دانلود مقاله بررسی توان اکتیو، توان راکتیو ، ضریب توان و انرژی الکتریکی در محیط های هارمونیکی

هزینه دریافت شده توسط تولید کننده انرژی که در مقابل برق مصرف شده توسط مصرف کننده (بار الکتریکی) دریافت می گردد بر اساس انتگرال توان اکتیو اندازه گیری شده به کمک اندازه‌گیرهای انرژی (وات ساعت متر) استوار است. بدلیل موجود بودن توان اکتیو و راکتیو هارمونیکی در سیستم قدرت، توان کل جذب شده توسط بارهای هارمونیکی کمتر از توان مؤلفه اصلی است. بر این اساس، تولید کننده انرژی، هزینه کمتری را از بارهای الکتریکی هارمونیکی (بارهای الکتریکی که تولید هارمونیکی در سیستم قدرت می کنند) طلب می کند. در مورد بارهای الکتریکی خطی، توان کل جذب شده توسط این بارها بیشتر از توان مؤلفه اصلی است، بنابراین بارهای خطی در محیط های هارمونیکی هزینه بیشتر در مقابل آنچه مصرف می کنند می پردازند. در این مقاله پیشنهاد می گردد که هزینه توان مصرف کنندگان بزرگ صنعتی براساس توان مؤلفه اصلی محاسبه گردد. مچنین بارهای غیر خطی هارمونیک زا تا حدی ملزم به پرداخت جریمه آلودگی سیستم قدرت گردند.

 شامل 13 صفحه فایل word قابل ویرایش

دانلود پایان نامه خازن گذاری در شبکه های توزیع برای کاهش تلفات و بهبود ضریب توان

پیشگفتار

خازن های اصلاح ضریب توان برای مهندسین برق اسم آشنایی است و اهمیت این عناصر در سیستمهای توزیع بر هیچ کس پوشیده نیست . این عناصر در سیستمهای توزیع نقش کلیدی دارند. در سیستمهای توزیع به خاطر ولتاژ پایین تر جریان O عبوری از خطوط بالا است و این امر باعث می شود که XI2  بالا باشد، که به همراه توان مصرفی حقیقی ، اندازه ی توان ظاهری را بالاتر برده ، لازم می دارد که از تجهیزاتی با قدرت بالاتر استفاده کنیم ،I توان راکتیو القایی که بیشتر از خاصیت سلفی عناصر می باشد به وفور در سیستمهایی توزیع و قدرت یافت می شود که از عوامل تولید کننده ی آنی می توان به موتورهایی القایی مورد استفاده در صنعت ، تراش ها ، خطوط انتقال ومیره اشاره کرد . برای کم کردن اثر توان القایی در نتیجه اندازه می توان ظاهری ، از وسایل گوناگون مانند موتورهای سنکرون و خازن های اصلاح ضریب توان  می توان استفاده نمود، که مورد اول بیشتر در صنایع بمنظور کم کردن هزینه توان راکتیو استفاده می شد ، که به خاطر هزینه تعمیر و نگهداری بالا ، در حال حاضر بیشتر از خازن های سوئیچینگ استفاده می شود . اما مورد دوم که بحث اصلی ما در این پایان نامه می باشد به خاطر هزینه تعمیر و نگهداری کم و عمر بالا بیشتر در سیستم های توزیع استفاده می شود. که می تواند به صورت واحد ، گروهی ، ثابت و یا قابل سوئیچ به کار گرفته شود. از دیگر پارامترهای مهم مربوط به این خازن می توان به مقدار بهینه این خازن ها و مکانی که بیشترین جبران سازی را ایجاد می کند اشاره کرد ، که در حد توان در این پایان نامه بررسی شده است . 
 
