دانشجویان برق دانشگاه دماوند: برق

معرفی گرایش برق قدرت

گرايش قدرت

هدف اصلي مهندسين اين گرايش، توليدبرق در نيروگاهها، انتقال برق از طريق خطوط انتقال و توزيع آن در شبكه هاي شهري و در نهايت توزيع آن براي مصارف خانگي و كارخانجات است. بنابراين يك مهندس قدرت بايدبه روشهاي مختلف توليد برق، خطوط انتقال نيرو و سيستم هاي توزيع آشنا باشد.گرايش قدرت به آموزش و پژوهش در زمينه طراحي و ساخت سيستم هاي مورد استفاده در توليد، توزيع، مصرف و حفاظت ازبرق مي پردازد.به عبارت ديگر دانشجويان اين رشته در شاخه توليد با انواع نيروگاههاي آبي، گازي،سيكل تركيبي و ... آشنا مي شوند. و در بخش انتقال و توزيع، روشهاي مختلف انتقال برق اعم از كابلهاي هوايي و زيرزميني را مطالعه مي كنند و در شاخه حفاظت نيز انواع وسايل و تجهيزات حفاظتي كه در مراحل مختلف توليد، توزيع، انتقال و مصرف انرژي،انسانها و تاسيسات را در برابر حوادث مختلف محافظت مي كنند، مورد بررسي قرار ميدهند كه از آن ميان مي توان به انواع رله ها، فيوزها، كليدها و در نهايت سيستم هاي كنترل اشاره كرد.

يكي ديگر از شاخه هاي قدرت نيز ماشين های الكتريكي است كه شامل ژنراتورها، ترانسفورماتورها و موتورهاي الكتريكي مي شود كه اين شاخه از زمينه هاي مهم صنعتي و پژوهشي گرايش قدرت است.

از درسهاي پايه و اصلي موثر در مهندسي قدرت مي توان به دروس مدار،الكترومغناطيس، الكترونيك، ماشين و بررسي اشاره كرد.

بعضي از درسهاي تخصصي اين گرايش عبارتند از :

ماشينهاي الكتريكي 3: اين درس از جمله درسهايي است كه ديدي صنعتي به دانشجو مي دهد. مبحث اين درس را مي توان به دو فصل مهم ترانفسورمرهاي سه فاز و ماشينهاي سنكرون تقسيم بندي نمود.

ترانسفورهاي سه فاز و ماشينهاي سنكرون: وسايلي الكتريكي هستند كه بيشتر جنبه صنعتي دارند و كاربردهاي بسيار زياد ترانسهاي سه فازدر انتقال و توزيع انرژي الكتريكي، تبديل ولتاژ در ابتداي همه كارخانه ها وكارگاههاي بزرگ صنعتي و ... بر هيچ كس پوشيده نيست. در اين درس در مورد انواع آرايشهاي اين ترانسها، كليه گروههاي موجود و كاربرد هر نوع، بحث جامعي مي شود.

ماشينهاي مخصوص : به تعبيري مي توان اين درس را نقطه عطف درسهاي تخصصي اين گرايش دانست. زيرا اين درس به بررسي در مورد ماشينهاي ويژه مي پردازد كه اين ماشينها در وسايل خانگي كاربرد فراوان دارند.

الكترونيك قدرت: الكترونيك قدرت در عمل بين الكترونيك و قدرت، آشتي برقرار كرده است. به طور مثال مي توان با فرمان يك ريزپردازنده كه حدود 5 ولت و 200 ميلي آمپر است يك كارخانه را راه اندازي كنيم. درزمينه الكترونيك قدرت المانهايي نظير تريستور، ترانزيستور و ... كاربردهاي فوقالعاده زيادي دارند. از مزاياي اين قطعات تحمل توانهاي بالا مي باشد

.بررسي سيستمهاي قدرت 2 : اين درس بيشتر در موردانتقال انرژي و مشكلات موجود در اين راه صحبت مي كند. از جمله مطالب ارائه شده دراين درس مي توان به پخش بار اقتصادي در شبكه هاي قدرت، اتصال كوتاههاي متقارن ونامتقارن روي شبكه قدرت و پايداري سيستمهاي قدرت اشاره نمود.

توليد و نيروگاه: اين درس يكي از درسهاي بسيار جذاب اين گرايش است، زيرا برخلاف ديگر درسها، زياد به مسائل نظري، نمي پردازد و جنبه بسيار عملي دارد. آشنايي با انواع نيروگاهها (آبي، اتمي، بادي، بخار، ...) و همچنين بحث كلي در مورد اين نيروگاهها و روشهاي كاري آنها از مباحث اين درس است

.رله و حفاظت : يك شبكه قدرت را بايد در مقابل خطرات احتمالي (اتصال كوتاهها) محافظت كرد. از وسائلي كه در اين مورد استفاده مي شود ميتوان به رله ها اشاره كرد كه بسته به نوع رله به محض ايجاد يك حالت خطا و يا خرابي در شبكه وارد عمل شده، قسمتي از شبكه را جدا كرد.

عايق و فشار قوي : با توجه به تفاوتهاي ولتاژهاي فشارقوي با ولتاژهاي فشار ضعيف، به طور حتم توليد، اندازه گيري و بهره برداري از اين ولتاژها تفاوتهاي عمده اي با ولتاژهاي فشار ضعيف دارد و براي عايق بندي شبكه فشارقوي بايد از عايقهاي مخصوصي استفاده كرد. فصل نخست اين درس به بررسي اين مقوله مي پردازد.در بخش دوم اين درس انواع تخليله الكتريكي، مراحل مختلف آن در عايقها و اثرات مختلف شكست بر عايق مورد بررسي قرار مي گيرد.

ترموديناميك : شايد اولين سوالي كه در مرحله اول به ذهن برسد ارتباط اين درس با درسهاي برق باشد. كاربرد اصلي مطالب اين درس مبحث توليدنيروگاه است. زيرا هنگام آشنايي با انواع نيروگاهها (نيروگاه بخار، گازي، اتمي و (… بايد اطلاعاتي در مورد سيكل كاري آنها داشته باشيم، پس داشتن اطلاعاتي در مورد ترموديناميك ضروري است.

اصول ميكروكامپيوتر : اين درس را به جرات مي توا ن از جذابترين و پركاربردترين درسهاي برق دانست زيرا در دنياي امروز كه تمامي وسايل مكانيكي آنالوگ جاي خود را به وسايل ديجيتالي مي دهند، داشتن اطلاعات كافي در موردنحوه كار پروسسورها از اولين نيازهاي يك مهندس برق مي باشد. با تركيب مطالب اين درس با هر كدام از درسهاي ديگر مي توان طرحهاي بسيار جالب و پركاربردي را طرح ريزي كرد.

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________
جریان متناوب(AC) و جریان مستقیم (DC)

● تعریف جریان(dc)
جریان مستقیم (DC یا جریان پیوسته)، عبور پیوسته جریان الکتریسیته از یک هادی نظیر یک سیم از پتانسیل بالا به پتانسیل کم است. در جریان مستقیم، بار الکتریکی همواره در یک جهت عبور می کند که این امر جریان مستقیم را از جریان متناوب (AC) متمایز می کند.
در واقع جریان مستقیم ابتدا برای انتقال توان الکتریکی پس از کشف تولید الکتریسیته در اواخر قرن ۱۹ توسط توماس ادیسون بکار رفت.
امروزه استفاده از جریان مستقیم برای این منظور غالباً کنار گذاشته شده است، چرا که جریان متناوب (که توسط نیکلا تسلا کشف و توسعه داده شده ) برای انتقال در طول خطوط بلند بسیار مناسب تر است (جنگ جریان ها را مشاهده کنید). هنوز هم انتقال توان DC برای اتصال شبکه های توان AC با فرکانس های مختلف به هم، بکار می رود.
عموماً در بسیاری از کاربرد های کم ولتاژ استفاده می شود، خصوصاً در جایی که انرژی از طریق باتری ها تامین می شود که تنها می توانند ولتاژ DC تولید کنند. اکثر سیستم های خودکار، از DC استفاده می کنند.
اگرچه که ژنراتور یک وسیله AC است که از یک یکسو کننده برای تولید DC استفاده می کند. اغلب مدارات الکترونیکی نیاز به یک منبع تغذیه DC دارند. با وجود اینکه DC مخفف جریان مستقیم است اما کلاً به ولتاژهای با پلاریته ثابت، DC گفته می شود. برخی از انواع DC دارای تغییرات ولتاژ زیادی هستند، مانند خروجی دست نخورده یک یکسوساز. با عبور این خروجی از یک فیلتر RC پایین گذر، ولتاژ پایدار تری حاصل می شود.
معمولاً به دلیل ولتاژهای بسیار پایین بکار رفته در سیستم های جریان مستقیم، نصب آنها نیازمند پریزها، کلیدها و لوازم ثابت متفاوتی از آنچه که برای جریان متناوب به کار می رود است. در یک وسیله جریان مستقیم این نکته بسیار مهم است که پلاریته آنرا معکوس وصل نکنیم، مگر اینکه وسیله داری یک پل دیودی برای اصلاح این امر باشد. (که اکثر دستگاه های عمل کننده با باتری این امکان را ندارند.)
امروزه (سال ۲۰۰۰م) گرایشاتی در جهت سیستم های انتقال جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC) ایجاد شده است. همچنین DC در سیستم های برق خورشیدی که توسط باتری های خورشیدی تغذیه می شوند، به کارمی رود.
● تعریف جریان متناوب(AC)
یک جریان متناوب (AC ) جریان الکتریکی ای است که در آن اندازه جریان به صورت چرخه ای تغییر می کند، بر خلاف جریان مستقیم که در آن اندازه جریان مقدار ثابتی می ماند. شکل موج معمول یک مدار AC عموماً یک موج سینوسی کامل است چرا که این شکل موج منجر به انتقال انرژی به موثرترین صورت می شود. اما به هر حال در کاربردهای خاص، شکل موج های متفاوتی نظیر مثلثی یا مربعی نیز استفاده می شود.
● تاریخچه
توان الکتریکی با جریان متناوب، نوعی از انرژی الکتریکی است که برای تغذیه تجاری الکتریسیته به عنوان توان الکتریکی، از جریان متناوب استفاده می کند. ویلیام استنلی جی آر کسی است که یکی از اولین سیم پیچ های عملی را برای تولید جریان متناوب طراحی کرد. طراحی وی یک صورت ابتدایی ترانسفورماتور مدرن بود که یک سیم پیچ القایی نامیده می شد. از سال ۱۸۸۱م تا ۱۸۸۹م سیستمی که امروزه استفاده می شود، توسط نیکلا تسلا، جرج وستینگهاوس، لوییسین گاولارد، جان گیبس و الیور شالنجر طراحی شد.
سیستمی که توماس ادیسون برای اولین بار برای توزیع تجاری الکتریسیته بکار برد، به دلیل استفاده از جریان مستقیم محدودیت های داشت که در این سیستم برطرف شد.
اولین انتقال جریان متناوب در طول فواصل بلند در سال ۱۸۹۱م نزدیک تلورید کلورادو اتفاق افتاد که چند ماه بعد در آلمان ادامه پیدا کرد. توماس ادیسون به علت اینکه حقوق انحصاری اختراعات متعددی را در فن آوری جریان مستقیم «DC» داشت، استفاده از جریان مستقیم را، به شدت حمایت می کرد اما در نهایت جریان متناوب به عرصه استفاده عمومی آمد (جنگ جریان ها را مشاهده کنید).
چارلز پروتیوس استینمتز از جنرال الکتریک بسیاری از مشکلات مرتبط با تولید الکتریسیته و انتقال آن را با استفاده از جریان متناوب حل کرد.
● توزیع برق و تغذیه خانگی
بر خلاف جریان DC، جریان AC را می توان توسط یک ترانسفورماتور به سطوح مختلف ولتاژی انتقال داد. هر چه میزان ولتاژ افزایش یابد، انتقال توان هم موثرتر صورت خواهد گرفت. افزایش میزان قابلیت انتقال توان به علت قانون اهم است، تلفات انرژی الکتریکی وابسته به عبور جریان از یک هادی است. تلفات توان به علت جریان توسط رابطه P=I^۲*R محاسبه می شود، بنابراین اگر جریان دو برابر شود، تلفات چهار برابر خواهد شد.
با استفاده از ترانسفورماتور، ولتاژ را می توانیم به یک ولتاژ بالا افزایش دهیم تا بتوانیم توان را در طول فواصل بلند در سطح جریان پایین انتقال داده و در نتیجه تلفات کاهش یابد. سپس می توانیم ولتاژ را دوباره به سطحی که برای تغذیه خانگی بی خطر باشد، کاهش دهیم.
تولید الکتریکی سه فاز بسیار عمومی است و استفاده ای موثرتر از ژنراتورهای تجاری را برای ما ممکن می سازد. انرژی الکتریکی توسط چرخش یک سیم پیچ داخل یک میدان مغناطیسی در ژنراتورهای بزرگ و با هزینه بالا ایجاد می شود. اما به هر حال جای دادن سه سیم پیچ جدا روی یک محور (بجای یک سیم پیچ)، هم نسبتاً آسان و هم مقرون به صرفه است. این سیم پیچ ها روی محور ژنراتورها نصب شده اند اما از نظر فیزیکی جدا اند و دارای یک اختلاف زاویه ۱۲۰ درجه ای نسبت به هم هستند. سه شکل موج جریان تولید می شود که دارای اختلاف فاز ۱۲۰ درجه ای نسبت به هم، اما اندازه های یکسان هستند.
توزیع الکتریسیته سه فاز بطور وسیعی در ساختمان های صنعتی و توزیع الکتریسیته تک فاز در محیط های خانگی بکار می رود. نوعاً یک ترانسفورماتور سه فاز ممکن است مسیرهای مختلفی را با یک فاز متفاوت برای بخش های مختلف هر مسیر، تغذیه کند.
سیستم های سه فاز به گونه ای طراحی شده اند که در محل بار متعادل باشند، اگر باری به طور صحیح متعادل شده باشد، جریانی از نقطه خنثی عبور نخواهد کرد. این بدین مفهوم است که می توان جریان را تنها با سه کابل به جای شش کابل که در غیر این صورت مورد نیاز است، انتقال داد. گفتنی است که برق سه فاز در واقع نوعی از سیستم چند فازه است.
در بسیاری از موارد تنها یک تک فاز برای تغذیه ی روشنایی خیابان ها یا مصرف کننده های خانگی مورد نیاز است. وقتی که یک سیستم توان الکتریکی سه فاز داریم، یک کابل چهارمی که خنثی است را در توزیع خیابانی قرار می دهیم تا برای هر خانه یک مدار کامل را فراهم کنیم «یعنی هر خانه می تواند از یکی از کابل های فاز و کابل خنثی برای مصرف استفاده کند». خانه های مختلف در خیابان از فازهای مختلف استفاده می کنند یا وقتی که مصرف کننده های زیادی به سیستم متصلند، آنها را به صورت مساوی در طول سه فاز پخش می کنند تا بار روی سیستم متعادل شود. بنابراین کابل تغذیه هر خانه معمولاً تنها شامل یک هادی فاز و نول و احتمالاً با یک پوشش آهنی زمین شده، است.
برای اطمینان یک سیم سومی هم اغلب بین هر یک از وسایل الکتریکی در خانه و صفحه سوییچ الکتریکی اصلی یا جعبه فیوز وصل می شود. این سیم سوم در انگلستان و اکثر کشورهای انگلیسی زبان سیم earthو در آمریکا سیم groundخوانده می شود. در صفحه سوییچ اصلی سیم earth را به سیم نول و نیز به یک تیرک متصل به زمین یا هر نقطه earthدر دسترس (برای آمریکایی ها نقطه ground ) نظیر لوله آب، متصل می کنند.
در صورت وقوع خطا، سیم زمین می تواند جریان کافی را برای راه اندازی یک فیوز و جدا کردن مدار دارای خطا، از خود عبور دهد. همچنین اتصال زمین به این مفهوم است که ساختمان مجاور دارای ولتاژی برابر ولتاژ نقطه خنثی است.
شایع ترین نوع خطای الکتریکی (شوک) در صورتی رخ می دهد که شی ای (معمولاً یک نفر) بطور تصادفی بین یک هادی فاز و زمین، مداری تشکیل دهد. در این صورت یک جریان خطا از فاز به زمین ایجاد می شود که به جریان پس ماند معروف است. یک مدار شکن جریان پس ماند طراحی شده است تا چنین مشکلی را شناسایی کند و مدار را قبل از اینکه شوک الکتریکی منجر به مرگ شود، قطع کند.
در کاربرد های صنعتی (سه فاز) بسیاری از قسمت های مجزای سیستم خنثی به زمین متصلند که این امر موجب می شود تا جریان های کوچک زمین، که همواره بین یک ژنراتور و یک مصرف کننده (بار) در حال عبور هستند را متعادل کند. این سیستم زمین کردن این اطمینان را به ما می دهد که اگر خطایی رخ دهد، جریانی که از نقطه خنثی می گذرد به یک سطح قابل کنترل محدود شده باشد. این روش به سیستم خنثی زمین چندگانه معروف است.
● فرکانس های AC در کشورها
اکثر کشورهای جهان سیستم های الکتریکی شان را روی یکی از دو فرکانس ۶۰ و ۵۰ هرتز استاندارد کرده اند. لیست کشورهای ۶۰ هرتز که اغلبشان در دنیای جدید قرار دارند کوتاه تر است اما نمی توان گفت که ۶۰ هرتز کمتر معمول است.
کشورهای ۶۰ هرتز عبارتند از: ساموای امریکا، آنتیگوا و باربودا، آروبا، باهاماس، بلیز، برمودا، کانادا، جزایر کیمان، کلمبیا، کاستاریکا، کوبا، جمهوری دمونیکن، السالوادور، پلینسیای فرانسه، گوام، گواتمالا، گیانا، هاییتی، هندوراس، کره جنوبی، لیبریا، جزایر مارشال، مکزیک، میکرونسیا، مونت سرات، نیکاراگویه، جزایر ماریانای شمالی، پالایو، پاناما، پرو، فیلیپین، پرتوریکو، ساین کیتس و نویس، سورینام، تایوان، ترینیداد توباگو، جزایر ترکس و کیاکوس، ایالات متحده، ونزولا، جزایر ویرجین، جزیره ویک.
این کشورها دارای سیستم هایی با فرکانس مختلط ۶۰ و ۵۰ هرتز اند: بحرین، برزیل(اغلب فرکانس ۶۰) ، ژاپن (فرکانس ۶۰ هرتز در زمان حضور غربی ها).
اغلب کشورها بگونه ای استاندارد تلویزیون شان را انتخاب کرده اند که با فرکانس خطوط برق شان متناسب باشد. استاندارد NTSCبرای کار با فرکانس خطوط برق ۶۰ هرتز طراحی شده است در حالیکه PALو SECAMبرای فرکانس خطوط ۵۰ هرتز طراحی شده است اما نسخه ۶۰ هرتز PALهم وجود دارد، برای مثال در برزیل PAL-Mارایه دهنده وضوح PALو چشمک تصویر پایین NTSCاست.
عموماً این مطلب پذیرفته شده است که نیکلا تسلا فرکانس ۶۰ هرتز را به عنوان کمترین فرکانسی که منجر به عدم بروز پدیده چشمک زنی قابل مشاهده در روشنایی های خیابان ها می شد، انتخاب کرد. توان ۲۵ هرتز بیش از آنی که در آبشار نیاگارا تولید شود، در اونتاریو و آمریکای شمالی استفاده می شده است.
هنوز هم ممکن است برخی از ژنراتورهای ۲۵ هرتز در آبشار نیاگارا مورد استفاده واقع شوند. فرکانس پایین طراحی موتورهای الکتریکی کم سرعت را ساده می سازد و می توان آنرا به صورت بهتر و موثرتری تولید کرده و انتقال داد، اما منجر به چشمک زنی قابل ملاحظه ای در روشنایی ها می شود. کاربرد های ساحلی و دریایی ممکن است گاهاً فرکانس ۴۰۰ هرتز را به علت مزیت های مختلف فنی مورد استفاده قرار دهند. برق ۶۷/۱۶ هرتزی هم هنوز در برخی از سیستم های راه آهن اروپا مانند سوئد به چشم می خورد.
● ریاضیات ولتاژهای AC
جریان های متناوب عموما با ولتاژهای متناوب مرتبط اند. یک ولتاژ AC، V را می توان به صورت ریاضی مانند یک تابع از زمان توسط معادله زیر نمایش داد:
که در آن A، اندازه بر حسب ولت است (همچنین ولتاژ پیک خوانده می شود)
&#۹۶۹;، فرکانس زاویه ای بر حسب رادیان بر ثانیه و t، زمان بر حسب ثانیه است. به دلیل اینکه فرکانس زاویه ای برای ریاضی دانان بیش از مهندسین جذاب است، این معادله معمولاً به صورت زیر نوشته می شود: که در آن f، فرکانس بر حسب هرتز است.
مقدار پیک به پیک یک ولتاژ AC به صورت اختلاف بین پیک مثبت و منفی این ولتاژ تعرف می شود. به دلیل اینکه حداکثر ولتاژ sin(x) ، ۱+ و حداقل مقدار آن ۱- است، یک ولتاژ AC بین +A و A – نوسان می کند. بنابراین ولتاژ پیک به پیک که به صورت VP-P نوشته می شود، برابر (+A)-(-A) = ۲×Aخواهد بود.
اندازه یک ولتاژ AC معمولاً به صورت یک مقدار ریشه میانگین مجذور (rms) بیان می شود که Vrms نوشته می شود. برای یک ولتاژ سینوسی داریم:
Vrms در محاسبه توانای که توسط یک بار الکتریکی مصرف شده، مفید است. اگر یک ولتاژ مستقیم VDC یک توان P را به یک بار داده شده ارایه دهد، آنگاه یک ولتاژ متناوب با Vrms در صورتی همان توان را به بار مشابه ارایه می دهد که Vrms = VDC.
برای توضیح این مفهوم، خطوط برق ۲۴۰ ولتی متناوب را در انگلیس تصور کنید. دلیل نام این خطوط این است که مقدار rms آن (حداقل بطور نامی) ۲۴۰ ولت است. بدین مفهوم که این خطوط همان اثر گرمایی را دارند که ولتاژ DC ۲۴۰ ولتی دارد. برای محاسبه ولتاژ پیک (اندازه)، می توانیم معادله بالا را به این معاله تغییر دهیم:
برای ولتاژ AC ۲۴۰ ولتی، ولتاژ پیک یا A برابر ۲۴۰ V × √۲ = ۳۳۹ V (تقریبا) است. ولتاژ پیک به پیک خطوط ۲۴۰ ولتی حتی از این هم بیشتر است: ۲ × ۲۴۰ V × √۲ = ۶۷۹ V (تقریبا). اتحادیه اروپا (شامل انگلیس) اکنون یک تغذیه ۲۳۰ ولتی و ۵۰ هرتزی را بین کشورهای خود، هم آهنگ کرده است.

