ماشین سنکرون + توضیحات وورد word کامل به رایگان
تقریبا همه توان الکتریکی مورد استفاده دردنیا با ماشینهای سنکرونی تولید می شود که توسط توربینهای آبی یا بخاری یا موتورهای درونسوز چرخانده می شوند مانند ماشین القایی که بیشتر به صورت موتور، یعنی مبدل انرژی الکتریکی به مکانیکی کار می کند، ماشین سنکرون اصلی تبدیل ازمکانیکی به الکتریکی است .
دراکثر موارد، متغیرهای استاتور به دستگاه مرجع ثابت شده درروتور معادله های پارک منتقل می شوند
شبیه سازیهای کامپیوتری ارائه شده اند تارفتار دینامیکی ژنراتورهای با توربین آبی و بخاری نمونه دار را طی تغییرات ناگهانی درگشتاور ورودی و درمدت زمان یک خطای سه فاز وپس ازآن درپایانه نشان دهد این پاسخهای دینامیکی که با استفاده از مجموعه کامل معادله های دیفرانسیل غیر خطی محاسبه می شوند، با پاسخهای پیش بینی شده توسط یک روش تقریبی محاسبه مشخصه های گشتاور زاویه گذار مقایسه می شوند که این روش به طور گسترده ای قبل ا زاختراع کامپیوترهای مدرن به کار برده می شد و هنوز یک روش انحصاری متصور ساختن رفتار گذاری ماشینهای سنکرون است.
محور عرضه (محور q) و محور طولی (محور d )درشکل ۵-۲-۱ معرفی شده اند .محور q محور مغناطیسی سیم پیچیهای است درحالی که محور d محور مغناطیسی سیم پیچهای kd,fd است .
درسرعت زیاد ماشینهای ۲ با۴ قطب، روتور استوانه ای است و ازآهن توپر با سیم پیچهای قفسه ای که درسطح روتور جاداده شده است ساخته می شود.
درژنراتور های توربین بخاری که دارای روتور آهنی توپرند، مشخصه های مغناطیسی محورهای d,q مشابه یا بسیار نزدیک است، لذا اندوکتانسهای مربوط به دومحور اساسا یکسان هستند.
چون ماشین سنکرون عموماض به صورت یک ژنراتور کار می کند، معمولا مناسب است فرض کرد که جهت جریان مثبت استاتور به سمت خارج خروجیها به صورتی باشد که درشکل ۵-۲-۱ می بینید بااین فرض معادله های ولتاژ درمتغیرهای ماشین می تواند به شکل ماتریسی به صورت زیر بیان شود.
معادله های ولتاژ ماشین سنکرون که دراین حد ارائه شده است برحسب جریانها و شارهای پیوندی یا شارهای پیوندی درثانیه اند همان گونه که قبلا اشاره شد جریان و شارهای پیوندی با هم ارتباط دارند و نم یتوانند هردوبه صورت متغیرهای مستقل یا حالت درنظر گرفته شوند مشابه حالت ماشین القایی لازم است موقعیت که توابع انتقال را فرمول بندی یا شبیه سازی کامپیوتری می کنیم معادله های ولتاژرابرحسب جریانها یا شارهای پیوندی (شارهای پیوندی درثانیه) بیان کنیم .
زاویه روتور وزاویه بین روتورها
به جز برای عملکرد منفرد، معمولا برای مقاصد تحلیلی ماشین مناسب است که موقعیت روتور یک ماشین سنکرون را نسبت به یک ولتاژ یا روتور ماشین دیگر بسنجیم جابه جایی زاویه ای الکتریکی روتور نسبت به ولتاژ خروجی آن به عنوان زاویه روتور تعریف می شود درحالی که دریک سیستم قدرت با چند ماشین معمولا زاویه بین روتورهای ماشینها درنظر گرفته می شود.
زاویه روتور، جابه جایی روتور است که معمولا نسبت به مقدار مثبت ماکزیمم مولفه اصلی ولتاژ خروجی فاز a است بنابراین زاویه روتور برحسب رادیان برابر است با
که متغیر کمکی انتگرال گیری است همچنین به ترتیب سرعت زاویه ای الکتریکی ولتاژ های خروجی هستند وموقعیت صفر زمانی طوری انتخاب می شود که مولفه اصلی در t=0 ماکزیمم باشد برای مثال یک تابع کسینوسی با اگرچه تعریف بالا درمورد بدون توجه به روش عملکرد معتبر است (یکی یا هردو ممکن است تغییر کند)، یک تعبیر فیزیکی به ساده ترین صورت ممکن طی عملکرد حالت دائمی متعادل متصور می شود لذا ما این توضیح را تا نوشتن معادله های ولتاژ وگشتاور حالت دائمی برحسب به تعویق می اندازیم .
توجه به این نکته مهم است که زاویه روتور اغلب به عنوان آرگومان تبدیل بین دستگاه های مرجع گردانی که به طور سنکرون کار می کند استفاده می شود.
سیستم پریونیت
معالده ها برای یک ماشین سنکرون درپریونیت را می توان به دنبال کردن همان مراحل انجام شده درمورد ماشین القایی به دست آورد ولتاژ مبنا عموما برابر مقدار موثر ولتاژ نامی برای متغیرهای abc ومقدار ماکزیمم برای متغیرهای qdoانتخاب می شود لیکن موقعیت که متغیرهای qdo , abcرا مقایسه می کنیم اغلب ازمقدار مبنای یکسانی استفاده می کنیم موقعیت که ماشین را به صورت جداگانه درنظر می گیریم مبنای توان معادل ولت- آمپر نامی آن انتخاب می شود.
موقعی که سیستمهای قدرت را درنظر می گیریم مبنای قدرت سیستم(مبنای سیستم) انتخاب می شود کهه عموماً متفاوت با مبنای قدرت ماشین (مبنای ماشین) است موقعی که کمیتهای مبنا انتخاب شدند، جریان مبنا و امپدانس مبنای متناظر را می توان محاسبه کرد .معادله های پارک که برحسب شارهای پیوندی درثانیه وراکتانسها نوشته شده اند به سادگی با تقسیم هرجمله برماکزیمم ولتاژ مبنا (یا مقدار ماکزیمم جریان مبنا ضربدر امپدانس مبنا) پریونیت می شوند .شکل این معادله ها درنتیجه پریونیت شدن بدون تغییر می ماند.
موقع پریونیت کردن معادله ولتاژ سیم پیچی تحریک (سیم پیچی fd) مناسب است که ازشکلی که توسط(۵-۵-۲۷) با به حساب آوردن داده شده است استفاده شود دلیل این انتخاب بعداً اثبات می شود.
اکنون روشی را که با آن کار ژنراتوری پایه گذاری می شود درنظر می گیریم :یک موتور محرک به صورت مکانیکی به شافت ژنراتور سنکرون متصل می شود این موتور محرک می تواند یک توربین بخاری، یک توربین آبی، یا موتور درونسوز باشد اگر درابتدا، گشتاوری که ازموتور محرک به شافت وارد می شود صفر باشد آن گاه به خاطر تلفات مقدار منفی کوچکی است .
ماشین سنکرون ضرورتا به صورت شناور درخط است اکنون اگرگشتاور ورودی دراثر تزریق بخار به پره های توربین به مقدار مثبتی افزایش یابد، عدم تعادل گشتاورها پیش می آید زیرا درمقدار اولیه اش تا تغییر ثابت می ماند لذا موقتاً روتور به مقدار جزئی بالاتر ازسرعت سنکرون شتاب می گیرد که درنتیجهمطابق با (۵-۷-۱) افزایش خواهد یافت .
بنابراین Te افزایش یافته ونقطه کاری جدیدی با مثبت برقرار می شود که درآن برابر با به اضافه تلفات است روتور مجددا درسرعت سنکرون می چرخد و گشتاوری برآن اعمال می شود که سعی درهم محور کردن MMF تحریک با MMF برایند فاصله هوایی می کند پاسخ دینامیکی واقعی سیستمهای الکتریکی و مکانیکی طی این فرایند بارگذاری با شبیه سازیهای کامپیوتری دربخش بعدی روشن خواهد شد اگرطی کار ژنراتوری، گشتاور ورودی از موتور محرک به مقداری بزرگتر از مقدار ماکزیمم مجاز افزایش یابد ماشین نمی تواند که عملکرد حالت دائمی را حفظ کندزیرا ماشین قادر نیست توان تغذیه شده ازشافت را منتقل کند.
دراین حالت سیستم از لحاظ نشری به سمت سرعت بینهایت شتاب می گیرد درهرحال حفاظتهایی که معمولا وجود دارد ماشین را ازسیستم قطع کرده و گشتاور ورودی را با بستن شیرهای بخار توربین بخار به صفر کاهش می دهد برای مثال حفاظتهای موجود موقعی که سرعت از ۳ تا ۵ درصد بالاتر ازسرعت سنکرون تجاوز می کند عمل خواهد کرد
درابتدا هرماشین با گشتاور ورودی صفر و تحریک ثابت درمقداری که ولتاژ پایانه مدار باز نامی را درسرعت سنکرون می دهد درحال کار است مشاهده نمودارهای به دنبال تغییر پله ای درگشتاور ورودی آموزنده است به طور ویژه پاسخ ژنراتور توربین آبی را ملاحظه کنید، جایی که ماشین درمعرض تغییر پله ای درگتاور ورودی ازصفر تا قرار می گیرد سرعت روتور بلافاصله پس از افزایش پله ای درگشتاور ورودی به صورتی که با (۵-۳-۸)پیش بینی می شود شروع به افزایش می کند که دراین صورت زاویه روتور مطابق با (۵-۷-۱) افزایش می یابد روتور تا صفر شدن گشتاور شتاب دهنده سرعت می گیرد.
کارایی دینامیکی طی یک خطای سه فاز درپایانه های ماشین
پایداری ماشینهای سنکرون موجود دریک سیستم قدرت به دنبال یک خطا مورد توجه فراتوان است یک خطا یا اتصال کوتاه سه فاز به ندرت اتفاق می افتد ویک خطای سه فاز درخروجیهای ماشین حتی بیشتر غیر معمول است مگر آنکه بخواهیم عملکرد دینامیکی ماشین سنکرون را طی این نوع خطا مشاهده کنیم .
شبیه سازیهای کامپیوتری که درشکلهای ۵-۱۱-۱و۵-۱۱-۲ نشان داده شده اند رفتار دینامیکی ژنراتور توربین آبی را درحین یک خطای سه فاز درپایانه ها وپس ازآن روشن می سازند.
ازآنجایی که مشخصه گذرا تعیین کننده باقی ماندن ماشین درحالت سنکرون پس از یک اختلال است لازم است که این مشخصه را به هنگام تعیین پایداری گذاری یک ماشین سنکرون به دقت محاسبه کنیم
در۱۹۲۰ میلادی، دوهرتی و نیکل یک روش ساده برای تقریب زدن مشخصه گشتاور گذار- زاویه توصیف کردند این روش به همراه مفهوم روش مساحتهای مساوی، که دربخش بعدی مورد بحث واقع می شود اساس مطالعات پایداری گذرای سیستم های قدرت تا ۱۹۶۰ میلادی را تشکیل می دادند.
مقایسه مشخصه های گشتاور- زاویه گذرای واقعی وتقریبی طی ی تغییر ناگهانی درگشتاور ورودی –حدپایداری گذرای نوسان اول
درمطالعات مربوط به افزایش پله ای گشتاور ورودی که دریکی از بخشهای قبل ارائه شد ماشینها درابتدا درحال کار با جریان استاتور صفر و گشتاور ورودی صفر بودند لذا منحنی گشتاور – زاویه حالت دائمی با (۵-۱۰-۱) برای واحد آبی و با (۵-۱۰-۲) برای واحد بخاری داده شده است برای ژنراتور توربین آبی اهم بودن و مشخسصه گشتاور –زاویه گذرا عبارت است از
دانلود: دانلود توضیحات وورد کامل
***************************************
***************************************
مجموعه: ماشین های الکتریکی