طراحی و ساخت جبران کننده ایستای توان راکتیو منبع

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 17

طراحی و ساخت جبران کننده ایستای توان راکتیو منبع

ولتاژی برای جبران بار

محمد مهدی منصوری

صندوق پستی:3173-89195

کلمات کلیدی: جبران کننده ایستای توان راکتیو، SVC ، STATCOM، اینورتر چند سطحی.

چکیده

هدف، طراحی و ساخت یک جبران کننده ایستای توان راکتیو از نوع منبع ولتاژی و بصورت چند سطحی بوده‌است، یک اینورتر سه سطحی از نوع اینورترهای متوالی با توان نامی +3KVAR طراحی و ساخته شده‌است، و یک روش کنترلی بر اساس کنترل اختلاف فاز با استفاده از مدولاسیون برنامه‌ریزی و بهینه شده اجرا شده‌است.

مدارات پروژه شامل برد راه‌انداز کلیدهای الکترونیک قدرت، بردهای اندازه‌گیری ولتاژ و جریانهای فیدبک، برد پردازشگر اصلی، برد حفاظت از خازنها بوده‌است.

1-    مقدمه

از پیشرفته‌ترین کنترل کننده‌های توان راکتیو که در دو دهة اخیر به مدد پیشرفت ساخت ادوات نیمه‌هادیهای قدرت با توان بالا ارائه شده‌اند جبران کننده‌های ایستای توان راکتیو ( SVC ) می‌باشند. این جبران کننده‌ها در مقایسه با جبران کننده‌های دیگر مزایایی مانند قابلیت انعطاف بیشتر و سرعت پاسخ بالاتر دارند، یکی از آخرین انواع SVC نوع اینورتری آن معروف به STATCOM می‌باشد که نسبت به انواع قبلی مزایایی مانند استفاده از حداقل عناصر ذخیره کننده انرژی، فضای کمتر مورد نیاز و سرعت پاسخ بالاتر دارد، در این جبران کننده‌ها از مبدلهای DC/AC استفاده می‌شود که در حالت کلی می‌توانند چند سطحی باشند. اینورترهای چند سطحی نسبت به اینورترهای متداول قابلیت کار در توانها و ولتاژهای بالاتری دارند و همچنین در فرکانس کلیدزنی مشابه میزات آلودگی کمتری به لحاظ هارمونیکی ایجاد می‌کنند.

از آنجا که برای نمونه آزمایشگاهی طراحی، ساخت و تست یک سیستم تک فاز راحتتر است، جبران کننده مورد نظر بصورت تکفاز در نظر گرفته شد ولی در طراحی همواره سعی شد تا ملاحظاتی در نظر گرفته شود که سیستم قابل گسترش به سه‌فاز هم باشد و یا اینکه بتوان برای هر فاز یک جبران کننده مستقل در نظر گرفت.طراحی براساس دو اینورتر متوالی انجام شده که یک اینورتر پنج سطحی تکفاز را تشکیل می‌دهد.

در طراحی سعی شده که همه متغیرهای لازم بصورت نرم‌افزاری وجود داشته باشند تا انواع روشهای مدولاسیون و کنترل قابل پیاده سازی باشند و در انتها دو روش مدولاسیون و کنترل اجرا شده‌است.

2- تقسیم بندی

یک جبرانساز ایستای سنکرون با کنترل میکروپروسسوری را می‌توان بصورت شکل 1) تقسیم بندی نمود. هدف از تقسیم بندی مستقل سازی وظایف هر یک از بخشها و ریز کردن پروژه به بخشهای کوچکتر است. در اینجا به توصیف مختصری از شرح وظایف هر یک از این بخشها می‌پردازیم.

شکل1) بلوک دیاگرام جبران کننده طراحی شده

2-1- حفاظت ورودی

وظیفه این بخش حفاظت کل سیستم شامل جبران کننده و بار در مقابل خطاهای اضافه ولتاژ یا اضافه جریان است. از آنجا که این سیستم در حال تست بوده و به دفعات زیاد آزمایش می‌شود در مقابل وقوع خطا مستعد بوده و حفاظت در مقابل انواع خطاها از جمله اضافه ولتاژ و اضافه جریان بعلت خطاهای سیستم و ناپایداری آن لازم به نظر می‌رسد. این قسمت شامل چهار نوع حفاظت زیر می‌باشد.

-          حفاظت اضافه جریان کم و بلند مدت

-          حفاظت اضافه جریان زیاد و لحظه‌ای

-          حفاظت اضافه ولتاژ کم و بلند مدت

-          حفاظت اضافه ولتاژ زیاد و لحظه‌ای

2-2- فیلتر ورودی

وظیفه این بخش فیلترکردن جریان کل سیستم شامل جبران کننده و بار است تادرحد ممکن درشبکه برق شهری هارمونیکهای کمتری تزریق گردد، وجود این بخش از آن جهت لازم به نظر می‌رسید که بدلیل موقعیتهای مختلف و زیاد در تست، تأثیر کارکرد سیستم بر شبکه بخصوص مصرف کننده‌های نزدیک را کاهش دهیم، این بخش از یک فیلتر LC تشکیل شده است.

شکل 2) فیلتر ورودی

2-3- بخش ترانسهای جریان و ولتاژ

این بخش از دو عدد ترانسفورماتور جریان و ولتاژ تشکیل شده است تا از جریان و ولتاژ مجموعه بار و جبران کننده اندازه گیری نمایند. ترانسفورماتور ولتاژ جهت تهیه سیگنالی متناسب و ایزوله از ولتاژ ورودی استفاده می‌شود، نسبت تغییرات ولتاژ صفر تا 250 ولت اولیه به صفر تا 10 ولت ثانویه می‌باشد.

ترانسفورماتور جریان جهت تهیه سیگنالی متناسب و ایزوله از مجموع جریان بار و جبران کننده استفاده می‌شود. نسبت تغییرات صفر تا 100 آمپرجریان اولیه به تغییرات صفر تا 250 میلی آمپر ثانویه است. این ترانسفورماتور در حالتهای خطا و گذرا نباید به اشباع یا ناحیه غیر خطی نزدیک گردد و به این منظور دامنه کارکرد آن بزرگتر در نظر گرفته شده‌است.

2-4- بخش اتصال بار

این بخش جهت اتصال بار امکاناتی را فراهم می‌نماید و بطور ساده می‌تواند فقط شامل ترمینالهایی باشد، این بخش به این علت در نظر گرفته شده است تا موقعیت اتصال بار به سیستم مشخص باشد. در این بخش امکانات دیگری نظیر کلید، فیوز و محافظتهای دیگر می‌توان در نظر گرفت.

2-5- بخش راکتانس

این بخش شامل یک سلف است که راکتانس اصلی جبران کننده ایستای توان راکتیو به منظور فیلتر سازی ولتاژ خروجی اینورتر می‌باشد. مقدار سلف از رابطه اصلی جبران کننده توان راکتیو و مشخصات مورد نیاز بدست آمده است و به صورت زیر طراحی شده است:

(1)

که α زاویه آتش پالسهای اینورتر است ،اگر Vs برابر 220 ولت باشد و توان راکتیو +3KVAR تا –3KVAR بخواهیم داشته باشیم آنگاه :

(2) L=10mH

(3)                                         IMAX=14A

2-6- کلیدهای اصلی

این بخش شامل کلیدهای اصلی اینورتر از نوع IGBT می‌باشد که به صورت آرایش تمام پل و تک فاز بسته شده‌اند. همچنین مدارهای اسنابری، دیودهای موازی- معکوس، خازنهای طرف DC در این بخش هستند.

آرایش این بخش بصورت دو اینورتر متوالی تک فاز تمام پل است که یک اینورتر تک فاز پنج سطحی را تشکیل می‌دهند. کلیدها از نوع IGBT همراه با دیودهای موازی- معکوس هستند که با توجه به نیازهای طراحی و المان بصرفه موجود در بازار ایران، المان SKM75GD123 از محصولات شرکت SEMIKRON انتخاب شده است.

مدار اسنابر : با توجه به پیشنهاد سازندة کلیدها و اینکه از نوع IGBT هستند، یک مدار اسنابر خازنی ساده برای کلیدها کفایت می‌کند، که با توجه به این پیشنهاد از خازنهای از نوع MKP با سلف بسیار کم در نزدیکترین نقطه به کلیدها با اندازه 100nF تا 200nF استفاده شده است.

مدار محافظت اتصال کوتاه: این بخش شامل یک فیوز و یک مدار تشخیص اضافه جریان است که در صورت عبور جریان بیش از حد از خازن با اصال کوتاه نمودن مدار باعث سوختن فیوز می‌شود.

محافظت در لحظه راه‌اندازی: چنانچه اینورتر را بصورت شکل 3) در نظر بگیریم در لحظه‌ای که ولتاژ خازن پائین بوده و مدار به برق شهر متصل می‌گردد مسیری از طریق دیودهای موازی- معکوس برای شارژ اولیه خازن وجود دارد که جریان این شارژ اولیه می‌تواند تا چندین برابر جریان نامی کلیدها و دیودها باشد و حتی به خازنها نیز صدمه بزند ، برای جلوگیری از این موضوع همواره مقاومتی با این

رنگرزی بر روی پنبه

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 12

هدف: رنگرزی با رنگ های راکتیو و تأثیر در شید رنگی و تأثیر دما و قلیل و نمک بر روی کالای سلولزی.

مقدمه و تئوری:

براساس شواهد تجربی و عوامل شیمیایی به کار رفته انتشار و نفوذ رنگ ها و سایر مولکول های نافذ در مناطق کریستالی به مناطقی که تا درجه معینی منظم هستند میسر نیست و اینگونه مناطق معمولاً مناطق غیر قابل دسترس در برابر نفوذ مواد شیمیایی از جمله رنگ می باشند و لذا نفوذ رنگ ها و سایر مواد محدود به مناطق بی نظمی است که برای آن ها قابل دسترسی می باشد.

چنین مناطقی شامل محدوده ای از مناطق با درجه نظم پایین تا مناطق کاملاً آمورف می باشد.

تورم و یا تغییر در ساختمان لیف جهت افزایش درجه نفوذ و رنگ پذیری آن با استفاده از مولکول های نافذی مانند آب و یا حلالهای آلی امکان پذیر و در حدی متداول می باشد. بنابراین سرعت و یکنواختی و فاکتورهای مهم دیگر در رنگرزی مستقیماً تخت تأثیر ساختمان ظریف و درونی الیاف می باشد.

خصوصیات رنگرزی الیاف پنبه به 2 عامل بستگی دارد:

قطر لیف

ساختمان داخلی لیف.

هرچه لیف ظریف تر باشد سرعت رنگرزی آن بالاتر خواهد بود. علت اینکه این رنگ ها را مستقیم نامیده اند. این است که کلاس رنگی اولین کلاسی بود که قابلیت رنگرزی پنبه را به طور مستقیم دارا بود. علاوه بر صنعت نساجی از این کلاس رنگی در صنایع دیگری مانند چرم و کاغذ نیز استفاده می گردد. اکثر رنگینه های مستقیم دارای پایه آرزو هستند. یک نمونه از این رنگینه ها رنگینه زرد Dir Golden yellow 2RS می باشد.

اصول جذب رنگینه های مستقیم:

رنگینه مستقیم در محلول رقیق آبکی به صورت ذرات مجتمع شده وجود دارد. در چنین حالتی از مجموع سطوح خارجی مولکول های رنگ کاسته شده و لذا از سطح تماس بین رنگ و لیف کاسته می گردد و وقوع چنین امری از نیروی جاذبه بین رنگ و لیف خواهد کاست. از سوی دیگر منافذ داخلی الیاف نیز اندازه محدود و معینی داشته و به اندازه ای بزرگ نیستند که بیش از 2 یا 3 مولکول مجتمع شده وارد آن ها شوند با عنایت به 2 مورد فوق به نظر می رسد که شکستن ذرات مجتمع شده جهت غلبه بر مشکلات رنگرزی ضروری است. آزمایشات انجام شده نشان داده است که درجه تجمع رنگ ها در حرارت های 100 ـ 90 خیلی کم بوده و بخش بیشتر رنگ ها به صورت مولکول های جداگانه در می آیند.

عوامل مؤثر در جذب و یکنواختی رنگ و رنگرزی عبارت است از:

1- حرارت 2- زمان رنگرزی 3- L:R 4- نمک 5- حلالیت اولیه رنگ های مستقیم.

راحت ترین رنگرزی را دارد ولی کم ثبات ترین رنگینه است. مکانیزم رنگرزی بر مبنای تشکیل پیوند و اندروالس و هیدروژنی می باشد. همانطوری که می دانیم گروه OH موجود در لیف تمایلی به از دست دادن الکترون دارد در نتیجه باند هیدروژنی بین رنگزا و لیف تشکیل می شود. همچنین خطی، مسطح و طویل بودن ساختار رنگزا به تشکیل پیوندهای واندروالس کمک می کند.

رنگ های مستقیم از لحاظ حساسیت در مقابل نمک و درجه حرارت به سه دسته تقسیم می شوند.

کلاس A: رنگینه خود یکنواخت شونده.

کلاس B: رنگینه ها حساس در مقابل نمک.

کلاس C: رنگ هایی هستند که جز دسته A و B نبوده و حساس به دما بوده در نتیجه مشکل ترین رنگینه های مستقیم از نظر یکنواختی می باشند.

افزایش نمک برای رنگ های مستقیم به خاطر افزایش جذب رنگ می باشد که اگر این عمل اضافه کردن به دقت و به صورت یکنواخت و در زمان های متفاوت انجام شود باعث افزایش یکنواختی رنگرزی می شود چون رنگ های مستقیم عموماً در مقابل شستشو و نور ثبات خوبی از خود نشان نمی دهند. از این رو یکسری عملیات به منظور بهتر کردن ثبات رنگینه مستقیم انجام می دهند که توسط نمک های فلزی آلوئیدها و ترکیبات آلی کاتیونیک صورت می گیرد.

نمک های فلزات مس و کرم نظیر سولفات مس و بی کرومات می باشد که عملا در این روش از سولفات مس و بی کرومات معمولا بیشتر استفاده می گردد زیرا که کمپلکس های زیادی بت رنگینه های مستقیم صورت می گیرد. رنگ هایی که توسط سولفات مس می توان روی آن ها کمپلکس تشکیل داد شامل:

Benzo fast copper

ساندوز cupra fix

Cib – cupran finc

می باشند. این دسته از رنگ ها ثبات خوبی بعد از عمل کردن با فلزات مس از خود نشان می دهند. ولی بزرگترین عیب این دسته از رنگ ها کاهش ثبات در برابر عرق بدن می باشد. بخش اعظم رنگینه های مستقیم از دسته رنگینه های دی آزو هستند و عملا در سطح محدودی رنگینه های مونو آزو آن ها مورد استفاده قرار می گیرد. ذکر این نکته ضروری است که منظور از رنگینه های مستقیم ترکیباتی است که بر مبنای نیروهای قطبی نیروهای واندروالس و اتصالات هیدروژنی جذب لیف می شوند و عمدتا برای رنگرزی الیاف سلولزی به کار برده می شوند.

رنگینه های محلول در آب مونوآزو مستقیم اغلباً سیستم های حلقوی ایزوسیکلیک هستند. در بسیاری از آنها مشتقات Jasid به عنوان عضو جفت شونده مشاهده می شوند.

روش انجام آزمایش:

در این آزمایش سه فاکتور مورد بررسی قرار گرفته که شامل:

بررسی اثر L:R

بررسی اثر الکترولیت (نمک)

بررسی اثر دما

رنگرزی بر روی پنبه (2)

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 12

هدف: رنگرزی با رنگ های راکتیو و تأثیر در شید رنگی و تأثیر دما و قلیل و نمک بر روی کالای سلولزی.

مقدمه و تئوری:

براساس شواهد تجربی و عوامل شیمیایی به کار رفته انتشار و نفوذ رنگ ها و سایر مولکول های نافذ در مناطق کریستالی به مناطقی که تا درجه معینی منظم هستند میسر نیست و اینگونه مناطق معمولاً مناطق غیر قابل دسترس در برابر نفوذ مواد شیمیایی از جمله رنگ می باشند و لذا نفوذ رنگ ها و سایر مواد محدود به مناطق بی نظمی است که برای آن ها قابل دسترسی می باشد.

چنین مناطقی شامل محدوده ای از مناطق با درجه نظم پایین تا مناطق کاملاً آمورف می باشد.

تورم و یا تغییر در ساختمان لیف جهت افزایش درجه نفوذ و رنگ پذیری آن با استفاده از مولکول های نافذی مانند آب و یا حلالهای آلی امکان پذیر و در حدی متداول می باشد. بنابراین سرعت و یکنواختی و فاکتورهای مهم دیگر در رنگرزی مستقیماً تخت تأثیر ساختمان ظریف و درونی الیاف می باشد.

خصوصیات رنگرزی الیاف پنبه به 2 عامل بستگی دارد:

قطر لیف

ساختمان داخلی لیف.

هرچه لیف ظریف تر باشد سرعت رنگرزی آن بالاتر خواهد بود. علت اینکه این رنگ ها را مستقیم نامیده اند. این است که کلاس رنگی اولین کلاسی بود که قابلیت رنگرزی پنبه را به طور مستقیم دارا بود. علاوه بر صنعت نساجی از این کلاس رنگی در صنایع دیگری مانند چرم و کاغذ نیز استفاده می گردد. اکثر رنگینه های مستقیم دارای پایه آرزو هستند. یک نمونه از این رنگینه ها رنگینه زرد Dir Golden yellow 2RS می باشد.

اصول جذب رنگینه های مستقیم:

رنگینه مستقیم در محلول رقیق آبکی به صورت ذرات مجتمع شده وجود دارد. در چنین حالتی از مجموع سطوح خارجی مولکول های رنگ کاسته شده و لذا از سطح تماس بین رنگ و لیف کاسته می گردد و وقوع چنین امری از نیروی جاذبه بین رنگ و لیف خواهد کاست. از سوی دیگر منافذ داخلی الیاف نیز اندازه محدود و معینی داشته و به اندازه ای بزرگ نیستند که بیش از 2 یا 3 مولکول مجتمع شده وارد آن ها شوند با عنایت به 2 مورد فوق به نظر می رسد که شکستن ذرات مجتمع شده جهت غلبه بر مشکلات رنگرزی ضروری است. آزمایشات انجام شده نشان داده است که درجه تجمع رنگ ها در حرارت های 100 ـ 90 خیلی کم بوده و بخش بیشتر رنگ ها به صورت مولکول های جداگانه در می آیند.

عوامل مؤثر در جذب و یکنواختی رنگ و رنگرزی عبارت است از:

1- حرارت 2- زمان رنگرزی 3- L:R 4- نمک 5- حلالیت اولیه رنگ های مستقیم.

راحت ترین رنگرزی را دارد ولی کم ثبات ترین رنگینه است. مکانیزم رنگرزی بر مبنای تشکیل پیوند و اندروالس و هیدروژنی می باشد. همانطوری که می دانیم گروه OH موجود در لیف تمایلی به از دست دادن الکترون دارد در نتیجه باند هیدروژنی بین رنگزا و لیف تشکیل می شود. همچنین خطی، مسطح و طویل بودن ساختار رنگزا به تشکیل پیوندهای واندروالس کمک می کند.

رنگ های مستقیم از لحاظ حساسیت در مقابل نمک و درجه حرارت به سه دسته تقسیم می شوند.

کلاس A: رنگینه خود یکنواخت شونده.

کلاس B: رنگینه ها حساس در مقابل نمک.

کلاس C: رنگ هایی هستند که جز دسته A و B نبوده و حساس به دما بوده در نتیجه مشکل ترین رنگینه های مستقیم از نظر یکنواختی می باشند.

افزایش نمک برای رنگ های مستقیم به خاطر افزایش جذب رنگ می باشد که اگر این عمل اضافه کردن به دقت و به صورت یکنواخت و در زمان های متفاوت انجام شود باعث افزایش یکنواختی رنگرزی می شود چون رنگ های مستقیم عموماً در مقابل شستشو و نور ثبات خوبی از خود نشان نمی دهند. از این رو یکسری عملیات به منظور بهتر کردن ثبات رنگینه مستقیم انجام می دهند که توسط نمک های فلزی آلوئیدها و ترکیبات آلی کاتیونیک صورت می گیرد.

نمک های فلزات مس و کرم نظیر سولفات مس و بی کرومات می باشد که عملا در این روش از سولفات مس و بی کرومات معمولا بیشتر استفاده می گردد زیرا که کمپلکس های زیادی بت رنگینه های مستقیم صورت می گیرد. رنگ هایی که توسط سولفات مس می توان روی آن ها کمپلکس تشکیل داد شامل:

Benzo fast copper

ساندوز cupra fix

Cib – cupran finc

می باشند. این دسته از رنگ ها ثبات خوبی بعد از عمل کردن با فلزات مس از خود نشان می دهند. ولی بزرگترین عیب این دسته از رنگ ها کاهش ثبات در برابر عرق بدن می باشد. بخش اعظم رنگینه های مستقیم از دسته رنگینه های دی آزو هستند و عملا در سطح محدودی رنگینه های مونو آزو آن ها مورد استفاده قرار می گیرد. ذکر این نکته ضروری است که منظور از رنگینه های مستقیم ترکیباتی است که بر مبنای نیروهای قطبی نیروهای واندروالس و اتصالات هیدروژنی جذب لیف می شوند و عمدتا برای رنگرزی الیاف سلولزی به کار برده می شوند.

رنگینه های محلول در آب مونوآزو مستقیم اغلباً سیستم های حلقوی ایزوسیکلیک هستند. در بسیاری از آنها مشتقات Jasid به عنوان عضو جفت شونده مشاهده می شوند.

روش انجام آزمایش:

در این آزمایش سه فاکتور مورد بررسی قرار گرفته که شامل:

بررسی اثر L:R

بررسی اثر الکترولیت (نمک)

بررسی اثر دما