وبلاگ

دکتر محمد اسیایی
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شود
تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده:
ژنراتورهای سنکرون ماشینی است که برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکیac به کار             می‌رود. در ژنراتور سنکرون یک ولتاژ dc به رتور داده می‌شود تا میدان مغناطیسی رتور شکل بگیرد و سپس رتور به حرکت در می‌آید و در سیم‌پیچ‌های استاتور ولتاژ سه فاز القاء می‌کند .یکی از مهمترین قسمت‌های سیستم تولید انرژی در نیروگاه‌ها، سیستم تحریک است. از طرفی روش تغذیه استاتیک این سیستم‌ها جزو معمولترین روش‌ها می‌باشد. یک سیستم تحریک استاتیک به لحاظ عملکرد شبیه تنظیم‌کننده اتوماتیک ولتاژ میدان رفتار می‌کند بطوریکه اگر ولتاژ ژنراتور کاهش داشته باشد جریان میدان را افزایش می‌‌دهد و بر عکس اگر ولتاژ ژنراتور افزایش داشته باشد جریان میدان را کاهش می‌دهد. درواقع سیستم تحریک استاتیک توان میدان اصلی ژنراتور تأمین می‌‌کند در حالیکه تنظیم‌کننده ولتاژ، توان میدان تحریک‌کننده را برآورده می‌سازد. در این پایان‌نامه اثر شفت در فرکانس های بالا رابصورت RL موازی و یاطاقان‌ها رابه صورت یک اثر خازنی Cb و اثر پوستی سیم پیچ ها را بایک مدل RL سری برای یک ژنراتور200 مگاولت امپریANSALDO نوع 1054در نظر خواهیم گرفت و حتی می‌توانیم برای افزایش دقت، مدل یکسوساز تریستوری را نیز در نظر بگیریم.
واژه‌های کلیدی: ژنراتور سنکرون– سیستم‌های تحریک و انواع آن- مبدل باک -شش پالسه تریستوری-ولتاژ شفت وجریان بیرینگ
 1-1- مقدمه:
همانطور که می‌دانیم ژنراتور یکی از اجزای اصلی موجود در هر نیروگاهی است و از آنجا که سیستم تحریک مهم‌ترین جزء هر ژنراتور را شامل می‌شود لذا سیستم تحریک نقش بسیار مهمی، در تولید برق دارد.
یکی از کاربردهای مهم سیستم تحریک، این است که می‌تواند ژنراتور را طوری هدایت کند که ژنراتور در ناحیه امن (محدوده پایداری) باقی بماند.
لذا با توجه به اهمیت و جایگاه بسیار مهم سیستم تحریک در نیروگاهها، طبیعی است که حساسیت روی سیستم تحریک بالا می رود و اگر مشکلی در سیستم تحریک ایجاد شود، این مشکل به طور مستقیم روی ژنراتور اثر می‌گذارد. به عنوان مثال در صورت عملکرد نا مناسب محدود کننده زیر تحریک و یا فوق تحریک ژنراتور آسیب می‌ببیند و در صورت ایجاد مشکل در ژنراتور ناپایداری در شبکه نیز به وجود خواهد آمد. جالب است که تمام نوساناتی که در شبکه ایجاد می‌شود از لحاظ ولتاژی و تا حدی از لحاظ فرکانسی، سیستم تحریک تا حدودی می‌تواند به آنها پاسخ دهد. تمام این موارد نشان‌دهنده اهمیت سیستم تحریک می‌باشد و همین اهمیت هم باعث می‌شود که وقتی ما می‌خواهیم سیستم تحریکی را عیب یابی کنیم باید اولاً تمام این اهمیت‌ها را در نظر بگیریم ثانیاً رفع عیب را در زمان کوتاهی انجام دهیم چرا که اگر عیب در مدت زمان کوتاه برطرف نشود به معنای آن است که در تولید برق توسط نیروگاه وقفه ایجاد شده است و این وقفه