تأثیرات بار الکتریکی

تأثیرات بار الکتریکی

تأثیرات بار الکتریکی بر سایزبندی ژنراتور

این بخش بر روی تأثیرات بار الکتریکی بر سایز بندی دستگاه مولد نیروی الکتریکی تمرکز دارد. اهمیت دارد که جدول دقیقی از میزان بار در فاز اولیه ی طراحی پروژه های تولید نیرو تهیه شود زیرا میزان بار مهم ترین فاکتور در سایزبندی ژنراتور می باشد. در صورتی که اطلاعات بار تمام تجهیزات در ابتدای پروژه مشخص نیست می توان سایزبندی را براساس تخمین بار انجام داد. این عمل سپس باید با محاسبه مجدد هنگامی که اطلاعات دقیق تر قابل دسترس شوند همراه شود. انواع بارهای مختلف از قبیل موتورها، UPS ها، VFD ها، ابزارهای تصویر برداری پزشکی و پمپ های آتش نشانی تأثیرات قابل توجه و متفاوتی در سایزبندی ژنراتوردارند.

2-3- کاربردها و درجه بندی وظایف در تأثیرات بار الکتریکی

1-2-3- درجه بندی وظیفه دستگاه های مولد نیرو در تأثیرات بار الکتریکی

تعیین میزان باری که باید توسط دستگاه مولد نیروی الکتریکی تأمین شود تابعی از نوع کاربرد و وظیفه ی تعیین شده می باشد. به طور عمده سه نوع وظیفه برای استفاده ی از دستگاه های مولد برق وجود دارد: استندبای، پرایم، کانتینیوس. این طبقه بندی ها در فصل 2 صفحه ی 5 تعریف شده اند. درجه بندی های دستگاه مولد برق بر طبق این سه نوع طبقه بندی متغیر است. دستگاه مولد نیرویی که در مصارف استندبای استفاده می شود عمدتاً به عنوان سیستم پشتیبان برق رسانی اصلی مورد استفاده قرار می گیرد و انتظار می رود که مداوماً مورد استفاده قرار گیرد، بنابراین درجه بندی استندبای بالاترین در بین مولدها است. از دستگاه های پرایم انتظار می رود تا برای زمانی نامحدود کار کنند و این نوع مولدها منبع اصلی نیرو برای بارهای مختلف می باشند، بنابراین درجه بندی پرایم معمولاً 90% درجه بندی استندبای می باشد. در کاربرد ژنراتورهای با وظیفه ی کانتینیوس، از دستگاه انتظار می رود تا خروجی برای ساعات نامحدود با میزان بار ثابت داشته باشد (کاربردهایی که در آن عمدتاً دستگاه به صورت موازی با یک سیستم برق رسانی دیگر و به صورت بیس لود (بار پایه) عمل می کند)، بنابراین درجه بندی کانتینیوس معمولاً در حدود 70% درجه بندی استندبای می باشد. ظرفیت حمل بار دستگاه ژنراتور تابعی از عمر مورد انتظار یا فواصل بین اورهال می باشد.

2-2-3- کاربردهای اجباری و اختیاری در تأثیرات بار الکتریکی

اساساً کاربردهای دستگاه های مولد نیرو در دو گروه پایه طبقه بندی می شود، آن هایی که توسط کدها و ضوابط قانونی اجباری هستند و آن هایی که توجیهات اقتصادی دارند (معمولاً مرتبط با قابلیت دسترسی یا اعتماد). این طبقه بندی باعث ایجاد انتخاب هایی کاملاً متفاوت در هنگام تصمیم گیری در مورد میزان بار می شود.

