گزارش کاراموزی بررسی تنظیم کننده های ولتاژ در 52 صفحه ورد قابل ویرایش

تنظیم کننده های ولتاژ

مقدمه :

در اکثر آزمایشگاههای برق از منابع تغذیه برای تغذیه مدارهای مختلف الکترونیکی آنالوگ و دیجیتال استفاده می شود . تنظیم کننده های ولتاژ در این سیستم ها نقش مهمی را برعهده دارند زیرا مقدار ولتاژ مورد نیاز برای مدارها را بدون افت و خیز و تقریباً صاف فراهم می کنند .

منابع تغذیه DC ، ولتاژ AC را ابتدا یکسو و سپس آن را از صافی می گذرانند و از طرفی دامنه ولتاژ سینوسی برق شهر نیز کاملاً صاف نبوده و با افت و خیزهایی در حدود 10 تا 20 درصد باعث تغییر ولتاژ خروجی صافی
می شود.

از قطعات مورد استفاده برای رگولاتورهای ولتاژ می توان قطعاتی از قبیل ، ترانسفورماتور ، ترانزیستور ، دیود ، دیودهای زنر ، تریستور ، یا تریاک و یا آپ امپ (op Amp) و سلف (L) و خازن (C) و یا مقاومت (R) و یا ICهای خاص را نام برد .



* عوامل موثر بر تنظیم ولتاژ :

عوامل مختلفی وجود دارند که در تنظیم ولتاژ در یک تنظیم کننده موثرند از جمله این عوامل را می توان ، تغییرات سطح ولتاژ برق ، ریپل خروجی صافیها، تغییرات دما و نیز تغییرات جریان بار را نام برد .


الف)* تغییرات ولتاژ ورودی :

در تمامی وسایل الکترونیکی و یا سیستم های الکترونیکی و مکانیکی و غیره و در تمامی شاخه های علمی طراحان برای اینکه یک وسیله یا سیستم را با سیستم های مشابه مقایسه کنند معیاری را در نظر می گیرند که این معیار در همه جا ثابت است .

در یک تنظیم کننده معیاری به نام تنظیم خط وجود دارد که میزان موفقیت یک تنظیم کننده ولتاژ در کاهش تغییرات ولتاژ ورودی را با این معیار می سنجند و به صورت زیر تعریف می کنیم :

فرمول (1ـ2)

که در آن ، تغییرات ولتاژ ورودی ، تغییرات ولتاژ خروجی ، ولتاژ خروجی متوسط (DC) می باشد .

ب)تغییرات ناشی از تغییر دما :

یکی دیگر از عاملهای تعیین کننده در یک تنظیم کننده ولتاژ خوب تغییرات ناشی از دماست .

معیاری که تغییرات نسبی ولتاژ را برحسب دما بیان می کند ضریب دمای تنظیم کننده نام دارد که آن را با T.C نشان می دهیم و بصورت زیر تعریف می شود :

(فرمول 2-2)

T.C = Temperature coefficient

در رابطه فوق ، تغییرات ولتاژ خروجی در اثر تغییرات دمای و مقدار متوسط (DC) ولتاژ خروجی است .

معمولاً TC برحسب (Parts - per - million) بیان می شود و به صورت زیر تعریف می شود .

قسمتهای مختلف یک تنظیم کننده

الف)ترانسفورماتور:

جریان متناوب با دامنه و بسامد ثابت ، منبع اولیه انرژی الکتریکی است ( در بسیاری از کشورها و از جمله ایران و اروپا منبع سینوسی با ولتاژ موثر 220 ولت و فرکانس 50 هرتز به کار می رود و در ایالات متحده این منبع سینوسی با ولتاژ موثر 110 تا 220 ولت وفرکانس 60 هرتز می باشد ) تقریباً همه مدارهای الکترونیکی برای تضمین کارکرد مناسب به ولتاژهای ثابت نیاز دارند.

برای مثال ، بیشتر ریزکامپیوترها به منبع های 5 ولتی قادر به تأمین جریان A 100 نیاز دارند . دیگر سیستمهای سیگنال ـ پرداز اغلب به منبع های 12 و 15 ولتی نیاز دارند که در آنها جریان حاصل با شرایط بار تغییر می کند به علاوه بیشتر محرکهای موتور و سیستمهای کنترل به منبع های dcیی نیاز دارند که سطوح ولتاژ آنها را می توان برای برآوردن شرایط کار مطلوب تنظیم کرد .

وظیفه ترانسفورماتور ، تنظیم سطح ac به گونه ای است که دامنه dc مناسب بدست آید که ترانسفورمر می تواند از نوع افزاینده یا کاهنده باشد و ظرفیت توانی که می تواند جابجا کند باید برای تغذیه بار کافی باشد و اتلافهای یکسوساز ، پالایه و تنظیم کننده را تأمین کند . نسبت دورها ، از دامنه خروجی لازم نسبت به دامنه ورودی ac بدست می آید .


ب)یکسوسازها

بعد از ترانسفورماتور ، در یک منبع تغذیه ، یکسو کننده وجود دارد . وظیفه یکسوکننده تبدیل ولتاژ سینوسی به سیگنال dc پالسی است .