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________
رله های حفاظتی

رله چیست؟

حفاظت تجهيزات و دستگاه هاي سيستم قدرت در مقابل عيوب و اتصاليها ، به وسيله كليد قدرت انجام مي گيرد قبل از اينكه كليد قدرت بتواند باز شود ، سيم پيچي عمل كنندة آن بايد تغذيه شود اين تغذيه به وسيله رله هاي حفاظتي انجام مي پذيرد . رله به دستگاهي گفته مي شود كه در اثر تغيير كميت الكتريكي مانند ولت و جريان و يا كميت فيزيكي مثل درجه حرارت و حركت روغن ( در رله بوخهولس ) تحريك شده و باعث به كار افتادن دستگاههاي ديگر و نهايتاً قطع مدار به وسيله كليد قدرت ( در سيستم توليد و انتقال و توزيع ) يا دژنكتور مي گردد .

بنابراين به وسيله رله :

محل وقوع عيب از شبكه جدا سازي شده باعث مي شود كه ساير قسمتهاي سالم شبكه همچنان به كار خود ادامه دهند و پايداري و ثبات شبكه به همان حالت قبلي محفوظ بماند .

تجهيزات و دستگاهها در مقابل عيوب و اتصالي ها محافظت شده و ميزان خسارات وارده به آنها محدود گردد .

سبب به وجود آمدن اتصالي ها و تأثيرات آنبه دو علت زير اتصالي ها مي توانند به وجود آيند :
الف – تأثيرات داخلي
تأثيرات داخلي كه باعث خراب شدن و از بين رفتن دستگاهها يا خطوط انتقال و توزيع مي شود عبارتند از :
فاسد شدن قسمتهاي عايق در يك مولد ، ترانسفورماتور ، خط ، كابل و غيره . اين ضايعات و امكانات مكن است مربوط به عمر عايق ، عدم تنظيم صحيح ، عدم ساخت صحيح و يا عدم نصب صحيح عايق باشد .
ب – تأثيرات خارجي
تأثيرات خارجي شامل تأثيرات زيادي است از آن جمله رعد و برق ، اضافه بار كه باعث به وجود آمدن حرارت شود ، برف و باران ، باد و طوفان ، شاخة درختها ، حيوانات و پرندگان ، سقوط اشياء اشتباه در عمليات و خسارتهايي كه يه وسيله مردم وارد مي شود و غيره . وقتي كه يك اتصالي در مداري رخ دهد ، جريان افزايش يافته و ولتاژ ( اختلاف پتانسيل ) نقصان پيدا مي كند افزايش جريان حرارت زيادي را به وجود آورده كه ممكن است منجر به آتش سوزي يا انفجار شود . اگر اتصالي به صورت جرقه باشد ممكن است خسارت زيادي به بار آورد . براي مثال اگر جرقه اي بر روي خط انتقال نيرو به وجود آمده و سريعاً بر طرف نشود خط را سوزانده و باعث پاره شدن آن خواهد شد و نتيجه سبب قطع برق براي مدت طولاني خواهد شد . نقصان ولتاژ كه در اثر يك اتصالي به وجود آيد مي آيد براي دستگاههاي الكتريكي بسيار زيان آور است و اگر اين ولتاژ ضعيف براي چند ثانيه ايي ادامه داشته باشد ، موتورهاي مشتركين از كار باز ايستاده ، دوران مولدهاي برق نامنظم و نا مرتب خواهد شد پس در صورت وقوع جريان شديد و ولتاژ ضعيف به سبب اتصالي در مدار مي بايست به فوريت اتصالي كشف و برطرف گردد و جريان ولتاژ به حالت عادي باز گردانده شود.
رله های جريانی :
رله های جريانی به منظور حفاظت شبکه های الکتريکی در مقابل عيوب ناشی از خطاهای جريان بکار ميروند . عمده عيوبی که توسط رله های جريانی تشخيص داده می شوند عبارت است از :
اتصال کوتاه در شبکه
اضافه جريان
اضافه بار
جريان نشتی (ارت فالت)
عدم تقارن جريان سه فاز
کاهش بار ( در مورد موتورها)
افزايش مدت زمان راه اندازی (در مورد موتورها)
قفل بودن روتور (در مورد موتورها)

حفاظت اتصال کوتاه و اضافه جريان و اتصالی زمين :
اولين و يکی از مهمترين حفاظت هايی که در يک سيستم وجود دارد حفاظت اتصال کوتاه و اضافه جريان و نشتی زمين می باشد . اين حفاظت ها با حفاظت اضافه بار تفاوت آشکاری دارد چون حفاظت اضافه بار بر اساس ظرفيت حرارتی واحد می باشند . در اين نوع حفاظت جريان سه فاز توسط سه عدد ترانسفورمر جريان حس می گردند و به رله انتقال می يابند و بر اساس آن حفاظت صورت می گيرد . در مورد حفاظت فوق منحنی قطع رله از اهميت بسيار زيادی برخوردار است زيرا حفاظت صحيح بر اساس آن صورت ميگيرد .
اين رله ها می توانند دارای دو گروه منحنی قطع باشند :
þ نوع زمان ثابت که پارامتر جريان و زمان به هم وابستگی ندارند و به صورت جداگانه تنظيم می گردند و رله بر اساس جريان تنظيمی در زمان تنظيم شده فرمان قطع را صادر می کنند .
þ نوع زمان کاهشی که در اين حالت زمان قطع رله با يک منحنی به جريان عبوری از رله مرتبط می باشد . به اين صورت که هر چه جريان عبوری از رله بيشتر گردد زمان قطع رله کمتر خواهد بود .
بسته به عملکرد و نوع استفاده از رله منحنی های استانداردی برای اين رله ها تعريف می گردد که بشرح زير است :

Standard Inverse Curve (SIT)
Very Inverse Curve (VIT)
Extremely Inverse Curve (EIT)
Ultra Inverse Curve (UIT)

حفاظت سيستم های الکتريکی از اهميت بسيار زيادی برخوردار است و امروزه کمپانی های متعددی در حال طراحی و ساخت رله های حفاظتی می باشند . برخی از کمپانی های معتبر که در اين زمينه مشغول به فعاليت می باشند را معرفی می کنيم.
Siemens , Alstom , ABB , GE Power , Schneider , CEE , Reyroll

به طور کلی رله های حفاظتی بايد دارای مشخصات زير باشند :
þسرعت عملکرد : اين پارامتر در رله های حفاظتی بسيار حائز اهميت است چون رله های حفاظتی هنگام خطا موظفند با سرعت هرچه تمامتر بخش های معيوب را از قسمت های سالم جدا نمايند .
þحساسيت : اين پارامتر به حداقل جريانی که سبب قطع رله می گردد بر ميگردد .
þتشخيص و انتخاب در شرايط خطا : اين پارامتر نيز بسيار مهم است زيرا در شبکه هايی که دارای چند باس بار و رله حفاظتی هستند هنگام وقوع خطا می بايد قسمت معيوب به درستی تشخيص داده شده و از شبکه جدا گردد و قسمتهای سالم به کار خود ادامه دهد.
þپايداری : اين پارامتر به اين باز ميگردد که يک رله حفاظتی به تمامی خطاهايی که در محدوده حفاظتی خود به درستی عکس العمل نشان دهد و در مقابل خطاهای اين محدوده عکس العملی نشان ندهد .

دسته بندی رله های حفاظتی بر اساس پارامترهای اندازه گيری :
الف) رله های جريانی : اين رله ها بر اساس ميزان جريان ورودی به رله عمل می کند . حال اين جريان می تواند جريان فازها , جريان سيم نول , مجموع جبری جريانهای فازها باشد (رله های جريان زياد – رله های ارت فالت و .... ) و جريان ورودی رله می تواند تفاضل دو يا چند جريان باشد ( رله های ديفرانسيل و رستريکت ارت فالت )
ب) رله های ولتاژی : اين رله ها بر اساس ولتاژ ورودی به رله عمل ميکند اين ولتاژ می تواند ولتاژ فازها باشد (رله های اضافه يا کمبود ولتاژ و ....) و يا ميتواند مجموع جبری چند ولتاژ باشد ( رله تغيير مکان نقطه تلاقی بردارهای سه فاز)
ج) رله های فرکانسی : اين رله ها بر اساس فرکانس ولتاژ ورودی عمل ميکند ( رله های افزايش و کمبود فرکانس)
د) رله های توانی : اين رله ها بر اساس توان عمل می کنند به عنوان مثال رله هايی که جهت توان را اندازه گيری می کنند يا رله هايی که توان اکتيو و راکتيو را اندازه گيری می کنند .
ه) رله های جهتی : اين رله ها از جنس رله های توانی هستند که بر اساس زاويه بين بردارهای ولتاژ و جريان عمل ميکنند مانند رله های اضافه جريان جهتی که در خطوط چند سو تغذيه رينگ و پارالل بکار می روند و يا رله های جهت توان که جهت پرهيز از موتوری شدن ژنراتور هنگام قطع کوپلينگ آن بکار ميرود .
و) رله های امپدانسی : مانند رله های ديستانس که در خطوط انتقال کاربرد فراوانی دارند .
ز) رله های وابسته به کميت های فيزيکی : مانند حرارت – فشار – سطح مايعات و .... مانند رله بوخ هلتس ترانسفورمرها
ح) رله های خاص : رله هايی هستند که برای منظورهای خاص به کار ميروند مثلا رله تشخيص خطای بريکر – رله مونيتورينگ مدار تريپ بريکر – رله لاک اوت و .....