1-2-2-3 ملزم شده از طریق قانون در تأثیرات بار الکتریکی

این کاربردها معمولاً آن هایی هستند که معمولاً توسط افراد مسئول، استندبای اورژانسی یا قانوناً اجباری تشخیص داده می شوند و معمولاً در مواردی که امنیت یا حمایت جانی از اهمیت بالایی برخوردارند مورد استفاده هستند. این گونه از کاربردها ممکن است ذکر شوند در قوانین ساخت و ساز و یا قوانین مرتبط با امنیت جانی افراد و عموماً شامل تجهیزاتی همانند تجهیزات مراقبت سلامت (بیمارستان ها، کلینیک ها) سازه های مرتفع و مکان های تجمع (تئاترها، سالن های اجتماعات، مکان های ورزشی، هتل ها). معمولاً دستگاه ژنراتور نیروی پشتیبان برای بارهایی همانند چراغ های خروج اضطراری، تهویه، تشخیص حریق وسیستم های هشدار، آسانسورها، پمپ های آتش نشانی، سیستم های ارتباطی امنیت عمومی، و حتی پروسه های صنعتی که قطعی نیرو بر آن سپس به خطر افتادن جان افراد می شود تأمین می کند.

هنگامی که تشخیص داده می شود از دست دادن جریان برق معمول سبب به مخاطره انداختن یا دشوار ساختن عملیات نجات یا مقابله با آتش شود سیستم های قانونی مورد نیاز دیگری اجباری می شوند. برای تشخیص حداقل بار مورد نیاز که توسط ژنراتور تأمین می شود از مقام های مسئول محلی و استانداردهای مربوطه کمک بگیرید.

2-2-2-3- استندبای اختیاری در تأثیرات بار الکتریکی

این نوع از تأسیسات به دلیل حیاتی تر شدن موضوع دسترسی به نیرو رایج تر شده است. اینگونه تأسیسات در ساختمان های تجاری و صنعتی معمولند و نیرو را در جهت مواردی از قبیل گرمایش، سرمایش، پروسه های رد و بدل داده و پروسه های حساس صنعتی تأمین می کنند. استفاده از ژنراتورها اغلب هنگامی که قطعی برق سبب اختلال در پروسه های حساس می شود قابل توجیه است.

3-2-2-3- پرایم و کانتینیوس در تأثیرات بار الکتریکی

کاربرد دستگاه های ژنراتوری که وظایف پرایم و یا کانتینیوس دارند در کشورهای رو به رشد برای مصارف توزیع نیروی متنوع در حال شایع تر شدن است.

فرصت های بسیار زیادی برای مصرف کنندگان و نیز تنوع در دستگاه ها به وجود آمده. قوانین زیست محیطی سخت تر و تغییر و تفاوت در قوانین باعث شده تا منابع تولید نیرو در سدد تولید بارهای متنوع و توزیع متنوع نیرو برای پاسخ به نیازهای مختلفی از قبیل کاهش اوج مصرف و غیره برآیند. مصرف کنندگان منابع نیرو در حال استفاده از تولید نیروی در سایت برای اوج مصرف هستند و فرصت های بدست آمده در تولید نیروی اشتراکی را با هر دو هدف نیرو و گرما دنبال می کنند.

در هر صورت باید این مورد را مد نظر قرار داد که مولدهای نیروی الکتریکی در مقایسه با برق کابلی جزء کوچکی از سیستم تولید نیرو را تشکیل می دهند و خصوصیات تولید بار این ژنراتورها چنانچه سایز ژنراتور به درستی انتخاب نشده باشد تأثیر عمیقی در کیفیت توان تولیدی دارد. با توجه به این که دستگاه های تولید نیرو جزء کوچکی از سیستم تولید نیرو را تشکیل می دهند باید انتظار اختلال در ولتاژ و فرکانس را داشت.

به علاوه هنگامی که بارهای غیرخطی ای که تولید جریان های هارمونیک می کنند متصل شوند سبب اختلال ولتاژ خروجی می شوند.

این اختلالات هنگامی که از مولدهای برق استفاده می شود نسبت به زمانی که از جریان شبکه ی کابلی استفاده می شود بیشتر است و در صورتی که مورد بررسی قرار نگیرد سبب ایجاد گرمای اضافی در ژنراتور و تجهیزات بار می شود.