فصل اول
 
مفاهیم اساسی1
1-1 ساختار مکانیکی و الکتریکی خازن2
هرگاه اختلاف پتانسیلی بین دو صفحه ی هادی که در فاصله ی کمی از هم قرار گرفته اند، اعمال شود انرژی الکترواستاتیکی در سیستم موجود ذخیره می گردد که صفحات فلزی بعنوان الکترود و فضای بین آنها دی الکتریک3 نامیده می شود. اندازه ی توانایی عایق یا دی الکتریک در ذخیره سازی انرژی الکتروستاتیکی ثابت دی الکتریک یا پرمابیلیته نامیده می شود. ثابت دی الکتریک تمام عایق ها معمولاً نسبت به هوا سنجیده می شود که ضریبی از دی الکتریک هوا می باشد. ثابت دی الکتریک هوا برابر8.85×10-12  است که آنرا با علامت   می شناسیم و واحد آن نیز فاراد برمتر است (F/m) و ثابت نسبی دی الکتریک تمام عایقها که ضریبی از ثابت هوا هستند را با εr نمایش می دهیم که این مقدار برای هوا یک است. در جدول 1-1 اندازه ای εr برای بعضی عایقها آورده شده است.
ماده    εr
Air    هوا    1
Ceramic    سرامیک    3000
Glass    شیشه    7
Castor oil    روغن معدنی    2.12
Mica    میکا    5.16
Polystyrene    پلی استر    2.9
جدول (1-1) ثابت دی الکتریک نسبی برخی مواد
2-1) ظرفیت خازن و انرژی ذخیره شده در خازن
میزان باری که یک خازن می تواند در خود ذخیره کند توسط فاکتوری به نام C نمایش داده می شود. این فاکتور برابر با ظرفیتی است بین صفحات یک خازن که ولتاژ یک ولت روی آن قرار گرفته و باریک کولمب را ذخیره کرده است.
                                                                                                        (1-1)
واحد این فاکتور فاراد (F) می باشد با توجه به اینکه فاراد واحد بسیار بزرگی است لذا از اجزاء آن مانند میکروفاراد، نانوفاراد و پیکوفاراد استفاده می گردد.
در یک خازن ظرفیت از رابطه ای زیر بدست می آید.
                                      (2-1)                
در سری و موازی کردن خازنها ظرفیت معادل هرکدام از روابط زیر بدست می آید.
خازن های سری                                   (3-1)
خازن های موازی                                    (4-1)
و انرژی ذخیره شده در میان صفحات خازن از رابطه‌ی زیر بدست می آید.
                                                                               (5-1)
همانطوری که از روابط بالا می توان فهمید با موازی کردن خازن ها ظرفیت معادل افزایش پیدا می کند و به ازای یک ولتاژ مشخص مقدار انرژی ذخیره شده در خازن افزایش پیدا می کند و نیز براساس معادله ای 1-1 برای افزایش Q در یک ولتاژ مشخص باید مقدار C افزایش یابد.
3-1 تفاوت دی الکتریک1
اگر عایق دی الکتریک خازن خلاء باشد هیچگونه تلفاتی در خازن وجود ندارد. تحت این شرایط همواره مولفه ی جریان 90درجه جلوتر از ولتاژ است اما با هر عایق دیگر تلفات بوجود می آید. در خازن های واقعی، اختلاف فاز جریان و ولتاژ به اندازه ی زاویه کوچک δ، کم تراز 90 درجه بوده، خازن دارای مقداری تلفات حرارتی نیز می شود. در نتیجه می توان مدار معادل یک خازن واقعی را به صورت یک خازن ایده ال موازی با مقاومت در نظرگرفت.
شکل (1-1)
البته این مدل سازی را می توان با المان های سری شامل یک خازن ایده آل و یک مقاومت نیز مدل سازی نمود. برای مدار معادل سری ضریب تلفات عایقی از رابطه ی زیر محاسبه می شود.
 
در عمل برای اندازه گیری ضریب تلفات عایقی tan δ از مدار معادل سری و از پل شرینگ استفاده می شود. با افزایش ضریب تعلقات عایقی که به واسطه ی افزایش مقدار R مدل شده صورت می گیرد، تعلقات خازن افزایش پیدا می کند و این امر در بانکهای خازنی بزرگ باید در نظر گرفته شود.
 