__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________
انتقال انرژی الکتریکی به صورت HVDC

فرآیند جابجایی توان الکتریکی را انتقال انرژی الکتریکی گویند. این فرآیند معمولاً شامل انتقال انرژی الکتریکی از مولد یا تولید کننده به پست⁯های توزیع نزدیک شهرها یا مراکز تجمع صنایع است و از این پس یعنی تحویل انرژی الکتریکی به مصرف کننده‌ها در محدوده توزیع انرژی الکتریکی است. انتقال انرژی الکتریکی به ما اجازه می⁯دهد تا به راحتی و بدون متحمل شدن هزینه حمل سوخت⁯ها و همچنین جدای از آلودگی تولید شده از سوختن سوخت⁯ها در نیروگاه، از انرژی الکتریکی استفاده کنیم. حال آنکه در بسیاری موارد موارد انتقال منابع انرژی مانند باد یا آب سدها غیر ممکن است و تنها راه ممکن انتقال انرژی الکتریکی است.
به علت زیاد بودن میزان توان مورد بحث، ترانسفورماتورها معمولاً در ولتاژهای بالایی کار می⁯کنند(۱۱۰ کیلوولت یا بیشتر). انرژی الکتریکی معمولاً در فواصل طولانی به وسیله خطوط هوایی اتقال می⁯یابد. از خطوط زیر زمینی فقط در مناطق پر جمعیت شهری استفاده می⁯شود و این به دلیل هزینه بالای راه⁯اندازی و نگه⁯داری و همچنین تولید توان راکتیو اضافی در این گونه خطوط است.
امروزه خطوط انتقال ولتاژ، بیشتر شامل خطوطی با ولتاژ بلاتر از ۱۱۰ کیلوولت می‌شوند. ولتاژهای کمتر، نظیر ۳۳ یا ۶۶ کیلوولت به ندرت و برای تغذیه بارهای روشنایی در مسیرهای طولانی مورد استفاده قرار می‌گیرند. ولتاژهای کمتر از ۳۳ کیلوولت معمولاً برای توزیع انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از ولتاژهای بیشتر از ۲۳۰ کیلوولت با نام "ولتاژهای بسیار بالاً (extra high voltage) یاد می‌شود چراکه بیشتر تجهیزات مورد نیاز در این ولتاژها با تجهیزات ولتاژ پایین کاملاً متفاوتند.
تاریخچه
سال‌ها پیش یعنی در سال‌های آغازین استفاده از انرژی الکتریکی، انتقال توان با همان ولتاژمصرف کننده‌ها انجام می‌گرفت و این به دلیل استفاده از توان الکتریکی به صورت DC بود، چراکه در آن زمان هیچ راهی برای افزایش ولتاژ DC وجود نداشت و از آنجا که انواع مختلف مصرف کننده⁬ها مثل لامپ⁬ها یا موتورها نیازمند ولتاژهای مختلفی بودند برای هر یک باید از ژنراتوری جداگانه استفاده می⁬شد که این خود امکان استفاده از یک شبکه بزرگ برای تغذیه کلیه مصرف کننده‌ها را از بین می‌برد.
در جلسه گروه AIEE در ۱۶ می‌۱۸۸۸ نیکولا تسلا مقاله⁬ای را با نام «سیستم جدید موتورها و ترانسفورماتورهای متناوب» ارایه کرد و به بیان مزایای استفاده از این سیستم پرداخت. مدتی بعد شرکت «وستینگ هوس» پیشنهاد ساخت اولین سیستم جریان متناوب را داد.
با استفاده از ترانسفورماتور امکان اتصال مولدها به خطوط انتقال ولتاژ بالا و همچنین امکان اتصال خطوط ولتاژ بالا به شبکه⁬های محلی توزیع فراهم شد. با انتخاب فرکانسی مناسب امکان تغذیه انواع بارها از جمله روشنایی⁬ها و موتورها ایجاد می⁬شد. مبدل‌های گردان و بعدها لامپ⁬های قوس جیوه و دیگر یکسو کننده⁬های جریان امکان اتصال مصرف کننده⁬های DC را با استفاده از یک نوع یکسو ساز به شبکه مهیا می‌ساختند. حتی مصرف کننده⁬های با فرکانس⁬های متفاوت هم می⁬توانستند با استفاده از مبدل‌های گردان به شبکه متصل شوند. با استفاده از نیروگاه⁬های متمرکز برای تولید برق همچنین امکان صرفه⁬جویی به وسیله تولید انبوه فراهم شد و ضریب بار در هر نیروگاه امکان تولید با راندمان بالاتر را نیز ایجاد کرد به طوریکه امکان استفاده از برق با قیمت کمتری برای مصرف کننده⁬ها فراهم شد. بدین ترتیب امکان به وجود آمدن یک شبکه بزرگ برای تغذیه انواع مختلفی از مصرف کننده‌ها پدید آمد.
با استفاده از نیروگاه⁬های چند برابر بزرگ‌تر که به منطقه بزرگی اتصال داده شده بودند، قیمت تمام شده تولید برق کاهش یافت و امکان استفاده از نیروگاه⁬های با راندمان بالاتر فراهم شد که می⁬توانستند بارهای مختلف را تغذیه کنند. همچنین بدین ترتیب ثبات تولید برق افزایش پیدا کرد و هزینه سرمایه گذاری در این بخش کاهش یافت و در نهایت امکان استفاده از منابع انرژی دور افتاده مثل نیروگاه⁬های هیدروالکتریک و یا زغال سنگ معادن دور دست، بدون نیاز به پرداخت هزینه حمل و نقل سوخت⁬ها فراهم شد.
در خطوط انتقال ابتدایی از مقره‌های «pin-and-sleeve» استفاده می‌شد. این مقره‌ها شبیه مقره‌هایی هستند که امروزه برای خطوط تلفن هوایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از این مقره‌ها دارای محدودیت بود چراکه تا ولتاژ ۴۰ کیلوولت قابل استفاده بودند. در سال ۱۹۰۷ ابداع مقره‌های بشقابی به وسیله هارولد باک (Harold W. Buck) از شرکت «Niagara Falls Power» امکان استفاده از مقره‌ها در ولتاژهای بالاتر را هم فراهم آورد به طوری که اولین خط انتقال برای مقادیر بالای انرژی الکتریکی در ایالات متحده بین نیروگاه هیدروالکتریک آبشار نیاگارا و «بافالو» در نیویورک به وجود آمد. هم اکنون تندیس نیکولا تسلا برای قدردانی از همکاری او در راه انتقال انرژی الکتریکی در کنار آبشار نیاگارا قرار دارد.
در طول قرن بیستم ولتاژ انتقال رفته رفته افزایش یافت. در سال ۱۹۱۴ پنجاه پنج خط انتقال با ولتاژ بیش از ۷۰ کیلوولت درحال استفاده بودند که در این میان بیشترین ولتاژ انتقال ۱۵۰ کیلوولت بود. اولین خط انتقال سه فاز نیز با ولتاژ ۱۱۰ کیلو در آلمان بین لاچهامر و ریزا در سال ۱۹۱۲ راه‌اندازی شد. در هفدهم آوریل ۱۹۲۹ اولین خط انتقال ۲۲۰ کیلوولت در آلمان به بهره‌برداری رسید که در مسیرش از نزدیکی چهار شهر عبور می‌کرد. در این خط دکل‌ها برای افزایش ولتاژ احتمالی تا ۳۸۰ کیلو ولت ساخته شده بودند. اولین خط انتقال ۳۸۰ کیلوولت در سال ۱۹۵۷ ساخته شد، ده سال بعد یعنی در سال ۱۹۶۷ اولین خط انتقال با ولتاژ بسیار بالای ۷۳۵ کیلوولت ساخته شد. در نهایت در سال ۱۹۸۲ در اتحاد جماهیر شوروی خط انتقالی با ولتاژ ۱۲۰۰ کیلوولت ساخته شد؛ این ولتاژ بیشترین ولتاژ مورد استفاده قرار گرفته در خطوط انتقال در جهان است. علت استفاده از چنین ولتاژ در شوروی پهناور بودن این کشور نسبت به تراکم شهرها بود.
شتاب بالای صنعتی شدن در قرن بیستم به سرعت انرژی الکتریکی را به یکی از زیر بناهای مهم اقتصادی در کشورهای صنعتی بدل کرد. بدین گونه ژنراتورهای محلی و شبکه‌های کوچک توزیع به سرعت جای خود را به شبکه‌های بزرگ تولید و انتقال انرژی دادند. با آغاز جنگ جهانی اول به شتاب این تغییرات افزوده شده و دولت‌ها به سرعت شروع به ساخت نیروگاه‌های بزرگ برای تولید انرژی الکتریکی مورد نیاز در کارخانه‌های اسلحه سازی کردند. بعدها از این نیروگاه‌ها برای تغذیه مصرف کننده‌های شهری استفاده شد.
انتقال انرژی در مقیاس‌های کلان
مهندسین طراح خطوط انتقال در محاسبات مربوط به طراحی این خطوط، میزان توان انتقال یافته را تا جای ممکن افزایش می‌دهند، البته ملاحظات و محدودیت‌هایی نیز مانند ایمنی شبکه، امکان گسترش شبکه، محدودیت‌های مربوط به مسیر و... در طراحی شبکه‌ها مدنظر قرار داده می‌شود.
راندمان خطوط انتقال با افزایش ولتاژ افزایش می‌یابد، چراکه این کار باعث کاهش یافتن جریان می‌شود. در انتقال توان با مقیاس زیاد راندمان دارای اهمیت بسیار بالایی است و تلفات بیشتر از استاندارد می‌تواند خسارت زیادی به یک شبکه وارد کرده و یا حتی اسفاده از آن را غیر اقتصادی کند و این اهمیت محاسبات و استانداردهای مربوط به تلفات را افزایش می‌دهد. بنابر این تلفات خطوط انتقال از پارامترهای اصلی محاسبات شبکه هستند.
به طور کلی شبکه انرژی الکتریکی از نیروگاه یا تولیدکننده، مدار یا شبکه انتقال و پست‌های تغییر ولتاژ تشکیل شده‌است. انرژی معمولاً در طول خطوط انتقال به صورت سه فاز AC جابه‌جا می‌شود. استفاده از جریان DC برای انتقال نیازمند تجهیزات پرهزینه برای تبدیل نوع جریان است. البته استفاده از این تجهیزات برای بعضی طرح‌های بزرگ قابل توجیه‌است. استفاده از انرژی الکتریکی به صورت تک فاز AC تنها در توزیع به مصرف کننده‌های خانگی و اداری کاربرد دارد چراکه در صنایع به دلیل استفاده از موتورهای سه فاز استفاده از انرژی الکتریکی به صورت سه فاز به‌صرفه‌تر است. البته استفاده از سیستم‌های با بیشتر از سه فاز نیز برای برخی کاربردهای خاص رایج است.
     توان ورودی شبکه
تولید انرژی الکتریکی
در نیروگاه‌ها توان الکتریکی با ولتاژ نسبتاً کمی (در نهایت ۳۰ کیلوولت) تولید می‌شود و سپس به وسیله ترانسفورماتورهای پست قدرت با توجه به طول مسیر و دیگر ملاحظات شبکه تا ولتاژی بین ۱۱۵ تا ۷۶۵ کیلوولت (در ایران این ولتاژ معمولاً ۴۰۰ کیلو ولت است) افزایش می‌یابد تا امکان انتقال آن در طول مسیرهای طولانی فراهم شود.

خروجی شبکه انتقال توزیع انرژی الکتریکی
با نزدیک شدن خطوط انتقال به شهرها و مراکز تجمع جمعیت برای ایجاد ایمنی، ولتاژ در چند مرحله کاهش می‌یابد. مراحل کاهش یافتن ولتاژ در شبکه‌های استاندارد ایران به ترتیب از kV۲۳۰/۴۰۰، kV۱۳۲/۲۳۰، kV۶۳/۱۳۲ و kV۲۰/۶۳ است. در مرحله نهایی یا مرحله توزیع ترانسفورماتورهای توزیع ولتاژ را از kV۲۰ به برق مصرفی یا ۲۳۱/۴۰۰ ولت کاهش می‌دهند. در دیگر کشورها نیز ولتاژ مصرف‌کننده‌ها بین ۱۰۰ تا ۶۰۰ ولت است.
محدودیت‌ها
مقدار توان قابل انتقال در یک خط انتقال یک مقدار محدود است و این محدودیت به ویژه با توجه به طول خط انتقال تغییر می‌کند. برای یک خط انتقال کوتاه حرارت تولید شده بر اثر عبور جریان محدودیتی را ایجاد می‌کند چراکه هرچه حرارت سیم‌ها بیشتر شود بیشتر خم می‌شوند و بیشتر به زمین نزدیک می‌شوند که این نزدیکی به زمین در نهایت می‌تواند خطر آفرین شود همچنین ممکن است هادی‌ها بر اثر عبور جریان بالا ذوب شوند.
برای خطوط انتقال با طول متوسط (حدود ۱۰۰ کیلومتر) محدودیت بیشتر دررابطه با میزان افت ولتاژ در طول خط است و در خطوط انتقال طولانی مهمترین مسئله حفظ ثبات در شبکه‌است. زاویه بین فازها در یک سیستم سه فاز مقدیری ثابت است که تغییر بیش از حد آن در قسمتی از شبکه می‌تواند به بی‌ثباتی در کل شبکه الکتریکی بیانجامد و در طول خطوط انتقال بسیار طولانی اختلاف فاز با توجه به توان و تولید شبکه تغییر می‌کند و این نکته موجب محدودیت در میزان جریان قابل انتقال در یک خط طولانی انتقال خواهد شد. برای بهبود ضریب توان در طول خطوط انتقال از تجهیزات اصلاح ضریب توان مانند خازن‌ها استفاده می‌شود. در خطوط انتقال HVDC محدودیتی در رابطه با ضریب توان خط وجود ندارد و تنها محدودیت مربوط به افت ولتاژ و تلفات ژولی خط می‌شود.

