پایان نامه بررسی فیلترها و آثار هارمونیکها بر موتور های AC

چکیده

تحقیق حاضر به بررسی فیلترها و آثار هارمونیکها بر موتورهای AC می پردازد.در فصل اول ابتدا سری های فوریه که در آنالیزهای هارمونیک ها ابزاری نیرومند هستند به طور مختصر مرور شده اند و سپس منابع تومید هارمونیک ها و در انتهای فصل اثرات هارمونیکها بر تجهیزات مورد بحث قرار گرفته است.

در فصل دوم اثرات هارمونیکها بر ماشینهای ACسه فاز مورد تجزیه و تحلیل قرار کرفته و تلفات ناشی از هارمونیکها که موجب ایجاد مشکلات حرارتی می شوند و مسائلی در اتباط با گشتاور مطرح شده است.همچنین مدار معادل موتورAC برای جریانهای جریانهای هارمونیک به دست آمده و تاثیرشان در راندمان مورد بررسی قرار گرفته است.

فصل سوم به معرفی فیلترهایی برای تعدیل خروجی یکسوسازها جهت کاهش اثرات نا مطلوب هارمونیک ها در سیستم های قدرت پرداخته است که می تواند در طراحی و تولید ماشینهای ACسه فاز موثر باشند.

  مقدمه  

از دیر باز مسئله هارمونیک ها و تلفات ناشی از آنها مورد توجه بوده است .هارمونیکها در دهه 1920 هنگامیکه شکل موجهای تغییر یافته در خطوط انتقال مشاهده شد تشخیص دهده شدند.در آن هنگام موضوع اصلی تاثیر هارمونیکها در ماشینهای سنکرون و القایی سیمهای ارتباطی (تلفن) و خازنهای قدرت بودند.

نتیجه بعضی از تحقیقات آن زمان در مورد یک خط انتقالkv220 و400 کیلو متری و همچنین یک موتور القایی به شرح زیر می باشد:

چنانچه ولتاژ خط هادی 7 درصد هارمونیک سوم باشد ولتاژ انتهای خط در حالت بی باری دارای 53 درصد هارمونیک سوم خواهد بود.هارمونیک سوم در انتهای خط در بار کامل از 53 درصد به 29درصدکاهش پیدا می کند.

در صورت وجود هارمونیک ضریب قدرت در طرف ژنراتور خط انتقال برابر 848% می باشد (در حالیکه بدون وجود هارمونیک ضریب قدرت 96% می باشد.).

در طرف مصرف کننده (وقتی که خط ولتاژ انتقال دارای هارمونیک است)ضریب قدرت برابر 82/0 میباشد.در حالیکه توسط دستگاههای اندازه گیری 75/0 اندازه گیری می شود.برای یک موتور القایی که در سال 1930 ساخته شده است هارمونیکها باعث لرزش و سروصدای زیادی شده اند.توان ورودی و همچنین جریان روتور با تغییر مقادیر هارمونیکها تغییر می کردند.همین امر باعث گردیده مطالعاتی در زمینه بررسی اثرات کاهش و حذف هارمونیکها انجام شود.

با توسعه علم الکترونیک و پیشرفت تکنولوژی ساخت نیمه هادی و کاربردشان این مسئله وارد مرحله تازه ای گردیده و تاثیر هارمونیکهایی که از طریق اینورترها کانورترها سیکلو کانورترها و... به سیستم قدرت وارد شده و موجب تلفات قابل ملاحظه ای می گشتند مورد توجه قرار گرفته و نحوه عملکرد این سیستم ها با چنین منابعی مورد بررسی بیشتر قرار گرفت .

 گشتاور راه اندازی و بار کامل جریان و حرارت مهمترین عواملی هستند که در یک موتور القایی توسط هارمونیکها تحت تاثیر قرار می گیرند.همچنین هارمونیکها سبب ایجا د نوسان و اغتشاش در ماشین شده و می توانند در ولتاژ خروجی ژنراتورهای ACظاهر شده وموجب اعوجاج شکل موج می گردند.