4-1 خازن قدرت1
در نگاه اول به نظر می رسد که خازن وسیله ی ساده ای است در حالی که در عمل خازن قدرت وسیله ای پیچیده و کاملاً فنی است که در آن از مواد دی الکتریک بسیار نازک که با فرآیندی کاملاً تخصصی ساخته می شود، استفاده شده است. به صورتی که فیلمهای فلزی مطابق شکل 2-1 روی هم قرار گرفته و تا رسیدن به ظرفیت مطلوب بدور محور پیچیده می شود.
مطابق شکل سه کویل خازن2 روی هم قرار گرفته و توسط چند رشته سیم به صورت مثلث بهم متصل می شود.
شکل(.2-1)
 پس از قرارگرفتن کاغذ کرافت3 دور این کویلها، کل مجموعه در داخل بدنه‌ی استوانه ای شکل آلومینیومی قرار گرفته و فضای خالی با گرانول پر می گردد و نهایتاً سه سرسیم خروجی برروی ترمینالها لحیم می شود. مجموعه ی حاصل شده یک عنصر خازنی نامیده می شود. از این عناصر خازنی در مراکز صنعتی برای اصلاح ضریب توان4 استفاده می شود. برای استفاده  خازن در سیستمهای قدرت5 و توزیع6، عناصر خازنی برای رسیدن به سطح ولتاژ مطلوبی که بتوان در سیستم قدرت و توزیع استفاده کرد، سری می شوند و برای رسیدن به ظرفیت های بالاتر خازن ها را موازی می کنند.
مجموعه ای از خازن های قدرت را در داخل ظرفی فولادی که برای رسیدن به ولتاژ و ظرفیت موردنظر سری و موازی شده اند، قرار می دهند این مجموعه واحد خازنی نامیده می شود، شکل 3-1. در حال حاضر از نظر فنی امکان ساخت واحدهای خازنی برای شبکه ی kv20 بطوری که یک واحد خازن بتواند ولتاژ مربوطه را تحمل کند، است. فقط برای بدست آوردن راکتیو لازم در هر فاز بایستی موازی شوند. پس از قطع برق خازنها به دو روش تخلیه داخلی و خارجی تخلیه می شوند که بستگی به تکنولوژی ساخت آنها دارد و طبق استاندارد حداقل زمان لازم برای وصل مجدد 5 دقیقه می باشد.

110 صفحه فایل ورد قابل ویرایش

فصل اول :
مفاهیم اساسی     7   
فصل دوم :
منابع مصرف کننده توان راکتیو سلفی در شبکه     21
فصل سوم :
اثرات خازن های موازی در سیستمهای قدرت     34
فصل چهارم :       
توابع هدف     64
فصل پنجم :
بررسی چند مقاله از IEEE    80
ضمائم     104

دانلود پایان نامه خازن گذاری در شبکه های توزیع برای کاهش تلفات و بهبود ضریب توان

دانلود پروژه بررسی کنترل توان راکتیو

پیشگفتار:

توان راکتیو یک از مهمترین عوامل حائز اهمیت در طراحی و بهره برداری سیستمهای قدرت الکتریکی جریان متناوب از دیر باز مورد توجه بوده است .در یک بیان ساده و بسیار کلی میتوان گفت از آنجاییکه امپدانسهای اجزاء سیستم قدرت بطور غالب راکتیو می باشند،انتقال توان اکتیو مستلزم وجود اختلاف زاویه فاز بین ولتاژهای ابتداو انتهای خط است.درحالیکه برای انتقال توان راکتیولازم است که اندازه این ولتاژهامتفاوت باشد.بنابراین باید توان راکتیو در بعضی از نقاط سیستم تولید و سپس به محلهای مورد نیاز منتقل شود.اما به چه دلیل میخواهیم توان راکتیو را انتقال دهیم؟ جواب این است که نه تنها اغلب اجزاءسیستم توان راکتیو مصرف می کنندبلکه اکثر بارهای الکتریکی نیز توان راکتیو مصرف می کنند.بنابراین توان راکتیو مصرفی بایستی از محلی تامین گردد.اگر قادر نباشیم آن را به سهولت انتقال دهیم آنگاه بایستی در محلی که مورد نیاز است آن را تولید نماییم. یک رابطه بنیادی مهمی بین انتقال توان راکتیو و اکتیو وجود دارد.همانطوریکه گقتیم انتقال توان اکتیو مستلزم جابجایی فاز وولتاژها می باشد.لیکن مقدار ولتاژهانیز به همین منوال حائز اهمیت است.مقدار آنها نه تنها بایستی بقدر کافی بالا باشد که بتواند بارها را حمایت نماید،بلکه بقدر کافی پایین باشدکه بتواند که منجر به شکست عایقی تجهیزات عایق نگردد.بایستی،بنابراین-در صورت لزوم ولتاژها را در نقاط کلیدی کنترل کرده و یا حمایت یا محدودیتی را به آن اعمال کنیم.این عمل کنترل می تواند در سطح وسعی بوسیله تولیدیا مصرف توان راکتیودر نقاط کلیدی صورت گیرد.در عمل تمام تجهیزات یک سیستم قدرت برای ولتاژ مشخصی،ولتاژنامی، طراحی می شوند.اگر ولتاژازمقدار نامی خودمنحرف شود ممکن است باعث صدمه رساندن به تجهیزات سیستم ویا کاهش عمر آنهاگردد.برای مثال گشتاوریک موتور القایی با توان دوم ولتاژترمینالهای آن متناسب است.بنابراین تثبیت ولتاژنقاط یک سیستم قدرت کاملاً ضروری است.بدیهی است که کنترل ولتاژتمام نقاط سیستم از لحاظ اقتصادی عملی نمی باشد.از طرف دیگر کنترل ولتاژدر حد کنترل فرکانس ضرورت نداشته ودر بسیاری از سیستمهای خطای ولتاژ در محدوده تنظیم می شود.توان راکتیو مصرفی بارها در ساعات مختلف در حال تغییر است،لذا ولتاژ وتوان راکتیوبایددائماًکنترل شوند.در ساعات پربار بارهاقدرت راکتیوبیشتری مصرف می کنندو نیاز به تولید قدرت راکتیوزیادی در شبکه می باشد.اگر قدرت راکتیو مورد نیاز تامین نشوداجباراًولتاژ نقاطمختلف شبکه کاهش یافته و ممکن است از محدوده مجاز خارج شود.

نیروگاهها دارای سیستم کنترل ولتاژهستندکه کاهش ولتاژ را حس می کنندوفرمان کنترل لازم را برای بالا بردن تحریک ژنراتورو در نتیجه افزایش ولتاژژنراتور تا سطح ولتاز نامی صادرمی کند.با بالا بردن تحریک،قدرتراکتیوتوسط ژنراتورها تولید می شود.لیکن قدرت راکتیو تولیدی ژنراتورهابخاطر مسایل حرارتی سیم پیچ ها محدود بوده و ژنراتورها به تنهایی نمی تواند در ساعات پربار تمام قدرت راکتیو مورد نیاز سیستم را تامین کنند.بنابر این در این ساعات بوسایلی نیاز است که بتوانند قدرت راکتیو به شبکه تزریق نمایندتا سطح ولتاژدر محدوده مجاز قرار گیرند.در ساعات کم بار،بارها وعناصر شبکه،قدرت راکتیومصرف می کنند و کاپاسیتانس خطوط انتقال باعث اضافه شدن قدرت راکتیو تولیدی در شبکه می گردد. در این حالت ژنراتورها بصورت زیر تحریک بکار اقتاده و مقداری از قدرت راکتیو مصرفی ژنراتورها نیز محدود بوده وژنراتورها نمی توانند به تنهایی مساله اضافه تولید قدرت راکتیووافزایش ولتاژ ناشی از آن را حل کنند.بنابراین به وسایلی که بتوانند در این ساعات قدرت راکتیو اضافی سیستم را مصرف نمایند نیاز می باشد.

