چكيده :

فصل اول: در اين فصل به بررسي مقدماتي در مورد هارمونيك ها و كيفيت برق داشته و همچنين تعريفي از هارمونيك ارائه شده مي نمايد. در مورد بعضي از استانداردهاي هارمونيكي نظير THD و DIN نيز بحث مي نمايد.

فصل دوم: در مورد منابعي كه هارمونيك ها را توليد مي نمايند بحث مي نمايند كه هارمونيك ها مي توانند از مصرف كننده هاي فشار ضعيف مانند كامپيوترها و لوازم خانگي باشند تا كوره هاي الكتريكي و مبدل هاي AC/DC بزرگ

فصل سوم: در مورد اثرات هارمونيك ها بر روي عملكرد تغييرات و دستگاهها مي‌باشد و همچنين در مورد آثار مضر آنها بر روي خازنها، دامپرهاي روشنايي، موتورها، ترانسها، رله ها و ... بحث مي‌شود.

همچنين بحثي نيز در مورد توان هارمونيكي نيز خواهد داشت.

فصل چهارم: فصل نهائي اين پروژه راه كارهاي ممكن جهت حذف هارمونيك ها را ارائه مي نمايد كه مي توان از روشهاي چند پالسه، فيلترهاي فعال و غير فعال و روش تزريق جريان نام برد.

 

مقدمه :

با پيشرفت تكنولوژي و استفاده روز افزون از تجهيزات با تكنولوژي بالا مانند كامپيوترها و كنترل كننده هاي برنامه پذير منطقي ( PLC) كه وابستگي بيشتري به انرژي الكتريكي و كيفيت آن دارند، ديگر تنها استفاده از انرژي الكتريكي مورد پذيرش نبوده، بلكه كيفيت و خصوصيات برق تحويلي نيز مهم است. از سوي ديگر گسترش روز افزون استفاده از تجهيزاتي مانند كنترل كننده هاي سرعت، محركه هاي تغيير دهنده فركانس و خازن هايي كه براي اصلاح توان راكتيو به كار مي روند، همگي موجب كاش كيفيت برق و ايجاد مشكلات متعدد براي تجهيزات الكترونيكي مي شود. لذا با در نظر گرفتن افزايش حساسيت تجهيزات و استفاده روز افزون از تجهيزاتي كه موجب كاهش كيفيت برق مي شوند، مبحث كيفيت برق روز به روز از اهميت بيشتري برخوردار مي گردد.

شبكه قدرت ايده ال شبكه اي است كه در آن انرژي الكتريكي به صورت ولتاژ و جريان سينوسي در فركانس ثابت و در سطوح ولتاژ مشخص از سوي نيروگاه ها به مراكز مصرف منتقل مي شوند. اما در عمل وجود و تجهيزات با مشخصه غير خطي و بخصوص ادوات الكترونيك قدرت در بخش هاي مختلف توليد، انتقال و مصرف انرژي الكتريكي، موجب پيدايش اعوجاجات هارمونيكي در شكل موج سينوسي جريان ولتاژ در شبكه قدرت مي شود. اين موضوع اهميت آشنايي و مطالعه هارمونيك ها در شبكه قدرت را به عنوان يك شاخه جديد در مهندسي قدرت مطرح مي نمايد.

لذا در اين پروژه سعي بر آن داشتم كه از چگونگي توليد هارمونيك ها و اثرات آنها تا راه هاي كاهش هارمونيك ها مباحثي هر چند اندك بيان شود. اميد بر آن است كه حق مطلب ادا گرديده باشد.

مقدماتي هارمونيك ها

(1-1) كليات

يكي از مسائل و مشكلات كيفيت برق در سيستم هاي توزيع و انتقال، مسئله هارمونيك ها مي باشد كه توجه زيادي را به خود جلب نموده است به طوري كه مطالب بسياري را در اين خصوص مي توان در كتب و مقالات گوناگون جستجو نمود.

اعوجاجات هارمونيكي باعث ايجاد مشكلات خاصي در شبكه هاي قدرت مي شوند. از جلمه اين مشكلات مي توان به عدم عملكرد مناسب تجهيزات و نيز كاهش عمر و پايان آمدن راندمان دستگاه ها اشاره نمود.

در چنين حالتي مطالعه هارمونيك ها و ارائه يكسري قوائد و مقررات اجتناب ناپذير خواهد بود. محدد نمودن اعوجاج  هارمونيكي هم از نظر شركتهاي برق و هم از نظر مشتركين لازم مي باشد. شركتهاي برق بايد محدوديتهايي را ارائه نمايد تا از آسيب ديدگي تجهيزات مشتركين، اعم از مشتركين خانگي و صنعتي جلوگيري شود.

ترانسفورمرهاي دو سيم پيچه

ترانسفورمرهايي كه در روش هاي چند پالسه مورد استفاده قرار مي گيرند داراي انواع مختلف مي باشند كه در اين قسمت به تفكيك مورد بررسي اجمالي قرار خواهند گرفت.