 نتیجه گیری

در موتورهای AC دیدیم که تلفات هارمونیک ها در استاتور و هسته ، ناچیز اما در روتور قابل توجه بوده و باعث افت راندمان موتور تا حدود 2% خواهد شد و حتی امکان دارد دامنه هارمونیک موج ولتاژ چنان بزرگ باشد که راندمان موتور تا حدود 5% نیز افت کند . در مورد گشتاورها دیدیم که گشتاور ساکن ناشی از هارمونیک ها تنها باعث می شود که گشتاور نامی حدود 1% افت کند ، که چندان قابل توجه نیست و نیز دیدیم که گشتاور های ضربانی مقدار متوسطی برابر صفر دارند ، اما حضورشان باعث نوعی حرکت دندانه ای بی قاعده می شود که محدوده سرعت قابل استفاده موتور را کاهش میدهد. فیلترهای هارمونیک معرفی شده می توانند در خروجی اینورتر ها و یکسوسازها به کار گرفته شده و از هارمونیک ها به سیستم AC جلوگیری نمایند .

مطالب عنوان شده در موتورهای AC هنگام کار با منابع تغذیه غیر سینوسی و سینوسی که امکان اعوجاج در آنها می باشد باید مورد توجه قرار گرفته تا از افت راندمان و گشتاور موتور و مشکلات حرارتی ناشی از افزایش تلفات ممانعت به عمل آید .

تحقیق حاضر می تواند زمینه برای طرح و ارائه الگوریتمی برای تشخیص درصد افت راندمان و افزایش حرارت ناشی از هارمونیک ها باشد.

تعداد صفحات 81 word 

فهرست مطالب

فصل اول ، آشنایی با هارمونیکها  و سری های فوریه

1-1- مقدمه. 3

1-2- سریهای فوریه. 5

1-3- توابع دوره ای , سری های فوریه. 5

1-3-1- سریهای فوریه , فرمولهای اویلر. 5

1-3-2- موج مربعی 6

1-3-3- سری فوریه توابع زوج و فرد. 8

1-4- منابع هارمونیکها 9

1-4-1- جریان تحریک القایی.. 9

1-4-2- یکسو سازها 11

1-4-3- تجهیزات تخلیه ای.. 17

1-4-4- ارتباط بین هارمونیک ولتاژ وجریان.. 20

1-4-5-اثر هارمونیک ها بر خازن ها 22

1-4-6- اثر هارمونیک ها بر تلفات دی الکتریک خازن ها 23

1-4-7-اثر خازنها بر روی هارمونیک.... 24

1-4-8-اثر هارمونیک بر روی لامپهای روشنایی و المانهای حرارتی  26

1-4-9- تاثیر هارمونیکها بر کلیدها 27

1-4-10- اثرات هارمونیک ها بر عایق ها 28

1-4-11- اثرات هارمونیکها بر فیوزها 28

1-4-12- اثر هارمونیک ها بر سیستمهای مخابراتی.. 28

فصل دوم، ماشین های AC  چند فازه

2-1- مقدمه. 33

2-2- مدار معادل موتورالقایی.. 33

2-2-1 معادل گشتاور 35

2-2-2 پخش توان در روتور 37

2-2-3دیاگرام فازوری.. 37

2-3هارمونیک های mmf شکاف هوایی.. 38

2-3-1 موج های mmf زمانی هارمونیک ها 41

2-3-2 موج های mmf مکانی هارمونیک ها 42

2-3-3 دامنه هارمونیک های  43

2-3-4 هارمونیک های مولفه های مثبت ، منفی و صفر 45

2-4...... رفتار هارمونیکی موتورها ac. 46

2-4-1...... مدار معادل هارمونیک.... 46

2-4-2 جریانهای هارمونیک.... 49

2-5 تلفات موتور هنگام کار با منبع غیر سینوسی.. 55

2-5-1تلفات مسی استاتور 55

2-5-2 تلفات مسی روتور 56

2-5-3...... تلفات هارمونیکی هسته. 57

2-5-4راندمان موتور 57

2-6گشتاورهای هارمونیک.... 58

2-6-1گشتاورهای هارمونیک ساکن.. 58

2-6-2.گشتاورهای هارمونیک ضربانی.. 60

فصل سوم، فیلترهای هارمونیک

3-1مقدمه. 70

3-2تعدیل خروجی یکسوساز 70

3-3فیلتره کردن خروجی اینورتر. 72

3-4 فیلترهای خط AC.. 74

3-5 ضریب توضیع (ضریب سیم بندی ) 74

3-6 تاثیر هارمونیک ها روی ضریب گام و ضریب توزیع  77

3-7 هارمونیک های شیار در ماشین هایAC.. 78

نتیجه گیری.. 80

فهرست منابع.. 81