در تولید برای نیروگاه ضرر اقتصادی را به همراه دارد لذا لازم است که شناخت کافی نسبت به اجزای سیستم تحریک داشته باشیم . درسیستم تحریک استاتیک3 مؤلفه اصلی وجود دارند: قسمت کنترل، پل یکسوساز و ترانسفورماتور قدرت که در ترکیب باهم میدان ژنراتور را برای دستیابی به ولتاژ خروجی مناسب، کنترل می‌‌کنند. مدلسازی این سیستم می‌تواند بسیاری از تحلیل‌ها و آنالیزها را در این سیستم راحت‌تر کند. روشهای مدلسازی ریاضی به سه دسته تحلیلی، آزمایشی و ترکیبی تقسیم می‌شوند. در مدلسازی تحلیلی، معمولاً سیستم اصلی مورد مطالعه به مجموعه ای از سیستمهای فرعی تقسیم می‌شود. سپس مدل کلی با ترکیب این مدلهای فرعی بدست می‌آید. برای بدست آوردن رابطه ورودی و خروجی هر قسمت، از قوانین فیزیکی حاکم بر اجزای سیستم استفاده می‌شود. در مدلسازی آزمایشی با انجام آزمایش بر روی سیستم واقعی و ضبط ورودیها و خروجیها در حین آزمایش و پردازش سیگنالهای ضبط شده، مدل سیستم بدست می‌آید. در مدل سازی ترکیبی ساختار مدل به روش تحلیلی و پارامترهای آن به روش آزمایشی محاسبه می‌گردند .در مدلسازی تحلیلی سیستم تحریک، برای هر یک از اجزای این سیستم، مدل ریاضی منطبق بر ساختار آن در نظر گرفته می‌شود. بر اساس مقادیر عناصر و نیز اندازه‌گیری‌های انجام شده پارامترهای مدل هر یک از اجزا بدست می‌آید. در این پایان‌نامه می‌خواهیم مدلسازی سیستم تحریک ژنراتور سنکرون را با استفاده مدل همه قسمت‌های سیستم و به صورت توزیع شده بدست آوریم. در واقع برای آنالیز دقیق و صحیح سیستم تحریک باید یک مدل کامل و با در نظر گرفتن جزییات از جمله اثر پوستی در نظر گرفت
 1-2- بیان مسئله:
وظیفه اصلی سیستم تحریک تأمین جریان تحریک ماشین سنکرون است بعلاوه با کنترل ولتاژ تحریک وظیفه کنترل و حفاظت یک سیستم قدرت را بر عهده دارد. ]1[
برای تحریک ماشین‌های سنکرون روش‌های مختلفی وجود دارد ، این روش‌ها با پیشرفت تکنولوژی و گذشت زمان یکی پس از دیگری ابداع شده و برخی از این روش‌ها دارای معایبی بوده که باعث شده است به فکر تغییر سیستم و اصلاح وارتقاء آن‌ها بیفتیم. ]2[
سیستم تحریک با تغییر جریان dc سیم‌پیچ تحریک

واقع بر روی رتور نیروی محرکه تولید شده ژنراتور را کنترل می‌کند وبا تغییر نیروی محرکه ژنراتور نه تنها ولتاژ خروجی تنظیم می‌شود بلکه ضریب قدرت و دامنه جریان نیز کنترل می‌شود.
مهمترین اجرا سیستم تحریک]3[ ]4[:
1- تحریک کننده: تامین توان جریان مستقیم مورد نیاز سیم پیچ تحریک (بخش توان سیستم تحریک)
2- تنظیم‌کننده: سیگنالهای کنترل ورودی را به سطح و شکلی که برای کنترل تحریک‌کننده مناسب است تقویت و پردازش می‌کند. این بلوک شامل تنظیم کننده‌ها و نیز توابع پایدارساز سیستم تحریک می‌باشد.
3- مبدل ولتاژ پایانه و جبرانگر بار:
4- پایدارساز سیستم قدرت:
5- مدارهای محدودکننده و حفاظتی: شامل مجموعه وسیعی از توابع کنترلی و حفاظتی برای اطمینان از اینکه از حدود توانایی‌های تحریک‌کننده و و ژنراتور تجاوز نشود.
