الأرشيفات الشهرية: يوليو 2015

تشغيل ثلاث محركات

Power-Three-Motor.EE4EE.BlogSpot.Com

 

الهدف : تصميم دائرة القوى والتحكم لتشغيل ثلاث محركات طبقا لشروط وظروف تشغيل محددة

 

Engines1

 

Engines2

 

دائرة التحكم

اولا : تصميم دائرة تحكم بحيث بحيث يعمل كل محرك منفصلا.
اي يعمل كل محرك على حدا غير مرتبط بالمحرك الاخر وكل محرك له مفتاح تشغيل وايقاف خاص به ونقاط التلامس والقاطع الحراري

 

Engines3

 

نلاحظ من الشكل السابق ان لكل محرك مفتاح تشغيل ومفتاح ايقاف وايضا في حالة فصل اي قاطع حراري لاي محرك فأن جميع المحركات ستقف

 

 

 

Engines4

 

Engines5

 

Engines6

 

Engines7

 

المصدر

تأثير التردد على محركات التيار المستمر والتحكم بسرعتها عن طريق اشارات ديجيتال

dc-graph

سأتحدث اليوم عن التحكم بالسرعة للمحرك عن طريق اشارة Digital صادرة من اي متحكم دقيق او اي دارة منطق.

 

سأبدأ بالتعريج على ما يسمى بالقيمة المتوسطة للموجة، حسب تحاليل Fourier فإن لكل موجة قيمة متوسطة تقاس بالتكامل المحدود لهذه الفترة  مقسوم على 2*pi ، و للموجة المربعة تقاس القيمة المتوسطة بنسبة فترة التشغيل الى فترة الاطفاء، مثلاً لو كان لدينا موجة مربعة بقمة مقدارها 5 فولت ، و كانت نسبة التشغيل للإطفاء هي 1:1 او بمعنى آخر كانت الموجة في نصف الفترة 5 فولت و في النصف المتبقي 0 فولت ، فستكون القيمة المتوسطة لهذه الموجة 2.5 volts ! :]

 

تبينهذه الصورة كيفية تغير القيمة المتوسطة للموجة مع نسبة ال HIGH الى ال LOW او بمعنى آخر نسبة ال 1 الى 0 و التي هي نسبة ال 5 فولت الى 0 فولت

 

dc

 

الآن اريد منك ان تتخيل الدارة البسيطة الموضحة في الصورة وهي عبارة عن دارة تحكم بمحرك مع ديود للعزل الحر (free wheeling diode) حيث يعمل المحرك في حال ادخال اشارة لنقطة ال BASE سيقوم الترانزيستور بالعمل لان مقاومة Vce ستنخفض بالتالي سيعمل المحرك.

 

dc22

 

الآن يوجد للعمل 3 حالات :

اولها حالة ال cutt off للترانزيستور و يكون فيها تيار و جهد ال BASE يساوي 0 و لا يعمل فيها المحرك.

 

اما الحالة الثانية فهي حالة ال saturation و يكون فيها تيار الBASE اعلى او يساوي تيار الاشباع ، و في هذه الحالة يعمل المحرك باقصى قدرة ممكنة له.

 

اما الحالة الثالثة فهي محور حديثنا الآن ، لو ادخلنا على الbase تيار مسلوي لنصف تيار الاشباع الكلي ، فإن المحرك سيعمل بنصف القدرة المتاحة لأن علاقة تيار حلقة المحرك يتناسب بعلاقة خطية مع تيار ال BASE.

 

فلو قمنا بتسليط 2.5 فولت على الBASE و كان الجهد الذي ينشىء تيار الاشباع هو 5 فولت فإن المحرك سيعمل بنصف قدرته ببساطة !، الآن ماذا لو قمنا بتسليط موجة مربعة او بعبارة اخرى Pulse Width Modulation ! على هذا الترانزيستور ! بتردد لا يستطيع المحرك ملاحظته ! على ماذا سوف نحصل ؟!!

