پایان نامه شناسايي مُدهاي متفاوت پديده فرورزونانس و طبقه بندي پديده توسط شبكه عصبي كوانتيزه كننده بُرداري
چکيده
در بسياری از موارد شاهد آسيب ديدن تجهيزات و دستگاه های حساس در منازل و کارگاه ها در مواقعی از قبيل زمان وقوع رعد و برق هستيم. اين امر نشان دهندة ايجاد برخی از اضافه ولتاژها با دامنة بزرگتر از حد تحمل عايق دستگاه ها در مدار مصرف کنندگان فشار ضعيف است. بسياری از اين اضافه ولتاژها از مدار طرف فشار قوی ترانسفورماتورهای توزيع به طرف فشار ضعيف آنها منتقل می شوند
1-1 : اضافه ولتاژهای موجی در شبکة توزيع و حفاظت مصرف کنندگان در برابر آن
1-1-1 : مقدمه
اضافه ولتاژهای ايجاد شونده در شبکة توزيع فشار ضعيف را می توان به دو دسته طبقه بندی کرد:
الف- اضافه ولتاژهای موقت با فرکانس ۵٠ هرتز اين نوع اضافه ولتاژها، که می توانند زماني از کسری از ثانيه تا مدت های طولاني را دارا باشند، عللی از اين قبيل دارند :
الف-1 – خرابی عايق بين سيم پيچ های فشار قوی وفشار ضعيف در اثر ايجاد يک خطا در درون ترانسفورماتور.
الف-2 – پاره شدن هادی شبکه فشار متوسط وافتادن آن بر روی شبکه فشارضعيف.
الف-3 -انتقال اضافه ولتاژ از طريق تزويج والقاء بين اتصالات زمين ترانسفورماتور و شبکه در موارد طراحي و اجرای ناصحيح يا خطاهای نامتقارن.
الف-4 -وصل فيوزهای کات اوت سه فاز سمت فشار متوسط با فواصل زماني طولاني و در نتيجه تکفاز يا دو فاز باقي ماندن شبکه.
الف-5 -اتصالي های نامتقارن.
الف-6 -بارهای شديدا نامتقارن.
الف-7 – وقوع تشديد )رزونانس( و تشديد آهنی )فرورزونانس(
الف-8 -قطع بار ناگهاني.
ب- اضافه ولتاژهای گذرا با فرکانسهای کيلوهرتز تا مگاهرتز اين اضافه ولتاژها مي توانند در اثرعواملی بشرح زير ايجاد شوند:
ب-1 – اصابت مستقيم صاعقه به خط فشارضعيف که البته احتمال آن کم است. زيرا خطوط فشارضعيف ارتفااع کمي دارند و در موارد زيادی توسط ساختمانها يا اشياء بلندتر احاطه شده اند.
ب-2 – تخلية جريان صاعقه به زمين در نزديکی خط توزيع برق که می تواند در آن اضافه ولتاژهای قابل ملاحظه ای القاء نمايد شکل 1
ب-3 – انتقال اضافه ولتاژ از طرف فشار قوی به طرف فشار ضعيف ترانسفورماتورهای توزيع که می تواند به صورت الکتروستاتيکی و يا الکترومغناطيسی باشد.
ب-4 – کليد زنی نامناسب از قبيل وصل ناهمزمان قطب های کليد.
شكل 1-1 اصابت صاعقه به نقطه ای در نزديک يک خط توزيع نيروی برق
براه افتادن اضافه ولتاژهای موجي يا موقت در شبکه فشارضعيف و رسيدن آنها به منازل و کارگاهها مي تواند خطراتي را متوجه تجهيزات و انسانها نمايد. عايق بندی دستگاههای فشارضعيف بايد طوری باشد که بتواند ولتاژ 2Un+1000 ولت را تحمل کند
که در اينجاUn ولتاژ نامي دستگاه يعني 220ولت تکفاز است. بنابراين با توجه به حاشيه اطمينان لازم، بايد اضافه ولتاژهای گذرای بيشتر از1000 ولت حذف شوند و از ورود آنها به مدارهای داخلي منازل و کارگاهها جلوگيری بعمل آيد.
يکي از منابع مهم ايجاد اضافه ولتاژهای ضربه ای در شبکه فشار ضعيف انتقال آنها از شبکه فشارقوی از طريق ترانسفورماتورهای توزيع است. موج های ولتاژ ضربه می توانند در داخل ترانسفورماتور با دو مکانيزم از يک سيم پيچ به سيم پيچ ديگر منتقل شوند:
1- الکترواستاتيکی2- الکترومغناطيسی. اکنون به تشريح اين دو مکانيزم می پردازيم:
2-1-1 : مکانيزم الکترواستاتيکی انتقال موج ضربه
هنگامي که يک موج ولتاژ ضربه، مانند موجی که از برخورد مستقيم صاعقه به خط فشار متوسط برق بر روی شبکة توزيع به راه می افتد، به ترانسفور ماتور می رسد در اولين لحظه تنها خازن های ذاتی سيم پيچ دخالت دارند و نقش توزيع و تقسيم ولتاژ بر روی سيم پيچ فشار قوی را بازی می کنند. سيم پيچ فشارضعيف که به هستة زمين شدة ترانسفورماتور نزديکتر است، يک خازن کلیC2 با زمين می سازد و سيم پيچ فشار قوی، که بر روی سيم پيچ فشارضعيف واقع شده، يک ظرفيت خازني کلیC1 با اين سيم پيچ تشکيل خواهد داد شکل ١
شکل 2-1 ظرفيت های خازنی کلی C1 بين سيم پيچ ها
و C2 بين سيم پيچ فشار ضعيف و هسته
ظرفيت خازنی بين سيم پيچ های فشار قوی وبدنه به لحاظ زيادی فاصله بين آن دو کوچک بوده و قابل صرف نظر است. با توجه به مدار معادل شکل ١ مدار در اين حالت بصورت مقسم خازني عمل کرده ودامنة ولتاژ صاعقه به نسبت عکس ظرفيت های خازنی بين آنها تقسيم خواهد شد. بنابراين ولتاژي معادل در رابطة ) ١( از طريق خازني به طرف فشار ضعيف منتقل خواهد شد.