انتقال انرژی الکتریکی به صورت HVDC

انتقال با جریان مستقیم یا HVDC برای انتقال انرژی الکتریکی در مقیاس‌های بسیار بزرگ و در طول مسیرهای طولانی یا برای اتصال دو شبکه ناهماهنگ AC مورد استفاده قرار می‌گیرد. زمانی که انتقال انرژی الکتریکی باید در مسیرهای طولانی صورت گیرد، انتقال به صورت DC به علت کمتر بودن تلفات اقتصادی‌تر است. در این حالت کاهش تلفات و هزینه‌های مربوط به آن می‌تواند هزینه تبدیل انرژی الکتریکی از AC به DC را جبران کند.
از دیگر مزایای استفاده از با ثبات کردن دو شبکه اتصال AC متفاوت است. در صورتی که دو شبکه AC متفاوت برای مثال متعلق به دو کشور متفاوت به هم اتصال پیدا می‌کنند به علت ناهماهنگی شبکه‌ها ممکن است این اتصال با مشکلاتی نظیر ایجاد بی ثباتی در شبکه همراه باشد اما با استفاده از سیستم HVDC این مشکل بر طرف خواهد شد، بدین ترتیب که در کشور فروشنده انرژی، انرژی الکتریکی به صورت DC درآمده و پس از طی مسیر انتقال در کشور مصرف کننده دوباره به صورت AC بازمی‌گردد.
خطوط انتقال هوایی
خط انتقال هوایی نوعی از خط انتقال است که در آن از دکل‌ها و تیرها برای نگه داشتن کابل‌ها بالای سطح زمین استفاده می‌شود. از انجایی که در این گونه خطوط از هوا به عنوان عایق کابل‌ها استفاده می‌شود این روش انتقال یکی از کم هزینه‌ترین و رایج‌ترین روش‌های انتقال است. دکل‌ها و تیرهایی که برای نگهداشتن کابل‌ها استفاده می‌شود می‌توانند از جنس چوب، فولاد، بتون، آلمینیوم و در برخی موارد پلاستیک مسلح باشند. به طور کلی کابل‌ها مورد استفاده در خطوط هوایی از جنس آلمینیوم هستند (که البته با نواری از فولاد در داخل مسلح شده‌اند). از کابل‌های مسی در برخی خطوط انتقال ولتاژ متوسط و ولتاژ پایین و محل اتصال به مصرف‌کننده استفاده می‌شود.
انتقال HVDC تاریخچه
اولین روش برای انتقال انرژی الکتریکی با جریان مستقیم توسط یک مهندس سویسی با نام رن تیوری (Rene Thury) ارایه شد. در این سیستم با سری کردن ژنراتورها و در نتیجه جمع جبری ولتاژهای تولیدی ولتاژ افزایش می‌یافت. هر ژنراتور در جریان ثابت می‌توانست انرژی الکتریکی تا ولتاژ ۵۰۰۰ ولت تولید کنند. بعضی از ژنراتورها دارای دو ردیف کلکتور بودند تا ولتاژ وارده بر روی هر کلکتور را کاهش دهند. این سیستم در سال ۱۸۸۹ در ایتالیا به وسیله شرکت Acquedotto de Ferrari-Galliera مورد استفاده قرار گرفت. در این خط انتقال توانی برابر ۶۳۰ کیلووات با ولتاژ ۱۴ کیلوولت تا مسافت ۱۲۰کیلومتر منتقل می‌شد. سیستم Moutiers-Lyon با همان مکانیزم به وسیله هشت ژنراتور متصل شده با دو ردیف کلکتور می‌توانست ولتاژ را تا ۱۵۰ کیلوولت افزایش دهد. این سیستم از سال ۱۹۰۶ تا ۱۹۳۶ مورد استفاده قرار گرفت. دیگر سیستم‌های از این دست نیز تا دهه ۱۹۳۰ مورد استفاده قرار می‌گرفتند. عیب این سیستم‌ها در این بود که ماشین‌های گردان (مولدها و مبدل‌های گردان) به تعمیر و نگهداری زیادی نیاز داشتند و در ضمن تلفات در این ماشین‌ها زیاد بود. استفاده از ماشین‌های مشابه دیگر نیز تا اواسط قرن بیستم ادامه داشت, ولی با موفقیت کمی همراه بود.
یکی از روش‌هایی که برای کاهش ولتاژ مستقیم گرفته شده از خطوط انتقال مورد آزمایش قرار گرفت, استفاده از ولتاژ برای شارژ کردن باتری‌های سری بود. پس از شارژ شدن باتری‌ها در حالت سری آن‌ها را در حالت موازی به هم اتصال می‌دادند و از آنها برای تغذیه بارها استفاده می‌کردند. با این حال از این روش فقط در دو طرح انتقال استفاده شد چراکه این روش به دلیل محدودیت ظرفیت باتری‌ها, مشکلات مربوط به تغییر وضعیت باتری‌ها از سری به موازی و پسماند انرژی در هر سیکل شارژ و دشارژ در باتری‌ها اصلاً اقتصادی نبود.
در طول سال‌های ۱۹۲۰ تا ۱۹۴۰ رفته رفته امکان استفاده از شبکه‌های کنترل شده به وسیله لامپ‌های قوس جیوه فراهم آمد. در ۱۹۴۱ در یک شبکه ۶۰ مگاوات به طول ۱۱۵ کیلومتر از لامپ‌های جیوه استفاده شد. این شبکه که یک شبکه کابلی برای تغذیه شهر برلین بود هرگز به بهره‌برداری نرسید چراکه در ۱۹۴۵ با فروپاشی آلمان فاشیستی طرح نیمه‌کاره رها شد. توجیه استفاده از خطوط زیرزمینی دیده نشدن آنها در حملات هوایی بود. با پایان یافتن جنگ جهانی دوم این طرح توجیه نظامی خود را از دست داد, تجهیزات و تأسیسات طرح نیز به شوروی برده شد و در آنجا مورد استفاده قرار گرفت.
مزایا :
بزرگ‌ترین مزیت سیستم جریان مستقیم, امکان انتقال مقدار زیادی انرژی در مسافت‌های زیاد است و با تلفات کمتر (در مقیسه با روش انتقال DC) است. بدین ترتیب امکان استفاده از منابع و نیروگاه‌های دور افتاده مخصوصا در سرزمین‌های پهناور به وجود می‌آید.
برخی از شرایطی که استفاده از سیستم HVDC به‌صرفه‌تر از انتقال AC است عبارت‌اند از:
کابل‌های زیرآبی, به ویژه زمانی که به علت بالا بودن میزان توان خازنی(capacitance), تلفات در سیستم AC بیش از حد زیاد می‌شود.(برای مثال شبکه کابلی دریای بالتیک به طول ۲۵۰ کیلومتر بین آلمان و سوئد) انتقال در مسافت‌های طولانی و در مکان‌های بن‌بست به طوری که در یک مسیر طولانی شبکه فاقد هیچگونه اتصال به مصرف کننده‌ها یا دیگر تولید کننده‌ها باشد. افزایش ظرفیت شبکه‌ای که به علت برخی ملاحظات امکان افزایش سیم در آن پر هزینه یا غیر ممکن است. اتصال دو شبکه AC ناهماهنگ که در حالت AC امکان برقراری اتصال در آنها وجود ندارد. کاهش دادن سطح مقطع سیم مصرفی و همچنین دیگر تجهیزات لازم برای برپاکردن یک شبکه انتقال در یک توان مشخص. اتصال نیروگاه‌های دور افتاره مانند سدها به شبکه الکتریکی. خطوط طولانی زیرآبی دارای ظزفیت خازنی زیادی هستند. در سیستم DC این ظرفیت خازنی تأثیر کمی بر روی عملکرد شبکه دارد اما از انجایی که در مدارهای AC, خازن در مدار تقریباً به صورت یک مقاومت عمل می‌کند ظرفیت خازنی در خطوط زیرآبی موجب ایجادشدن تلفات اضافی در مدار می‌شود و این استفاده از جریان DC را رد خطوط زیر آبی به صرفه می‌کند.
در حالت کلی نیز جریان DC قادر به جابجایی توان بیشتری نسبت به جریان AC است چراکه ولتاژ ثابت در DC از ولتاژ پیک در AC کمتر است و بدین ترتیب نیاز به استفاده از عایق‌بندی کمتر و همچنین فاصله کمتر در بین هادی‌ها است که این عمر موجب سبک شدن هادی و کابل و همچنین امکان استفاده از هادی‌های بیشتر در یک محیط مشخص می‌شود و همچنین هزینه انتقال به صورت DC کاهش می‌یابد.
افزایش ثبات شبکه :
از آنجایی که سیستم HVDC به دو شبکه ناهماهنگ AC امکان می‌دهد تا بهم اتصال یابند, این سیستم می‌تواند موجب افزایش ثبات در شبکه شود و از ایجاد پدیده‌ای به نام «آبشار خطاها» (Cascading failure) جلوگیری کند. این پدیده زمانی به وجود می‌آید که به علت بروز خطا در قسمتی از شبکه کل یا قسمتی از بار این بخش به بخش دیگری انتقال داده می‌شود و این بار اضافه موجب ایجاد خطا در قسمت دیگر شده و یا این بخش را در خطر قرار می‌دهد که به این ترتیب بار این بخش هم به قسمت دیگری انتقال داده می‌شود و این حالت ادامه پیدا می‌کند. مزیت شبکه HVDC دراین است که تغییرات در بار که موجب ناهماهنگی در شبکه‌های AC می‌شود تأثیرات مشابهی را بروی شبکه HVDC نمی‌گذارد, چراکه توان و مسیر جاری شدن آن در سیستم HVDC قابل کنترل است و در صورت نیاز قابلیت کنترل اضافه بار در شبکه AC را دارد. این یکی از دلایل مهم تمایل برای ساخت این گونه شبکه‌هاست.
معایب :
مهم‌ترین عیب این سیستم گران بودن مبدل‌ها و همچنین محدودیت آنها در مقابل اضافه بارها است همچنین در خطوط کوتاه تلفات به وجود آمده در مبدل‌ها از یک شبکه AC با همان طول بیشتر است, بنابر این این سیستم در مسافت‌های کوتاه کاربردی ندارد و یا ممکن است صرفه جویی به وجود آمده در تلفات نتواند هزینه بالای نصب مبدل‌ها را جبران کند. در مقایسه با سیستم‌های AC, کنترل این سیستم در قسمت‌هایی که شبکه دارای اتصالات زیادی است خیلی پیچیده‌است. کنترل توان جاری در یک شبکه پر اتصال DC نیازمند ارتباط قوی بین تمامی اتصال‌هاست چراکه هنواره باید توان جاری در شبکه کنترل شود.
هزینه‌های مربوط به انتقال DC
شرکت‌های بزرگ ایجاد کننده این گونه خطوط مانند ABB یا Siemens هزینه مشخصی از اجرای طرح‌های مشابه در مناطق مختلف اعلام نکرده‌اند چراکه این هزینه بیشتر یک توافق بین طرفین است. از طرف دیگر هزینه اجرای این گونه طرح‌ها به طور گسترده‌ای به خصوصیات پروژه مانند: میزان توان شبکه, طول خطوط, نوع شبکه(هوایی یا زیر زمینی), قیمت زمین در منطقه مورد بحث و... بستگی دارد.
با این حال برخی از شاغلین در این زمینه در این زمینه اطلاعاتی را بروز داده‌اند که می‌تواند قابل اعتماد باشد. برای خط انتقال ۸ مگاواتی کانال انگلستان(English Channel) با طول تقریبی ۴۰ کیلومتر, هزینه مربوط به قرار داد اولیه به تقریباُ به صورت زیر است: (جدای از هزینه‌های مربوط به عملیات آماده سازی ساحل, هزینه‌های مربوط به مالکیت زمین‌ها, هزینه بیمه مهندسین و...)
پست‌های مبدل, باهزینه تقریبی ۱۱۰ میلیون پند کابل زیرآبی+ نصب, با هزینه تقریبی ۱ میلیون پند به ازای هر کیلومتر بنابراین برای احداث شبکه انتقال ۸ گیگاواتی در چهار خط, هزینه‌ای تقریبی برابر ۷۵۰ میلیون پند نیاز است که باید دیگر هزینه‌های مرتبط با ساخت و بهره‌برداری خط به ارزش ۲۰۰ تا ۳۰۰ میلیون پند را هم به آن اضافه کرد.
اتصالات AC
خطوط انتقال AC تنها می‌توانند به خطوط AC که دارای فرکانس برابر و تطابق زمانی یا فازی هستند متصل شوند. خیلی از شبکه‌هایی که به ایجاد اتصال تمایل دارند (مخصوصا شبکه‌های متعلق به دو کشور متفاوت) دارای شبکه‌های ناهماهنگ هستند. شبکه سراسری انگلستان و دیگر کشورهای اروپایی با فرکانس ۵۰ هرتز کار می‌کنند اما هماهنگ نیستند یا برای مثال در کشوری مثل ژاپن شبکه‌ها ۵۰ یا ۶۰ هرتز هستند. در سراسر جهان مثال‌های زیادی از این دست وجود دارد. در این حالت اتصال شبکه‌ها به صورت AC غیرممکن یا پرهزینه است, اما در سیستم HVDC امکان ایجاد اتصال بین شبکه‌های این چنینی وجود دارد.
این امکان وجود دارد که ژنراتورهای وصل شده به یک شبکه انتقال بلند AC دچار بی‌ثباتی شده و موجب اختلال در هماهنگی شبکه شوند. سیستم HVDC استفاده از ژنراتورهای نصب شده در مناطق دورافتاده را عملی می‌کند. ژنراتورهای بادی مستقر در مناطق دور افتاده با استفاده از این سیستم می‌توانند بدون اینکه خطر ایجاد ناهماهنگی در شبکه به وجود آورند به شبکه اتصال یابند.
به طورکلی گرچه HVDC امکان اتصال دو شبکه متفاوت AC را فراهم می‌کند اما هزینه ماشین‌آلات و تجهیزات مبدل از AC به DC و برعکس واقعاً قابل توجه است, بنابراین استفاده از این سیستم بیشتر در شبکه‌هایی که توجیه اقتصادی داشته باشد انجام می‌گیرد(مسافت دارای توجیه پذیری اقتصادی در سیستم HVDC برای خطوط زیر آبی در حدود ۵۰ کیلومتر و برای شبکه‌های هوایی بین ۶۰۰ تا ۸۰۰ کیلومتر است).
مبدل‌ها :
در گذشته مبدل‌های HVDC از یکسوکننده‌های قوس جیوه که غیر قابل اطمینان بودند, برای انجام یکسوسازی استفاده می‌کردند و هنوز هم استفاده از این یکسوسازها در برخی مبدل‌های قدیمی ادامه دارد. از درگاه‌های تیریستوری اولین بار در دهه ۱۹۶۰ برای یکسو سازی استفاده شد. تریستور نوعی قطعه نیمه‌هادی شبیه دیود است, با این تفاوت که دارای یک پایه اضافی برای کنترل جریان عبوری است. امروزه از IGBT که نوعی تریستور است نیز برای یکسو سازی استفاده می‌شود. این قطعه دارای قابلیت‌های بهتری از تریستورهای عادی است و کنترل آن اسانتر است که قابلیت‌ها موجب کاهش یافت قیمت تمام شده یک درگاه می‌شود.
از انجایی که ولتاژ استفاده شده در سیستم HVDC در بسیاری موارد از ولتاژ شکست انواع نیمه‌هادی‌ها بیشتر است, برای ساخت مبدل‌های HVDC از تعداد زیادی قطعات نیمه هادی به صورت سری استفاده می‌کنند.
سیستم کنترل ولتاژ که با ولتاژ نسبتاً پایینی کار می‌کند و وظیفه انتقال دستورات قطع یا وصل را به دیگر اجزا دارد باید به طور کامل از قسمت ولتاژ بالا جدا شود. این کار عموماً با استفاده از سیستم‌های نوری انجام می‌پزیرد. در یک سیستم کنترل مرکب, قسمت کنترل برای انتقال دستورات از پالس‌های نوری استفاده می‌کند. عمل حمل این پالس‌ها به وسیله فیبرهای نوری انجام می‌گیرد.
عنصر کاملاً کنترل شده را بدون توجه به اجزای تشکیل دهنده, «درگاه» (valve) می‌ناند.
در سیستم HVDC تیدیل از AC به DC و بر عکس تقریباً با تجهیزات مشابهی انجام می‌شود و در بسیاری پست‌های تبدیل, تجهیزات طوری نصب می‌شوند که بتوانند هر دو نقش را داشته باشند. قبل از وصل جریان AC به تجهیزات یکسوسازی ورودی مبدل از تعدادی ترانسفورماتور (ترانسفورماتور سربه‌سر)عبور می‌کند و سپس خروجی آنها به درگاه‌های یکسوسازی وارد می‌شود. دلیل استفاده از این ترانسفورماتورها ایزوله کردن پست تبدیل از شبکه AC و به وجود آوردن زمین (Earthing) داخلی است. در پست تبدیل وظیفه اصلی بر عهده درگاه‌هاست. در ساده‌ترین حالت یک یکسوساز از شش درگاه تشکیل شده‌است که دو به دو به فازهای AC متصل شده‌اند. ساختمان یکسو ساز به صورتی است که هر درگاه در هر سیکل تنها در طول ۶۰ درجه هادی است و به این صورت وظیفه انتقال توان در هر سیکل ۳۶۰ درجه‌ای به طور مساوی بین شش درگاه تقسیم می‌شود. با افزایش درگاه‌ها تا ۱۲ عدد می‌توان یکسوساز را طوری طراحی کرد که هر ۳۰ درجه درگاه‌ها عوض شوند و بدین ترتیب ظرفیت یکسوسازی هر درگاه افزایش می‌یابد و هارمونیک‌های تولیدی یکسوساز به شدت کاهش می‌یابند.
مقدمه HVDC یا سیستم‌های انتقال توان جریان مستقیم ولتاژ بالا، با سیستم‌های معمول جریان متناوب متفاوت است و به عنوان سیستمی برای انتقال توان‌های زیاد به کار می‌رود. این سیستم اولین بار در دهه ۱۹۳۰م در سوئد در ASEA به وجود آمد و اولین نصب تجاری آن در اتحاد جماهیر شوروی بین دو شهر مسکو و کاشیرا و نیز یک سیستم ۱۰ تا ۲۰ مگاواتی در گاتلند سوئد در سال ۱۹۵۴م انجام شد. افزایش انتقال AC در انتقال توان الکتریکی، انتقال به روش DC بیش از آنکه یک قاعده باشد یک استثناست. محیط‌هایی وجود دارد که سیستم انتقال جریان مستقیم در آنها راه حل متعارف است مانند کابل‌های زیر دریا و در اتصالات بین سیستم‌های غیر سنکرون (با فرکانس‌های مختلف). اما برای اغلب شرایط موجود انتقال توان به صورت جریان متناوب کماکان مناسب است. در تلاش‌های اولیه انتقال توان الکتریکی، از جریان مستقیم استفاده می‌شد. اما به هر حال در این دوران سیستم جریان متناوب برای انتقال توان بین نیروگاه‌ها و ماشین آلات استفاده کننده از این انرژی بر سیستم انتقال توان جریان مستقیم فائق آمد. مزیت اصولی سیستم جریان متناوب قابلیت استفاده از ترانسفورماتور برای انتقال موثر سطح ولتاژ به کار رفته در توان انتقالی بود. با توسعه ماشین‌های جریان متناوب موثر، مانند موتور القایی، استفاده از جریان متناوب معمول شد.
توانایی انتقال سطح ولتاژ یک امر مهم اقتصادی و فنی است که بایستی مد نظر قرار گیرد، با وجود اینکه ولتاژهای بالا سخت تر مورد استفاده واقع می‌شوند و خطرناک تر هستند، اما سطح جریان پایین تری که برای ولتاژ‌های بالا مورد نیاز است، برای یک سطح توان معین منجر به استفاده از کابل‌های کوچکتر و تلفات توان کمتری به صورت گرما می‌شود. انتقال توان همچنین می‌تواند توسط ولتاژ حداکثر محدود شود. یک خط جریان مستقیم که در ولتاژ حداکثری برابر یک خط جریان متناوب کار می‌کند، می‌تواند توان بسیار بیشتری را به نسبت جریان متناوب تحت این محدودیت ولتاژ حمل کند. بنابراین با مناسب بودن ولتاژ بالا برای انتقال توان زیاد و مناسب بودن ولتاژ پایین تر برای بهره برداری‌های صنعتی و داخلی، استفاده از سیستم جریان متناوب به دلیل قابلیت تبدیل سطح ولتاژ آن به سطوح مختلف، برای انتقال توان عام شد. هیچ وسیله معادلی برای ترانسفورماتور در جریان مستقیم وجود ندارد و بنابراین به کارگیری ولتاژ مستقیم بسیار مشکل تر است. مزیت‌های HVDC بر انتقال جریان متناوب علی رغم اینکه سیستم انتقال توان جریان متناوب غالب است اما در برخی از کاربردها، HVDC ترجیح داده می‌شود: • تلفات کرونا . تداخل رادیویی در HVDC کم تر از HVAC است به همین دلیل کابلهای DC ارزان تر از کابل‌های AC هستند. • قدرت انتقالی از یک خط DC را می‌توان به راحتی توسط تریستورهای یکسو کننده آن کنترل کرد. • تلفات خطوط DC کمتر از AC است زیرا اولا Rac>Rdc ثانیا جریان راکتیو در خطوط DC وجود ندارد • کابل‌های زیر دریاانتقال توان زیاد در مسافت‌های بلند از یک نقطه به یک نقطه دیگر و بدون تپ‌های میانی، برای مثال در مناطق دور افتاده. • افزایش ظرفیت یک شبکه برق در شرایطی که نصب سیم‌های اضافی مشکل زا یا هزینه بردار است. • امکان انتقال توان بین سیستم‌های توزیع غیر سنکرون جریان متناوب. • کاهش سطح مقطع سیم کشی و دکل‌های برق برای یک ظرفیت انتقال داده شده. HVDC می‌تواند در هر هادی توان بیشتری را انتقال دهد چرا که برای یک توان نامی داده شده ولتاژ ثابت در یک خط جریان مستقیم پایین تر از حداکثر ولتاژ در یک خط جریان متناوب است. این ولتاژ ضخامت عایق و فاصله گذاری بین هادی‌ها را تعیین می‌کند. اتصال نیروگاه‌های معین به شبکه توزیع پایدار کردن شبکه‌های برقی که بیشتر AC هستند. خطوط بلند زیر دریا دارای ظرفیت خازنی بالایی هستند. این امر موجب می‌شود که توان جریان متناوب به سرعت و به شدت به صورت تلفات راکتیو و دی الکتریک حتی در کابل‌های با طول ناچیز تلف شود. HVDC می‌تواند توان بیشتری در هر هادی انتقال دهد چرا که برای یک توان نامی ولتاژ ثابت در یک خط جریان مستقیم پایین تر از ولتاژ حداکثر یک خط جریان متناوب است. این ولتاژ تعیین کننده ضخامت عایق به کار رفته و فاصله بین هادی هاست. این روش، استفاده از سیم‌ها و مسیرهای موجود را برای انتقال توان بیشتر در منطقه‌ای که مصرف توانش بالاتر است را ممکن می‌سازد و موجب کاهش هزینه‌ها می‌شود. کاربردهای ولتاژ فشار قوی DC ۱-انجام کارهای تحقیقاتی و مطالعاتی بر روی عایق‌ها ۲-در فیزیک برای شتاب دهنده ها(به طور مثال برای شتاب دادن پروتون یا الکترون در تلویزون) ۳-در زشکی برای تولید اشعه X ۴-در صنایع برای فیلتر کردن دود خروجی نیروگاههای حرارتی و کارخانجات سیمان و پاشیدن رنگ ۵-در مخابرات برای استگاه‌های پخش تلویزونی ۶-برای آزمایش کابل فشار قوی AC با طول زیاد(در صورت آزمایش با برق AC ظرفیت خازنی کابل به علت طول زیلد آن بالا رفته و جریان زیادی نیاز خواهیم داشت مزیت‌های احتمالی بهداشتی سیستم HVDC بر سیستم جریان متناوب برای مدتی این گمان وجود داشت که بین میدان القایی یک جریان متناوب (خصوصاً در فرکانس‌های عمومی خطوط که ۵۰ و ۶۰ هرتز است) و امراض خاصی ارتباط وجود دارد. یکی از خواص سیستم جریان مستقیم این است که دیگر چنین میدان‌های مغناطیسی متناوبی وجود ندارند. اخیرا در مطالعات آزمایشگاهی نشان داده شده‌است که چنین میدان‌های متناوبی منجر به افزایش اشباع رادیکال‌های آزاد در جرم خون حیوانات می‌شود (این افزایش می‌تواند توسط آنتی اکسیدان‌ها جلوگیری شود). رادیکال‌های آزاد به عنوان علل احتمالی تعدادی از بیماری‌ها شناخته شده‌اند. مزایای این سیستم تنها شامل آنهایی می‌شود که در معرض خطوط انتقال زندگی می‌کنند چرا که مشکلات احتمالی میدان‌های مغناطیسی با انتقال جریان متناوب جریان زیاد و نیز ترانسفورماتورها، موتورها و ژنراتورهای مرتبط با این جریان و حتی وسایل خانگی عادی مانند ماشین اصلاح الکتریکی با سیم پیچ و (خصوصا) مسواک‌های الکتریکی که به صورت القایی شارژ می‌شوند، ارتباط دارد.