 

اذا كنت تفكر بأن القيمة المتوسطة للجهد في التعديل النبضي (الموجة المربعة) قد قام بالتحكم بسرعة المحرك فتفكيرك صحيح ! و يمكنك اصدار هذه الموجة المربعة بطرق مختلفة، منها بإستخدام 555 timer او اي متحكم او معالج دقيق (PIC ,Arduino, Raspberry PI). -يبقى اخيراً ملاحظة مهمة جداً عن تأثير التردد على المحرك فهاك اشياء يجب ان تؤخذ في الحسبان، يوضع عادتاً تردد المحرك على 25 KHz و هي اعلى من التردد السمعي للإنسان و ذلك لإخفاء صوت المحرك (جعله فوق سمعي). -زمن اللإطفاء للترانزيستر يساعد على التبريد و بشكل اساسي فيمكن التلاعب بال PWM لتسهيل التبريد.

 

المصدر

نظم التوزيع Distribution Systems

aimetisstructure

مكونات نظم التوزيع

 

يوضح الشكل  مكونات نظم التوزيع وهي :-

 

  • محطات التوزيع          Distribution Substation
  • الموزعات الابتدائية               Primary feeders    
  • محولات التوزيع       Distribution Transformer
  • الموزعات الثانوية            Secondary feeders
  • الأحمال الكهربية                   Electrical loads

 

Distribution Systems1

 

الموزعات الابتدائية

يمكن أن يقسم مخطط توصيلات هذه الموزعات إلى ثلاث أنواع:

 

1- النظام الإشعاعي 
ويوضح الشكل هذا النظام والعيب الأساسي هو انقطاع التغذية الكهربية عن الأحمال فى حالة حدوث عطل على الموزع أو أفرعه بالنسبة للأحمال الموجودة فى الجهة الأخرى من المصدر حيث أن التغذية من مصدر أحادي فقط. لكن هذا النظام يتميز بالبساطة فى التشغيل وفى نظم الحماية حيث تستخدم المصهرات عند اتصال الأفرع مع الموزع الرئيسي للحماية من القصر.

 

Distribution Systems2

 

و بيين الشكل  النظام القديم الذي يستخدم الكابلات الطويلة والنظام الحديث حيث تستخدم كابلات قصيرة لمحولات التوزيع وذلك لمراكز الأحمال الكبيرة .

 

Distribution Systems3

 

2- النظام الحلقي
يوجد نوعان :
(أ) الدائرة المفتوحة open loop : وهذا النظام هو الشائع استخدامه فى نظم التوزيع التى لا تتطلب درجة استمرارية للتغذية عالية طوال الوقت ويوضح الشكل هذا النظام ويتصل الموزعات بجهاز قطع والوضع العادي له مفتوح وذلك لنقل التغذية من النوع الذي حدث فيه العطل إلى الموزع الآخر عند قفل هذا الجهاز .

 

Distribution Systems4

 

(ب) الدائرة المغلقة closed loop : و تستخدم هذه التوصيلة لرفع درجة العول التي تغذي الأحمال الكهربية الهامة وعند حدوث عطل تفتح أجهزة القطع على جانبي العطل نتيجة إشارة المرحلات لها . فلا ينقطع مصدر التغذية عن بقية الأحمال الكهربية كما هو موضح في الشكل:

 

Distribution Systems5

 

3 -النظام الشبكي
يبين الشكل  هذا النظام واستخدامه محدود فقط للأحمال الكهربية الهامة والتي تتطلب درجة عول عالية لأن التكلفة الاقتصادية لهذا النظام غالبًا ما تكون أكثر من النظامين السابقين بالإضافة إلى بعض الصعوبات فى التشغيل .