در نتیجه هنگام تأمین نیرو برای بارهای غیر خطی شبیه کامپیوترها UPS هاو VFD ها ژنرارتورهایی بزرگتر از ژنراتور مورد نیاز برای تأمین بار باید تهیه کرد تا از اختلالات ولتاژ و فرکانس جلوگیری شود و اختلالات هارمونیک کاهش داده شود. امروزه نرم افزارهای سایزبندی ژنراتور امکان انتخاب دقیق ژنراتور برای خرید سیستمی که به اندازه ی کافی برای نیازهای مشتریان بزرگ باشد و از نیازشان بزرگتر نباشد را می دهد.

اگر چه وجود این نرم افزارها (مثلاً Gensize شرکت کامینز) و کمک گرفتن از نماینده ی شرکت فروشنده به خوبی نیازهای مشتریان را مرتفع می کند اما آگاهی از پروسه ی انتخاب ژنراتور مطمعناً سودمند خواهد بود (ضمیمه ی A را ببینید)

علاوه بر میزان بار، فاکتورهای بسیار دیگری نیز در انتخاب سایر مناسب ژنراتور تأثیرگذار هستند: الزامات استارت بارها همانند موتورها و بارهای مکانیکی آن، عدم توازن بارهای تک فاز، بارهای غیر خطی همانند تجهیزاتUPS، محدودیت های افت ولتاژ، بارهای سیکلیک و غیره…

3-3- مفاهیم بارها در تأثیرات بار الکتریکی

1-3-3- مقدمات استارت و زیر بار رفتن در تأثیرات بار الکتریکی

نیروی مورد نیاز بسیاری از انواع بارها (تجهیزات) به صورت قابل توجهی در هنگام استارت بار (تجهیز) نسبت به حالت کار مداوم یکنواخت بیشتر است. (در اکثر بارهای (تجهیزات) موتوری که از نوعی از تجهیزات استارت نرمsoft starter استفاده نمی کنند). با این حال بارهای دیگر (بارهای غیر خطی همانند UPS ها کامپیوترها، VFDها و بارهای الکترونیک دیگر) باعث اختلافات بیش از حد ژنراتور می شود مگر اینکه ژنراتور با سایز بزرگتری برای تأمین نیروی مورد نظر استفاده شود.

تحت شرایط استارت یا عملکرد در حالت ماکزیمم بار، ناپایایی های ناگهانی بار می تواند سبب اختلاف فرکانس و ولتاژ مضر برای دستگاه های زیر بار شود این اختلاف ولتاژ و فرکانس در بعضی موارد می تواند آنچنان شدید باشد که از استارت موفق دستگاه جلوگیری کند. در حالی که بعضی از تجهیزات توانایی تحمل ناپایایی های کوتاه مدت ولتاژ و فرکانس را دارند، تجهیزات دیگری هستند که نسبت به این اختلالات حساسند.

در بعضی موارد تجهیز ممکن است دستگاه های کنترل محافظتی داشته باشد که باعث خاموش شدن تجهیز در این گونه شرایط شود. تأثیراتی شبیه کم سویی لامپ ها و یا از کار افتادن موقتی بالابرها اگر بحرانی نیست ولی حداقل سبب اختلال موقتی در عملکرد سیستم می شود. یک تجهیز تولید نیروی الکتریکی علی رغم نوع سیستم القا با توجه به نیروی موتور KWو ولت آمپر ژنراتور KVA ،منبع محدودی از انرژی محسوب می شود. به این دلیل تغییرات بار سبب ایجاد ناپایایی در ولتاژ و فرکانس می شود. شدت و طول این ناپایایی تأثیرپذیر از ویژگی های تجهیز و سایز ژنراتور می باشد. یک دستگاه مولد نیرو نسبت به منابع برق کابلی، منبعی با امپدانس (مقاومت ظاهری) نسبتاً بالا محسوب می شود. برای کسب اطلاعات بیشتر به فصل 4 ص 37 مراجعه کنید.