اتصالات بین شبکه‌های جریان متناوب
با به کار گیری فن آوری تریستور تنها شبکه‌های جریان متناوب سنکرون را می‌توان به هم متصل کرد؛ یعنی شبکه‌هایی که با سرعت یکسان و فاز مشابه نوسان می‌کنند. بسیاری از مناطقی که مایل به اشتراک گذاشتن توان هایشان هستند دارای شبکه‌ای غیر سنکرون هستند. ارتباطات جریان مستقیم به چنین مناطقی این امکان را می‌دهد که به هم متصل شوند. اما بهر حال سیستم‌های جریان مستقیمی که بر پایه ترانزیستورهای IGBT هستند اتصال سیستم‌های غیر سنکرون جریان متناوب را ممکن می‌سازند و نیز امکان کنترل ولتاژ متناوب و عبور توان راکتیو را فراهم می‌آورند. حتی یک شبکه سیاه را می‌توان به این روش به شبکه مورد نظر متصل کرد. سیستم‌های تولید توان نظیر باتری‌های فتو ولتایی تولید جریان مستقیم می‌کنند. توربین‌های آبی و بادی تولید جریان متناوبی در فرکانسی وابسته به سرعت شاره‌ای که آنرا به حرکت در می‌آورد، می‌کنند. در حالت اول جریان مستقیم ولتاژ بالا را می‌توان مستقیما برای انتقال توان به کار برد. در حالت دوم ما دارای یک سیستم غیر سنکرون هستیم که به همین دلیل پیشنهاد می‌شود که از یک اتصال جریان مستقیم استفاده کنیم. در هر یک از این حالات ممکن است که تشخیص داده شود که انتقال HVDC مستقیما از نیروگاه تولید کننده به کار ببرند به ویژه در صورتی که سیستم در مناطق نامساعد قرار داشته باشد.