 

Distribution Systems6

 

المصدر

محطات المحولات المتحركة

Mobile Substations1

رغم اعتبارات الحماية والاستعواض Backup فقد يحدث انهيار لمبان التغذية أو المحولات أو كليهما معًا فى محطة المحولات ، مما يسبب قطع التغذية تمامًا لفترة من الزمن فى هذه الحالة يمكن استخدام محطة محولات متحركة جميع أجهزتها محمولة على جرارات كبيرة بمقطورة Large Tractor Trailer ، وبصورة عامة سعة هذه المحطات لا تزيد عن 40 ميجا فولت أمبير – وذلك يسبب اعتبارات الحجم والوزن للحركة ويمكن تجهيز هذه المحطة فى خلال ثلاث إلى ستة ساعات . شكل رقم (2) يبين مثالا لهذا النوع من محطات المحولات .

 

Mobile Substations

شكل 1 محطة محولات محمولة

المصدر

اختيار مصادر التغذية

power supply

تعتبر محطات التوليد وشبكات الربط والتوزيع لشركة الكهرباء مصادر التغذية الرئيسية للمنشآت الصناعية . وفى حالة وجود مجموعات خاصة من الأحمال الكهربية (أفران قوس كهربي .. مثلا ) أو عدم كفاية قدرة المصدر الرئيسي , يتم بناء محطات توليد خاصة بالمنشأة والتى تتحدد سعتها بالهدف من إنشائها ويمكن أن تتأرجح فى حدود واسعة وتبني هذه المحطات من النوع الحراري فى المنشآت بأحمال حرارية كبيرة ويتحدد الموقع الأمثل لبناء محطة التوليد الخاصة فى مركز الأحمال الكهربية وفى حالة تطابق مركز الأحمال الكهربية مع موقع أحد مباني الإنتاج أو مركز حركة نقل داخلي يتم تحريك محطة التوليد الخاصة إلى موقع أقرب ما يكون من مركز الأحمال الكهربية .

 

وفى حالة المنشآت الصناعية بأحمال فئة “عول أولي ” يجب توفير مصدرين مستقلين على الأقل للتغذية . ويعتبر كل من جزئي القضبان المقسمة أو مجموعة من مجموعات منظومة قضبان أحد محطتي توليد أو محطتي محولات مصدر تغذية مستقل فى حالة تغذية كل منها من مصدر تغذية مستقل مع عملها آليًا بنظام 2 من 3 .كذلك تعتبر محطات التوليد الخاصة بالمنشآت الصناعية مصادر تغذية مستقلة فى حالة عدم ربطها بالشبكة الموحدة أو فى حالة تجهيز الرابط ليعمل مع المحطة والشبكة بنظام 2 من 3 .

 

المصدر

اختيار شبكات التوزيع الداخلية

US DEPARTMENT OF INTERIOR 2005 Electricity distribution network

من خصائص شبكات التوزيع الداخلية كثرة تفرعها واحتوائها على أعداد كبيرة من أجهزة الوقاية مما يؤثر بشدة على المؤشرات الفنية والاقتصادية وعول منظومات التغذية الكهربية ولبناء شبكات التوزيع الداخلي بشكل أمثل يجب مراعاة : الشكل التنفيذي للمراكز الرئيسية للشبكة ومسار الطاقة الكهربية وتيارات القصر وذلك من خلال إعداد عدة مرادفات لتصميم الشبكة كما يجب أن يهتم المصمم بتوفير حلول مناسبة لتغذية أحمال القوي والإضاءة ليلا وفى أيام العطلات والأعياد ولتحقيق الاحتياطي المتبادل يوصي بتوفير كباري قضبان وكابلات بين أكشاك الورش المتقاربة وكذلك بين المغذاة من محولات توزيع مختلفة .

 

الأسس العامة فى اختيار شبكات التوزيع الداخلية

 

فى الحالة العامة تبني شبكات التوزيع الثانوية بعدة مراحل إلا أنه من غير المجدي بناء منظومات شبكات بأكثر من 2-3 مراحل توزيع تفاديًا لتعقيد توافق معدات القطع والوقاية ويوصي ببناء شبكات بمرحلة توزيع واحدة بالمنشآت الصناعية ذات قدرة مركبة صغيرة .

