ماشين سنكرون و سيستم تحريک استاتيک ژنراتورسنکرون و انواع اكسايتر

ماشين سنكرون و سيستم تحريک استاتيک ژنراتورسنکرون و انواع اكسايتر

ماشين سنكرون و سيستم تحريک استاتيک ژنراتورسنکرون و انواع اكسايتر

مقدمه

(1-1)ماشين پله ايسنکرون

(1-2)معادلات ومحاسبات ااوليه ماشين سنكرون .

(1-2-1)مدارهاي تزويج شده با نشتي–سيستم مغناطيسي خطي :

(1-2-2)مدارهاي تزويج شده بدون نشتي–سيستم مغناطيسي خطي:

(1-3)معادلات ولتاژ ماشين سنكرون .

(1-3-1)معادلات پارك به شكل كاربردي..

(1-4) سيستم تحريک استاتيک ژنراتورسنکرون.

(1-4-1)سيستم تحريک استاتيک…

(1-4-2) مشخصه سيستم تحريك استاتيك…

(1-4-3) پاسخ به كاهشپله‌ايولتاژ.

(1-4-4) نتخاب سيستم تحريک ژنراتور.

(1-4-5)توان خروجي سيستم تحريک…

(1-4-6)ولتاژنامي سيستم تحريک…

(1-4-7) سقف ولتاژتحريک…

(1-5) عايق سيمپيچ تحريک…

(1-6) ساختمان کليت نظيم تحريک…

(1-7) انواع اكسايتر

منابع

ماشين سنكرون و سيستم تحريک استاتيک ژنراتورسنکرون و انواع اكسايتر

ماشين های سنکرون

تاريخچه و ساختار ماشین های سنکرون

ماشين سنكرون همواره يکي از مهمترين عناصر شبکه قدرت بوده و نقش کليدي در توليد انرژي الکتريکي و کاربردهاي خاص ديگر ايفاء کرده است.ژنراتور سنکرون تاريخچه‌اي بيش از صد سال دارد. اولين تحولات ژنراتور سنکرون در دهه ۱۸۸۰ رخ داد. در نمونه‌هاي اوليه مانند ماشين جريان مستقيم، روي آرميچر گردان يک يا دو جفت سيم‌پيچ وجود داشت که انتهاي آنها به حلقه‌هاي لغزان متصل مي‌شد و قطبهاي ثابت روي استاتور، ميدان تحريک را تامين مي‌کردند. به اين طرح اصطلاحاً قطب خارجي مي‌گفتند. در سالهاي بعد نمونه ديگري که در آن محل قرار گرفتن ميدان و آرميچر جابجا شده بود مورد توجه قرار گرفت.

اين نمونه که شکل اوليه ژنراتور سنکرون بود، تحت عنوان ژنراتور قطب داخلي شناخته و جايگاه مناسبي در صنعت‌برق پيدا کرد. شکلهاي مختلفي از قطبهاي مغناطيسي و سيم‌پيچهاي ميدان روي رتور استفاده شد، در حالي که سيم‌پيچي استاتور، تکفاز يا سه‌فاز بود. محققان بزودي دريافتند که حالت بهينه از ترکيب سه جريان متناوب با اختلاف فاز نسبت به هم بدست مي‌آيد. استاتور از سه جفت سيم‌پيچ تشکيل شده بود که در يک طرف به نقطه اتصال ستاره و در طرف ديگر به خط انتقال متصل بودند.هاسلواندر اولين ژنراتور سنکرون سه فاز را در سال ۱۸۸۷ ساخت که تواني در حدود ۸/۲ کيلووات را در سرعت ۹۶۰ دور بر دقيقه (فرکانس ۳۲ هرتز) توليد مي‌کرد.

ماشین سنکرون

ادامه تاریخچه ماشین های سنکرون

اين ماشين داراي آرميچر سه فاز ثابت و رتور سيم‌پيچي شده چهار قطبي بود که ميدان تحريک لازم را تامين مي‌کرد. اين ژنراتور براي تامين بارهاي محلي مورد استفاده قرار مي‌گرفت.در سال ۱۸۹۱ براي اولين بار ترکيب ژنراتور و خط بلند انتقال به منظور تامين بارهاي دوردست با موفقيت تست شد. انرژي الکتريکي توليدي اين ژنراتور توسط يک خط انتقال سه فاز از لافن به نمايشگاه بين‌المللي فرانکفورت در فاصله ۱۷۵کيلومتري منتقل مي‌شد. ولتاژ فاز به فاز ۹۵ ولت، جريان فاز ۱۴۰۰ آمپر و فرکانس نامي۴۰ هرتز بود. رتور اين ژنراتور که براي سرعت ۱۵۰ دور بر دقيقه طراحي شده بود، ۳۲ قطب داشت.

قطر آن ۱۷۵۲ ميليمتر و طول موثر آن ۳۸۰ ميليمتر بود. جريان تحريک توسط يک ماشين جريان مستقيم تامين مي‌شد. استاتور آن ۹۶ شيار داشت که در هر شيار يک ميله مسي به قطر ۲۹ ميليمتر قرار مي‌گرفت. از آنجا که اثر پوستي تا آن زمان شناخته نشده بود، سيم‌پيچي استاتور متشکل از يک ميله براي هر قطب / فاز بود. بازده اين ژنراتور ۵/۹۶% بود که در مقايسه با تکنولوژي آن زمان بسيار عالي مي‌نمود. طراحي و ساخت اين ژنراتور را چارلز براون انجام داد.

در آغاز، اکثر ژنراتورهاي سنکرون براي اتصال به توربينهاي آبي طراحي مي‌شدند، اما بعد از ساخت توربينهاي بخار قدرتمند، نياز به توربوژنراتورهاي سازگار با سرعت بالا احساس شد. در پاسخ به اين نياز اولين توربورتور در يکي از زمينه‌هاي مهم در بحث ژنراتورهاي سنکرون، سيستم عايقي است. مواد عايقي اوليه مورد استفاده مواد طبيعي مانند فيبرها، سلولز، ابريشم، کتان، پشم و ديگر الياف طبيعي بودند. همچنين رزينهاي طبيعي بدست آمده از گياهان و ترکيبات نفت خام براي ساخت مواد عايقي مورد استفاده قرارمي‌گرفتند.

جهت مشاهده و دانلود ادبیات و مبانی نظری و پیشینه تحقیق ماشین سنکرون کلیک کنید .

سيستم تحريک استاتيک ژنراتور سنکرون

جريان تحريک توربو ژنراتورهاي اوليه توسط ژنراتورهايDC که با محور ژنراتور کوپل بوده اند تأمين مي­گرديد در اين سيستم تحريک سيگنال کنترل DC توسط کنترل تحريک به سيم پيچ تحريک ثابت ژنراتور DC اعمال شده و جريان مستقيم توليد شده توسط آرميچر گردان آن از طريق محور گردنده ژنراتور اصلي و يا محور يک موتور مجزا به گردش در مي­آيد. در هر حالت يک کموتاتور در تحريک DC و نيز جاروبک و رينگ هاي جمع کننده روي سيم پيچ روتور ژنراتور اصلي جهت انتقال جريان DC مورد نياز مي­باشد. شکل (4) سيستم فوق را نشان مي دهد که نوع کنترل تحريک و تغذيه آن مي تواند از نوع تحريک پايلوت و يا ترانسفورماتور تحريک باشد که در شکل نشان داده نشده است.

سيستم فوق بيشتر در مورد مولدهاي کوچک و نيز قديمي استفاده مي­شد ولي نياز به افزايش جريانهاي تحريک در مولد هاي بزرگ و متوسط و مشکلات کموتاسيون جريانهاي بالا و پيشرفت همزمان فن آوري نيمه هاديها منجر به استفاده از سيستمهاي تحريک AC گرديد.

اين سيستمهاي تحريک يا از نوع استاتيک با يکسو کننده هايتريستوري که سيم پيچ روتور را از طريق حلقه هاي لغزنده تغذيه مي­کنند و يا سيستمهاي بدون جاروبک با ديودهاي گردان توسط محور ژنراتور  مي­باشند.