با توجه به عدم دسترسی به اطلاعات و مدارک کامل و گاهی مغایرت مدارک با واقعیت و نیز تغییر مشخصه مدارات الکترونیکی، الکتریکی و مکانیکی واحدهای تولید انرژی با گذشت زمان و تنظیم کنترل‌کننده‌ها بر اساس مقادیر زمان نصب واحد، تعیین پارامترهای مدل دینامیکی سیستمهای قدرت ضروری است. ]5 [این الزام با گسترش شبکه و معرفی سیستمهای تحریک سریع بویژه پایدارکننده‌های سیستم قدرت و لزوم تنظیم آنها که فقط با شبیه‌سازی‌های مطمئن مقدور است، اهمیت خود را بیشتر نشان می‌دهد. ]6[
1-3- جنبۀ نوآوری و جدید بودن تحقیق:
تاکنون در تحقیقات انجام شده بر روی مدلسازی سیستم تحریک،به مدل توزیع شده تمام قسمت‌ها به طور یکجا و با در نظر گرفته شدن اثر توجه ویژه‌ای نشده است. از طرفی در این پایان‌نامه با در نظر گرفتن اثر پوستی یک مدل کلی و توزیع شده برای سیستم تحریک به دست خواهیم آوردن و همچنین در صورت امکان مدل یکسوساز تریستوری را هم در مدل کلی در نظر خواهیم گرفت. همچنین با استفاده از SIMULINK/MATLAB کارآمد بودن این سیستم را نشان خواهیم داد.
1-4- فرضیه‌ها:
مطالعات نشان می‌دهد مدلسازی دقیق و جامع سیستم تحریک می‌تواند آنالیز و تحلیل سیستم کلی یک ژنراتور سنکرون جهت تولید برق را راحت‌تر کند. می‌توان با در نظر گرفتن اثر پوستی و اثر یاتاقان‌ها و حتی مدل کلی یکسوساز تریستوری این مدل را به مدل واقعی نزدیک‌تر کرد و در جهت میرا کردن نوسانات سیم پیچ تحریک برای طراحی کنترل‌کننده از آن استفاده نمود. فرآیندهای تحلیلی با استفاده از این مدل بهبود بهره‌برداری اقتصادی و تامین دائمی برق مورد نیاز را به همراه خواهد داشت.
– با استفاده از نرم‌افزار قدرتمند SIMULINK/MATLAB کار شبیه‌سازی کل صورت می‌گیرد.
2-1- اهداف تحقیق (شامل اهداف علمی، کاربردی وروش‌های خاص انجام تحقیق):
2-1-1- اهداف علمی تحقیق:
بدست آوردن مدل توزیع شده سیستم تحریک ژنراتور سنکرون با در نظر گرفتن اثر پوستی و استفاده از این مدل برای میرا کردن نوسانات ولتاژ سیم پیچ تحریک.
استفاده از SIMULINK/MATLAB برای شبیه سازی سیستم مورد نظر می‌باشد.
2-1-2 اهداف کاربردی تحقیق:
برای تامین تغذیه دایمی سیستم تحریک ژنراتور سنکرون برق مورد نیاز از خروجی ژنراتور مورد استفاده قرار می­گیرد. استفاده از مدل کلی و توزیع شده سیستم تحریک می‌تواند بسیاری از تحلیل‌ها و آنالیزها را ساده‌تر کند. کاهش تلفات کمتر، هزینه سرمایه‌گذاری کمتر و نیاز به دایمی بودن سیستم برق تولیدی در ژنراتور سنکرون و سایر مزایای دیگر اجرای چنین پایان نامه‌ای را در جهت مناسب‌ترین الگوی طراحی و مدلسازی تغذیه سیستم تحریک لازم می­شمارد.
کشور عزیزمان ایران به واسطه وسعت جغرافیایی دارای مراکز تولید برق متعددی می‌باشد که درصد بالایی ازاین مراکز همگی با استفاده از ژنراتورهای سنکرون برق مورد نیاز کشور را تولید می‌کنند. از طرف تامین برق سیستم تحریک این ژنراتورها نیازمند یک طراحی جامع و کاملی است که در تمام شرایط بتواند برق مورد نیاز این سیستم را و تنظیم ولتاژ مناسب تهیه کند. در این راستا باید مطالعات جامعی برای طراحی تغذیه این سیستم‌ها صورت پذیرد. بدست آوردن مدل کلی این سیستم می‌تواند دید جامعی به مهندسین جهت طراحی بهتر سیستم تولید برق بدهد.
این پایان‌نامه مورد استفاده بخش تولید انرژی برق و مولدهای الکتریکی می‌تواند قرار گیرد.
2-2- نوع روش کار: