مقره

‍ مقره چیست:
یکی از اجزاء مهم شبکه های فشار قوی ، مقره ها می باشد که بر حسب ولتاژ مورد استفاده و شرایط محیطی از نظر آلودگی و رطوبت ، شکل خاصی به خود می گیرند.
وظایف مقره ها در شبکه ها را می توان به صورت زیر بیان نمود :
1. تحمل وزن هادی های خطوط انتقال و توزیع برای نگهداری سیم های هوایی روی پایه ها و دکل ها در بدترین شرایط را داشته باشد.
2 . عایق بندی هادی ها و زمین و بین هادی ها با یکدیگر به عهده مقره است.

بنابراین مقره ها باید دارای خصوصیات زیر باشند :
1 . استقامت الکتریکی بالا.
2. استقامت مکانیکی بالا.
3. عاری از ناخالصی و حفره های داخلی.
4. استقامت در برابر تغییرات درجه حرارت و عدم تغییر شکل در اثر تغییر دما
5. ضریب اطمینان بالا.
6. ضریب تلفات عایقی کم.
7. در برابر نفوذ آب و آلودگی ها مقاوم باشد.
جنس مقره ها معمولاً از چینی یا شیشه است.

ترانس جریان

برای انتخاب ترانس جریان  12 آیتم مهمی که بایستی مدنظر قرار داد به شرح ذیل می باشد:🔻🔻

1- کاربرد: بر حسب اینکه آیا ترانسفورماتور برای حفاظت استفاده میشود یا اندازه گیری ،ترانسفورماتور حفاظتی یا اندازه گیری انتخاب میشود.✅

2-حداکثر ولتاژ سیستم (ولتاژ کاری): ترانسفورماتور جریان باید به گونه ای انتخاب شود که از نظر ایزولاسیون بتوان ولتاژ موثر فاز را تحمل نماید.✅

3- جریان اسمی اولیه: ترانس باید به گونه ای انتخاب شود که جریان اولیه اسمی از جریان مدار بیشتر بوده و حتی الامکان نزدیک به آن باشد.✅

4-جریان اسمی ثانویه: جریان اسمی ثانویه ترانس بر اساس ادوات متصل به ثانویه انتخاب میگردند .✅

5-فرکانس: فرکانس ترانس باید همان فرکانس شبکه انتخاب گردد.✅

6-جریان حرارتی کوتاه مدت اسمی Ith : مقدار جریان موثر اولیه است که یک ترانس بدون آسیب دیدن به مدت یک ثانیه تحمل میکند یا به عبارتی جریانی است که ترانس بدون رسیدن به درجه حرارتی که موجب بروز آسیب به ترانس شود در  یک ثانیه تحمل نماید . لازم به ذکر است تحمل جریان حرارتی کوتاه مدت برای ترانس بسیار ضروری میباشد  زیرا درصورتی که ترانس نتواند جریان خطا را تحمل نماید کل سیستم حفاظت عمل نخواهد کرد .✅

7-جریان دینامیک اسمی Idyn : مقدار پیک جریان اولیه است ترانس بدون صدمه دیدن الکتریکی یا مکانیکی ناشی از نیروهای الکترومغناطیسی میتواند تحمل کند ، در صورت بروز اتصال کوتاه پیک اول جریان بطور تقریبی 2.5 برابر جریان حرارتی کوتاه مدت خواهد شد لذا اینکه ترانس بتواند جریان دینامیک را تحمل نماید حائز اهمیت است.✅

8- بار: بار ترانس بر اساس مصرف ادوات متصل به ترانس جریان و تلفات اهمی تعیین میگردد.✅

9-کلاس دقت: بر حسب کاربرد ترانس جریان حفاظتی و یا اندازه گیری تعیین می گردد مثلا” برای ترانس جریان اندازه گیری ، دقت مورد نیاز اندازه گیری تعیین کننده کلاس دقت خواهد بود .✅

10- کلاس عایقی: بر اساس کلاس عایقی مورد نیاز سیستم تعیین میگردد.✅

11- ضریب حد دقت -ضریب امنیت ابزار دقیق : برای ترانس حفاظتی ضریب حد دقت مشخص کننده درجه حفاظت میباشد.✅

12- شرایط محیطی: درجه حرارت محیط و ارتفاع از سطح دریا درانتخاب ترانس بسیار مهم میباشند که با توجه به افزایش ارتفاع از سطح دریا ولتاژ عایقی سیستم  تغییر خواهد نمود.

اینورتر

 

💥اینورتر چیست و چه کاربردی دارد؟🔻

اینورتر (Inverter) یا مبدل برق دستگاه الکترونیکی است که جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) تبدیل می کند. جریان AC تبدیل شده می توانند بر اساس نیاز در هر ولتاژ و فرکانسی باشد که بوسیله ترانسفورماتورهای مناسب و مدارها کنترل می شود.

اینورترها قطعات متحرک ندارند و در طیف گسترده ای از ابزارهای کاربردی استفاده می شوند، از منبع تغذیه کامپیوتر گرفته تا ابزار بزرگ حمل و نقل فله. اینورترها معمولا برای تامین جریان AC از منابع DC مانند پانل های خورشیدی یا باتری مورد استفاده قرار می گیرند.

اینورتر نوسان ساز الکترونیکی قدرت بالا است. دلیل این نام گذاری آن است که این دستگاه عمل عکس مبدل برق AC به DC متداول را انجام می دهد. درواقع اینورتر یا درایو AC به دستگاهی گفته می شود که به کمک آن می توان سرعت یک موتور AC سه فاز را کنترل کرد بدون آنکه قدرت و گشتاور موتور کاهش یابد. اینورترها در ظرفیتهای مختلف ساخته می شوند مثلاً برای یک موتور با توان 20 اسب بخار باید از اینورتر 20 HP استفاده کرد.

از نظر ورودی اینورترها به دو دسته تک فاز و سه فاز تقسیم می گردند. البته خروجی همه آنها سه فاز است. برای اینورترهای با توان بالای 3 اسب فقط از ورودی سه فاز استفاده می گردد.