 

ويجب ربط تصميم شبكات التوزيع بمنظومة الإنتاج التكنولوجي للمنشأة وذلك بتغذية الأحمال الكهربية لخطوط الإنتاج المتوازية من مصادر مستقلة حتى لا يتوقف خطا الإنتاج عند أحد مصدري التغذية وتغذية معدات الإنتاج المترابطة من مصدر تغذية واحد لضمان توقفها جميعًا فى نفس الوقت عند فصل التغذية الكهربية .

 

وعند تنفيذ شبكات التوزيع الداخلية للمنشأة الصناعية يجب استعراض مرادفات تحقق أمثل استخدام للوحات التوزيع وأقل طول لمغذيات الشبكة وأقصي اقتصاديات لمعدات القطع والوقاية .

 

اختيار شبكات التوزيع الداخلية للمنشآت الصناعية

 

تبني شبكات التوزيع الثانوية للمنشأة الصناعية إما بمنظومة المغذيات الرئيسية أو بمنظومة إشعاعية أو خليط من المنظومتين يتم اختيار المنظومة طبقًا لعول الأحمال الكهربية ومواقعها على المخطط العام للمنشأة وخواص منظومة التشغيل .

 

فى المنظومات الإشعاعية تنتقل الطاقة الكهربية مباشرة من مصدر التغذية إلى المستهلك وغالبًا ما تنفذ هذه المنظومات بمراحل توزيع لا تزيد عن مرحلتين وفى المنشآت الصناعية الصغيرة والمتوسطة تبني منظومات التوزيع الإشعاعية بمرحلة توزيع واحدة لتغذية الأحمال الممركزة المنتشرة فى جميع الاتجاهات من مركز التغذية و تحقق منظومات التوزيع الإشعاعية تجزئة عميقة لكل منظومة التغذية الكهربية ابتداء من مصدر التغذية وانتهاء بقضبان الجهد المنخفض فى أكشاك محولات الورش – الشكل التالي  و تغذي محطات المحولات والموزعات بأحمال فئة ” عول أولي ” بخطين إشعاعين على الأقل خارجين من جزئي قضبان مصدر التغذية وتغذي أكشاك المحولات ( 400 – 630ك ف أ ) المنتشرة بعيدًا عن مصدر التغذية مع غياب أحمال كهربية فئة ” عول أولي وثانية ” بمغذي إشعاعي واحد دون احتياطي مع ضمان الإصلاح السريع للمغذي بتوفير طريقة مناسبة لمد الكابلات أما بالنسبة للورش بأحمال فئة ” عول ثانية ” فتغذي بواسطة مغذيين على التوازي مع توفير سكينيتين لكل كابل

 

Distribution networks1

 

تستخدم الشبكات الإشعاعية بمرحلتي توزيع وذلك ببناء موزعات بينية فى شبكة توزيع المنشآت الصناعية الكبيرة والمتوسطة حيث تغذي مراكز الأحمال الكبيرة من خلال موزعات -الشكل التالي  إذا ليس من المجدي تحميل مركز التغذية الرئيسي للمنشأة المكون من خلايا توزيع مكلفة بأعداد كبيرة من مغذيات الخروج قليلة التحميل وتغذي أكشاك محولات الورش من الموزعات البينية بدون قضبان على الجهد المتوسط ويتم توصيلها بالكابل أو من خلال سكينة فصل الحمل مع توفير أجهزة القطع والوقاية داخل الموزع .

 

Distribution networks2

 

تستخدم شبكات التوزيع بمغذيات رئيسية فى حالة كثرة مراكز الأحمال وعدم جدوى استخدام الشبكات الإشعاعية و تتمثل الميزة الأساسية فى الشبكات بمغذيات رئيسية فى قلة أعداد مواقع الفصل والتعشيق وتزداد جدوى هذه الشبكات عندما تنتشر أكشاك المحولات على مساحة المنشأة فى خطوط شبكة مستقيمة مما يتيح المد المباشر للكابل الرئيسي من مصدر التغذية إلى الأكشاك بأقصر الطرق .