2-3-3- متصل کردن تجهیزات به صورت پله ای در تأثیرات بار الکتریکی

در بسیاری از کاربردها توصیه می شود که تعداد تجهیزاتی که به ژنراتور متصل می شود و یا باید توسط نیروی تولید شده توسط ژنراتور استارت شود را محدود کرد. این تجهیزات عموماً به صورت پله ای به ژنراتور متصل می شوند تا نیازهای استارت و در نتیجه سایز ژنراتور مورد نیاز کاهش یابد. این عمل نیاز به تجهیزات کنترل بار و سوئیچ هایی برای انتقال بار ژنراتور دارد. معمولاً برای این هدف از سوئیچ های انتقال چندگانه استفاده می شود. برای متصل کردن تجهیزات در زمان های مختلف با استفاده از تنظیمات استاندارد زمان تأخیر انتقال می توان از سوئیچ های انتقال تکی تنظیم شده استفاده کرد.

وجود چند ثانیه تأخیر توصیه می شود تا به ژنراتور اجازه دهیم ولتاژ و فرکانس را ثابت کند.

این بدان معناست که تجهیزات اورژانسی باید قبل از بقیه تجهیزات به ژنراتور متصل شوند. تجهیزاتی که نیاز به نیروی استارت بیشتری دارند پس از آن متصل می شوند. تجهیزات UPS جزو آخرین تجهیزاتی هستند که به ژنراتور متصل می شوند. چون اینگونه تجهیزات از باطری استفاده می کنند.

با توجه به این پیش زمینه ابتدایی خصوصیات عملکرد تجهیزات در زیر توضیح داده می شود.

3-3-3- انواع تجهیزات در تأثیرات بار الکتریکی

1-3-3-3- تجهیزات روشنایی در تأثیرات بار الکتریکی

محاسبه ی تجهیزات روشنایی نسبتاً ساده است. مجموع توان لامپ ها یا تجهیزات روشنایی به وات ، یا وات مورد نیاز برای مدارهای روشنایی به اضافه ی وات مورد نیاز برای بالاست ها (تعدیل کننده ی جریان در لامپ به ویژه لامپ های فلورسنت). انواع معمول روشنایی ها عبارتند از لامپ التهابی – لامپ حبابی که عموماً از رشته های تنگستن استفاده می کند، فلورست – لامپی که توسط بالاست به کار می افتد و از گازهای یونیزه شده استفاده می کند – همچنین برای روشنایی تخلیه گاز و تخلیه مورد استفاده قرار می گیرد – سدیم با فشار پائین و سدیم با فشار بالا و غیره … جدول 3 و 4 صفحه 26 شامل اطلاعات مفیدی در این مورد می باشند.

جدول 3- ضرایب توان تجهیزات روشنایی (استارت و کارکرد)

نوع روشنایی ضریب توان استارت ضریب توان کارکرد
فلورسنت
التهابی
تخلیه با شدت بالا

جدول 4- توان بالاست

2-3-3-3- تجهیزات تهویه ی هوا در تأثیرات بار الکتریکی

بارهای تجهیزات تهویه ی هوا عمدتاً با واحد ton بیان می شود. برای تخمین میزان توان مورد نیاز به کیلووات مقدار 2 HP/tonبه عنوان میزان تقریبی بار کلی برای یک واحد کوچک محاسبه می شود. در صورتی که نیاز به محاسبه ی دقیق تر سایز و اجزای موتور مورد نیاز در تجهیزات A/C باشد باید تک تک این تجهیزات را به صورت مجزا جمع زده و دیماند فاکتور تجهیزاتی را که باید به صورت همزمان استارت شوند را به دست آورد.

F Demand (t) =Demand/Maximum possible demand

3-3-3-3- تجهیزات موتور در تأثیرات بار الکتریکی

انواع گوناگونی از موتورها و تجهیزاتی که به آن ها متصل می شوند وجود دارد که هر کدام از این تجهیزات بر روی ویژگی های استارت و کارکرد موتور تأثیر می گذارد. مباحث بعدی در مورد این تفاوت ها و خصوصیات و تأثیرشان در انتخاب سایز ژنراتور می باشد.

