کلیه مطالب این سایت فاقد اعتبار و از رده خارج است. تعطیل کامل

توان جذب شده توسط هر عنصر الکتریکی (بار) در هر لحظه بر حسب وات، برابر است با حاصلضرب افت ولتاژ لحظه­ای در دو سر بار بر حسب ولت و جریان لحظه­ای وارده به بار بر حسب آمپر، این مقادیر لحظه­ای هستند پس حاصلضرب جریان و ولتاژ در هر لحظه می ­تواند مقادیر متفاوتی داشته باشد. اگر ولتاژ و جریان المان مورد نظر بترتیب برابر باشد با (v(t)=VmaxCoswt) و (i(t)=ImaxCos(wt-θ)) . در این صورت توان لحظه­ای برابر است با رابطه (۲-۶):
(۲-۶)
مقدار مثبت توان لحظه­ای P بیانگر آهنگی است که در آن انرژی توسط بخشی از سیستم که ولتاژ و جریان آن مشخص شده، جذب می­ شود. چنانچه جریان و ولتاژ لحظه­ای همفاز باشند در مواردی که بار اهمی باشد توان لحظه­ای همواره مثبت است. چنانچه جریان و ولتاژ به اندازه ۹۰ درجه اختلاف فاز داشته باشند (پس فاز) همان­طور که در یک سلف ایده­ال اتفاق می­افتد، در این صورت توان لحظه­ای دارای نیم سیکل­های مثبت و منفی برابر بوده و مقدار میانگین آن همیشه صفر است. با بهره گرفتن از تساوی مثلثاتی رابطه توان لحظه­ای را به شکل رابطه (۲-۷) نمایش داد:
(۲-۷)  بررسی معادله­ فوق نشان می­دهد که جمله­ای شامل COSθ همواره مثبت است و دارای میانگین (P=(Vmax.Imax/2)Cosθ)و مقدار موثر (²׀I׀P=R ) می­باشد. که طبق رابطه (۲-۸) محاسبه می­ شود:
(۲-۸) ²׀I׀= R Cosθ ׀I׀ ׀V׀P =
حرف P کمیتی است که کلمه توان به آن اطلاق می­ شود به عنوان توان حقیقی یا توان موثر نیز مشهور است. واحد اساسی توان لحظه­ای P(t) و توان حقیقی وات است ولی معمولا از کیلووات و مگاوات استفاده می­کنیم. کوسینوس زاویه­ای فاز θ بین ولتاژ و جریان، ضریب توان نامیده می­ شود. ضریب توان مدارهای القایی پس فاز و مدار خازنی پیش فاز شناخته می­ شود. ضریب توان وضعیت بردار جریان را نسبت به بردار ولتاژ نشان می­دهد. ترم دوم رابطه (۲-۷) جمله­ای شامل Sinθ به تناوبی مثبت و منفی است که دارای مقدار میانگین صفر است به این قسمت در توان لحظه­ای، توان لحظه­ای راکتیو یا واکنشی گفته می­ شود و بیانگر عبور انرژی به تناوب از شبکه به بار و از بار به شبکه است. مقدار حداکثر این توان را که با Q نمایش داده و بعنوان توان راکتیو شناسایی می­ شود که در آنالیز سیستمهای قدرت بویژه سیستمهای توزیع الکتریکی اهمیت فوق­العاده­ای دارد. مقدار توان واکنشی یا راکتیو طبق رابطه (۲-۹) محاسبه می­ شود: هر چند توان­های اکتیو و راکتیو دارای واحدهای یکسانی هستند، ولی متداول است که واحد Q را با وار (VAR) نمایش دهند. از معادلات (۲-۱) تا (۲-۸) می­توان ضریب توان از روابط زیر محاسبه نمود:
(۲-۹) ²׀I׀= X Sinθ ׀I׀ ׀V׀Q =
(۲-۱۰)
(۲-۱۱)
مهندسین سیستم قدرت معمولا خازن را تولیدکننده توان راکتیو مثبت در نظر می­گیرند تا جذب کننده توان واکنشی منفی. این به نظر صحیح می ­آید برای آنکه از تحلیل مدارهای الکتریکی بیاد داریم که اگر توان مصرفی عنصری مثبت باشد (P=VI+) میتوان گفت که این عنصر از منبع توان جذب می­ کند. (مانند مقاومت) حال اگر توان مصرفی عنصری منفی باشد(P=VI-) می­توان گفت این عنصر توان منفی جذب می­ کند یا به طور معمول­تر، توان مثبت وارد شبکه می­ کند. به همین دلیل هنگامی که خازن موازی با بار القایی قرار می­گیرد مقدار توان راکتیو مورد نیاز بار القایی را تامین می­ کند و مقدار توان راکتیوی که سیستم باید تامین کند، کاهش می­دهد و این مشابه آن است که جریان پس فاز به شبکه تحویل دهد.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۲-۲-۴- مفهوم فیزیکی توان اکتیو و راکتیو
مفهوم فیزیکی توان اکتیو به راحتی قابل درک است کل انرژی جذب شده توسط بار در مدت زمان T در یک سیکل، معادل PT وات ثانیه می­باشد. طی مدت زمان n سیکل، انرژی جذب شده P(n)T وات ثانیه است که تمام آن توسط جزء مقاومتی بار جذب می­ شود. اما درک مفهوم فیزیکی توان راکتیو ساده نیست. توان راکتیو Q، ماکزیمم مقدار توان لحظه­ای جذب شده توسط قسمت راکتیو بار است. توان راکتیو لحظه­ای که توسط دومین ترم رابطه توان لحظه­ای متناوبا مثبت و منفی می­ شود و نشانگر جاری شدن انرژی از و به سوی المان راکتیو به صورت تناوبی با توجه مثبت یا منفی شدن زاویه θ است. به روش دیگر توان راکتیو آن جزء از توان است که انرژی مصرف می­ کند ولی کار انجام نمی­دهد.