85 صفحه فایل ورد قابل ویرایش با فونت 14

فهرست مطالب
* پیشگفتار
* فصل اول
* تئوری جبران بار
* ضرورت جبران سازی
* جبران کننده ایده آل
* بایاس کردن توان راکتیو
* جبران کننده بار بصورت رگولاتور ولتاژ
* فصل دوم
* تئوری کنترل توان راکتیو در سیستمهای انتقالدر حالت ماندگار
* نیازمندیهای اساسی در انتقال
* خطوط انتقال جبران نشده
* خطوط انتقال جبران نشده در حالت بارداری
* نیازمندی توان راکتیو
* خطوط انتقال جبران شده
* جبران کننده های اکتیو وپاسیو
* کنترل ولتاژ بوسیله سوئیچ کردن جبران کننده موازی
* جبران سری
* اهداف کلی ومحدودیت های عملی
* مثال
* فصل سوم
* جبران توان راکتیو ورفتار دینامیکی سیستمهای انتقال
* ضرورت جبران
* چهار پریود زمانی
* جبران سازی دینامیک سیستم
* جبران موازی پاسیو
* پریود اولین نوسان
* جبران کننده های استاتیک
* ممانعت از ناپایداری ولتاژبا استفاده از جبران استاتیک
* فصل چهارم
* خازنهای سری
* مقدمه
* طراحی تجهیزات واحدهای خازن
* آرایش فیزیکی
* وسایل حفاظتی
* روشهای وارد کردن مجدد خازن
* اثرات رزونانس با خازنهای سری
* فصل پنجم
* کندانسورهای سنکرون
* جنبه های طراحی کندانسور
* تامین توان راکتیو ضروری
* تقلیل نوسانات گذرا
* روشهای راه اندازی
* سیستمهای کمکی
* فصل ششم
* هارمونیک
* اثرات هارمونیک بر تجهیزات الکتریکی
* رزونانس،خازنهای موازی،فیلترها
* سیستم فیلتر
* اعوجاج در ولتاژهارمونیک
* فصل هفتم
* هماهنگی ومدیریت توان راکتیو

کنترل کننده های توان راکتیو

تصحیح ضریب توان یکی از بهترین سرمایه گذاری ها برای کاهش هزینه های انرژی است که در زمانی اندک هزینه خود را برمی گرداند . در بسیاری از موارد طراحی سیستم و برآورد ابعاد آن ، به دلیل افزایش سالانه هارمونیک ها چه در شبکه های فشار ضعیف و چه در شبکه های متوسط ، سخت تر شده است. مبدل های قدرت ، کنترل کننده های موتوری ، مبدل های فرکانس ثابت ، تلوزیون ها و کامپیوتر ها به شبکه هارمونیک تزریق می کنند این هارمونیک ها ممکن است توسط امپدانس ها و خازن های شبکه تقویت شود. سیستم های تصحیح ضریب توان برای کاهش هزینه ها نصب می شوند و در طول مدت کمتر از ۳سال هزینه خود را برمیگردانند و بعد از آن سیستم به سود دهی می رسد. بنا بر این سیستم جبران ساز تا مدت زیادی باید بتواند به کار خود ادامه بدهد .

سیستم توزیع الکتریکی به همراه مصرف کننده های عمده وجزئی از طریق سیستم انتقال به ولتاژ فشار قوی متصل است. سطح ولتاژ در سیستم توزیع پایین است ودر نتیجه اندازه جریانها زیاد می باشد، به همین دلیل تلفات اهمی در سیستم های توزیع در مقایسه با سیستم های انتقال از اهمیت بیشتری برخوردار است. مسئله کاهش تلفات و بهبود کار آیی تحویل انرژی الکتریکی سیستم قدرت عمدتاً به بخش های توزیع الکتریکی بر میگردد. اغلب تجهیزات قدرت از قبیل موتورها و ترانسفورماتورها بعنوان بارهای سلفی و اندوکتیو هستند که در نتیجه سبب پس فاز شدن ضریب قدرت می شوند و موجب کاهش ظرفیت سیستم ‚افزایش تلفات سیستم و در نهایت کاهش ولتاژ می شود . برای رفع این مشکلات از کنترل کننده های توان راکتیو استفاده می شود که شامل

استفاده از موتور سنکرون برای تصحیح ضریب تواناستفاده از جبران کننده استاتیکیSVC برای جبران توان راکتیواصلاح ضریب توان با استفاده از بانک خازنیجبران ساز سلفیکندانسورهای سنکرون

به طور کلی کنترل قدرت راکتیو ولتاژ از سه روش اصلی زیر انجام می گیرد.

1- با تزریق قدرت راکتیو سیستم توسط جبران کننده هائی که به صورت موازی متصل می شوند مانند خازن- راکتیو کندانسور کردن و جبران کننده های استاتیک

2- با جابجا کردن قدرت راکتیو در سیستم توسط ترانسفورماتورهای متغیر ازقبیل پی و تقویت کننده ها

3- از طریق کم کردن راکتانس القائی خطوط انتقال با نصب خازن سری

مشاهده در سایت مهندسی برق

http://f35.ir/reactiv/

تعداد صفحات پروژه: 116 صفحه