مباحث کلی درباره فیلتر

یک مدار یکسوساز برای تبدیل سیگنالی با مقدار متوسط صفر به مقدار متوسط غیرصفر مورد نیاز است . البته ، ولتاژ dc ضربان دار بدست آمده ، کاملاً dc نیست و حتی نمونه قابل قبولی از آن نمی باشد . اگرچه در مداری نظیر یک شارژ باطری ، ضربان دار بودن مشکل بزرگی نیست ، با این وجود ، برای مدارات منبع تغذیه یک رادیو ، ضبط صوت ، کامپیوتر و دیگر دستگاههای الکترونیک ضربان با فرکانس 50 سیکل روی ولتاژ dc خروجی ظاهر می شود و در اثر آن کار کلیه مدارت نادرست انجام می گیرد . در چنین موردی و موارد گوناگون دیگر dc بدست آمده بایستی صاف تر از ولتاژی باشد که مستقیماً از یکسوساز نیم موج یا تمام موج بدست می آید .


فیلتر رگولاسیون ولتاژ و ولتاژ موجک

قبل از ورود به جزئیات مدار فیلتر ، بایستی روش متداول ارزیابی مداری که اثر آن را به عنوان یک فیلتر مورد مقایسه قرار می دهیم بدقت ملاحظه شود . اگرچه باطری علی الاصول دارای ولتاژ خروجی dc یا پیوسته است ، ولتاژ بدست آمده از منبع ac با یکسوسازی و فیلتر کردن ، دارای مقداری ریپل یا موجک خواهد شد .هر اندازه تغییرات ac نسبت به سطح dc کمتر باشد ، عمل فیلتر بهتر صورت گرفته است .

فرض کنید ولتاژ مدار فیلتر را با یک ولتمتر dc و یک ولتمتر ac اندازه گیری کنیم . در آن صورت ولتمتر dc تنها مقدار متوسط یا سطح dc ولتاژ خروجی را نشان خواهد داد و ولتمتر ac فقط مولفه rms ولتاژ ac را اندازه گیری خواهد کرد (با فرض اینکه سیگنال از طریق یک خازن به ولتمتر اخیرالذکر منتقل شود) .

تعریف : موجک یا ریپل

مثال : برای اندازه گیری سیگنال خروجی یک مدار فیلتر ، با استفاده از یک ولتمتر dc و ac ، ولتاژ dc برابر 25V و ولتاژ موجک (1.5 V) ولت (مؤثر) بدست آمده است . موجک خروجی فیلتر را حساب کنید .

اگر اندازه ولتاژ در بار کامل درست به اندازه ولتاژ در بی باری باشد ، رگولاسیون ولتاژ یا تنظیم بار محاسبه شده 0% است که بهترین صورت ممکن می باشد . این به آن معنی است که منبع ولتاژ مستقل از جریان کشیده شده عمل می کند و دارای ولتاژ ثابتی است . ولتاژ خروجی اغلب منابع تغذیه با کشیده شدن جریان کاهش می یابد . کاهش کمتر ولتاژ به معنی کار بهتر مدار منبع تغذیه است .


* تنظیم کننده های ولتاژ ساده :

تنظیم کننده های ولتاژ ساده تنظیم کننده هایی هستند که از یک دیود زنر برای ثابت نگه داشتن ولتاژ استفاده می شود یعنی عنصر تنظیم کننده ولتاژ همان دیود زنر است . در طراحی مدار یک تنظیم کننده ساده برحسب وضعیت ولتاژ و جریان مورد نظر تنظیم کننده را بصورت موازی و یا سری با مقاومت بار (خروجی) قرار می دهند . حالت اول را تنظیم کننده موازی و حالت دوم را تنظیم کننده سری می نامند . در مدار سری جریان خروجی تنظیم کننده از مقاومت بار می گذرد در حالی که در وضعیت موازی تنظیم کننده موازی با بار قرار دارد و فقط بخشی از جریان ورودی از آن عبور می کند . معمولاً از تنظیم کننده موازی در مواردی که با ولتاژهای متوسط و یا کم و نیز جریان های زیاد و بار نسبتاً ثابت سروکار داریم استفاده می شود زیرا در این صورت نیاز به دیود زنر با ولتاژ و جریان خیلی زیاد نخواهیم داشت . در مواردی که ولتاژ مورد نظر زیاد است و جریان بار کم و یا متوسط بوده و یا به علت تغییر مقاومت بار متغیر است تنظیم کننده سری مناسب تر است .

الف ) تنظیم کننده موازی

ب ) تنظیم کننده سری

ج ) یک تنظیم کننده ساده با دیود زنر

قسمت سمت چپ مقاومت Rl را با مدار معادل تونن جایگزین می نماییم . توجه کنیم که با دیود زنر بصورت یک منبع ولتاژ که با مقاومت rz سری است برخورد می نماییم .


محدودیت تنظیم کننده ساده :

در یک تنظیم کننده ولتاژ است اگر چه تغییرات ولتاژ ورودی ناچیز است ولی جریان بار ثابت نمی باشد . تغییرات جریان بار باید همگی توسط دیود زنر تحمل شود لذا در مواردی که تغییرات جریان بار زیاد باشد استفاده از یک دیود زنری با بزرگ و در نتیجه Pz ,max بزرگ ضرورت دارد و استفاده از یک دیود زنر با Iz , max بزرگ موجب می شود که هنگام بی باری تمامی جریان از دیود زنر عبور کرده و تلفات حرارتی آن زیاد شود . این امر باعث کاهش عمر دیود زنر و همچنین کاهش بازده تنظیم کننده می شود برای رفع این اشکال می توان با اضافه نمودن یک طبقه امیتو فالوئر در خروجی مدار تغییرات جریان را تقویت نمود همان طور که می بینیم در این حالت ولتاژ خروجی به اندازه VBE( oN) تراتوسیتور از کمترخواهد بود .

تنظیم کننده های ولتاژ پیشرفته :

مدار ولتاژ مرجع :

ساده ترین مدار ولتاژ مرجع از یک دیود زنر تشکیل می شود این عنصر با تغییر جریان خود ولتاژ دو سرش را تقریباْ ثابت نگه می دارد . ولتاژ شکست دیود زنر ، علاوه بر تغییر با جریان تابع دما نیز می باشد تغییرات ضریب دمای ( T C ) بر حسب ولتاژ شکست و جریان دیود زنر نشان داده شده است . بر اساس بررسیهای انجام شده ، پایدارترین دیود زنرها دارای ولتاژ شکست حدود 6 ولت می باشند در صورتی که دستیابی به یک ولتاژ مرجع پایدار مورد نظر بوده و ولتاژ آن چندان مهم نباشد ، بهتر است از یک دیود زنر 6/5 ولت سری شده با یک دیود سیلیکن معمولی در بایاس مستقیم استفاده شود . در این ولتاژ ضریب دمای ثبت دیود زنر ضریب دمای دیود معمولی را خنثی می کند . با تغییر جریان دیود زنر می توان تا اندازه ای ضریب دمای دیود را تنظیم نمود بعضی دیود زنرها بطور داخلی با یک دیود معمولی سری نشده و در واقع تغییرات حرارتی آنها جبران شده است . از زمره این دیود زنرهای سری21 Nn 1 را می توان نام بردکه با ولتاژ شکست 2/6 ولت دارای ضریب دمایی بین ppm /c 5 دیود (21 Nn 1 ) تا ppm /c 100 ( 29 Nn 1 ) می باشند . دیودهای 940 N 1 و 946 N 1 با ولتاژهای 9 و 7 /11 ولت دارای ضریب دمای ppm /c 2 می باشند که به راحتی با سری شدن با یک دیود معمولی قابل جبران هستند . دیود زنرهای موجود در بازار عموماْ ولتاژهای شکستی بین 5/2 تا 200 ولت دارند با توان نامی چند دهم تا 50 وات در مواردی که به ولتاژهای مرجع کوچکتر نیاز است از سری کردن دیودهای معمولی و یا از دیودهایLED با رنگهای مختلف استفاده می شود . برای بهبود عملکرد مدار ولتاژ مرجع می توان از 2 دیود زنر استفاده نمود . در این مدار از میزان اثر تغییرات ورودی در جریان دیود زنر دوم تا حد زیادی کاسته شده است . یک راه اساس تر این است که دیود زنر توسط یک منبع جریان ثابت تغذیه شود . دیود زنر ولتاژ بیش 1Q ثابت نگه داشته و در نتیجه باعث ماندن جریان عبوری از دیود زنر مرجع یعنی 2D می شود . برای بهبود بیشتر عملکرد این مدار سعی می شود که از طریق یک تراترسیتور دیگر ( 2Q) جریان 1D نیز ثابت نگه داشته شود .

گزارش کاراموزی بررسی تنظیم کننده های ولتاژ،ژنراتور،ماشین AC در 139 صفحه ورد قابل ویرایش

فهرست مطالب

عنوان صفحه

ماشینهای ac 1

نقش acدر سنکرون ها 3

اتصالات در سیستم ac 11

مبدل های ac 12

قسمتهای مختلف یک تنظیم کننده 20

مباحث کلی در مورد فیلتر 25

تقویت کننده dc 34

مدار محدود کننده مدار 37

تنظیم کننده های ولتاژ کلیدی 49

ژنراتورها 52

تنظیم فلوی آب 58

تعمیرات برنامه ریزی شده توربین 60

اندازه گیریهای کلیرنس 74

برنامه ریزی بازرسی با بورسکوپ 81

بازرسی احتراق 85

دمونتاژوالو 94

چک فلوی هوای نوزل سوخت 111

حدهای بازرسی در مورد فلواسلیو 128

ونتاژ 137







ماشینهای AC

ماشینها لوازمی هستند که می توانند انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی و یا بالعکس تبدیل کنند ، از اینرو بدانها مبدلهای ( Converters ) انرژی الکترو دینامیکی گفته می شود . برخی از مبدلها مانند موتورها و ژنراتورها حرکت دورانی دارند و برخی از آنها همچون رله ها ، عمل کننده ها ( Actuator ) ، محرک ها ، حرکت انتقالی یا خطی دارند . یک موتور( Motor ) الکتریکی وسیله ای است که بتواند انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل کند و یک ژنراتور ( Generator ) وسیله ای است که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می سازد . ترانسفورماتور ( Transformer ) نیز وسیله ای است که انرژی متناوب در یک میزان ولتاژ را به انرژی الکتریکی در میزان ولتاژ دیگر تبدیل می کند .

در حالت ژنراتوری رتور ( قسمت محرک ماشین ) توسط محرک اولیه بچرخش در می آید . با چرخش در آمدن هادیهای رتور در آنها بخاطر وجود میدان مغناطیسی ، ولتاژ الغا می گردد . اگر بارالکتریکی به سیم پیچ حاصله توسط این هادی ها وصل گردد جریان جاری می شود و توان الکتریکی به مصرف کننده تزریق خواهد شد.









ژنراتورها به دسته های گوناگونی تقسیم می شوند ، از جمله

(1) ژنراتورهای Dc که خود آن به دسته های زیر تقسیم می شود :

1- ژنراتور با تحریک جداگانه ( Seperatly Excited )

2- ژنراتور شنت ( Shunt )

3- ژنراتور سری

4- ژنراتور کمپوند ( Compound ) اضافی

5- ژنراتور کمپوند نقصانی

در ماشینهای Dc سیم پیچ تحریک ( Field Winding )( سیم پیچ میدان ) بر روی استاتور ( Stator ) قرار دارد و رتور ( Rotor ) حاوی سیم پیچ آرمیچر است . ولتاژ القا شده در سیم پیچی آرمیچر یک ولتاژ متناوب ( Ac ) است از اینرو برای یکسو کردن ولتاژ متناور در ترمینال رتور از کموتاتور ( Commutator ) و جاروبک ها ( Brush ) و یا یکسو سازها ( Rectifier ) استفاده می شود . از اینرو انواع مختلف ژنراتور های Dc از نظر مشخصه های ترمینالشان ( ولتاژ- جریان ) با یکدیگر فرق دارند و بسته به مورد استفاده ژنراتور مناسب را انتخاب می کنند .

ماشینهای Ac ، ژنراتورهایی هستند که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی Ac تبدیل می کنند . و موتورهایی هستند که انرژی الکتریکی Ac را به انرژی مکانیکی تبدیل می سازد . ماشینهای Ac بیشتر به دو دسته ماشینهای سنکرون و ماشینهای القایی ( آسنکرون ) تقسیم می شوند .

نقش AC در سنکرون ها

ماشینهای سنکرون موتورها و یا ژنراتورهایی هستند که جریان قدرت آنها توسط منبع قدرت Dc تامین می شود در صورتیکه ماشینهای القایی ، موتورها و یا ژنراتورهایی هستند که جریان میدان آنها توسط عمل ترانسفورماتوری ( القای مغناطیسی ) در سیمپیچهای میدان برقرار می شود .

2) ژنراتورهای سنکرون ( Synchronous Generator ) :

ژنراتورهای سنکرون یا مولدهای متناوب ، قدرت مکانیکی را به قدرت الکتریکی Ac تبدیل می کنند . در یک ژنراتور سنکرون ، جریان Dc به سیم پیچ روتور ، که میدان مغناطیسی روتور را تولید می کند اعمال می شود . ( روش تغذیه قدرت می تواند یا از یک منبع Dc خارجی توسط حلقه های لغزان و

جاروبک ها ( Brush ) و یا مستقیماً روی محور ژنراتور سنکرون و از یک منبع قدرت Dc خاص باشد ) سپس روتور ژنراتور توسط یک محرک اولیه چرخانده شده و یک میدان مغناطیسی چرخان در ماشین تولید می کند . این میدان مغناطیسی چرخان سیستم ولتاژ سه فاز در سیم پیچ های استاتور ژنراتور القا می نماید . جریان آرمیچر در این ماشینها شارگردانی در شکاف هوایی پدید می آورد که سرعت دوران این شار با سرعت چرخش روتور برابر است و لذا به این ماشینها لفظ سنکرون ( همزمان ) اطلاق می گردد .قطب های مغناطیسی روی روتور می تواند برجسته ( Salient Pole ) که ( برای روتورهای با چهار قطب یا بیشتر ) و یا صاف ( برای روتورهای دو و یا چهار قطبه ) باشند

3) ژنراتورهای آسنکرون ( القایی ) ( Induction Generator ) :

ماشینهای القایی ( Induction Motors ) ماشینهایی هستند که ولتاژ روتور ( که جریان روتور و میدان مغناطیسی روتور را تولید می کند ) از طریق القا در سیم پیچ روتور ظاهر می شود نه اینکه توسط سیمهایی بدان متصل شود . ماشینهای القایی تقریباً در تمامی موارد در حالت موتوری مورد استفاده قرار می گیرند و حالت ژنراتوری آن به دلیل معایب بسیار بندرت بکار برده می شود .

درایو های Vacon AC برای OEMها

OEM به شرکتی اطلاق می گردد که از مبدل فرکانس بعنوان بخشی از تجهیزاتی که تولید می کند استفاده می نماید.

و کن برای OEM هایی که به بهبود عملکرد تجهیزات تولیدی خود می اندیشند ، یک سری راه حل های درایو AC ولتاژ پایین سازگار با محصول ارائه می دهد تا نیازهای آنها را بصورت قابل قبولی بر طرف سازد.

یک مشتری VACON ، در واقع تولید کننده ای را انتخاب می کند که متمرکز اصلی آن برروی درایو همراه با

- تیمی مشتری مدار

- عملکرد مشتری مدار

- کوشش در جهت توسعه محصول

- شبکه ای جهانی جهت پشتیبانی مشتریان OEM می باشد.

به چند نمونه از دستاوردهای ما در صنایع مختلف نظری بیافکنید:



- درایو های وکن تولید محصولات با کیفیت در کارخانه لبنیات Valio کمک می کند .

درایوهای وکن ماشین آلات انتقال و کانوایر ها را در کارخانه لبنیات Valio در شهر Riihimaki در فنلاند کنترل می کنند .

Valio بیشترین حجم معاملات را در صنعت لبنیات در فنلاند دارا می باشد . Valio پیشگام تولید لبنیات در سطح جهان می باشد.

- درایو های AC مدیریت پروسه را بهبود بخشیده اند :

تنظیم کننده های ولتاژ

در اکثر آزمایشگاههای برق از منابع تغذیه برای تغذیه مدارهای مختلف الکترونیکی آنالوگ و دیجیتال استفاده می شود . تنظیم کننده های ولتاژ در این سیستم ها نقش مهمی را برعهده دارند زیرا مقدار ولتاژ مورد نیاز برای مدارها را بدون افت و خیز و تقریباً صاف فراهم می کنند .

منابع تغذیه DC ، ولتاژ AC را ابتدا یکسو و سپس آن را از صافی می گذرانند و از طرفی دامنه ولتاژ سینوسی برق شهر نیز کاملاً صاف نبوده و با افت و خیزهایی در حدود 10 تا 20 درصد باعث تغییر ولتاژ خروجی صافی
می شود.

از قطعات مورد استفاده برای رگولاتورهای ولتاژ می توان قطعاتی از قبیل ، ترانسفورماتور ، ترانزیستور ، دیود ، دیودهای زنر ، تریستور ، یا تریاک و یا آپ امپ (op Amp) و سلف (L) و خازن (C) و یا مقاومت (R) و یا ICهای خاص را نام برد .

عوامل موثر بر تنظیم ولتاژ :

عوامل مختلفی وجود دارند که در تنظیم ولتاژ در یک تنظیم کننده موثرند از جمله این عوامل را می توان ، تغییرات سطح ولتاژ برق ، ریپل خروجی صافیها، تغییرات دما و نیز تغییرات جریان بار را نام برد .

الف) تغییرات ولتاژ ورودی :

در تمامی وسایل الکترونیکی و یا سیستم های الکترونیکی و مکانیکی و غیره و در تمامی شاخه های علمی طراحان برای اینکه یک وسیله یا سیستم را با سیستم های مشابه مقایسه کنند معیاری را در نظر می گیرند که این معیار در همه جا ثابت است .

در یک تنظیم کننده معیاری به نام تنظیم خط وجود دارد که میزان موفقیت یک تنظیم کننده ولتاژ در کاهش تغییرات ولتاژ ورودی را با این معیار می سنجند و به صورت زیر تعریف می کنیم :





یکسوساز تمام موج :

مدار یکسوساز تمام موج در حقیقت از 2 مدار نیم موج تشکیل شده که هرکدام

در یکی از نیم سیکلهای ولتاژ سینوسی ورودی هدایت می کند ، در نیم سیکل مثبت ولتاژ ورودی ، فقط دیود هدایت نموده و جریان را از مقاومت بار عبور می دهد و در نیم سیکل منفی ولتاژ ورودی ، دیود هدایت نموده و جریان به مقاومت بار می رسد .

مقادیر متوسط جریان و ولتاژ :

اگر مدار یکسوساز تمام موج را با یکسوساز نیم موج مقایسه کنیم متوجه می شویم که جریان در مدار تمام موج 2 برابر حالت نیم موج است .

و ولتاژ DC نیز از ضرب جریان بدست آمده بالا در مقاومت بدست می آید .

حداکثر ولتاژ معکوس :

در یکسوکننده نیم موج دیدیم که وقتی دیود D در حالت قطع قرار می گرفت تمامی ولتاژ ورودی بر روی آن ظاهر می شد و بنابراین حداکثر ولتاژ معکوس دیود برابر بود .

در یکسوکننده تمام موج وقتی دیود قطع است دیود در حالت هدایت بوده و تقریباً اتصال کوتاه است و ولتاژ دوسر دیود برابر می باشد و برای دیود نیز وقتی که دیود وصل است ، دیود قطع و اوج ولتاژ معکوس برابر می‌باشد . بنابراین باید بدانیم که در انتخاب دیودها برای مدار یکسوکننده تمام موج ، اندازه ولتاژ شکست دیود از بیشتر باشد تا دیود وارد ناحیه شکست نشود .

صافی خازنی :

در شکلهای مدارهای یکسوکننده که شکل موج ولتاژ خروجی در این مدارها با شکل موج ولتاژ ورودی تفاوتی اساسی پیدا نموده و در واقع این مدارهای یکسوکننده از یک ولتاژی که شامل هیچ گونه مؤلفه DC نیست یک ولتاژ DC توأم با ریپل (ripple) یا به عبارتی ناصاف بوجود می آورد . برای حذف ریپل موجود در خروجی یکسوکننده می توان از صافی خازنی استفاده کرد اینکار بوسیله موازی کردن یک خازن با مقاومت در مدار مثلاً یکسوکننده نیم موج بدست می آید . این صافی در حقیقت مانع رسیدن فرکانسهای بالای موجود در شکل موج ورودی ، به مقاومت بار گردیده و با این عمل به صاف تر شدن ولتاژ خروجی کمک می کند (صافی پایین گذر) .

مباحث کلی درباره فیلتر

یک مدار یکسوساز برای تبدیل سیگنالی با مقدار متوسط صفر به مقدار متوسط غیرصفر مورد نیاز است . البته ، ولتاژ dc ضربان دار بدست آمده ، کاملاً dc نیست و حتی نمونه قابل قبولی از آن نمی باشد . اگرچه در مداری نظیر یک شارژ باطری ، ضربان دار بودن مشکل بزرگی نیست ، با این وجود ، برای مدارات منبع تغذیه یک رادیو ، ضبط صوت ، کامپیوتر و دیگر دستگاههای الکترونیک ضربان با فرکانس 50 سیکل روی ولتاژ dc خروجی ظاهر می شود و در اثر آن کار کلیه مدارت نادرست انجام می گیرد . در چنین موردی و موارد گوناگون دیگر dc بدست آمده بایستی صاف تر از ولتاژی باشد که مستقیماً از یکسوساز نیم موج یا تمام موج بدست می آید .

فیلتر رگولاسیون ولتاژ و ولتاژ موجک

قبل از ورود به جزئیات مدار فیلتر ، بایستی روش متداول ارزیابی مداری که اثر آن را به عنوان یک فیلتر مورد مقایسه قرار می دهیم بدقت ملاحظه شود . اگرچه باطری علی الاصول دارای ولتاژ خروجی dc یا پیوسته است ، ولتاژ بدست آمده از منبع ac با یکسوسازی و فیلتر کردن ، دارای مقداری ریپل یا موجک خواهد شد .هر اندازه تغییرات ac نسبت به سطح dc کمتر باشد ، عمل فیلتر بهتر صورت گرفته است .

فرض کنید ولتاژ مدار فیلتر را با یک ولتمتر dc و یک ولتمتر ac اندازه گیری کنیم . در آن صورت ولتمتر dc تنها مقدار متوسط یا سطح dc ولتاژ خروجی را نشان خواهد داد و ولتمتر ac فقط مولفه rms ولتاژ ac را اندازه گیری خواهد کرد (با فرض اینکه سیگنال از طریق یک خازن به ولتمتر اخیرالذکر منتقل شود) .

تنظیم کننده ( رگولاسیون ) ولتاژ موازی

رگولاتور ولتاژ موازی با استفاده از یک جریان موازی جریان بار ولتاژ تثبیت شده ای در خروجی بدست می دهد . ولتاژ تثبیت نشده ورودی جریان بار را ایجاد می کند . مقداری از جریان بوسیله عنصر کنترل کننده کشیده می شود تا ولتاژ خروجی دو سر بار ثابت نگهداشته شود . چنانچه ولتاژ بار به علت تغییر مقاومت بار تغییر کند ، مدار نمونه گیر متناسب با آن یک سیگنال فیدبک برای مقایسه کننده تهیه می کند . سپس مقایسه کننده یک سیگنال کنترل بدست می دهد که مقدار جریان موازی بار را تغییر می دهد ، بطور مثال ، اگر ولتاژ خروجی بیشتر شود ، مدار نمونه گیر یک سیگنال فیدبک به مدار مقایسه کننده می فرستد که به دنبال آن یک سیگنال کنترل عنصر کنترل کننده را وا می دارد تا جریان موازی بیشتری کشیده شود و جریان بار کمتری در خروجی بدست آید . در نتیجه این عمل ولتاژ خروجی کاهش می یابد .

اساس رگولاتور موازی ترانزیستوری

مقاومت R3 ولتاژ تثبیت نشده را متناسب با جریان بار افت می دهد . ولتاژ دو سر بار بوسیله ولتاژ دیود زنر و بیس – امیتر ترانزیستورتنظیم می گردد . چنانچه مقاومت بارکاهش یابد ، جریان راه انداز بیس Q1 کاهش می یابد و جریان موازی درکلکتور کم می شود . به این ترتیب جریان بار بیشتر می شود و در نتیجه ولتاژ تثبیت شده دو سر بار ثابت باقی می ماند . ولتاژ خروجی بار برابر است با : مجموع ولتاژهای دیود زنر به علاوه ولتاژ بیس – امیتر .

در این نوع تنظیم کننده ها سرعت قطع و وصل ترانزیستور بین KHz 10 تا KHz 100 است و بازده این تنظیم کننده ها می تواند به 80 تا 90 درصد و حتی بالاتر برسد .

در نوع دیگر تنظیم کننده های کلیدی که به نوع اولیه شناخته شده اند ترانزیستور کنترل Q در اولیه ترانس قرار می گیرد . در این مدار ابتدا توسط یک یکسوساز و خازنهای 1C و 2C ، ولتاژهای ثابت ایجاد VI + و VI – ایجاد می شوند .

ترانزیستورهای 1Q و 2Q از مدار کنترل فرمان گرفته و به حالتهای قطع و اشباع می روند و از ولتاژهای یک شکل موج متناوب مربعی می سازند . دامنه این موج مربعی توسط ترانسفورماتور T به مقدار دلخواه کاهش داده شده و توسط بقیه قسمتهای مدار به ولتاژ DC مورد نظر در خروجی تبدیل می شود . نظر به فرکانس بالای شکل موج مربعی مزبور ، ترانسفورماتور دارای ابعاد کوچکی خواهد بود و می تواند به آسانی با سر وسط ساخته شود به گونه ای که در خروجی نیاز به یکسوساز پل نباشد .

از مدار تنظیم کننده ولتاژ کلیدی اولیه می توان در مواردی که یک منبع ولتاژ DC ( باطری ) در اختیار داریم و چند ولتاژ DC ، حتی ولتاژ DC بزرگتر از ولتاژ ورودی مورد نیاز است ( در سیستمهای مخابرات صحرایی و یا در ماهواره ها ) استفاده نمود در این کاربرد مدار در حقیقت یک مبدل DC به DC می باشد .

مثال : با فرض آنکه ولتاژ ورودی V 12 = VI ، ولتاژ خروجی 5 ولت با ریپل کمتر از 20 میلی ولت ، فرکانس کلیدزنی KHz 25 و حداکثر تغییرات جریان سلف محدود به 8/0 آمپر باشد . مطلوب است .

الف ) سیکل کاری D

ب ) مقادیر C و L

( تنظیم کننده ) رگولاتور موازی کاملتر

دیود زنر ولتاژ مرجع را ارائه می کند ، بطوریکه ولتاژ دو سر R1 ولتاژ خروجی را احساس می کند . مادامی که ولتاژ خروجی تغییر می کند ، جریان موازی شده بوسیله ترانزیستور Q1 تغییر کند تا ولتاژ خروجی ثابت باقی بماند . بطوریکه رگولاتور یک جریان بار بزرگتر بدست می دهد . ولتاژ خروجی بوسیله ولتاژ زنر و ولتاژ دو سر بیس امیترهای دو ترانزیستور تنظیم می گردد .





تنظیم کننده ( رگولاتور ) ولتاژ موازی با استفاده از OP_AMP

ولتاژ زنر با ولتاژ فیدبک که از طریق مقاومتهای مقسم ولتاژ R1 و R2 بدست می آید مقایسه می گردد تا جریان کنترل عنصر موازی Q1 تأمین گردد . جریانی که از مقاومت Rs می گذرد به گونه ای کنترل می شود که با توجه به افت ولتاژ دو سر آن ولتاژ خروجی ثابت باقی بماند .

مقدمه
اصولاً هر شبکه الکتریکی گسترده را می‌توان شامل بخش‌های تولید (Generation) و انتقال (Transformation) تبدیل (Transformation) توزیع (Distribution) و مصرف (Consumption) دانست .
خطوط هوایی انتقال انرژی که از اجزاء اصلی شبکه‌های الکتریکی گسترده محسوب می‌شوند وظیفه انتقال انرژی الکتریکی از نقاط تولید به مراکز مصرف را بعهده داشته و می‌توان آنها را به رگهای حیاتی صنعت برق تشبیه نمود . در اغلب مواقع مسئله چگونه امر تغذیه انرژی الکتریکی را به مراکز تولید آن وابسته می‌دانند در صورتیکه تنها 35 درصد کل مخارج ایجاد نیروگاه و 65 درصد بقیه صرف انتقال این انرژی و رساندن آن به نقاط مصرف می‌گردد . همواره مورد توجه خاص دت اندرکاران صنعت برق و طراحان خطوط انتقال بوده تا با استفاده از تکنیک‌های مدرن طراحی و بهره‌گیری از آخرین دستاوردهای علمی در این زمینه ضمن بالا بردن کیفیت انتقال ، هزینه‌های لازم را نیز به حداقل رسانند . نکته مهم دیگر که استفاده از تکنیکهای جدید طراحی را اجتناب ناپذیر می‌سازد تلفات انرژی در طول خطوط انتقال است که هر ساله درصدی از این انرژی را که با مخارج سنگین تهیه می‌شود بدون هیچ استفاده ‌ای به هدر می‌دهد .
البته موضوع تلفات انرژی الکتریکی منحصر به انتقال بوده و در سایر بخشها مانند تولید تبدیل و توزیع نیز سهم توجهی از انرژی الکتریکی تلف می‌شود . آمارهای موجود نشان می‌دهند که در کشور ما سیر نزولی تلفات در بخش انتقال طی سالیان اخیر نسبت به سایر بخشها سریعتر بوده و این نتیجه بازنگری مداوم بر روشهای قبلی و به روز در آوردن آنها مطالعه و تحقیق مستمر و سرانجام تلاش در جهت دستیابی به آخرین تکنولوژی مورد استفاده در کشورهای پیشرفته در این زمینه می‌باشد.
به طور کلی بحث انتقال از آنجا آغازگردید که تولید انرژی الکتریکی در بعضی مناطق به سبب وجود پتانسیل و فاکتورهای لازم جهت تولید در آن نقطه افزایش یافت و می‌بایست این انرژی تولید شده به سایر نقاط هم ارسال می‌شد .
البته در سالهای پیدایش انرژی الکتریکی به علت محدود کردن امکان تولید فقط انرژی جریان مستقیم (D.C) با ولتاژ ضعیف را انتقال می‌دادند و نیروگاهها قادر بودند تنها چند خانه را تغذیه کنند . بعدها بتدریج نیروگاه‌هایی ساخته شد که قادر بودند مجتمع‌های بزرگتری را تغذیه نمایند .
تکامل صنعت ماشین سازی و بخصوص ماشین‌های بخار و بالاخره پیدایش و تکامل توربین‌های آبی و بخار تولید انرژی الکتریکی بیشتری را در یک نقطه امکان‌پذیر ساخت . با افزایش قدرت تولید در سالهای بعد ولتاژهای بالاتری جهت انتقال این قدرت مورد نیاز بود . لذا ولتاژ بتدریج بالاتر رفت به طوری که امروزه ولتاژ انتقال بوسیله سیستم‌های سه فاز (AC) به حدود 1150 کیلووات هم رسیده است .
زیر انتقال توانهای بالا به مسافات طولانی تلفات انرژی را به شدت افزایش می‌دهد و متداولترین راه جهت کاهش این تلفات که مستقیماً با جریان مرتبط است افزایش ولتاژ انتقال است .