ترانسفورمر مثلث – چند ضلعي

اختلاف زاويه اي بين ولتاژ خط ولتاژ خروجي VLS، ولتاژ خط ورودي سيم پيچي مثلث، VLIN، را برابر   در نظر مي گيريم.

در اوليه ترانسفورمر، تعداد دور سيم پيچي هر فاز را Np و در ثانويه آن، تعداد دور سيم پيچي بلندتر را N1 و تعداد دور سيم پيچي كوتاهتر را NS مي ناميم.

فصل سوم

آثار هارمونيك‌ها

 

(3-1) مقدمه

اعوجاجات هارمونيكي به صورت جريان هاي هارمونيكي توسط بارهاي غير خطي به بقيه شبكه تزريق شده و با توجه به امپدانس شبكه، بصورت اعوجاجات ولتاژ هارمونيكي به تجهيزات مختلف اعمال مي شود. لذا تجهيزات مورد استفاده در شبكه هاي قدرت آلوده به هارمونيك‌ بطور دائم در معرض اين اعوجاجات مي باشند. لازم است تأثيرات اين اعوجاج ها بر تجهيزات را مورد استفاده قرار داده و چنانچه عملكرد صحيح تجهيزات تحت تأثير قرار بگيرد، مي بايستي روش هايي را به منظور كاهش اينگونه تأثيرات جستجو نمود

اعوجاجات هارمونيكي داراي اثرات متفاوتي بر روي تجهيزات و سيستم هاي الكتريكي مي باشند. به عنوان مثال باعث ايجاد تداخل در سيستم مخابراتي گردد. تداخلات در چنين وضعيتي بستگي به مسير و اندازه هارمونيك‌ و تلفات را در خطوط افزايش مي دهند. از طرف ديگر، وسايل اندازه گيري موجود در سيستم هاي قدرت نيز ممكن است در اين حالت دچار خطاي اندازه گيري شوند به علاوه، هارمونيك‌ها ميتوانند باعث عملكرد نامناسب رله ها، كليدها، فيوزها، سيستم هاي فرمان از راه دور و غيره در شبكه قدرت گردند.

وجود سلف و خازن درشبكه قدرت و ايجاد تشديد در يك يا چند هارمونيك‌ مي تواند باعث افزايش اعوجاجات هارمونيكي گرديده كه به نوبه خود افزايش آثار سوء هارمونيك‌هاي جريان را به دنبال خواهد داشت.

در اين فصل به مطالعه تأثيرات هارمونيك‌ها بر شبكه هاي قدرت و مخابرات، و نيز چگونگي اين تأثيرات خواهيم پرداخت

فصل دوم

منابع توليد هارمونيك‌ها

 

(2-1) مقدمه

هارمونيك‌هاي ولتاژ و جريان سيستم قدرت، ناشي از مشخصه هاي غير خطي بارهاي خاصي از سيستم مي باشند. در اين فصل ابتدا آن دسته از منابع توليد هارمونيك‌

كه در آنها از مبدل هاي استاتيكي AC/DC استفاده شده است، مورد بحث قرار خواهند گرفت. شايان ذكر است كه مبدل هاي استاتيكي AC/DC بيشترين نقش را در توليد جريان هاي هارمونيكي و ايجاد اعوجاج در شكل موج هاي ولتاژ و جريان در شبكه هاي صنعتي و سيستم هاي انتقال و توزيع را بر عهده دارند.

پس از مبدل هاي استاتيكي، ساير منابع توليد كننده هارمونيك در اين فصل معرفي شده و مورد تحليل قرار گرفته اند.

(2-2) منابع تغذيه تك فاز

در حال حاضر بارهاي تغذيه شده از طريق مبدل هاي الكترونيك قدرت مهمترين بارهاي غير خطي شبكه هاي قدرت را تشكيل مي دهند. در دهه گذشته، پيشرفت در تكنولوژي نيمه هادي ها، انقلابي را در مبحث الكترونيك قدرت به وجود آورده است و نشانه هاي زياد وجود دارد كه اين روند ادامه خواهد داشت. نيمه هادي ها در تجهيزاتي مانند محركه هاي موتور با قابليت تنظيم سرعت، منابع تغذيه سوئيچينگ، راه اندازي موتورهاي جريان مستقيم، شارژها، بالاستهاي الكترونيك و بسياري از يكسو كننده استفاده مي شوند. از سوي ديگر، به دليل استفاده از كامپيوترهاي شخصي، درصد بارهايي كه شامل المان هاي الكترونيك قدرت هستند به طور افزاينده اي در بخش هاي مختلف رشد يافته است. امروزه مهمترين نگراني در ساختمانهاي تجاري وجود تجهيزات الكترونيكي تك فازي است كه اعوجاج هاي زيادي را در سيستم سيم كشي ايجاد مي كنند. توان جريان مستقيم براي تجهيزات مدرن الكترونيكي و ميكروپروسسوري مورد استفاده در اين ساختمان ها از طريق يكسو كننده تمام موج ديودي تك فاز، تأمين مي شود.