به طور کلی یک خط توان HVDC دو منطقه جریان متناوب از شبکه توزیع برق را به هم متصل می‌کند. سیستم آلات تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم گران هستند و هزینه قابل توجهی را در انتقال توان به خود اختصاص می‌دهند. تبدیل از جریان متناوب به جریان مستقیم را یک سو سازی و تبدیل از جریان مستقیم به جریان متناوب را اینورژن می‌نامند. برای فاصله‌ای بیش از یک فاصله معین ( که حدود ۵۰ کیلومتر برای کابل‌های زیر دریا و احتمالا ۶۰۰ تا ۸۰۰ کیلومتر برای کابل‌های هوایی است) کاهش هزینه ناشی از به کار گیری تجهیزات الکترونیک قدرت برای سیستم جریان مستقیم از هزینه این تجهیزات بیشتر است و عملا به کاربری این سیستم در خطوط هوایی بسیار بلند مقرون به صرفه‌است. چنین فاصله‌ای که در آن هزینه‌ها با درآمد‌ها برابر می‌شود را یک فاصله یربه یر (مساوی) می‌نامند. علم الکترونیک همچنین اجازه این را به ما می‌دهد که توسط کنترل اندازه و جهت جریان توان، شبکه برق را مدیریت کنیم. بنابراین یک مزیت اضافی وجود ارتباطات HVDC پایداری افزایش یافته بالقوه در شبکه انتقال است. یک سو سازی و اینورت کردن سیستم‌های اولیه از یک سو سازهای آرک ـ جیوه استفاده می‌کردند که قابل اعتماد نبودند. برای اولین بار شیرهای تریستوری در ۱۹۶۰م به کار گرفته شدند. تریستور یک نیمه هادی حالت جامد مشابه دیود است اما با یک ترمینال کنترلی اضافی که از آن در یک لحظه معین در سیکل جریان متناوب برای دادن فرمان به تریستور استفاده می‌شود. امروزه از ترانزیستور دو قطبی گیت عایق شده (IGBT) نیز به جای تریستور استفاده می‌شود. به دلیل اینکه ولتاژ در HVDC گاهاً حول ۵۰۰ کیلو ولت است و از ولتاژ شکست دستگاه‌های نیمه هادی بیشتر است، مبدل‌های HVDC با استفاده از تعداد زیادی نیمه هادی ساخته می‌شوند که سری شده‌اند. با این کار عملا ولتاژی که روی هر نیمه هادی می‌افتد کاهش می‌یابد و می‌توان از نیمه هادی‌های با ولتاژ شکست پایین تر که ارزان تر نیز هستند استفاده کرد. برای دادن فرمان به تریستور‌ها نیاز به یک مدار فرمانی داریم که با ولتاژی پایین عمل می‌کند و می‌بایست از مدار ولتاژ بالای سیستم جدا شود. این کار معمولا به صورت اپتیکی یا نوری انجام می‌شود. در یک سیستم کنترل هایبرید تجهیزات الکترونیکی ولتاژ پایین پالس‌های نوری را در طول فیبرهای نوری به بخش ولتاژ بالا کنترل الکترونیکی ارسال می‌کنند. یک عنصر کلید زنی کامل بدون در نظر گرفتن ساختارش عموما یک شیر خوانده می‌شود.
سیستم‌های یک سو سازی و اینورتری یک سوسازی و اینورژن اساسا یک مکانیزم را دارا هستند. بسیاری از پست‌های برق بگونه‌ای ساخته شده‌اند تا بتوانند هم به صورت یک سوساز و هم به صورت اینورتر عمل کنند. در سر جریان متناوب یک دسته از ترانسفورماتورها قرار داده می‌شوند که اغلب سه ترانسفورماتور تک فاز جدا از هم هستند که ایستگاه مورد نظر را از تغذیه جریان متناوب جدا می‌کنند تا بتوانند یک زمین محلی را ایجاد کنند و نیز تا یک ولتاژ مستقیم نهایی صحیح را تضمین کنند. سپس خروجی این سه ترانسفورماتور به یک پل یک سوساز شامل تعدادی شیر وصل می‌شود. ساختار اصلی شامل شش شیر است که هر سه شیر هر سه فاز را به یکی از دو سر ولتاژ مستقیم وصل می‌کند. اما به هر حال در این سیستم، به دلیل اینکه هر ۶۰ درجه یک تغییر فاز داریم یا به عبارتی یک ولتاژ شش پالسه داریم، هارمونیک‌های این ولتاژ هم قابل ملاحضه‌اند. یک ساختار بهبود یافته این سیستم از ۱۲ شیر (که اغلب به عنوان سیستم ۱۲ شیره شناخته شده) استفاده می‌کند. در این سیستم جریان متناوب ورودی را قبل از ترانسفورماتور‌ها به دو بخش تقسیم می‌کنیم. یک بخش را به یک اتصال ستاره از ترانسفورماتورها اعمال می‌کنیم و بخش دیگر را به یک اتصال مثلث از ترانسفورماتورها در نظر می‌گیریم. در این صورت شکل موج خروجی این دو ترانسفورماتور سه فاز با هم ۳۰ درجه اختلاف فاز خواهد داشت. حال ۱۲ شیری که داریم هر یک از این دو دسته سه فاز را به ولتاژ مستقیم وصل می‌کنند و در این صورت هر ۳۰ درجه یک تبدیل فاز خواهیم داشت، یا یک ولتاژ ۱۲ پالسه خواهیم داشت که این به معنی کاهش قابل ملاحضه هارمونیک‌ها است. علاوه بر تغییر دادن ترانسفورماتورها و شیرها، می‌توان توسط اجزا راکتیو، پسیو و مقاومتی مختلفی برای حذف هارمونیک‌های موجود بر روی ولتاژ مستقیم استفاده کرد.
نگرش کلی
قابلیت کنترل پذیری عبور جریان از طریق یک سو سازها و اینورتورهای HVDC ، کاربرد آنها در اتصالات بین شبکه‌های غیر سنکرون و کاربرد آنها در کابل‌های کارای زیر دریا به این معنی است که کابل‌های HVDC اغلب در مرزهای ملی و برای مبادلات توان به کار می‌برند. نیرو گاه‌های بادی داخل آب نیز نیازمند کابل‌های زیر دریا هستند و توربین‌های آنها نیز غیر سنکرون. از خطوط انتقال HVDC می‌توان در برقراری اتصالات بسیار بلند بین تنها دو نقطه استفاده کرد، برای مثال اطراف اجتماعات دور افتاده سیبری، کانادا و شمال اسکاندیناوی که در این صورت کاربرد این سیستم که دارای هزینه‌های کمتر از خطوط معمولی است منطقی به نظر می‌رسد ساختار سیستم یک اتصال HVDC که در آن دو مبدل AC به DC در یک ساختمان به کار رفته‌اند و انتقال به صورت HVDC تنها بین خود ساختمان وجود دارد به عنوان یک اتصال HVDC پشت به پشت معروف است. این یک ساختار عمومی برای اتصال دو شبکه غیر سنکرون است.
معمول ترین ساختار یک اتصال HVDC یک اتصال ایستگاه به ایستگاه است که در آن دو ایستگاه اینورتر / یک سو ساز توسط یک اتصال اختصاصی HVDC به هم متصل می‌شوند. این اتصالی است که به صورت زیادی در اتصال شبکه‌های غیر سنکرون در خطوط انتقال بلند و در کابل‌های زیر دریا به کار می‌رود. سیستم انتقال توان چند ترمیناله (که از سه ایستگاه یا بیشتر استفاده می‌کند) HVDC هم به علت هزینه‌های بالای ایستگاه‌های مبدل و اینورتر، از دو سیستم دیگر کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. ساختار ترمینال‌های چندگانه می‌تواند سری یا موازی و یا هیبرید (ترکیبی از سری و موازی) باشد. از ساختار موازی برای ایستگاه‌های با ظرفیت بالا استفاده می‌شود در حالی که از ساختار سری برای ایستگاه‌های با ظرفیت کمتر استفاده می‌شود. سیستم‌های تک قطبی نوعا ۱۵۰۰ مگا وات را حمل می‌کنند.
یک اتصال دو قطبی از دو سیم استفاده می‌کند، یکی در پتانسیل بالای مثبت و دیگری در پتانسیل بالای منفی. این سیستم دارای دو مزیت نسبت به اتصال تک قطبی است: اول اینکه می‌تواند توانی معادل دو برابر سیستم تک قطبی حمل کند که نوعا برابر ۳۰۰۰ مگا وات است ( جریان یکی است اما اختلاف پتانسیل بین سیم‌ها دو برابر است). دوم اینکه این سیستم می‌تواند با وجود خطا در یکی از سیم‌ها، و با استفاده از زمین به عنوان یک مسیر بازگشت به کار خود ادامه دهد.
اتصالاتHVDC چند ترمیناله که بیش از دو نقطه را به هم متصل می‌کنند ممکن هستند اما بندرت یافت می‌شوند. یک مثال از این اتصالات سیستم ۲۰۰۰ مگاواتی Hydro Quebec است که در سال ۱۹۹۲ م افتتاح شد امروزه سیستم‌های انتقال HVDC اهمیت ویژه‌ای دارند و به دلیل ویژگی‌های خاص آنها روز به روز مورد توجه بیشتری قرار می‌گیرند. این سیستم‌ها در انتقال توان توان برای فواصل زیاد ، خطوط انتقال زیرزمینی طویل و اتصال بین دو شبکه قدرت بدون عبور اغتشاشات کاربرد گسترده‌ای پیدا کرده‌اند. یکی از مشکلات این خطوط قیمت بالای تجهیزات مبدل AC به DC و انتقال بیش از ۶۰۰ کیلو متر و انتقال HVDC دارای توجیه‌است به عنوان مثال درفواصل انتقال بیش از ۶۰۰ کیلومتر و انتقال توسط کابل زیر زمینی ( بیشتر از ۵۰ کیلومتر ) جهت اتصال جزایر به شبکه ، شرایطی است که امکان توجیه اقتصادی سیستم HVDC را فراهم می‌سازد .
مزایای استفاده از خطوط HVDC ۱- در این خطو فقط به دو هادی نیاز هست که یکی با ولتاژ مثبت نسبت به دیگری با ولتاژ منفی نسبت به زمین ، ولی در خطوط HV AC حداقل به سه هادی نیاز هست. ۲- قابلیت اعتماد در خطوط HVDC بیشتر از HVAC است ؛ زیرا با وقوع خطا در یکی از دو هادی خط ، هنوز هم می‌توان قدرت انتقالی را بدون هیچ گونه مشکلی از طریق هادی دیگر منتقل نمود. ۳- این خط فضای کمتری نسبت خط HVAC مشابه دارد به دلیل کمتر بودن تعداد هادی نسبت به حالت AC و در نتیجه نیاز به پایه‌های کوچکتری است ، بنابراین هزینه نصب خطوط هم کاهش می‌یابند. ۴- خطوط HVDC به عایق بندی کمتری نسبت به HVAC دارد. بنابراین تلفات کرونا و تداخل رادیویی در HVDC کمتر از HVAC به همین دلیل کابل‌های DC ارزان تر از کابل‌های AC می‌باشد. ۵- مسئله حظ سنکرونیسم بین دو سیستم AC که بوسیله یک خط HVDC به هم متصل شده‌اند ، وجود ندارد. ۶- قدرت انتقالی از یک خط DC را می‌توان به راحتی توسط تریستور‌های یک سو کننده آن کنترل نمود و در یک مقدار معین ، ثابت نگه داشت. ۷- اگر در یکی از دو شبکه AC که با یک خط DC به هم متصل شده‌اند ، اتصال کوتاهی رخ دهد ، جریان اتصال کوتاه به شبکه دیگر منتقل می‌شود ؛ زیرا عموما جریان اتصال کوتاه ، یک جریان راکتیو است که در سیستم DC جریان راکتیو منتقل نمی‌شود. ۸- تلفات خطوط HVDC کمتر از خطوط HVAC است زیرا الف- مقاومت dc بزرگتر از مقاومت ac می‌باشد. ب- جریان راکتیو در خطوط dc وجود ندارد. ۹- در خطوط HVAC ، قدرت انتقالی برابر است که به موجب حالت‌های گذرای موجود در این خطوط ، باید زاویه S در شرایط عادی کمتر از ۳۰ درجه باشد. بنابراین در خطوط AC با محدودیت‌هایی در ول خط و قدرت انتقالی مواجه هستیم که برای رفع این روش از خازن‌های سری استفاده می‌شود. ما در خطوط HVDC محدودیت پایداری وجود نخواهد داشت. ۱۰- هر چند که هزینه خطوط HVDC ، به دلیل هزینه‌های بالای مبدل‌های AC/DC و DC / AC بسیار زیاد است ، اما برای خطوط طولانی بین ۹۰۰- ۶۰۰ کیلو متر و قدرت‌های بیش از ۱۰۰۰M w ، هزینه‌های خطوط DC کمتر از خطوط AC خواهد بود. این موضوع برای کابل‌های DC با ارقام کمتری مواجه‌است ، به طوری که برای فاصله‌های بیش از ۱۰۰- ۵۰ اقتصادی تر است. ۱۱- در زمان اتصال دو شبکه AC آسنکرون همان طور که در مورد پنجم نیز ذکر شده سیستم HVDC استفاده می‌شود. ۱۲- قابلیت کنترل جریان برق افایش خواهد یافت. سطح مسیر نیروی برق را می‌توان بسیار دقیق و وسیع کنترل نمود. ۱۳- وجود منابع تولید انرژی DC درشبکه ۱۴- عدم نیاز به کنترل فرکانس مشترک در شبکه ۱۵- استفاده از زمین به عنوان سیم برگشت ۱۶- نبودن اثر پوستی در خطوط HVAC جریان به صورت یکنواخت در تماس سطح هادی پخش نمی‌شود و چگالی جریان در لایه خارجی هادی بیشتر است اما در خطوط HVDC با داشتن جریان dc یکنواخت جریان کل سطح مقطع هادی ، دیگر اثر پوستی نداریم و از کل هادی بهره برداری صورت می‌گیرد .    معایب خطوط HVDC

۱- مبدل‌های گران قیمت : در هریک از انتهای خطوط انتقال HVDC نیاز به میدان‌های گران قیمت است. ۲- توان راکتیو دراخوستی :کانورترها نیاز به توان راکتیو دارند. هم مبدل AC به DC و هم در مبدل DC به AC ، در هر کدام از کانورتر‌ها توان راکتیو تلف می‌شود . در حالت ماندگار توان مصرفی حدود ۵۰ درصد توان اکتیو انتقالی است . در حالت گذرا این مقدار ممکن ا ست بسیار بیشتر باشد . بنابراین منابع توان راکتیو نزدیک کانورتر‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند . در سیستم‌های قوی جریان متناوب معمولا به صورت خازن‌های موازی هستند بسته به تقاضای وارد بر خط ارتباطی جریان مستقیم و برسیستم جریان متناوب ، بخشی از منبع توان راکتیو ممکن است به صورت کندانسور سنکرون با جبرانگر استاتیکی توان راکتیو مورد نیاز را فراهم می‌آورند. ۳- تولید هارمونیک‌ها : کانورترها در طرف‌های جریان و جریان مستقیم ولتاژ‌ها و جریان‌ها هار مونیک ممکن است موجب اضاقه حرارت خازن‌ها و ژنراتورها ی نزدیک . نیز تداخل با سیستم‌های مخابرات دور شود از رو در هر دو طرف جریان متناوب و مستقیم از فیلتر استفاده می‌شود. ۴- مشکل در کلید‌های قدرت : می‌دانیم که در کلید در باز شدن ، قوس الکتریکی ایجاد می‌شود و بر اثر دور شدن کنتاکت‌ها از یکدیگر طول قوس بزرگتر می‌شود .در جریان متناوب در هر نیم پریود جریان صفر می‌شود.در این لحظه قوس سرد شده ، امکان خاموش شدن آن وجود دارد . برای سرد شدن قوس از روغن یا گاز sf۶ کمک می‌گیرند. در جریان دائم جریان صفر نمی‌شود لذا قوس الکتریکی بین کنتاکت‌ها را نمی‌توان خاموش کرد ، آزمایشهایی برا خاموش کردن قوس دائم با ولتاژ فشار قوی ، از راههای مختلف انجام شده‌است ولی به مرحله استفاده صنعتی نرسیده‌است . پس در حالت کلی کلید برای جریان دائم وجود ندارد به طوریکه نمی‌توان یک شبکه فشار قوی دائم ساخت و خطوط را به انتها ولتاژ دائم به متناوب و متناوب به دائم تبدیل می‌شود. ۵- مشکل در تبدیل سطوح ولتاژ : از نقایص خطوط HVDC یکی این است که باید از ولتاژ دائم شده ساخت و هنوز ژنراتور فشار قوی ولاژ دائم با قدرت کافی ساخته نشده‌است. دیگر آن که تبدیل ولتاژ که در جریان متناوب با ترانسفور ماتور انجام می‌شود در جریان دائم امکان پذیر نیست و در حالت DC ترانسفورماتور عمل افزایش یا کاهش را نمی‌توانند انجام دهند به دلیل صفر بودن تغییرات فوران در حالت DC
دستگاه میگر HVDC Tester
میگر دستگاهی است که برای اندازه‌گیری مقاومتهای بسیار زیاد استفاده می‌شود. روشن عملکرد این دستگاه شبیه به اهم متر بوده با این تفاوت که به جای چند ولت چند کیلو ولت بر روی قطعه مورد آزمایش اعمال کرده و در نتیجه قادر است مقاومتهای بسیار بالاتر را با دقت بهتر نشان بدهد. از طرفی این دستگاه قادر است نشتی عایقی که را که در اثر تغییر خواص مواد عایقی (به طور مثال کابل فشارقوی و یا مقره‌ها) را عیان نماید. قبل از راه اندازی شبکه‌های فشار متوسط، لازم است آن را مورد تست قرار داد. با توجه به توان کم این دستگاه در صورت خرابی شبکه هم آسیب زیادی به قطعات معیوب وارد نشده و هم شبکه از تنش حاصل از وصل و قطع و کلید زنیهای نابجا در امان خواهد بود. اصول عملکرد دستگاه این دستگاه با استفاده از برق ۱۲ ولت یک باطری شارژی کار کرده و با تبدیل آن توسط مدار سوئیچینگ و کنترلهای پیوسته ولتاژی مناسب با میزان تنظیم شده توسط کاربر تولید می‌نماید. این ولتاژ توسط مدارهای کنترل جریان به شدت و سرعت کنترل می‌شود به طوری که به محض افزایش جریان از حد مجاز و یا اتصال کوتاه به سرعت ولتاژ مورد نظر تا حد مورد اطمینان کاهش می‌یابد. این عمل برای حفاظت سیستم‌های درونی و همچنین قطعات مورد آزمایش می‌باشد. کاربردها و توانمندی‌های HVDC TESTER • جلوگیری از سوئیچینگ¬های مکرر در شبکه هنگام عیب¬یابی • تستهای فشارقوی درموارد تعمیرات در شبکه قبل از اتصال برق اصلی به سیستم جهت طمینان از عملکرد صحیح سیستم • جلوگیری از استهلاک تجهیزات گرانقیمت ( ماشینهای عیب¬یاب ) در مانورهای مکرر و متوالی • تستهای خطوط هوایی و عیب¬یابی در شبکه • بازبینی و نظارت مستمر در سیستمهای ولتاژبالا • بالا بردن عمر مفید تجهیزات مصرفی در خطوط هوایی • تستهای استقامت عایقی DC جهت راه¬اندازی شبکه¬های توزیع • آزمایشات عایق¬بندی ژنراتورها و الکتروموتورهای فشارقوی • تشخیص سلامت عایق هنگام انجام تعمیرات روی کابل¬های زمینی • آزمایشات مفصل¬بندی و سرکابلهای فشارقوی • امکان بازبینی و تست¬های نظارتی هنگام تحویل و دریافت کالااز انبار تجهیزات معرفی تجهیزات دستگاه :
۱. کلید اصلی دستگاه حالت ۱ : تغذیه خارجی V DC۱۲ (باتری اتومبیل) حالت ۲ : تغذیه داخلی (باتری داخلی) ۲. ولوم تنظیم ولتاژ خروجی؛ ۳. ولوم تنظیم زمان ( تایمر) ؛ ۴. نمایشگر ولتاژ خروجی ۵. نمایشگر جریان خروجی مدار ولتاژ بالا ؛ ۶. کلید فشاری روشن کردن خروجی فشارقوی ۷. کلید فشاری خاموش نمودن فشارقوی دارای لامپ نمایشگر روشن بودن دستگاه (HV ON) به همراه فیوز ۲ آمپر ؛ ۸. کلید تنظیم رنج آمپرمتر ۱۵. ورودی تغذیه ۱۲ولت بیرونی ؛ ۹. ریست تایمر ؛ ۱۰. نمایشگر شارژ باتری ؛ ۱۱. فیوز تغذیه بیرونی ؛ ۱۲. خروجی فشارقوی ؛ ۱۳. اتصال زمین ؛ ۱۴. ورودی ۲۲۰ولت شارژ داخلی

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________
کلید های قدرت:

كليدهاي قدرت به دو دسته تقسيم ميشوند :
1- كليد بدون قابليت قطع زير بار (سكسيونر)
2-كليد با قابليت قطع زير بار ( دژنكتور )

سكسيونر : سکسیونر باید در حالت بسته یک ارتباط گالوانیکی محکم و مطمئن در کنتاکت هر قطب برقرار می سازد و مانع افت ولتاز می شود.لذا باید مقاومت عبور جریان در محدوده سکسیونر کوچک باشد تا حرارتی که در اثر کار مداوم در کلید ایجاد میشود از حد مجاز تجاوز نکند .این حرارت توسط ضخیم کردن تیغه و بزرگ کردن سطح تماس در کنتاکت و فشار تیغه در کنتاکت دهنده کوچک نگهداشته می شود .در ضمن موقع بسته بودن کلید نیروی دینامیکی شدیدی که در اثر عبور جریان اتصال کوتاه بوجود می آید .باعث لرزش تیغه یا احتمالاباز شدن آن نگردد.از این جهت در موقع شین کشی و نصب سکسیونر دقت باید کرد تا تیغه سکسیونر در امتداد شین قرار گیرد .بدین وسیله از ایجاد نیروی دینامیکی حوزه الکترومغناطیسی جریان اتصال کوتاه جلوگیری بعمل آید.

موارد استعمال سکسیونر:

همانطور که گفته شد اصولا سکسیونر ها وسائل ارتباط دهنده مکانیکی وگالوانیکی قطعات وسیستمهای مختلف می باشندودر درجه اول بمنظظور حفاظت اشخاص و متصدیان مربوطه در مقابل برق زدگی کار برده میشوند.بدین جهت طوری ساخته میشوند که در حالت قطع یا وصل محل قطع شدگي یا چسبندگی بطور واضح واشکار قابل رویت باشد .
از انجاییکه سکسیونر باعث بستن یا باز کردن مدارالکتریکی نمیشود برای باز کردن یا بستن هر مدار الکتریکی فشار قوی احتیاج به یک کلید دیگری بنام کلید قدرت خواهیم داشت كه قادر است مدار را تحت هر شرایطی باز کند و سکسیونر وسیله ای برای ارتباط کلید قدرت ویا هر قسمت دیگری از شبکه که دارای پتانسیل است به شین میباشد .طبق قوانین متداول الکتریکی جلوی هر کلید قدرتی از 1کیلوولت به بالا و يا هر دو طرف در صورتیکه ان خط از هر دو طرف پتانسیل می گیردسکسیونر نصب می گردد. برای جلوگیری از قطع ویا وصل بی موقع ودر زیر بار سکسیونر معمولا بین سکسیونر وکلید قدرت چفت وبست(مکانیکی یا الکتریکی)بنحوی برقرار می شود که با وصل بودن کلید قدرت نتوان سکسیونر را قطع ویا وصل کرد. بر خلاف کلید های هوایی ،سکسیونرها قادر به قطع هیچ جریانی نیستند .آنها فقط در جریان صفر باز و بسته می شوند . این کلیدها اصولا جدا کننده هستند که ما را به جدا کردن کلیدهای قدرت روغنی ، ترانسفورماتوها، خطوط انتقال و امثال آنها از شبکه زنده قادر می سازند .سکسیونرها از لوازمات تعمیراتی وتغيير مسير جریان میباشند.
انواع سکسیونر :
1- سکسیونر تیغه ای یا اره ای
2- سکسیونر کشویی
3- سکسیونر دورانی
4- سکسیونر قیچی ای یا پانتوگراف
سکسیونر تیغه ای یا اره ای: برای قطع و وصل ولتاز و حفاظت مطمئن در زمان عملکرد استفاده می شود و بیشتر برای فشار متوسط کاربرد دارد . بر حسب میزان جریانی که از آن عبور می کند تیغه های آن می تواند از ساده به دوبل و از نوع تسمه ای به پروفیلی و میله ای و لوله ای تغییر یابد . نوع اهرمی آن در فشار قوی وفوق فشار قوی کاربرد دارد . این سکسیونر ها به دلیل وجود شرایط جوی و وجود تنش های مختلف بایستی طوری نسب شود که در اثر نیروی برف یا باد به راحتی وصل نگردد.
سکسیونر کشویی: برای عملکرد ،سکسیونر در جایی استفاده می شود که عمق تابلو کم باشد . این سکسیونرها بیشتر به صورت میله ای در جهت عمودی قطع و وصل می شود و بیشتر در فشار متوسط کار برد دارد .
سکسیونر دورانی: بیشتر در شبکه های 63Kv به بالا استفاده می شود و عملکرد این سکسیونر به صورت دو بازو در یک پل که جهت چرخش آنها 90 درجه معکوس همدیگر می باشند این نوع کلید در شرایط جوی نا مناسب مقاومت خوبی از خود نشان میدهد.
سکسیونر قیچی ای یا پانتوگراف: این نوع سکسیونرها بیشتر در شبکه فوق فشار قوی کاربرد دارند و به لحاظ آنکه هر قطب روی یک پایه سوار است لذا از نظر جایگیری در پست حجم کمتری اشغال می کند و بیشتر زیر خط فشار قوی نصب می گردد.
سکسیونر با قطع زیر بار : این سکسیونرها بدلیل جلوگیری از حجم زیاد پست و جلوگیری از مانور اپراتور و همچنین برای جلوگیری از اینترلاک (تنش) بین سکسیونر و دژنكتور طوری طراحی می شوند که برای قطع و وصل خطی کوچک و یا فیدرهای تغذیه و یا راه اندازی موتورهای فشار قوی و همچنین وصل آنها حدود 5/2 تا10 برابر قدرت قطع آنهاست و جریان قطع این کلیدها 2تا 5/2 برابر جریان نامی است . این نوع سکسیونرها دارای محفظه قطع ضعیفی می باشند که از نوع هوایی می باشند.

دژنكتور:
کلیدهای قدرت برای قطع جریانهای عادی و اتصال کوتاه طراحی می شوند .آنها مانند کلیدهای بزرگی رفتار میکنند که توسط شصتی های محلی و یا سیگنالهای مخابراتی توسط سیستم حفاظت از دور می توانند باز ویا بسته شوند . بنابر این ، کلیدهای خودکار در صورتی که جریان و ولتاز خط از مقدار تنظيم شده كمتر و يا بيشتر شوند , دستور قطع را از طريق رله دريافت مي كند.
مهمترین کلید های قدرت به شرح زیر می باشند :
کلید قدرت روغنی (OCBS)
کلید قدرت هوایی
کلید قدرت SF6
کلید قدرت خلا

کلید قدرت روغنی (OCBS): این کلید از بک تانک فولادی پر از روغن عایقی تشکیل شده است.اگر اضافه باری به وجود آید ،پیچک قطع یک فنر قوی را آزاد می کند که سبب کشیده شدن میله عایق وباز شدن کنتاکت ها میگردد . به محض جدا شدن کنتاکت ها جرقه شدیدی ایجاد می شود که سبب تبخیر روغن در اطراف جرقه می گردد . فشار گاز های داغ ایجاد اغتشاشی در اطراف کنتاکت ها میکند که سبب چرخش روغن خنک در اطراف قوس شده ،آن را خا موش می کند . در کلیدهای پر قدرت مدرن قوس در مجاورت یک محفظه انفجار قرار میگیرد، به طوری که گازهای داغ سبب جریان شدید روغن می گردند . این جریان شدید در اطراف قوس برای خاموش کردن آن جاری می شود . سایر انواع کلیدهای قدرت به صورتی طراحی شده اند که
قوس الکتریکی در آن توسط یک میدان مغناطیسی خودایجاد شده منحنی وار و طولانی می شود و به قوس در برابر یک سری بشقاب های عایقی دمیده می شود ، به طوری که قوس تکه تکه شده خنک می شود .
کلید قدرت هوایی: این کلید ها مدار با دمیدن هوای فشرده با سرعت ما فوق صوت به کنتاکت های باز شده قطع می کنند . هوای فشرده در یک مخزن با فشار حدود MPa3 ذخیره شده و توسط یک کمپرسور در پست پر می شود . پر قدرتترین کلید قدرت می تواند جریانهای اتصال کوتاه 40 کیلو آمپر را در ولتاز خط 765 کیلو ولت را در مدت زمان 3 تا 6 سیکل در یک خط hz60 قطع کند . صدایی که از دمیدن هوا ایجاد می شود آن قدر بلند است که از صدا خفه کن در صورت نزدیکی کلید قدرت به مناطق مسکونی باید استفاده می شود .
کلید قدرت SF6: این کلید کاملا بسته و با گاز عایق شده در هر کجا که فضا کم با شد مانند پست های اول شهر به کار می رود . این کلید ها از انواع دیگر با قدرت های مشابه خیلی کوچکتر و از کلید های هوایی نیز کم صداتر است.
کلید قدرت خلا: این کلید ها با اصول متفاوتلی از دیگر کلید ها کار می کنند ، زیرا هیچ گازی برای یونیزه شدن در موقع باز شدن کنتاکت ها وجود ندارد . این کلیدها کاملا آب بندی می باشند ودر نتیجه ساکت بوده وهیچ گاه در معرض آلودگی هوا قرار نمی گیرند . ظرفیت قطع انها به حدود kv 30 محدود می شود و برای ولتازهای بالاتر از اتصال سری چند کلی استفاده می شود . از این کلیدها اغلب در سیستم های مترو استفاده می شود. ___________________________________________________________________

موتور الکتریکی:

یک موتور الکتریکی ، الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد ، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکتروستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.

ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای ، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور روتور به روتور اعمال می‌شود، می‌گردد.
اغلب موتورهای الکتریکی دوارند، اما موتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) روتور و بخش ثابت استاتور خوانده می‌شود. موتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده است. گر چه این قاب اغلب آرمیچر خوانده می‌شود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می‌شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. با توجه به طراحی ماشین ، هر کدام از بخشهای روتور یا استاتور می‌توانند به عنوان آرمیچر باشند. برای ساختن موتورهایی بسیار ساده کیتهایی را در مدارس استفاده می‌کنند.

انواع موتورهای الکتریکی
موتورهای dc
یکی از اولین موتورهای دوار ، اگر نگوییم اولین ، توسط مایکل فارادی در سال 1821م ساخته شده بود و شامل یک سیم آویخته شده آزاد که در یک ظرف جیوه غوطه‌ور بود، می‌شد. یک آهنربای دائم در وسط ظرف قرار داده شده بود. وقتی که جریانی از سیم عبور می‌کرد، سیم حول آهنربا به گردش در می‌آمد و نشان می‌داد که جریان منجر به افزایش یک میدان مغناطیسی دایره‌ای اطراف سیم می‌شود. این موتور اغلب در کلاسهای فیزیک مدارس نشان داده می‌شود، اما گاهاً بجای ماده سمی جیوه ، از آب نمک استفاده می‌شود.

موتور کلاسیک dc دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است. یک سوییچ گردشی به نام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس می کند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنرباهای الکتریکی، آهنربای دائمی را در بیرون موتور جذب و دفع کنند. سرعت موتور dc به مجموعه ای از ولتاژ و جریان عبوری از سیم پیچهای موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی ، بستگی دارد.

سرعت موتور dc وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جریان است. معمولاً سرعت توسط ولتاژ متغیر یا عبور جریان و با استفاده از تپها (نوعی کلید تغییر دهنده وضعیت سیم پیچ) در سیم پیچی موتور یا با داشتن یک منبع ولتاژ متغیر ، کنترل می‌شود. بدلیل اینکه این نوع از موتور می‌تواند در سرعتهای پایین گشتاوری زیاد ایجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهای ترکشن (کششی) نظیر لکوموتیوها استفاده می‌کنند.
اما به هرحال در طراحی کلاسیک محدودیتهای متعددی وجود دارد که بسیاری از این محدودیتها ناشی از نیاز به جاروبکهایی برای اتصال به کموتاتور است. سایش جاروبکها و کموتاتور ، ایجاد اصطکاک می‌کند و هر چه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبکها می‌بایست محکمتر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند. نه تنها این اصطکاک منجر به سر و صدای موتور می‌شود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد می‌کند و به این معنی است که جاروبکها نهایتاً از بین رفته نیاز به تعویض پیدا می‌کنند. اتصال ناقص الکتریکی نیز تولید نویز الکتریکی در مدار متصل می‌کند. این مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می‌روند، با قرار دادن آهنرباهای دائم در داخل و سیم پیچها در بیرون به یک طراحی بدون جاروبک می‌رسیم.

موتورهای میدان سیم پیچی شده
آهنرباهای دائم در (استاتور) بیرونی یک موتور dc را می‌توان با آهنرباهای الکتریکی تعویض کرد. با تغییر جریان میدان (سیم پیچی روی آهنربای الکتریکی) می‌توانیم نسبت سرعت/گشتاور موتور را تغییر دهیم. اگر سیم پیچی میدان به صورت سری با سیم پیچی آرمیچر قرار داده شود، یک موتور گشتاور بالای کم سرعت و اگر به صورت موازی قرار داده شود، یک موتور سرعت بالا با گشتاور کم خواهیم داشت. می‌توانیم برای بدست آوردن حتی سرعت بیشتر اما با گشتاور به همان میزان کمتر ، جریان میدان را کمتر هم کنیم. این تکنیک برای ترکشن الکتریکی و بسیاری از کاربردهای مشابه آن ایده‌آل است و کاربرد این تکنیک می‌تواند منجر به حذف تجهیزات یک جعبه دنده متغیر مکانیکی شود.

موتورهای یونیورسال
یکی از انواع موتورهای dc میدان سیم پیچی شده موتور ینیورسال است. اسم این موتورها از این واقعیت گرفته شده است که این موتورها را می‌توان هم با جریان dc و هم ac بکار برد، اگر چه که اغلب عملاً این موتورها با تغذیه ac کار می‌کنند. اصول کار این موتورها بر این اساس است که وقتی یک موتور dc میدان سیم پیچی شده به جریان متناوب وصل می‌شود، جریان هم در سیم پیچی میدان و هم در سیم پیچی آرمیچر (و در میدانهای مغناطیسی منتجه) همزمان تغییر می‌کند و بنابراین نیروی مکانیکی ایجاد شده همواره بدون تغییر خواهد بود. در عمل موتور بایستی به صورت خاصی طراحی شود تا با جریان ac سازگاری داشته باشد (امپدانس/راکتانس بایستی مدنظر قرار گیرند) و موتور نهایی عموماً دارای کارایی کمتری نسبت به یک موتور معادل dc خالص خواهد بود.

مزیت این موتورها این است که می‌توان تغذیه ac را روی موتورهایی که دارای مشخصه‌های نوعی موتورهای dc هستند بکار برد، خصوصاً اینکه این موتورها دارای گشتاور راه اندازی بسیار بالا و طراحی بسیار جمع و جور در سرعتهای بالا هستند. جنبه منفی این موتورها تعمیر و نگهداری و مشکل قابلیت اطمینان آنهاست که به علت وجود کموتاتور ایجاد می‌شود و در نتیجه این موتورها به ندرت در صنایع مشاهده می‌شوند، اما عمومی‌ترین موتورهای ac در دستگاههایی نظیر مخلوط کن و ابزارهای برقی که گاهاً استفاده می‌شوند، هستند.

موتورهای ac
موتورهای ac تک فاز:
معمولترین موتور تک فاز موتور سنکرون قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاه هایی بکار می رود که گشتاور پایین نیاز دارند، نظیر پنکه‌های برقی ، اجاقهای ماکروویو و دیگر لوازم خانگی کوچک. نوع دیگر موتور ac تک فاز موتور القایی است، که اغلب در لوازم بزرگ نظیر ماشین لباسشویی و خشک کن لباس بکار می‌رود. عموماً این موتورها می‌توانند گشتاور راه اندازی بزرگتری را با استفاده از یک سیم پیچ راه انداز به همراه یک خازن راه انداز و یک کلید گریز از مرکز ، ایجاد کنند.

هنگام راه اندازی ، خازن و سیم پیچ راه اندازی از طریق یک دسته از کنتاکتهای تحت فشار فنر روی کلید گریز از مرکز دوار ، به منبع برق متصل می‌شوند. خازن به افزایش گشتاور راه اندازی موتور کمک می‌کند. هنگامی که موتور به سرعت نامی رسید، کلید گریز از مرکز فعال شده ، دسته کنتاکتها فعال می‌شود، خازن و سیم پیچ راه انداز سری شده را از منبع برق جدا می‌سازد، در این هنگام موتور تنها با سیم پیچ اصلی عمل می‌کند.

موتورهای ac سه فاز:
برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از موتورهای القایی سه فاز ac (یا چند فاز) استفاده می‌شود. این موتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان ، استفاده می‌کنند. اغلب ، روتور شامل تعدادی هادیهای مسی است که در فولاد قرار داده شده‌اند. از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادیها القای جریان می‌کند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب می‌شود که موتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید.

این نوع از موتور با نام موتور القایی معروف است. برای اینکه این موتور به حرکت درآید بایستی همواره موتور با سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیه اعمالی به موتور ، بچرخد، چرا که در غیر این صورت میدان متعادل کننده‌های در روتور ایجاد نخواهد شد. استفاده از این نوع موتور در کاربردهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها ، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال افزایش است. به سیم پیچهای روتور جریان میدان جدایی اعمال می‌شود تا یک میدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود، که در موتور سنکرون وجود دارد، موتور به صورت همزمان با میدان مغناطیسی دوار ناشی از برق ac سه فاز ، به گردش در می‌آید. موتورهای سنکرون را می‌توانیم به عنوان مولد جریان هم بکار برد.