دراين حالت دامنة اضافة ولتاژ منتقل شده به ثانويه، ارتباطي به نسبت تبديل مربوط به تعداد دور سيم پيچ های ترانسفورماتور يعني N1/N2 نداشته و تابع شکل ساختماني سيم پيچ ها، جنس عايق ها وفواصل عايقي ترانسفورماتور خواهد بود. القاء الکترواستاتيکي موج ولتاژ ضربه از سمت فشار قوی به طرف فشار ضعيف دارای مدت زمان بسيار کوتاهی است. زيرا ساير اجزاء مدار يعنی سلفها ومقاومتها سريعأ وارد بازی شده، نقش خود را در ميرايی اضافه ولتاژ به انجام مي رسانند. اما با اينحال شيب افزايش ولتاژ و زمانی که اضافه ولتاژ در مدار ثانويه باقی مي ماند و برروی آن سير مي کند بقدر کافی بزرگ هست که حتي اگر عايق خود سيم پيچ فشار ضعيف را دچار خرابي نکند ، تجهيزات متصل شده به آن را گرفتار مشکل نمايد. اين امر بخصوص در ترانسفورماتورهای توزيع با نسبت تبديل بزرگ بخاطر شکل ساختمانی خاصی که دارند مي تواند مسأله زا باشد. برای کاهش دامنة اضافه ولتاژ ضربه ای منتقل شده به ثانويه ناشي از القاء خازني با در نظر گرفتن رابطة 1 مي توان به دو طريق عمل کرد. طريق اول آنست که ظرفيت خازن را با نصب خازن اضافي بين ترمينالهای ثانويه وزمين بزرگتر نمائيم. روش دوم آنست که حفاظ زمين شدهEarted Shield درکارخانه بين سيم پيچ های اوليه و ثانويه قرارداده شود . اين کار منجر به کوچکتر شدن خازنC1 گرديده ، دامنة ولتاژانتقال را کاهش خواهد داد . لازم به ذکر است که تاکنون از هر دو روش در صنعت برق استفاده شده است در مرجع[ 2 ] می توان طراحي و اجرای يک نمونه حفاظ زمين شده بين سيم پيچ های اوليه و ثانويه را ملاحظه نمود. هر دو راه ذکر شده دارای هزينه های خاص خود بوده و بلحاظ اقتصادی قابل استفاده عملي در شبکه های توزيع بنظر نمي رسند.
3-1-1 : مکانيزم الکترومغناطيسي انتقال منبع ولتاژ ضربه به ثانويه
مدارمعادل معمولي ترانسفورماتور دارای دو سلف سری ويک سلف موازی است)شکل2 ( سلف های سري کهL11,L12 ناميده مي شوند بيانگر پراکندگي فوران مغناطيسی در فضای سيم پيچ ها و کانال عايق بين آنها هستند. سلف موازی کهLm نام دارد، نشان دهندة فوران مغناطيسی اصلی عبوری از هستة ترانسفورماتور است. در شکل ) ٢( ZC1,ZC2 و عبارت از امپدانس های موجی شبکة طرف اوليه و ثانوية ترانسفورماتور هستند.
شکل 3-1 مدار معادل ترانسفورماتور همراه با امپدانس موجی خطوط دو طرف
همانگونه که ذکر شد در اولين لحظة ورود موج ضربه به ترانسفورماتور، توزيع ولتاژ و انتقال آن به ثانويه تنها تابع ظرفيت های خازنی ترانسفورماتور است. اما پس از گذشت لحظة کوتاهی، به تدريج سلف های مربوط به پراکندگی و هستة ترانسفورماتور نيز وارد مدار می شوند و موج ضربه ای به طريق الکترومغناطيسی نيز به ثانويه منتقل می گردد. در اين مکانيزم، علاوه بر سلف های مربوط به ترانسفورماتور، امپدانس های موجی خطوط متصل به اوليه و ثانويه نيز دخالت می نمايند. در اين حالت از خازن های ذاتی سيم پيچ های ترانسفورماتور صرفنظر می شود. زيرا فرکانس غالب موج ضربه ای به حدود کيلو هرتز رسيده است. امپدانس موجی خطوطSurge Impedance طبق رابطة ) ٣( تعريف می شود که در آن C ,l و به ترتيب اندوکتانس سری و خازن موازی خط در واحد طول آن هستند.
همانگونه که از تئوری انتشار امواج ضربه ای [ 1] می دانيم، امپدانس های موجی خطوط، اثر خود را مشابه مقاومت های اهمی ظاهر نموده، در ثابت های زمانی مربوط به انتشار امواج نقش بازی می کنند. ولتاژ دو سر يک سلفL که موج ولتاژ ضربه ای با دامنةV به ترمينالهای آن می رسد، طبق رابطة ) ۴( تغيير خواهد نمود :
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.