1-3-3-3-3- اینرسی پایین و بالا در تأثیرات بار الکتریکی

لحظه ی اینرسی یک جرم دوار، همانند موتور و تجهیزاتش (بارهایش)، میزان مقاومتش در برابر شتاب ایجاد شده توسط گشتاور استارت موتور می باشد. گشتاور استارت موتور نیاز به قدرت موتور بیشتری نسبت به بار عملکرد دارد. به جای انجام محاسبات معمولاً در همین حد کافی است که تجهیزات را به دو بخش تجهیزات با اینرسی بالا و پایین برای تعیین نیروی مورد نیاز موتور جهت استارت و شتاب دادن به تجهیزات موتور تقسیم کرد.

بنابراین، تجهیزات دارای اینرسی پایین آن هایی هستند که می توانند شتاب داده شوند هنگامی که سرویس فاکتور 5/1 یا کمتر فرض شود، در حالی که تجهیزات با اینرسی بالا آن هایی هستند که سرویس فاکتور بیش از 5/1 در آن ها باید مفروض شود. سرویس فاکتورهای بالاتر همچنین باید برای بارها (تجهیزات) ضربه ای که به صورت مکانیکی نامتعادل هستند مفروض شود. جدول 5 صفحه­ی 26 طبقه بندی تجهیزات معمول را نشان می دهد.

تجهیزات با اینرسی بالا تجهیزات با اینرسی پایین
بالابرهاپمپ های تک و چند سیلندرکمپرسورهای تک و چند سیلندرسنگ خرد کن هاکانوایر – ناقل ها (تسمه نقاله) فن ها و بلوئرهای سانتریفیوژکمپرسورهای چرخشیپمپ های چرخشی و سانتریفیوژ

استثنائاً فن های بزرگ یا پمپ های با هد بلند را در صورت عدم اطمینان جزو تجهیزات با اینرسی بالا حساب کنید.

2-3-3-3-3- بیش از 50 اسب بخار در تأثیرات بار الکتریکی

نتیجه ی یک موتور بزرگ که در خط استارت شده و ژنراتوری که مقاومت ظاهری (امپدانس) پایینی را نشان می دهد،( هنگامی که رتور قفل شده یا در شرایط اولیه ی مقاومت قرار دارد). هجوم بالای جریان، معمولاً 6 برابر جریان کارکرد (رانینگrunning) می باشد. هجوم بالای جریان منجر به افت ولتاژ ژنراتور می شود. این افت ولتاژ متشکل از افت ولتاژ ناپایای لحظه ای و افت ولتاژ ریکاوری می باشد.

افت ولتاژ ناپایای لحظه ای در لحظه ای اتفاق می افتد که موتور به خروجی ژنراتور متصل می شود و تابعی از مقاومت ظاهری نسبی ژنراتور و موتور است. افت ولتاژ لحظه ای، افت ولتاژی است که توسط منحنی های افت ولتاژ که در دیتا شیت آلترناتور چاپ شده پیش بینی شده است. این منحنی های افت پیش بینی می کنند که با فرض ثابت بودن فرکانس باید انتظار چه افت لحظه ای را داشت. در شرایطی که سرعت موتور به دلیل کیلووات سنگین استارت کاهش یابد، افت ولتاژ ناپایا ممکن است بیشتر به نظر بیاید (هنگامی که خصوصیت هماهنگ ساز گشتاور که از خصوصیات رگلاتور ولتاژ است، جریان القایی آلترناتور را برای بهبود سرعت موتور افزایش می دهد.)

پس از تشخیص افت ولتاژ ناپایای لحظه ای، سیستم القای ژنراتور، با افزایش القا برای ریکاور کردن ولتاژ واکنش می دهد(این عمل با افزایش دور موتور (با فرض اینکه موتور گشتاور مناسب تولید می کند) انجام میشود. گشتاور موتور برای موتورهای القایی متناسب با محذور ولتاژ به کار برده شده است.

شتاب موتور تابعی از تفاوت بین گشتاور موتور و نیازهای گشتاوری بار است. برای جلوگیری از زمان های شتاب بیش از حد و یا استال (Stall) کردن، موتور ژنراتور باید با بیشترین سرعت ممکن به ولتاژ مورد نظر برسد.

شیوه ریکاور شدن ولتاژ ژنراتور تابعی از سایز ژنراتور و موتور، توان موتور (ظرفیت به KW) و میزان نیروی القایی ژنراتور دارد. چند میلی ثانیه پس از افت ولتاژ ناپایا، رگولاتور ولتاژ نیروی ولتاژ زیادی را به القا کننده ی ژنراتور تحمیل می کند که باعث به وجود آمدن میدان جریان ژنراتور عمده ای متناسب با القا کننده می شود.

اجزای ژنراتور طوری طراحی شده اند که کمترین زمان واکنش ممکن را برای ثابت نگه داشتن ولتاژ و جلوگیری از اورلود شدن موتور بدهند. (سیستم های القایی ای که سریع واکنش می دهند یا Stiff هستند در هنگام استارت موتورهای بزرگ ممکن است باعث اوور لود شدن موتور شوند).

بر طبق شدت بار، ژنرتور باید ولتاژ را در سیکل های مختلفی و حداکثر در چند ثانیه ریکاور کند.

برای استارت موتور هم افت ناپایای لحظه ای و هم ریکاوری ولتاژ باید مد نظر قرار گیرند. سایزبندی ژنراتور باید به صورتی باشد که از افت فشار ناپایای اولیه ای که برای پروژه تعریف شده تجاوز نکند و اینکه بتواند به حداقل 90 درصد ولتاژ خروجی هنگامی که روتور کاملاً قفل شده ریکاور کند.

بنابراین موتور می تواند تقریباً 81% گشتاور نامی اش را در هنگام شتاب تولید کند که برای به کار انداختن اکثر تجهیزات کافی است (0.9×0.9=0.81).

در نبود خصوصیات منحصر به فرد هر پروژه، 35% افت ولتاژ استارت برای موقعیت های استارت موتور در نظر گرفته می شود.

انواع گوناگونی از استارترهای کاهنده ی ولتاژ موتور برای کاهش دادن KVA استارت موتور در مواردی که کاهش گشتاور مد نظر باشد قابل استفاده هستند.

کاهش KVA استارت موتور می تواند افت ولتاژ و سایز ژنراتور را کاهش دهد و باعث استارت نرم تری شود.

3-3-3-3-3- شیوه های استارت سه – فاز در تأثیرات بار الکتریکی

چندین متد برای استارت موتورهای سه – فاز همانگونه که در جدول 6 صفحه 28 و ضمیمه ی B توضیح داده شده است وجود دارد. معمول ترین شیوه، استارت مستقیم از طریق خط (ولتاژ کامل) است. الزامات استارت موتور می تواند کاهش یابد ،با بکار بردن کاهنده ی ولتاژ یا استارتر حالت جامد که نتیجه اش نیاز به دستگاه ژنراتور کوچکتر است. از آنجایی که گشتاور موتور تابعی از ولتاژ ورودی است، هر متدی که ولتاژ موتور را کاهش دهد باعث کاهش گشتاور موتور در حین استارت می شود. این متدهای استارت باید تنها برای بارهای موتور با اینرسی پایین استفاده شود. مگر اینکه مشخص شود که موتور گشتاور مناسب برای شتاب در حین استارت تولید می کند. به علاوه این شیوه های استارت می تواند سبب تولید جریان ورودی بالا در هنگام انتقال از حالت استارت به حالت کارکرد گردد (چنانچه انتقال قبل از رسیدن موتور به سرعت کار کرد صورت پذیرد).

در صورتی که موتور قبل از انتقال به سرعت نزدیک سرعت کار کرد نرسد ممکن است با افت ولتاژ و فرکانس مواجه شويم.

3.3.3.3.4- درایو فرکانس متغیر در تأثیرات بار الکتریکی

از میان تمام بارهای غیر خطی VFD  ها که برای کنترل سرعت موتورهای القایی به کار می روند بیشترین اختلال را در خروجی ولتاژ ژنراتور به وجود می آورند. در اینگونه مواقع برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد آلترناتور باید از آلترناتورهای با سایز بزرگتر استفاده نمود.

