انواع تجهیزات

انواع تجهیزات

3-3-3- انواع تجهیزات

1-3-3-3- تجهیزات روشنایی

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

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

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

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 سیلندر

سنگ خرد کن ها

کانوایر – 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

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

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

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 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

جدول 8 صفحه 31 را ببینید

3.3.3.7-طراحی موتور تک فاز

جدول 9 صفحه 31 را ببینید

 

            3.3.4 شاخصه های بار

            3.3.4.1 ولتاژ بار و دامنه تغییرات فرکانس

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

            3.3.4.2 نیروی باز زایشی

          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 جذب 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)

          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

          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.