فهرست مطالب
فصل اول : مقدمه‌ای در مورد خطوط انتقال و رگولاسیون ولتاژ در خطوط انتقال
مقدمه
مفهوم رگولاسیون ولتاژ
الف- خطوط انتقال کوتاه
ب- خطوط انتقال متوسط
ج – خطوط انتقال بلند
تاثیر ولتاژ بر روی ضریب بهره انتقال
راه‌حل‌های کنترل ولتاژ در شبکه
عوامل افت ولتاژ
اهداف
فصل دوم
تعاریف یک سیستم قدرت و انواع شبکه‌ها
تاثیرولتاژ بر روی ضریب بهره انتقال
علل استفاده از شبکه‌های سه فاز
انواع شبکه‌ها
افت ولتاژ و تلفات انرژی
طراحی شبکه‌های توزیعی
فصل سوم : مقدمه‌ای بر انواع انرژی در ایران
تولید و توزیع
منابع انرژی برق در ایران
انتقال و توزیع برق
توزیع نیرو
منابع انرژی طبیعی جدید و طبیعی موجود
فصل چهارم : انتخاب سطح ولتاژ در انتقال
مقدمه
انتخاب ولتاژ اقتصادی
الف) تعیین ولتاژ به کمک رابطه تجربی استیل
ب) تعیین ولتاژبه کمک منحنی تغییرات ولتاژ
ج) رابطه تجربی جهت تعیین ولتاژ انتقال در مسافت طولانی
د) یک رابطه تجربی دقیق جهت تعیین ولتاژ در انتقال
فصل پنجم : بررسی انجام ولتاژ‌ها
مقدمه
اضافه ولتاژهای موجی
اضافه ولتاژهای موقت
فصل ششم : اثر نوسانات ولتاژ بر دستگاه‌های الکتریکی و روشهای اصلاح آن
چکیده
1- اثر تغییرات ولتاژ بر عملکرد وسایل الکتریکی
2- افت ولتاژ مجاز در اجزاء شبکه
3- روشهای تنظیم ولتاژ در شبکه توزیع
4- تنظیم در قسمتهای مختلف شبکه توزیع
5- روش کنترل دستگاههای تنظیم ولتاژ
فصل هفتم : بهبود تنظیم ولتاژ در خطوط توزیع انرژی الکتریکی
مقدمه
تصحیح کننده ولتاژ ترانسفورماتوری
تصحیح کننده ولتاژ راکتیو TSC/TSR
فصل هشتم : تنظیم سریع ولتاژ ژنراتور
1- تنظیم کننده تیریل
2- تنظیم کننده سکتور گردان
3- تنظیم کننده روغنی
4- تنظیم کننده آمپلیدین
فصل نهم : سیستم MOSCAD برای جبران افت ولتاژ
کاربرد عملی
مراحل تولید و توزیع نیروی برق
سیستم اتوماتیک کنترل شبکه توزیع از راه دور DA
پایه واساس طرز کار سیستم کنترل از راه دور DA
مشخصات مهم و اصلی MOSCADRTU
شرح جعبه MOSCAD کنترل از راه دور و قابل برنامه‌ریزی
ارتباط متغیرها
فصل دهم : تنظیم ولتاژ ترانسفورماتور
تنظیم طولی ولتاژ
تنظیم ولتاژ زیربار
تنظیم عرضی ولتاژ
فصل یازدهم : بررسی کنترل ولتاژ و راههای جبران سازی آن
الف ) کنترل قدرت راکتیو و ولتاژ توسط ترانسفورماتورهای متغییر
ب‌) عملکرد خطوط انتقال بدون جبران کننده
1- خط انتقال در شرایط بی‌باری
2- خط انتقال در شرایط بارداری
ج ) جبران کننده‌های ثابت ، موازی در سیستم به هم پیوسته
د) انواع جبران کننده‌ها
جبران کننده‌های راکتیو
و ) کندانسورهای سنکرون
هـ) جبران کننده‌های استاتیک