جدول 6- شیوه های استارت ولتاژ پایین

3.3.3.3.5- کد موتورهای NEMA در تأثیرات بار الکتریکی

در آمریکای شمالی KVA مناسب استارت موتور توسط کد های استاندارد NEMA مشخص میگردد. به این منظور HP موتور را در عدد NEMA ی مربوطه ضرب کنید

جدول 7- فاکتورهای ضریب NEMA

3.3.3.3.6-طراحی موتور سه فاز در تأثیرات بار الکتریکی

جدول 8 صفحه 31 را ببینید

3.3.3.7-طراحی موتور تک فاز در تأثیرات بار الکتریکی

جدول 9 صفحه 31 را ببینید

            3.3.4 شاخصه های بار در تأثیرات بار الکتریکی

            3.3.4.1 ولتاژ بار و دامنه تغییرات فرکانس در تأثیرات بار الکتریکی

          جدول 11 در صفحه ی 24 دامنه ی تغییرات بازه های مختلف در تغییرات ولتاژ و فرکانس را به طور خلاصه ارائه کرده است.

تأثیرات بار الکتریکی”تأثیرات بار الکتریکی”تأثیرات بار الکتریکی”تأثیرات بار الکتریکی”تأثیرات بار الکتریکی”تأثیرات بار الکتریکی”تأثیرات بار الکتریکی”تأثیرات بار الکتریکی”تأثیرات بار الکتریکی”تأثیرات بار الکتریکی”تأثیرات بار الکتریکی”تأثیرات بار الکتریکی”تأثیرات بار الکتریکی”تأثیرات بار الکتریکی”تأثیرات بار الکتریکی”

            3.3.4.2 نیروی باز زایشی در تأثیرات بار الکتریکی

          در استفاده از دستگاه های مولد بار، مثل آسانسور، جرثقیل، و بالابر، که محرک های مولد موتوری دارند، به بررسی نیروی باز زایشی نیاز است. در این استفاده ها، سرعت پایین آمدن اتاقک آسانسور و یا بالابر توسط مولد موتوری کاهش پیدا می کند که نیروی الکتریک را جهت جذب به منبع “پمپاژ” می کند. منبع کارور معمول به این دلیل که به طور ذاتی منبع نیروی نامحدودی است به آسانی نیروی باز زایشی را جذب می کند. نیروی تولید شده توسط بار به سادگی دیگر بارها که بار واقعی کارور (اصلی) را کاهش می دهند تحت پوشش قرار می دهد. از سوی دیگر، یک دستگاه مولد منبع نیروی ایزوله ای است که گنجایش محدودی جهت حذب نیروی باز زایشی دارد. جذب نیروی باز زایشی تابعی از اصطکاک موتور اسب بخار در سرعت تعیین شده، اسب بخار پروانه، اصطکاک مولد، و اتلاف اصطکاک هوا و هسته (یعنی نیرویی که برای تثبیت میزان ولتاژ خروجی مولد لازم است) می باشد. میزان نیروی باز زایشی دستگاه در برگه ی مشخصات توصیه شده ی دستگاه مولد آورده شده است و به طور معمول 10 تا 20 درصد از میزان نیروی دستگاه مولد است. (مولد موتور را به حرکت در می آورد، و انرژی را از طریق اتلاف اصطکاکی جذب می کند.)

            جدول 11. دامنه ی تغییرات معمول ولتاژ و فرکانس

          میزان نامناسب نیروی باز زایشی برای استفاده می تواند به افزایش ناخواسته ی سرعت پایین آمدن آسانسور و افزایش سرعت دستگاه مولد می شود.

نکته: بارهای باز زایشی اضافی می تواند سرعت بیش از حد و از کار افتادگی دستگاه مولد را به بار آورد. ساختمان های کوچکی که در آن ها آسانسور بار اصلی دستگاه مولد است در برابر این مشکل بیشترین آسیب پذیری را دارا هستند.

          به طور کلی، مشکل باز زایش را می توان با اطمینان از این موضوع که بارهای متصل دیگر نیروی باز زایشی را جذب می کنند حل کرد. به عنوان مثال، در ساختمان های کوچکی که آسانسور بار اصلی محسوب می شود، بار نورپردازی باید قبل از بار آسانسور به مولد انتقال یابد. در بعضی موارد به ذخیره های بار اضافی همراه با ابزارهای کنترل ذخیره ی بار نیاز است تا به جذب بارهای باز زایشی کمک شود.

            3.3.4.2.1 عامل نیروی باز (PF) در تأثیرات بار الکتریکی

          القاوری و ظرفیت خازنی جریان های بار AC نقطه ای را ایجاد می کنند که در آن موج جریانی sinusodial از صفر رد می شود تا نقطه ای که در آن موج ولتاژ از صفر رد می شود را تضعیف کرده و یا هدایت کند. بارهای برق پذیر، موتورهای بیش برانگیخته هماهنگ، و دیگر موارد منجر به ایجاد عامل نیروی هدایت گر می شود، که در آن جریان ولتاژ را هدایت می کند. به طور معمول بیشتر عامل تضعیف نیرو، که در آن جریان ولتاژ را تضعیف می کند، مورد نظر است و از القاوری در جریان به وجود می آید. عامل نیرو کسینوس زاویه ی هدایت یا تضعیف ولتاژ توسط جریان است، که در آن یک دوره ی کامل sinusoidal 360 درجه است. عامل نیرو به طور معمول به عنوان یک رقم اعشاری (0.8) و یا درصد (80%) عنوان می شود. عامل نیرو نسبت kW به kVA است. لذا:

kW = kVA × PF

          دقت داشته باشید که دستگاه های مولد سه مرحله ای برای بارهای 0.8 PF و دستگاه های مولد یک مرحله ای برای بار های 1.0 PF تنظیم شده اند. بارهایی که باعث می شوند عوامل نیرو پایین تر از آن چه باشند که مولد ها بر اساس آن ها تنظیم می شوند ممکن است باعث شوند جن سایز دینام یا دستگاه مولد بزرگ تری را برای سرویس رسانی مناسب به بار توصیه کند.

          ممکن است بارهای واکنشی که عامل هدایت گر نیرو را به وجود می آورند آسیب ایجاد کرده، و به دینام ها و بارها صدمه زده و یا ابزارهای حفاظتی را دچار مشکل کنند. معمول ترین منابع عامل هدایت گر نیرو سیستم های UPS ای هستند که از فیلترهای هماهنگ خطی ورودی استفاده می کنند، و یا دستگاه های اصلاح عامل نیرو (ذخیره های خازنی) می باشند که با موتورها مورد استفاده قرار می گیرند. بار عامل هدایت گر نیرو باید از دستگاه های مولد جدا باشد. ظرفیت خازنی سیستم منبعی از انگیزش مولد می شود و کاهش کنترل ولتاژ تبدیل به یک معضل می گردد. همیشه خازن های اصلاحی عامل نیرو را همراه با بار از سیستم قطع و به آن وصل کنید. قسمت 5.3.4 را در صفحه ی 96 ببینید.

            3.3.4.3 بارهای تک مرحله ای و توازن بار در تأثیرات بار الکتریکی

          بارهای تک مرحله ای باید تا حد امکان به صورت متوازن بین سه مرحله ی دستگاه مولد سه مرحله ای پخش شود تا از گنجایش مولد و عدم توازن محدودیت ولتاژ به خوبی استفاده شود. به عنوان مثال، تنها به 10 درصد عدم توازن باز تک مرحله ای جهت محدود کردن بار متوازن سه مرحله ای به کمتر از 75 درصد از گنجایش تنظیم شده نیاز است. برای جلوگیری از داغ شدن موتورها و از کار افتادگی زودهنگام عایق سازی در موتور سه مرحله ای، عدم توازن ولتاژ باید در میزان کمتر از 2 درصد باقی بماند. بخش 5.3.3.2 در صفحه ی 94 را ببینید.