برخی از اینورتر های با توان پایین دارای هشداری مبنی بر عدم استفاده از آنها برای روشن کردن لامپهای فلورسنت معمولی هستند. دلیل این هشدار این است که خازن تصحیح توان به صورت موازی با لامپ وصل شده است. با برداشتن خازن مشکل رفع خواهد شد.

ویژگی های اینورتر🔻🔻

کاهش انرژی مصرفی و لذا کاهش هزینه برق، کاهش جریان راه اندازی و در نتیجه طولانی شدن عمر موتور ، امکان تغییر سرعت موتور، امکان تغییر جهت حرکت موتور، داشتن حفاظت در برابر اضافه بار، امکان کار موتور در شرایطی که ولتاژ ورودی متغیر است، امکان کنترل از راه دور، ایجاد سرعت بیشتر از سرعت نامی موتور، برنامه ریزی کردن حرکت.

اینورتر به صورت هوشمند میزان بار وارده به موتور را تشخیص داده و متناسب با همان بار، به موتور جریان می دهد و این جریان در بسیاری از مواقع از جریان نامی موتور کمتر است. دستگاهی الکترونیکی است که بوسیله آن می توان سرعت موتورهای سه فاز را تغییر داد.

دیگر کاربردها و مزایای آن می توان به موارد زیر اشاره کرد :🔻🔻

تنظیم کننده سرعت موتور (کنترل دور)

تغیر دهنده جهت دور به راحتی و بدون نیاز به کنتاکتور

روشن و خاموش نمودن موتور بدون نیاز به قطع و وصل برق اصلی

کاهش ضربه های مکانیکی و در نتیجه افزایش طول عمر مفید قسمت مکانیکی

**حفاظت موتور در مقابل افزایش ولتاژ و جلوگیری از آسیب دیدن موتور

راه اندازی نرم موتور بدون هیچگونه ضربه به قسمتهای مکانیکی مثل کوپلینگها ، گیر بکسها ، تسمه ها ، زنجیرها و ... و در نتیجه افزایش طول عمر مفید موتور و سایر قسمتهای مکانیکی را به دنبال خواهد داشت .

حفاظت موتور در برابر اضافه بار؛ در این حالت چنانچه بار موتور از مقدار معمول مجاز بیشتر شود ، اینورتر موتور را خاموش می نماید و به کاربر پیام اضافه بار نشان می دهد .
 
جلوگیری از گرم کردن و در نهایت سوختن موتور در کابرد هایی که موتور به طور مداوم چپگرد و راستگرد و یا خاموش می شود

همچنین چون در بسیاری از کاربر دها انرژی زیادی برای راه اندازی لازم است موتور انتخاب شده را با توان بالاتری انتخاب می کنند بنابراین میزان جریان زیادتری هم در حین کار از شبکه استفاده می کند .

چنانچه از اینورتر استفاده شود ، اینورتر به صورت کاملا اتوماتیک این جریان را در حین راه اندازی به مقدار لازم افزایش و در حین کار به مقدار لازم کاهش می دهد ، بنابراین به طور کلی هزینه برق مصرفی کاهش چشم گیری خواهد داشت .

در بسیاری از کاربردها به هنگام راه اندازی ،‌موتور جریان بسیار بالایی از شبکه می کشد و موجب کاهش ولتاژ شبکه و ایجاد صدماتی به تاسیسات برق رسانی و سایر دستگاهها می گردد . این جریان به 6 برابر جریان نامی موتور می رسد که بسیار نا مطلوب می باشد .

چنانچه از اینورتر استفاده شود این اضافه جریان بسیار اندک خواهد شد ( حداکثر 0.2 برابر ) به عنوان مثال اگر یک موتور با جریان نامی 10آمپر کار کند در هنگام راه اندازی این جریان به 60آمپر می رسد و در صورت استفاده از اینورتر این جریان حداکثر به 12آمپر می رسد .

کاهش جریان موتور به صورت اتوماتیک در هنگامی که بار موتور کم می شود . این قابلیت به غیر از کاهش هزینه برق مصرفی موجب افزایش طول عمر مفید موتور خواهد شد .

امکان استفاده از برق تکفاز 220 ولت به جای سه فاز 380 ولت برای راه اندازی موتور سه فاز حداکثر با توان 3HP ( 2.2kw ). به این معنا که می توان با برق خانگی یک موتور سه فاز را کاملا به صورت عادی راه اندازی نمود 

ولتاژ گام

 

روش ایمنی در برابر ولتاژ گام

ولتاژ گام اختلاف ولتاژ مابین دو مکانی است که گامها جدا از هم بر روی زمین انرژی دار قرار می گیرند. ولتاژ گام تا شعاع چند متر در اطراف محل اصابت صاعقه پراکنده است و افرادی را که در مسیر حرکت آن قرار دارند دچار برق گرفتگی می‌کند.

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: ولتاژ گام اختلاف ولتاژ مابین دو مکانی است که گامها جدا از هم بر روی زمین انرژی دار قرار می گیرند. ولتاژ گام تا شعاع چند متر در اطراف محل اصابت صاعقه پراکنده است و افرادی را که در مسیر حرکت آن قرار دارند دچار برق گرفتگی می‌کند.

در این حالت، اگر شما روی زمین انرژی دار بایستید، اختلاف قابل ملاحظه ای در ولتاژ بین محل قرار گیری هر پا می تواند وجود داشته باشد و جریان الکتریکی می تواند از یک پا به پای دیگر جریان یابد.

 

در صورت وجود ولتاژ گام، باید به صورت قدم‌هایی با گام کوتاه و سریع (پاورچین، پاورچین) یا با جهش یعنی به صورتی که هم زمان دوپای شما روی زمین نباشند از محل دور شوید تا دچار برقگرفتگی نشوید.

 

 

برخورد صاعقه با خطوط انتقال انرژی و دکلها و هدایت آن به زمین نیز میتواند منجر به تولید ولتاژ‌ گام گردد. ولتاژ گام تا شعاع چند متر در اطراف محل اصابت صاعقه پراکنده است و افرادی را که در مسیر حرکت آن قرار دارند دچار برق گرفتگی می کند.

ولت امپر

ولت آمپر چیست؟

تـوان ظاهـری بـا واحـد ولـت آمـپر (VA) بـرای سـاده‌تر کـردن اعـداد و محاسـبه‌ی راحـت‌تر جـریان مصرفـی به کار مـی‌رود. از آن‌جا که VA = RMS volts × RMS amp  (مقدار مؤثر ولتاژ × مقدار مؤثر جریان) ، می‌توان مقدار VA را بر مقدار مؤثر ولتاژ تقسیم کرد تا مقدار مؤثر جریان مصرفی دستگاه به دست آید. دانستن مقدار مؤثر جریان به شما کمک می‌کند که اندازه‌ی اتصالات، مدارشکن‌ یا فیوزهایی که جریان دستگاه شما را تأمین می‌کنند، بدانید. ( منظور از اندازه، مقدار مؤلفه‌های مختلف مانند ولتاژ، جریان و … است. )

توان ظاهری چگونه محاسبه می‌شود؟

توان ظاهری برای مدارهای جریان مستقیم با ضرب ولتاژ (Vdc) در جریان (Idc) به سادگی به دست می‌آید:

VA = V_dc × I_dc

در مدارهای جریان مستقیم توان ظاهری با توان واقعی برابر است. (در جریان مستقیم VA = W )

در مدارهای جریان متناوب، VA حاصل ضرب مقدار مؤثر ولتاژ (V_RMS) در مقدار مؤثر جریان (I_RMS) است.

VA = V_RMS × I_RMS

شما می‌توانید با ضرب مقدار مؤثر به دست آمده برای ولتاژ در مقدار مؤثر به دست آمده برای جریان، توان ظاهری را در واحد ولت آمپر به دست آورید.

کاربردهای توان ظاهری

با فرض اینکه مقدار ولتاژ را می‌دانید، توان ظاهری یک دید کلی از مقدار جریان مصرفی مدار به شما می‌دهد. برای مثال، ولتاژ استاندارد برای مصارف خانگی در ایالات متحده، 120 VRMS است. اگر بر روی یک محصول 300 ولت آمپر درج شده باشد، (عدد درج شده به حداکثر مقدار توان مصرفی دستگاه اشاره دارد.) و از منبعی جریان متناوب با ولتاژ خطی 120 V_RMS تغذیه کند، می‌توان حداکثر جریان مورد انتظار را این‌گونه محاسبه کنید:

300 VA/120 V_RMS = 2.5 A_RMS

بنابراین، شما می خواهید اطمینان حاصل کنید که سیم‌ها و مدارهای مرتبط با عرضه این محصول حداقل جریان 2.5 A_RMS را فراهم کنند.

معمولاً بر روی محصولات الکترونیکی اطلاعاتی مانند حداکثر توان الکتریکی ورودی، ولتاژ ورودی، فرکانس و حداکثر توان ظاهری درج شده است.

برای ترکیب توان ظاهری چند دستگاه جریان مستقیم، ولت آمپرها (توان ظاهری) را به صورت خطی با یکدیگر جمع کنید. با این حال در ترکیب توان ظاهری (یا جریان) چند دستگاه جریان متناوب برای بدست آوردن مقداری دقیق، هیچ راه ساده و مستقیمی وجود ندارد زیرا که جریان دستگاه‌ها الزاماً با یکدیگر هم‌فاز نیستند در نتیجه نمی‌توان آن‌ها را به صورت خطی جمع کرد. امّا اگر شما به سادگی هر ولت آمپر (یا جریان) را با یکدیگر جمع کنید، نتیجه، یک تخمین محافظه‌کارانه از مقدار واقعی خواهد بود؛ چرا که مقدار واقعی همیشه کوچک‌تر یا مساوی این عدد است.

ضریب توان، اصطلاح مفید دیگری برای این بحث است که تحت عنوان «نسبت W (توان واقعی) به VA (توان ظاهری)» تعریف می‌شود.

ضریب توان:  PF = W/VA

ضریب توان همواره عددی بین صفر و یک است زیرا توان واقعی که یک دستگاه مصرف می‌کند همیشه کوچک‌تر یا مساوی توان ظاهری آن است. توجه داشته باشید که ممکن است اختلاف پتانسیل در یک مدار بسیار زیاد باشد یا جریان بسیار بالا باشد ولی انرژی مصرف نکند. (صفر وات هدر دهد.)

با عقل جور در نمی‌آید اما این درست است که اگر مدار کاملاً غیرفعال باشد، (یک خازن یا القاگر محض) کار انجام نخواهد داد و گرمایی نیز تولید نخواهد کرد. پس صفر وات مصرف (یا هدر) می‌دهد. با این حال می‌تواند جریان قابل توجهی را جلب کند که موجب افزایش قابل توجه VA می‌شود.

در این مورد، ضریب توان صفر است و به این دلیل ممکن است که رابطه‌ی بین فازهای موج جریان و ولتاژ مانند مداری که دائماً در حال جذب توان واقعی و پس دادن آن است، عمل کند. بنابراین برآیند توان واقعی مصرف شده، صفر است.

خلاصه

وات و ولت آمپر هر دو یکای اندازه‌گیری توان هستند امّا تشابه آن‌ها به همینجا ختم می‌شود. وات، یا گرما تولید می‌کند و یا کار انجام می‌دهد در حالی که ولت آمپر به سادگی اطلاعاتی نظیر اندازه‌ی سیم‌ها، فیوزها و یا مدارشکن‌ها را به شما می‌دهد. وات به صورت خطی جمع می‌شود امّا ولت آمپر، خیر. برای اندازه گیری W ، شما نیازمند یک وات متر مخصوص هستید. برای محاسبه‌ی ولت آمپر، می‌توان از یک مولتی‌متر استاندارد برای اندازه‌گیری V_RMS و I_RMS بهره برد و حاصل را به دست آورد.

برای درک بیشتر از تفاوت میان آمپر، ولت و وات میتوانید به مطلب زیر مراجعه نمایید:

گازsf6

✅گاز SF6  چیست؟
گاز SF6  در صنعت برق، به عنوان یک ماده عایقی در تجهیزات فشار قوی و در سطوح ولتاژ بالا، بسیار کاربرد دارد. اگرچه SF6 خالص به لحاظ شیمیایی خنثی می‏باشد، اما در عین حال یک گاز گلخانه ای قوی با یک شبکه مولکولی است که خواص آن در شرایط گرما، بسیار فراتر از دی اکسید کربن خواهد بود. ساختمان مولکولی گاز SF6 به صورت یک شش ضلعی است که در هر گوشه آن یک اتم فلوئور و در مرکز آن یک اتم گوگرد قرار گرفته و فاصله هر اتم از اتم فلوئور 58 آنگستروم است.
وزن اتمی این گاز برابر با 06/146 و در فرمول شیمیایی آن 95/21% گوگرد و 05/78% فلوئور موجود است. در حالت گازی از قانون گازهای طبیعی پیروی می کند و لذا تغییر فشار فقط با تغییر درجه حرارت و آن هم در محدوده به نسبت بزرگی از آن صورت می گیرد . ویژگی فشار- حرارت  گاز SF6 نمایانگر حالت تعادل بین گاز و مایع است یعنی در همان حالتی که در سیلندرهای حامل خود وجود دارد.
گاز SF6  یکی از نادرترین عناصر غیر اکتیو در شرایط معمولی است. در یک محفظه کوارتز تا 500 درجه سانتی گراد هیچ تجزیه ای روی آن صورت نمی گیرد. در درجات بالاتر از 150 درجه سانتی گراد بعضی از فلزات به عنوان کاتالیزور در جهت تجزیه حرارتی به تدریج روی آن موثر واقع میشود، لذا باید در انتخاب یک فلز مناسب جهت محفظه SF6 دقت لازم صورت گیرد. SF6 غیر سمی، غیر قابل اشتعال و دارای خاصیت خوب حرارتی و انتقال حرارتی ( 6/1 برابر هوا) است.
گاز هگزا فلوئورید گوگرد (SF6) یک دی الکتریک عالی با خواص بی نظیر در قطع کنندگی ( خاموش کردن) قوس می باشد و این ویژگی منجر به کاربرد وسیع و موفقیت آمیز در کلیدهای قدرت پستهای گازی شده است. معرفی و شناخت آن در سال 1960 بوده و تجهیزات گازی SF6  تا سال 1980 ساخته شده اند. امروزه، کاربرد این گاز به حد مطلوبی رسیده و تعداد تجهیزات تعویضی ( تجهیزات روغنی جایگزین شده با گازی)، افزایش یافته است. تحت شرایط ایده آل، وقتی یک عمل تخلیه در کلید رخ می دهد، هرکدام از اتمهای فلوئور موجود در گاز SF6  یک الکترون گرفته و از اتم گوگرد جدا می شوند و هنگام پایان عمل، آن الکترون بدست آورده را از دست داده و با ترکیب با یک اتم گوگرد ، دوباره گاز SF6 را تشکیل میدهد که به این مراحل "خودسازی" و یا " خواص بازیابی " گاز SF6  گویند. این واکنش در تجهیزات الکتریکی گازی ( SF6 ) فشار قوی رخ میدهد و وقتی که ذرات دیگری از قبیل اکسیژن ، آب حاصل از آلودگی اتمسفری ، کربن موجود در مؤلفه های تفلونی کلید ، مس ، تنگستن موجود در کنتاکتها و همچنین آلومینیوم ، با ذرات گوناگونی که از تجزیه SF6  بوجود آمده اند برخورد نماید، واکنش میدهد .

اسپارک گپ چیست و چه کاربردی دارد

اسپارک گپ چیست و چه کاربردی دارد؟

برقگیـر با مقاومت غیر خطی و اسپارک گپ

این نوع برقگیر از یک یا چند خازن سری همراه با یک یا چند مقاومت غیر خطی تشکیل شده است، این خازنها که اصولا ً بصورت فواصل هوایی می‏باشد در حالت کار عادی سیستم از عبور جریان الکتریکی به داخل برقگیر جلوگیری می‏کنند. چنانچه ولتاژ سیستم به عللی بالا رود،  فواصل هوایی بین خازنها هادی شده و جریان الکتریکی عبور می‏کند عبور جریان از مقاومت غیر خطی میزان افت و ولتاژ دو سر برقگیر را مشخص می‏کند .

ا

ارستر کلاس B+C │ ارستر کلاس ۱+۲

فواصل هوایی موجود در برقگیر باید طوری باشد که در مقابل حداکثر ولتاژ کار سیستم مقاوم بوده ولی اگر به عللی اضافه ولتاژ  اعمال شده اتصال کوتاه شود پس از برقراری شرایط عادی بتواند جریان را قطع کند که این کار توسط مقاومت های غیر خطی انجام می‏گیرد .  مجموعه قسمت خازن‏ها و مقاومت غیر خطی در داخل یک ایزولاتور ساخته شده از مواد عایقی قرار می‏گیرند . انتخاب چند خازن در برقگیر بجای یک خازن به این دلیل صورت می‏گیرد که استقامت برقگیر در مقابل ولتاژهای برگشتی زیاد گردد برای اینکه تقسیم ولتاژهای روی خازن‏ها بطور مساوی انجام گیرد. یک سری خازن و مقاومت موازی در دو سر فاصله‏های هوایی قرار می‏دهند و این کار را درجه‏بندی ولتاژ می‏گوئیم، یعنی یکنواخت نمودن توزیع ولتاژ در روی خازنهای متوالی

محافظت از ولتاژ و ولتاژ های ناگهانی

حلقه کرونا یا کروناگیر

همانطور که در شکل دیده می شود برقگیرها در قسمت فوقانی خود مجهز به یک وسیله حلقه ای شکل هستند که این وسیله به حلقه کرونا یا کروناگیر معروف می باشد .

همانطور که می دانیم پدیده کرونا تخلیه الکتریکی ناقص در یک میدان غیر یکنواخت می باشد . در پستهای فشار قوی این پدیده بالاخص در محل های اتصال هادیها به تجهیزات دیده می شود .

لذا برای برطرف کردن این عیب باید میدان را در این نواحی یکنواخت کنند تا اثرات مخرب کرونا کمتر گردد . برقگیرهایی که امروز در پستها بکار می روند از نوع ZNOO می باشند که در داخل آنها قرص هایی از جنس اکسید رویZNO   می باشد که بسته به سطح ولتاژ شبکه تعداد آنها متغیر است .

برقگیـر با مقاومت غیر خطی

همانطور که می دانیم این برقگیرها باید همانند یک مقاومت غیر خطی عمل کنند یعنی در برابر ولتاژ نامی شبکه امپدانس بالایی را از خود نشان دهند و در برابر ولتاژهای بالاتر از ولتاژ نامی شبکه امپدانس کمی را از خود نشان دهند تا تخلیه صورت گیرد . لذا قرص های اکسید روی بکار رفته در برقگیرو ارسترهای امروزی در واقع نقش مقاومت غیر خطی را بازی می کنند که دارای جریان نشتی بسیار کمی می باشند. لذا به روی این قرص ها ولتاژ تقسیم می گردد.

ارستر یا وریستور چگونه کار می کند ؟

حال اگر میدان غیر یکنواخت باشد قاعدتاً تقسیم ولتاژ بر روی قرص ها یکسان نخواهد بود؛ در این صورت یک قرص و به خصوص قرص های بالایی ولتاژ بالاتری را از سایر قرص ها متحمل می شوند و زودتر آسیب می بینند و این امر سبب عملکرد نادرست برقگیر می شود لذا اگر بتوانند به طریقی میدان را یکنواخت کنند . تقسیم ولتاژ بین قرصها شکل متعادل تری را به خود می گیرد و قاعدتاً عمر قرصها افزایش می یابد و عملکرد برقگیرها بهتر میگردد.

برای این کار از وسیله ای به نام کروناگیر یا حلقه کرونا استفاده می کنند؛ که در حقیقت هم میدان را به سمت یکنواختی سوق می دهد و هم تقسیم ولتاژ را به روی قرص ها به حالت متعادلی نزدیک می نماید.

وریستور و ارستر ارستر – وریستور – برقگیر – اسپارک گپ

برقگیـر بدون فاصله هوایی

یک نوع برقگیر بدون فاصله هوایی امروزه بکار می‏رود که خازنهای سری آن از قطعات اکسید روی می‏باشد که این قطعات بصورت قرصهایی با اندازه‏های مختلف ساخته شده و روی هم قرار می‏گیرند. این برقگیرها از نظر ساخت ساده‏تر بوده و دارای حجم کمتری نیز می‏باشد. این برقگیرها می‏توانند در ولتاژهای پائین‏تر عمل کنند بنابراین سطح ولتاژ حفاظت تجهیزات را نیز می‏توان پائین‏تر آورد و در نتیجه در هزینه‏ها صرفه‏جویی نمود و جریان نشتی در این نوع برقگیرها کمتر است یا تقریباً صفر است.

برقگیـر خـازنی

این نوع برقگیر برای ولتاژهای فشار ضعیف استفاده می‏شود که انرژی اعمال شده حاصل از موج ولتاژ در خازن ذخیره می‏شود.

کاتالوگ ارستر، مدار ارستر، پروژه ارستر

برقگیـر فیـوزی

این نوع برقگیر نیز طوری ساخته می‏شود که در مقابل  اضافه‏ ولتاژ که سبب عبور جریان زیادی از برقگیر بشود می‏سوزد و جرقه داخل آن توسط گاز یا مواد نسوز درون آن خاموش می‏شود و اکثراً بعنوان حفاظت ثانویه بکار می‏رود.

ارستر BNC و ارستر TNC برقگیر

برقیگر

برقگیر LIGHTNING ARRESTER

در ایستگاه‌های فشار قوی دامنه ولتاژهای موجی تخلیه جوی از سطح عایقی تجهیزات فشار قوی بیشتر می‌باشد و باعث صدمه زدن به ایزولاسیون داخلی تجهیزات فشار قوی می شود. بنابراین به منظور حفظ ایزولاسیون داخلی تجهیزات فشار قوی در قبال ولتاژهای موجی تخلیه جوی ضروری است دامنه ولتاژهای موجی تخلیه جوی تا حد مناسبی کمتر از سطوح عایقی تجهیزات محدود گردیده و از حد مناسب تجاوز ننماید .

کاهش دامنه اضافه ولتاژهای موجی تخلیه جوی، توسط برقگیرهای فشار قوی پیش بینی شده در ابتدای خطوط انتقال انرژی وارد شده به ایستگاه‌ها امکان پذیر می‌گردد .

برقگیرهای فشار قوی، تخلیه اضافه ولتاژهای موجی تخلیه جوی ظاهر شده در هادی های خطوط انتقال و ایستگاه‌های فشار قوی را به زمین امکان پذیر ساخته و بلافاصله پس از برقراری جریان تخلیه جوی در فاصله زمانی چند میکرو ثانیه و کاهش دامنه ولتاژ موجی، مسیر جریان تخلیه در برقگیر قطع می‌شود. پس نتیجه می­گیریم که بااستفاده از برقگیرها و قبول مقدار ریسک می‌توان سطح عایقی نجهیزات که از نظر اقتصادی خیلی مهم می‌باشد را تا حد مناسبی کاهش داد .

 

انواع برقگیرها :

برقگیرها را از نظر نوع ساخت را می توان به گروه‌های زیر تقسیم کرد:

 

1-برقگیر بافاصله هوائی Gap Type Arrester

این نوع برقگیر عبارتست از یک جفت الکترود که یکی از الکترودها به زمین و دیگری به فاز متصل است و بین آن‌ها فاصله هوائی وجود دارد. وقتی که ولتاژ بین الکترودها از ولتاژ شکست هوا بیشتر شد شکست الکتریکی در هوا صورت می‌گیرد. این نوع برقگیر ساده‌ترین نوع برقگیر است .

 

2-برقگیر میله ای یا آرماتور

کلا جهت حفاظت ترانسفورماتورها و زنجیره‌های ایزولاتور خطوط انتقال انرژی الکتریکی در مقابل اضافه ولتاژ می توان از برقگیر میله‌ای استفاده کرد. بدان معنی که طول مقره را توسط دو میله فلزی شاخی شکل که در دو سر ایزولاتور نصب می‌شود بطور مصنوعی کوتاه می‌کنند. این وسیله عملاً برای حفاظت ایزولاتور به کار برده می‌شود و باعث می‌شود که جرقه و حرارت ناشی از آن از ایزولاتور دور نگه داشته شود در این صورت حرارت جرقه باعث صدمه زدن به ایزولاتور نمی‌شود .