 

يعاب على الشبكات بمغذيات رئيسية انخفاض عولها مقارنة بالشبكات الإشعاعية بسبب عدم إمكانية توفير منظومات احتياطية على الجهد المنخفض للأكشاك أحادية المحول عند تغذيتها من مغذي رئيسي واحد ويوصي بعدم تغذية أكثر من 2-3 أكشاك محولات (1000 – 2500 ك ف أ ) أو أكثر من 4-5 كشك محولات (250 – 630 ك ف أ ) من مغذي رئيسي واحد ولرفع عول الشبكات بمغذيات رئيسية يتم تطويرها إلى أحد الشكلين التاليين طبقًا لعول التغذية المحقق :

  • شبكات متعددة المغذيات الرئيسية بدون احتياطي لتغذية الأحمال فئة “عول ثالثة ” – الشكل التاليمخطط شبكة توزيع بمغذي رئيسي واحد
    1. a) تغذية من مصدر واحد     b) تغذية من مصدرين

 

Distribution networks3

 

شبكات متعددة المغذيات الرئيسية المتداخلة ذات العول المرتفع لتغذية باقي فئات العول -الشكل التالي:

 

Distribution networks4

 

تفضل الشبكات ثنائية المغذيات الرئيسية المتداخلة لتغذية أكشاك المحولات بالورش أو الموزعات بقضبان مجزأة Fdr2 , Fdr1 – الشكل السابق أو أكشاك الورش نائية المحولات بدون قضبان على الجهد المتوسط Fdr4 , Fdr3 – الشكل السابق ويعمل جزءًا قضبان كشك المحولات أو الموزع منفصلين فى حالة التشغيل الاعتيادية . وفى حالة حدوث عطل على أي من أكشاك المحولات على المغذي الرئيسي أو بالموزع تنقل تغذيتها إلى المغذي الرئيسي الباقي بالخدمة .

 

وفى التصميمات الفعلية قليلا ما يستخدم الشكل الإشعاعي فقط أو الشكل بمغذيات رئيسية فقط وإنما يستخدم توليفة من كليهما للاستفادة من مزايا كل منهما فى بناء منظومة تغذية كهربية بأعلى جدوى فنية اقتصادية .

 

المصدر

اختيار شبكات التغذية الكهربية بالورش (الجهد المنخفض)

Electrical grids

تبني شبكات الورش بالمنشآت الصناعية على جهود حتى 1 كيلو ف ( 380 ف هو الجهد الأكثر شيوعًا ) ومن أهم العوامل التي تؤثر فى اختيار منظومات شبكات الورش مستوي العول المطلوب لتغذية الأحمال- منظومات عملها – مواقعها داخل حدود الورشة – قيم التيار – الجهود المقننة وهناك أهمية خاصة لبيئة مباني الإنتاج التى تقسمها المواصفات القياسية وفقًا لخواص البيئة المحيطة إلى مباني لجو معتدل – حارة – رطبة مبللة – مبللة بشدة – متربة – فعالة كيميائيًا – مناطق قابلة للحريق والانفجار .

 

وتقسم شبكات الورش إلي شبكات بمغذيات رئيسية وإشعاعية و يسمي مغذي شبكات الورش الخارج من خلية التوزيع جهد منخفض على ثانوي محول التوزيع والمخصص لتغذية أحمال ممركزة كبيرة أو شبكة التوزيع داخل الورش بالمغذي الرئيسي وتصمم المغذيات الرئيسية بسعات كبيرة حتى 6300 أمبير ويخرج منها كثير من التفريعات الشكل التالي:

 

low voltage1

 

وفى أكشاك المحولات التى تحوي محولين تربط مجموعات محول المغذي الرئيسي بواسطة كباري بقاطع كهربي الشكل التالي لتوفير احتياطي متبادل ,

 

low voltage2

 

تتكون منظومات التغذية الإشعاعية من مجموعة مغذيات شبكة الورش الكهربية والتى تخرج من خلية التوزيع جهد منخفض على ثانوي المحول وتخصص لتغذية أعداد قليلة من الأحمال المنشرة فى مختلف مواقع الورشة (الشكل التالي و تستخدم منظومات التوزيع الإشعاعية للورش عند تعذر استخدام المنظومات بمغذيات رئيسية .