در صورتيکه ژنراتور به شکبه اصلي برق با خطوط انتقال طولاني وصل شده باشد لازم است که سيستم تحريکي با سرعت پاسخ بالا که قادر به حفظ پايداري ژنراتور در حالات گذراي شبکه باشد مورد استفاده قرار گيرد. يک سيستم تحريک استاتيک تريستوري که قادر به تغييرات پله اي ولتاژ ميدان است براي چنين شرايطي مناسب است.

  انواع اكسايتر:

• اكسايتر با رئوستاي تحت كنترل ( سيستم اوليه )
• سيستمهاي كنترل ميدان تحريك با استفاده از اكسايتر با يكسوكننده و آلترناتور
• سيستم كنترل ميدان تحريك به وسيله اكسايتر با ژنراتور DCكموتاتوردار
• سيستم كنترل ميدان تحريك با سيستم اكسايتر با يكسوكننده مركب
• سيستم كنترل ميدان تحريك با اكسايتر از نوع يكسوكننده مركب و اكسايتر با يكسوكننده و منبع تغذيه از نوع ولتاژي
• سيستم كنترل ميدان تحريك با اكسايتر متشكل از يكسوكننده با منبع تغذيه از نوع ولتاژي

ماشين سنكرون و سيستم تحريک استاتيک ژنراتورسنکرون و انواع اكسايتر

جهت مشاهده نمونه های دیگر از پایان نامه مهندسی برق کلیک کنید.

نمونه ای از منابع

• [1]  S. Bernert, Recent Development of High Power Converters for Industry and Traction Applications,  IEEE Trans on Power Electronics, Vol. 15, No. 6, pp. 1102-1117, 2000
• [2]  B.P.  Schmitt  and  R.  Sommer,  Retrofit  of  Fixed  Speed  Induction  Motors  with  Medium  Voltage  Drive Converters Using NPC Three-Level Inverter High-Voltage IGVT Based Topology,  IEEE International Symposium on Industrial Electronics, pp. 746-751, 2001
• [3]  H. Okayama, M. Koyana, et al., Large Capacity High Performance 3-level GTO Inverter System for Steel Main Rolling Mill Drives, IEEE Industry Application Society (IAS) Conference, pp. 174-179, 1996
• [4]  N. Akagi, Large Static Converters for Industry and Utility Application,  IEEE Proceedings, Vol.  89, No. 6, pp. 1750-1755
• [5]  R. Menz and F. Opprecht, Replacement of a Wound Rotor Motor with an Adjustable Speed Drive for a 1400 kW Kiln Exhaust Gas Fan,  The 44th
• IEEE IAS Cement Industry Technical Conference,   pp. 85-93, 2002
• [6]  W.C.Rossmann  and  R.G.  Ellis,  Retrofit  of  22  Pipeline  Pumping  Stations  with  3000-hp  Motors  and Variable-Frequency Drives, IEEE Trans. On Industry Application, Vol. 34, Issue: 1, pp. 178-186, 1998
• [7]  N. Zargari and S. Rizzo, Medium Voltage Drives in Industrial Applications, Technical Seminar,  IEEE Toronto Section, 37 pages, November 2004
• [8]  R.A.  Hanna  and  S.  Randall,  Medium  Voltage  Adjustable  Speed  Drive  Retrofit  of  an  Existing  Eddy Current  Clutch Extruder  Application,  IEEE  Trans  on  Industry  Applications,  Vol.  33,  No.  6,  pp.  1750-1755
• [9]  S.  Bernert,  Recent  Developments  of  High  Power  Converters  for  Industry  and  Traction  Applications IEEE Trans on Power Electronics, Vol. 15, No. 6, pp. 1102-1117, 2000
• [11]  Electromagnetic Transients Analysis Program, ETAP, Manual
• [12]  M.  Ramasubbamma,  V.  Madhusudan  et  al,  Design  Aspect  and  Analysis  for  Higher  Order  Harmonic Mitigation of Power Converter Feeding a Vector Controlled Induction Motor Drives, IEEE-International Conference on Advances in Engineering, Science And Management (ICAESM-2012), pp. 282-287, March

30, 31, 2012

https://scholarcommons.sc.edu/elct_etd/