فاصله بین دو الکترود باید طوری انتخاب شود که در مقابل بیشترین مقدار ولتاژ سیستم استقامت‌ کند ولی اضافه ولتاژ باعث تخلیه الکتریکی در آن شود .

برای شروع تخلیه الکتریکی در فاصله هوائی حداقل باید یک الکترون آزاد در محل باشدت میدان الکتریکی زیاد موجود باشد. در این صورت به کمک میدان، الکترون شتاب می‌گیرد و با اتم‌ها و یا مولکول‌های خنثی تصادم خواهد کرد. اگر شدت میدان الکتریکی بقدر کافی بزرگ باشد انرژی الکترون‌ها بقدر کافی خواهد بود که اتم‌ها و مولکول‌های خنثی را یونیزه کند. این عمل بصورت بهمن و ار ادامه خواهد یافت تا مقدار زیادی از ذرات یونیزه در فضای بین دو الکترود بوجود آید و فاصله هوائی قابلیت هدایت جریان را بدست آورد و بعبارت دیگر تخلیه الکتریکی صورت گیرد .

3-برقگیر از نوع مقاومت غیر خطی یا برقگیر بافنتیل Non Linear resistor type arrester

از برقگیر باید در موقع کار عادی شبکه جریان عبور نکند، در ثانی برقگیر بایستی فقط در موقعی که شبکه دارای آنچنان ولتاژی است که برای دستگاه‌های الکتریکی مثل مقره و ترانسفورماتور خطرناک است عمل کند. در ثالث باید موقعی که ولتاژ شبکه به مقداری که دیگر خطرناک نیست رسید، بلافاصله برقگیر جریان را قطع کند و شبکه را به حالت عادی خود برگرداند. تمام شرایط فوق در برقگیر بامقاومت غیر خطی جمع است .

این نوع برقگیرها که به Valve Type معروف هستند در حال حاضر در شبکه از آن‌ها استفاده می‌شود. این نوع برقگیرها از یک یا چند خازن سری همراه بایک یا چند مقاومت غیر خطی تشکیل شده است. این خازن‌ها ( فواصل هوائی ) لازمند تا در حالت کار عادی سیستم از عبور جریان الکتریکی به داخل برقگیرها جلوگیری شود  این مجموعه در داخل یک لوله مقره که طول آن بستگی به ولتاژ دارد قرار دارد .

ولتاژ شبکه نمی‌تواند باعث شکست در فاصله هوائی بشود و مقاومت سری خیلی بالا است و جریان از برقگیر عبور نمی کند . در اثر اضافه ولتاژ در ترمینال برقگیر فاصله هوائی سری تحمل اضافه ولتاژ نداشته و جرقه در دو سر الکترود آن زده می شود و در همین حال مقاومت غیر خطی شدیدا کاهش می یابد و جریان به زمین تخلیه می‌شود. پس از تخلیه اضافه ولتاژ مقاومت برقگیر زیاد شده و جریان قطع برقگیر خاموش می‌شود. فاصله هوائی جرقه از دو الکترود که ممکن است نوک آن صاف و یا تیز باشد تشکیل شده و مقاومت های غیر خطی بصورت بلوک‌های سیلندری از جنس سیلیکان کاربید ساخته می‌شود. ساختمان این برقگیرها طوری است که گازهای تولید شده در اثر جرقه به خارج هدایت می‌شود و به این وسیله سوپاپ تخلیه فشار گفته می‌شود. لازم به توضیح است که ممکن است در حین کار عادی شبکه در اثر اضافه ولتاژهای ولتاژ برقگیر جریان‌های کمی از برقگیر عبور نموده که رفته رفته باعث ایجاد گاز می‌گردد . سوپاپ تخلیه فشار پس از اینکه فشار به حد معین رسید گازها را تخلیه و از منفجر شدن برقگیر جلوگیری می کند .

معمولا در زیر هر برقگیر یک شمارنده وجود دارد که این شمارنده تعداد عملکردهای برقگیر را نشان می دهد یعنی هر بار که برقگیر اتصال به زمین انجام می دهد این شمارنده عمل کرده و یک شماره می اندازد لازم بذکر است که هر برقگیر برای کار در تعداد شماره های خاصی تنطیم شده است .

4-برقگیر از نوع اکسید روی Gapless Zn oxide arrester(zno)

در چند سال اخیر برقگیرهائی باطرح کاملا جدید بانام برقگیرهای اکسید روی ساخته و به بازار عرضه شده است که از نظر طرح و نحوه کار کرد بابرقگیرهای دیگر متفاوت می باشد . در این نوع برقگیرها فاصله هوائی وجود نداشته و فقط از مقاومت نوع اکسید روی استفاده می شود . مقاومت اکسید روی کاملا غیر خطی می باشد .

حذف فواصل هوائی ، مشخصات ولت ـ آمپر بی نهایت غیر خطی و ظرفیت حرارتی بالای دیسکهای zno و وجود یک سطح حفاظتی معین ، حذف تقریبی جریان نشتی و کاهش احتمال قطعی در شبکه ، افزایش ظرفیت جذب انرژی ، سادگی ساختمان و افزایش قابلیت اطمینان ، ایجاد حالت گذاری کمتر و غیره ویژگیهای ممتازی به برقگیر نوع zno  داده است .

 

اختلاف فاز چیست

    تعریف اختلاف فاز

اختلاف فاز برای یک شکل موج سینوسی، مقدار جابجایی زاویه‌ای شکل موج نسبت به نقطه مرجع معین در محور افقی است. این زاویه با نماد (ϕ.) نشان داده می‌شود و بر حسب درجه یا رادیان اندازه‌گیری می‌شود. به عبارت دیگر، اختلاف فاز بین دو موج، اختلاف بین دو شکل موج نسبت به یک محور مشترک است. طبق قرارداد، تنها شکل موج‌های سینوسی با فرکانس یکسان می‌توانند اختلاف فاز داشته باشند.

اختلاف فاز ϕ. برای یک شکل موج متناوب می‌تواند از صفر تا مقدار ماکزیمم خود یعنی دوره تناوب موج سینوسی (T.) متغیر باشد. بسته به واحد زاویه انتخاب شده. ϕ. می‌تواند مقادیری از ۰تا۲π. یا از صفر تا ۳۶۰∘داشته باشد.

اختلاف فاز را می‌توان به صورت اختلاف زمانی t. نسبت به دوره تناوب T. یا کسری از دوره تناوب نیز نمایش داد. 
T. می‌تواند مقادیری مثل +۱۰m. s. یا−۵۰u. S. داشته باشد. اما در حالت کلی بهتر است که اختلاف فاز به صورت اندازه زاویه‌ای بیان شود.

به همین دلیل، معادله داده شده برای مقدار لحظه‌ای شکل موج ولتاژ یا جریان سینوسی تغییر می‌کند تا زاویه فاز شکل موج را در بر گیرد. عبارت شکل موج لحظه‌ای با احتساب فاز به صورت زیر نوشته می‌شود:


که در آن:

A. m.، دامنه شکل موج است.
ω. t.، فرکانس زاویه‌ای شکل موج با واحد رادیان بر ثانیه (rad/s) است.
ϕ.، زاویه فاز با واحد درجه یا رادیان است. این زاویه، نشان‌دهنده اختلاف فاز شکل موج نسبت به نقطه مرجع به چپ یا راست است.

فاز مثبت و فاز منفی در شکل موج سینوسی

 

اگر قسمتی از شکل موج سینوسی که شیب مثبت دارد، قبل از زمانt. =۰از محور افقی عبور کند، گفته می‌شود که شکل موج به سمت چپ جابجا شده است. در این حالت.ϕ. >۰و زاویه فاز مثبت است؛ بنابراین در این حالت، فاز شکل موج نسبت به مرجع در حالت تقدم قرار می‌گیرد. به عبارت دیگر، به نظر می‌رسد این موج زودتر از زاویه ۰∘عبور کرده است. در این حالت بردار خلاف جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخد.

به همین ترتیب، اگر قسمتی از شکل موج سینوسی که شیب مثبت دارد، بعد از زمان t. =۰از محور افقی عبور کند، گفته می‌شود که شکل موج به سمت راست جابجا شده است. پس ϕ. <۰و زاویه فاز در این حالت منفی است. گفته می‌شود فاز شکل موج نسبت به مرجع در حالت تاخیر قرار می‌گیرد. به عبارت دیگر به نظر می‌رسد که این موج کمی کندتر از۰∘عبور کرده است. در این حالت، بردار فازور در جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخد.

این دو حالت در شکل زیر نشان داده شده‌اند:


شکل (۱)

شکل موج‌های هم‌فاز و غیرهم‌فاز

دو کمیت متناوب مانند ولتاژ (v) و جریان (i) را با فرکانس یکسان f. در نظر بگیرید. فرکانس زاویه‌ای دو موج (ω.) برابر است، زیرا فرکانس این دو موج با هم برابر است. پس در هر لحظه‌ای از زمان، می‌توان گفت: فاز ولتاژ (v) با فاز جریان (i) برابر است.

پس زاویه چرخش در یک محدوده مشخص زمانی، همواره برای این دو متغیر برابر خواهد بود. در این حالت اختلاف فاز بین دو کمیت v. و i. برابر صفر است (ϕ. =۰). در یک دوره تناوب هر دو متغیر همزمان به مقادیر صفر، ماکزیمم و مینیمم خود می‌رسند، زیرا فرکانس شکل موج ولتاژ v. و جریان i. با هم برابر است. اگرچه ممکن است این دو شکل موج، دامنه‌های متفاوتی داشته باشند، اما باز هم همزمان به مقدار‌های ماکزیمم، مینیمم و صفر خود می‌رسند. در این حالت، دو کمیت متناوب v. و i. را «هم‌فاز» می‌نامند. در شکل زیر، دو موج هم‌فاز نشان داده شده‌اند:


شکل (۲)
حال فرض کنید که ولتاژ (v) و جریان (i)، اختلاف فازی به اندازه۳۰∘دارند. پس می‌توان گفت:ϕ. =۳۰∘یاϕ. =π. /۶رادیان است. هر دو کمیت متناوب به دلیل فرکانس یکسان، با سرعتی برابر می‌چرخند. به همین دلیل، اختلاف فاز بین دو موج در همه لحظات یکسان می‌ماند. اختلاف فاز ۳۰ درجه بین دو کمیت با ϕ. نمایش داده می‌شود. این اختلاف فاز در شکل زیر نشان داده شده است:


شکل (۳)
شکل موج ولتاژ در شکل بالا، از نقطه صفر محور مرجع افقی شروع می‌شود. اما در همین لحظه از زمان، شکل موج جریان مقداری منفی دارد و از محور مرجع، تا سی درجه جلوتر عبور نمی‌کند. پس یک اختلاف فاز بین دو شکل موج وجود دارد. همانطور که مشخص است، جریان پس از ولتاژ به مقدار ماکزیمم، مینیمم و صفر خود می‌رسد. یعنی ابتدا ولتاژ به ماکزیمم خود می‌رسد سپس بعد از سی درجه (واحد زمان در اینجا درجه است)، جریان به مقدار ماکزیمم خود می‌رسد. پس جریان دیرتر به ماکزیمم یا مینیمم خود می‌رسد.


در این حالت دو شکل موج، دیگر هم‌فاز نیستند و غیر هم‌فاز هستند. گفته می‌شود که دو موج به اندازه زاویهϕ. غیر هم‌فاز هستند. در این مثال خاص ϕ. =۳۰∘است. پس می‌توان گفت: دو شکل موج به اندازه ۳۰ درجه غیرهم‌فاز هستند. در این مثال، موج جریان نسبت به ولتاژ، زاویه ۳۰ درجه تاخیر دارد. به طور معادل می‌توان گفت: شکل موج ولتاژ نسبت به جریان، به اندازه ۳۰ درجه تقدم فاز دارد. گفته می‌شود که «اختلاف فاز تاخیری» (Lagging Phase Difference) وجود دارد. پس می‌توان برای شکل موج ولتاژ و جریان، عبارت‌های زیر را نوشت:


این معادله بیان می‌کند که i. نسبت به v. به اندازه زاویهϕ. عقب می‌افتد یا تاخیر دارد.

به صورت مشابه، اگر جریان i. در زمان صفر مقدار مثبتی داشته باشد و زودتر از موج ولتاژ به ماکزیمم یا مینیمم یا نقطه صفر خود برسد، گفته می‌شود که جریان نسبت به ولتاژ به اندازه زاویه ϕ. تقدم دارد. در این حالت گفته می‌شود که «اختلاف فاز تقدم» (Leading Phase Difference) وجود دارد. عبارت ولتاژ و جریان در این حالت به صورت زیر است:


در این حالت، i. نسبت به v. با زاویهϕ. جلو می‌افتد.

از زاویه فاز یک موج سینوسی، می‌توان برای تشریح رابطه بین دو موج سینوسی نسبت به هم با مفاهیم تقدم و تأخر استفاده کرد. این زاویه، برای دو شکل موج با فرکانس مشابه تعریف می‌شود. در مثال بالا، دو شکل موج نسبت به هم ۳۰ درجه اختلاف فاز دارند. پس بسته به اینکه کدام یک از بردار‌ها به عنوان مرجع در نظر گرفته شود، می‌توان گفت: i. نسبت به v. به اندازه ۳۰ درجه تاخیر دارد یا v. نسبت به i. به اندازه ۳۰ درجه تقدم دارد.

رابطه بین دو شکل موج و اختلاف فاز آن‌ها را می‌توان با توجه به مرجع افقی صفر اندازه‌گیری کرد. در مدار‌های توان AC، توضیح رابطه بین موج سینوسی ولتاژ و موج سینوسی جریان، بسیار مهم است و اساس تحلیل مدار‌های AC را تشکیل می‌دهد.

شکل موج کسینوسی

اگر یک شکل موج در مقایسه با دیگر موج‌های سینوسی به سمت راست یا چپ محور مرجع صفر جابجا شود، رابطه شکل موج به فرم زیر در می‌آید:


اما اگر شکل موج از محور صفر افقی با شیب مثبت عبور کند و زاویه آن۹۰∘درجه یاπ. /۲رادیان قبل از شکل موج مرجع باشد، این موج را شکل موج کسینوسی می‌نامند. عبارت شکل موج کسینوسی به صورت زیر است:


موج کسینوسی، به اندازه موج سینوسی در مهندسی برق حائز اهمیت است. موج کسینوسی شکلی مشابه موج سینوسی دارد، اما به اندازه ۹۰ درجه یا یک چهارم تناوب، از شکل موج سینوسی جلوتر است.

شکل زیر، اختلاف فاز بین موج سینوسی و موج کسینوسی را نشان می‌دهد:



به طور مشابه می‌توان گفت که موج سینوسی، یک موج کسینوسی است که به اندازه منهای ۹۰ درجه جابجایی فاز پیدا کرده است. در هر حالت، هنگامی که با امواج سینوسی و کسینوسی سروکار داریم، دانستن روابط بین موج سینوسی و موج کسینوسی بسیار مهم است.

روابط موج سینوسی و کسینوسی

هنگام مقایسه دو شکل موج سینوسی، معمول است که شکل موج با دامنه مثبت بیان شود. روابط زیر برای تبدیل دامنه منفی به دامنه مثبت به کار می‌رود:

با استفاده از روابط بالا، می‌توان هر شکل موج سینوسی را به شکل موج کسینوسی و بالعکس با اختلاف فاز یا بدون اختلاف فاز تبدیل کرد.  

plc

پی ال سی چیست؟

Programmable Logic Controller

کنترل کننده ی برنامه پذیری است که از خانواده کامپیوتر ها به شمار می آید؛ این کنترل کننده عمدتا در مقاصد صنعتی به کار می رود. ورودی سیگنالهای متنوع دیجیتال یا آنالوگ را قبول می کند و سپس آنها را برای cpu به صورت سیگنالهای منطقی سیستم باینری تبدیل می نماید و cpu مطابق برنامه هایی که در آن ذخیره شده دستورات را اجرا و خروجی را به صورت سیگنالهای منطقی به خروجی می فرستد این سیگنالها می توانند به فرم آنالوگ یا دیجیتال به تجهیزات یا عملگرها ارسال شوند.

هر PLC از 5 قسمت اصلی تشکیل شده است:

1-  منبع تغذیه (power supply) : ولتاژ AC موجود در سیستم را از برق سیستم به عهده دارد که باعث ایمنی در برابر نویز و نوسانات ولتاژ ورودی در محیط های صنعتی است.

2-  واحد پردازنده ی مرکزی (cpu ) : ریز پردازنده با در نظر گرفتن وضعیت ورودی ها برنامه را که در PLC  ذخیره شده است اجرا می کند. و بر اساس آن به خروجی دستور فعال کردن خروجی مورد نظر را می دهد.

3-  حافظه (Memory) : جهت ذخیره سازی برنامه و اطلاعات استفاده می شود.

4-  رابطه برنامه نویسی (programmer) : جهت نوشتن برنامه و انتقال آن به حافظه PLC توسط کاربر استفاده می گردد و از لحاظ شکل ظاهری به دو دسته تقسیم می شوند: 1- یک صفحه کلید کوچک به همراه یک صفحه نمایشگر2- استفاده از کامپیوتر های شخصی  و نصب نرم افزارهای مورد نیاز ویژه ی برنامه نویسی می باشد.

5-  واحد ورودی / خروجی (I/O): که ارتباط PLC را با دنیای خارج برقرار می کند

مزایای استفاده از plc:

۱-کاهش حجم مدار فرمان

۲-کاهش مصرف انرژی (به دلیل کاهش استفاده از رله ها وکنتاکتورها و... )

۳-کاهش خرابی های مکانیکی

۴-کاهش زمان عیب یابی و..