 

low voltage3

 

المصدر

خطوط النقل متوسطة الطول

typical_transmission_structures

في هذه الخطوط تهمل التوصيلية و توجد حالتان لتمثيل سعة الخط :

 

الحالة الأولى : تعتبر السعة الكلية للخط مركزة عند نقطة واحدة في منتصف الخط و تسمي هذه الدائرة T- circuit و الشكل التالي يوضح هذه الدائرة. و يلاحظ أن القيم الكلية للمقاومة والمفاعلة تم تقسيمها الي جزئين متساويين علي جانبي نقطة المنتصف حيث توصيل السعة. و علاقات الجهد بالتيار طبقا للتالي:

 

Vm   = Vr + Ir Z/2

Ic      = Y Vm

Vm   = ( Ic + Ir ) Z/2

Is      = Ir + Y Vm

 

 

Transmission1

 

و الشكل  التالي يوضح الرسم المتجهي للجهد و التيار في حالة خط النقل متوسط الطول الحالة الأولي.

 

Transmission2

 

الحالة الثانية : تقسم السعة الكلية للخط الي جزئين متساويين عند بداية و نهاية الخط و تسمي هذه الدائرة p- circuit و الشكل  التالي يوضح هذه الدائرة. و علاقات الجهد و التيار طبقا للتالي:

 

Ic2          = Vr x Y/2

Ic1         = Vs x Y/2

Is          = Ic1 + Ic2 + Ir

                        = VsY/2 + Vr Y/2 + Ir

Vs        = Vr + Z ( Ir + Vr Y/2)

 

Transmission3

 

و يوضح الشكل التالي  رسم متجهات الجهد و التيار . ويلاحظ ان المعادلات السابقة انه اذا كانت قيم السعة صغيرة فان قيمة السماحية Y تكون صغيرة و باهمالها سوف تعطي حالة و معادلات الخط القصير. كما يلاحظ ايضا ان دائرتي T- circuit و p- circuit غير متكافئتين كما في حالة تحويل نجمة الي دلتا ، ولكن تعطي الدائرتان نتائج متقاربة.

 

Transmission4

 

و يكون حساب اداء الخط ( التغير في الجهد الكهربي عند الحمل – الفقد في القدرة الكهربية – كفائة الخط ) كما في طرق الخطوط القصيرة.

 

المصدر

الدائرة المكافئة للخطوط الطويلة

Solec_Kujawski_longwave_antenna_feeder

كما ذكر من قبل فإن الدائرتان p- circuit و T- circuit لا تمثلا الخط الطويل ذو الثوابت الموزعة لذلك سوف نفرض القيم Y’ و Z’ في هذه الدوائر بدلا من Y و Z ، لذلك نحصل علي :

 

Vs = ( Z’ Y’ /2 + 1) Vr + Z’ Ir

 

و بمقارنة ذلك بقيم Vs و Is في الصورة الأسية :

 

Vs = Vr cosh g l + Ir Zc sin g l

Is   = Ir cosh g l   + Vr/Zc sin g l

 

و بمساواة معامل التيار Ir ينتج :

Z’ = Zc( sin g l)/ g l  

 

حيث Z هي المقاومة الكلية علي التوالي للخط

 

Y’/2   = Y/2 ( tanh g l /2) / (g l /2)

 

و الشكل التالي  يبين الدائرة المكافئة للخطوط الطويلة.

 

long line1

المصدر

الدائرة العامة للخط الكهربي و ثوابتها

electric2

يمكن تمثيل دائرة الخط الكهربي بدائرة عامة صندوقية لها مدخلان و مخرجان كما هو موضح بالشكل التالي

 

electric

 

و بتغير قيم الثوابت A,B,C,D تمثل هذه الدائرة جميع حالات خطوط القوي الكهربية. و الجدول التالي يبين قيم هذه الثوابت للخطوط المختلفة:

 

electric1

 

المصدر

Page 1 of 1912345»10...Last »