ذخیره کردن جریانهای بالا را داشته با شد برای مثال ژنراتورهای کمبود ولتاژبرای ذخیره جریان کافی در فازهای F1,F2, F3 در یک سیکل به طور نوعی کمتر از 100 آمپر حتی برای تجهیزات در 10 آمپر نسبت داده شده.

شاید مهمترین درسی که یاد گرفتیم اهمیت همکاری مهندسان دستگاه 6 مهندسان تولید باشد.

این مهندسان دستگاههایشان را می شناسند و درک می کنند و آنها پاسخی برای اصلاح آن خواهد شد .

ایمنی کمبود ولتاژ می تواند با همکاری و حمایت این مهندسان پیشرفت نماید .

نتیجه گیری استفاده از استانداردها و ژنراتورهای کمبود ولتاژ برای اصلاح بخش از دستگاههای صنعتی و تجاری که باعث افزایش ایمنی برای کمبود ولتاژ می شوند نسبتاً ساده است .

اصلاحات تقریباً همیشه ساده و ارزان قیمت هستند .

یک ژنراتور کمبود ولتاژ برای کنترل کار اصلاحات کاملاً ضروری است .

ابزار کمبود ولتاژ به ندرت مورد نیاز است .

هنگامی آنها مورد نیازند که فقط مورد نیاز در قسمت کوچکی ازدستگاه باشند .

بسیاری مشکلات غیر تکنیکی در طی آزمایش ایمنی کمبود ولتاژ وجود دارد .

همکاری با مهندسان دستگاه برای پیشرفت ایمنی کمبود ولتاژ موفق ، بسیار حساس است .

قدردانی: مؤلف از حمایت ها و نصیحت های چند مهندس از چند نقطه جهان در طی آزمایش ایمنی کمبود ولتاژ در 5 سال گذشته تشکر می کند.

آقای فرانک فورت از سیمر و یوهالر ،ای گلدین و … سپاسگزاریم به خاطر همکاریهایشان که ما را در این مشکل یاری کردند هر خطایی که در این مقاله باقی مانده است مسئولیت ماست .