۲-۳- منابع مصرف ­کننده توان راکتیو
اغلب دستگاه­ها و مصرف ­کننده­ های الکتریکی برای انجام کار مفید نیازمند مقداری توان راکتیو سلفی برای مهیا کردن شرایط لازم برای انجام کار هستند از مهمترین منابع مصرف ­کننده توان راکتیو سلفی می­توان به موتورها، ترانسفورماتورها، خطوط هوایی و کابل­ها، مشترکین(صنعت و مسکونی) دستگاه­های مورد استفاده در صنایع از جمله، کوره القایی، کوره­های قوس الکتریکی، سیستمهای جوشکاری AC ، انواع مبدلهای معمول AC به DC و همچنین بالعکس.
۲-۳-۱- موتورهای القایی
موتورهای الکتریکی ac برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی، نیازمند تولید شار مغناطیسی در فاصله هوایی موتور هستند. ایجاد شار در فاصله هوایی نیازمند کشیدن جریان از شبکه است. این جریان توسط کلاف­های سیم­پیچی شده موتور که درصد کمی از امپدانس آن اهمی و بقیه آن سلفی است، تامین می­ شود. معمولا موتورها را بزرگتر از بار مورد نیاز انتخاب می­ کنند بنابراین هیچگاه به بار نامی خود نمی­رسند و این باعث می­ شود با ضریب توان پایین­تر در مصارف استفاده شوند و ضریب توان کمتر یعنی Cosθ کمتر و Sinθ بیشتر و در نتیجه طبق معادله (۲-۷)، مصرف سلفی بالاتر می شود.
۲-۳-۲- ترانسفورماتورها
جریان بی­باری یا همان جریان مغناطیس کنندگی هر ترانسفوماتوری دارای دو مولفه می­باشد یکی از مولفه­ها همفاز با ولتاژ اعمالی به ترانسفورماتور است و به همین دلیل با Rc مدل سازی می­ شود و نمایانگر تلفات هسته می­باشد، مولفه دیگر که عمود بر ولتاژ اعمالی است و ۹۰ درجه عقب­تر از آن با Xm مدل می­ شود و معمولا مولفه اهمی جریان مغناطیس کنندگی کمتر از ۱۰ درصد مولفه سلفی است و می­توان کل جریان مغناطیس­کنندگی را سلفی در نظر گرفت با این فرض که به واقعیت نزدیک است می­توان راکتیو مصرفی را در ترانسفورماتورهای هوایی و زمینی ۲۰ کیلوولت و ولتاژهای بالاتر محاسبه کرد. امپدانس درصد هر ترانسفرماتور که در بار نامی مشخص می­ شود، سازندگان ترانسفورماتور بر روی پلاک آن درج می­ کنند و در سیستمهای قدرت و توزیع از قسمت اهمی این امپدانس صرف نظر می­ شود و دیاگرام تک خطی نیز فقط به صورت یک سلف، سری با عناصر دیگر مدل سازی می­ شود با بهره گرفتن از امپدانس-درصد داده شده می­توان امپدانس سری ترانسفورماتور را طبق رابطه (۲-۱۲) به دست آورد. اگر V ولتاژ بین فازها به کیلو ولت و S ظرفیت ترانس به مگاولت آمپر و X اندوکتانس سری توانی بر حسب اهم باشد.
(۲-۱۲)
۲-۳-۳- توان مصرفی در خطوط هوایی
همان­طور که می­دانیم خطوط انتقال در شبکه به صورت­های مختلف مدل سازی می­ شود که بستگی به طول این خطوط دارد. به هر صورت که مدل سازی شود دارای امپدانس سری که شامل سلف و مقاومت است که مقادیر این دو بستگی به طول و نوع سیم متغیر است. قسمت سلف این امپدانس باعث مصرف توان راکتیو سلفی می­ شود که با توجه به متغیر بودن X و تغییرات ولتاژ نمی­ توان به دقت عامل­های دیگر به دست آورد، ولی اگر مقدار فیدرها و نوع سیم و توان عبوری از خطوط را به طور متوسط محاسبه کنیم. می­توان متوسط این توان را از رابطه (۲-۱۳) محاسبه کرد: که S متوسط بار فیدر است.
(۲-۱۳)
۲-۳-۴- توان راکتیو مشترکین
مشترکین دیماندی (مشترکین که دارای کنتور مصرف توان راکتیو هستند مانند صنایع) دارای مصرف توان راکتیو بالایی از مشترکین عادی هستند. همانطور که گفته شد موتورهای الکتریکی توان راکتیو مصرف می­ کنند، این نوع مشترکین با توجه به نوع کاربردشان از انرژی الکتریکی که بیشتر برای محرک­های الکتریکی کوره­های و غیره می­باشد متحمل هزینه­ های توان راکتیو نیز می­باشند به همین منظور برای کم کردن این هزینه­ها با بهره گرفتن از خازن گذاری مقداری از هزینه­ های پرداختی را کاهش می­ دهند. از طرف وزارت نیرو اگر ضریب توان کمتر از ۸۵% باشد بهای برق (شامل بهای دیماند، بهای انرژی و حداقل بهای فوق بر حسب مورد) با ضریبی که نمونه آن در جدول (۲-۲) آمده است، افزایش می­یابد.