سرعت موتور ac در ابتدا به فرکانس تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش ، یا اختلاف در سرعت چرخش بین روتور و میدان استاتور ، گشتاور تولیدی موتور را تعیین می‌کند. تغییر سرعت در این نوع از موتورها را می‌توان با داشتن دسته سیم پیچها یا قطبهایی در موتور که با روشن و خاموش کردنشان سرعت میدان دوار مغناطیسی تغییر می‌کند، ممکن ساخت. به هر حال با پیشرفت الکترونیک قدرت می توانیم با تغییر دادن فرکانس منبع تغذیه ، کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت موتورها داشته باشیم.

موتورهای پله‌ای
نوع دیگری از موتورهای الکتریکی موتور پله‌ای است، که در آن یک روتور درونی ، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهای خارجی که به صورت الکترونیکی روشن و خاموش می‌شوند، کنترل می‌شود. یک موتور پله‌ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی dc و یک سلونوئید است. موتورهای پله‌ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده‌ای در حالتهای موقعیتی معینی قرار می‌گیرند، اما موتورهای پله‌ای نسبتا کنترل شده ، می‌توانند بسیار آرام بچرخند. موتورهای پله‌ای کنترل شده با کامپیوتر یکی از فرمهای سیستمهای تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان یار باشند.

موتورهای خطی
یک موتور خطی اساساً یک موتور الکتریکی است که از حالت دوار در آمده تا بجای اینکه یک گشتاور (چرخش) گردشی تولید کند، یک نیروی خطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طولش ، بوجود آورد. موتورهای خطی اغلب موتورهای القایی یا پله‌ای هستند. می‌توانید یک موتور خطی را در یک قطار سریع السیر ماگلیو مشاهده کنید که در آن قطار روی زمین پرواز می‌کند.

____________________________________________________________________________

استارتر نرم موتور یا soft starter:

همانطوری که می دانیم هنگامی که مثلا یک موتور آسنکرون AC از نوع سه فاز راه اندازی می شود جریان زیادی را تا حد سه تا پنج برابر جریان نامی می کشد.مسلما این جریان راه اندازی در طراحی اتصالات برق صنعتی اعم از حفاظت ،سیم کشی و غیره میبایست در نظر گرفته شود

معمولا به سه روش میتوان این جریان راه اندازی را کنترل کرد.اول استفاده از روش ستاره مثلث به این صورت که ابتدا موتور به صورت ستاره راه اندازی شود تا سیم پیچها جریان کمتری را داشته باشند(این جریان یک سوم حالت مثلث است) و پس از افزایش گشتاور موتور اتصال آن به صورت مثلث تغییر کند.این کار را میتوان به وسیله سه کنتاکتور و یک رله هوشمند مانند LOGO انجام داد.روش دوم استفاده از مبدلهای فرکانس یا همان درایور موتور است که با روشهایی مثل PWM سیگنال AC را با فرکانس ثابت به سیگنال AC با فرکانس متغییر تبدیل می کنند.در این روش هم کنترل جریان در اول کار را داریم زیرا با تنظیم فرکانس اعمالی به موتور در اول کار جریان راه اندازی موتور کنترل می شود و هم اینکه در طی کار عادی موتور میتوان دور موتور را تغییر داد.اما روش سوم استفاده از SOFT STARTER است.در این روش به صورت ساده ولتاژ موتور از یک درصد ولتاژ، انتخاب شده تا یک ولتاژ مشخص دیگر تغییر میکند.این تغییرات ولتاژ در طی راه اندازی موتور اتفاق افتاده و بر اساس تغییر زاویه آتش به کمک قطعاتی مثل تریستور یا ترایاک انجام می شود.جریان موتور نیز طبق افزایش این ولتاژ تغییر کرده و لذا ما در استارت موتور جریان بالا نخواهیم داشت.
شکل زیر یک بلوک دیاگرام ساده از عملکرد استارتر نرم موتور و شکل موجهای آن را نمایش می دهد.

همانطوری که در شکل مشاهده می شود زاویه آتش به مرور کاهش یافته در نتیجه مقدار موثر ولتاژ سیم پیچهای موتور افزایش خواهند یافت.فرض کنیم ولتاژ استارت موتور 50 درصد ولتاژ اصلی باشد در نتیجه جریان استارت موتور نیز تقریبا 50 درصد جریانی است که در حالت اتصال موتور بدون استارتر نرم، موتور به خود اختصاص می دهد.اما باید دانست که گشتاور به 25 درصد کاهش پیدا می کند.

شکل زیر نحوه اتصال یک استارتر نرم را جهت راه اندازی موتور نشان می دهد.

_____________________________________________________________________________
نرم افزارهای مهندسی برق

سلام دوستان مطمئناً نرم افزار DIgSILENT رو که ميشناسين
اين نرم افزار محصول شرکت DIgSILENT GmbH آلمان است و در حال حاضر قوي ترين نرم افزار در زمينه محاسبات شبکه هاي قدرت ميباشد.
اين نرم افزار با قيمت بالاي ميليون تومان از طرف شرکت سازنده ارائه ميشود
مدتيست برخي کرکر هاي ايراني براي اين نرم افزار کرک ساخته اند که بدون قفل سخت افزاري مي‌توان از آن استفاده کرد.
ضمنا نسخه مورد بحث 13.2.342 است.

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________
سوالاتی در مورد تابلوهای برق و پاسخهای آن ها

1.     MCC چیست؟
2.   انواع کلیدهای برق را توضیح دهید. (LV,HV)
3.  پست   GIS را توضیح دهید؟
4.   فرق بین کلید SF6 و خلاء چیست و کدامیک بهتر می باشند؟
5.     سطح اتصال کوتاه در تابلوهای برق به چه منظور استفاده می شود و چگونه محاسبه می گردد؟
6.     IP را در مورد تابلوهای برق توضیح دهید؟
7.     انواع تابلوهای برق را نام برده و توضیح دهید؟
8.     IP را توضیح دهید؟
_________________________________________

1. MCC چیست؟

-تابلو های کنترل موتورها(Motor Control Center(MCC)):این تابلو ها بصورت کشویی ساخته می شود و برای کنترل موتورها ساخته می شود.

2.     انواع کلیدهای برق را توضیح دهید.(LV,HV)

كليد‌هاي فشار قوي برحسب وظايفي كه بعهده دارند به دسته‌هاي زیر تقسیم می شوند:
1- كليد بدون بار يا سكسيونر
2-كليد قابل قطع زير بار يا سكسيونر قابل قطع زيربار
3-كليد قدرت يا ديژنكتور Circuit Breaker

انواع كليدهاي قدرت C.B :
1-كليد روغني كه از متداولترين كليدهاي فشارقوي با قدرت قطع بالا مي‌باشد
2-كليد كم روغن
3-كليد اكسپانزيون: كليدیست كه در آن از آب بعنوان مادة خاموش ‌كنندة جرقه استفاده شده است و بهمين جهت اغلب كليد آبي ناميده مي‌شود
4- كليد هوائي : در كليد هوائي اولاً براي خاموش كردن جرقه و خارج كردن يونها و خنك كردن جرقه از هواي سرد تحت فشار استفاده مي‌شود و در ثاني اين تنها كليدست كه قدرت خاموش كنندگي آن مستقل از جريان است و فقط تابع هواي كمپرس شده ايست كه قبلاً در يك منبع ذخيره شده و با فشار ثابت و مقدار ثابت براي هر شدت جرياني بداخل محفظة احتراق هدايت مي‌شود.
5- كليد گاز سخت (جامد)
6- كليد :SF6 در اين نوع كليد از گاز SF6 بعنوان ماده خاموش كنندة جرقه و عايق بين دو كنتاكت و نگهدارندة ولتاژ استفاده شده است. گاز SF6 الكترونهاي آزاد را جذب مي‌كند و ايجاد يون منفي مي‌كند .بطوريكه استقامت الكتريكي گاز SF6 به 2 تا 3 برابر استقامت الكتريكي هوا مي‌رسد. در مقابل حرارت زياد نيز پايدار و غيرقابل اشتعال است.

7- كليد خلاء : اصولاً الكترونهاي آزاد باعث هدايت جريان در فلزات و ايجاد قوس الكتريكي در عايق‌ها مي‌شوند. لذا در خلاء كامل چون هيچ عنصري وجود ندارد كه حامل الكترونها باشد، جدا شدن دوکنتاکت فلزي جريان دار به احتمال قوي بدون ايجاد جرقه انجام بگيرد.
از انواع کليدهای فشار ضعيف می توان به کلیدهای زیراشاره کرد:
به کلیدهایی که دارای رله هستند و هر کدام برای کاربردهای مخصوصی مورد استفاده قرار می گیرد
- کليدهای اتوماتيک کمپکت((Breaker Molded Case Circuit (MCCB) :
- کليدهاي هوايي : ((Air Circuit Breaker (ACB):
اين کليدها از انواع ديگری از کليدهای اتوماتيک فشار ضعيف هستند که در آن آمپراژ بالا مورد استفاده قرارمی گيرند.
-  کليدهای مينياتوری(( Circuit Breaker Miniature (MCB)
از انواع کليدهای فشار ضعيف که معمولأ در جريانهای پايين و در تابلوهای روشنايي وتابلوهای توزيع با توان کم و يا جهت حفاظت مدارات کنترل و فرمان تجهيزات و تاسيسات برقی مورد استفاده قرار می گيرد.این کلیدها دارای دو نوع کاربرد صنعتیIEC60947 وکاربرد مسکونیIEC60898 هستند.

- کليدهای حافظ موتور (( Breaker Motor Protection Circuit (MPCB) :
همانگونه که از اسم این کلیدها معلوم است این کلیدها برای حفاظت موتورها بسیار کاربرد دارند،این کلیدها معمولا" تاA 100و KA 100ساخته میشوند و برای موتورهای تا KW 55 مناسب هستند.
کليدهای حافظ جان ((current Circuit Breaker Residual): (RCCB
بمنظور حفاظت از جان افراد در مقابل خطر برق گرفتگی و جلوگیری از خطرات جریان نشتی از کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی ( محافظ جان ) استفاده می شود . این کلیدها که براساس حساسیت خود به دو نوع خانگی و صنعتی تقسیم می شوند
از مزایای دیگر استفاده از کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی جلوگیری از بروز آتش سوزی در اثر وجود جریان نشتی می باشد

3. پست     GIS را توضیح دهید؟

پست های GIS پست هایی هستند که در شبکه های فوق توزیع استفاده میشوند . در پست های معمولی به دلیل مسایل عایقی (عایق هواست) مجبوریم فاصله ای بین هادی ها قرار دهیم و معمولا این کار چون باعث بزرگ شدن پست میشود به زیبایی محیط آسیب زده و از لحاظ عایقی هم زیاد جالب نیست . در پست های GIS هادی ها داخل لوله هایی قرار میگیرند که داخل این لوله ها پر از گاز SF6   که یک عایق خیلی خوب می باشد . با این کار هادی ها خیلی نزدیک بهم قرار می گیرند (فاصله بین فازها در هر kv تنها 25mm است) و پست خیلی کوچک تر و زیبا تر شده و از نظر عایقی هم قابلیت اعتماد بیشتری نسبت به هوا دارد.

4.     فرق بین کلید SF6 و خلاء چیست و کدامیک بهتر می باشند؟
نوع عایق این دو کلید متفاوت است.
کلید های خلاء برای قطع و وصل جریان اتصال کوتاه مناسب نیست و به همین دلیل باید در برابر جریان اتصال کوتاه حفاظت شوند. بهترین وسیله برای حفاظت آنها فیوز HH است. کلیدهای خلاء در سطوح ولتاژ متوسط به پایین استفاده می شوند. و این کلیدها برای تعداد قطع و وصل های زیاد مناسبند.مانند:
·       وصل ترانس زیر بار یا بدون بار
·       وصل موتورها
·       وصل کابلهای بدون بار یا سیمهای هوایی انتقال انرژی

کلید قدرت: SF6این کلید کاملا بسته و با گاز عایق شده در هر کجا که فضا کم با شد به کار می رود . این کلید ها از انواع دیگر با قدرت های مشابه خیلی کوچکتر و از کلید های هوایی نیز کم صداتر است.
گاز SF6 خاصیت جذب الکترون های آزاد را دارد و در نتیجه برای جذب الکترونهای آزاد در لحظه قوس مناسب است.قدرت دی الکتریک گاز با افزایش فشار افزایش می یابد.بنابراین عایق خوبیست و خاصیت خنک کنندگی دارد و قوس را خنک می کند.
مزایا:
·        کاهش نقاط قطع
·        قوس کوتاه و در نتیجه سوختن سر کنتاکتها
·        کم بودن حجم این نوع کلید
·        كاهش هزينه تعميرات ( به جهت اينكه كليدهاي گازي در مقايسه با ديگر كليدها ، به تعميرات كمتري نياز دارند) .
·        امكان مونيتورينگ اجزاء داخلي كليد و كاهش هزينه بازرسي مؤلفه هاي داخلي كليد
·        - هزينه هاي راه اندازي در فرايندهاي گازي كم مي شود .
معایب:
·        گرانی گاز SF6
بطور کلی کلید SF6 بهتر می باشد.

5.     سطح اتصال کوتاه در تابلوهای برق به چه منظور استفاده می شود و چگونه محاسبه می گردد؟
تحمل جریان اتصال کوتاه برابراست با:
K.A/√t
K: ضریبی که به جنس ماده هادی وابسته است.
A: سطح مقطع
افزایش دمای ناشی از اتصال کوتاه یکی از عوامل مهم در تعیین سطح مقطع است.تابلوها باید تحمل جریان های بالاتر از جریان دائمی (ناشی از اتصال کوتاه) را داشته باشند.

6.     IP را توضیح دهید؟
درجه حفاظت بدنه ها و محفظه ها با استفاده از دو حرف I وP همراه دو رقم نوشته می شود مثلاً IP55
عدد اول درجه حفاظت دستگاه در برابر تماس انسان یا حیوان یا اجسام و ذرات خارج است و بین 0 تا 6 انتخاب می شود. و عدد دوم درجه حفاظت دستگاه در برابر مایعات بخصوص آب است و بین 0 تا 8 انتخاب می شود.

7.     IP را در مورد تابلوهای برق توضیح دهید؟

درجه حفاظت تابلوها بر اساس IEC 60529 برابر است با:
·        Indoor                            : IP 42 (minimum)
·        Outdoor                         IP 55 (minimum)             :

8.     انواع تابلوهای برق را نام برده و توضیح دهید؟

انواع تابلو از لحاظ ساختار
تابلوهای Metal Enclosed.این تابلوها به دو دسته تقسیم می شوند:
1- تابلوهای Metal Clad: اين نوع تابلوها نوعي از تابلوهای Enclosed Metal هستند که در آنها، محفظه های مختلف از يکديگر جدا شده اند.
2- تابلوهای Compartment Type: اين نوع تابلوها نوعي از تابلوهای Metal Enclose هستند که در آنها، محفظه های مختلف از يکديگر جدا نشده اند.
انواع تابلو از لحاظ محل نصب :
-   داخلی (Indoor)
- فضای باز (Outdoor)

انواع تابلو ها از لحاظ سطح ولتاژ :
تابلو ها از لحاظ سطح ولتاژ به دو دسته تقسيم می شوند:
تابلوهاي فشار ضعيف(LV) تا V 1000
تابلوهاي فشار متوسط (MV) از V 1000تا V 36000
____________________________________________________________________________
   ____________________________________________________________________________
انواع سیستمهای نوترال

سیستمهای نوترال
بطور کلی پنج نوع سیستم خنثی داریم و هر سیستم دارای دو حرف اصلی است:
حرف اول: موقعیت نوترال (مرکز ستاره) نسبت به زمین (ارت)
T: نوترال (نقطه صفر) به صورت مستقیم به زمین وصل می شود.
I: نوترال به زمین وصل نشده و یا از طریق یک امپدانس به زمین متصل می شود.
حرف دوم: موقعیت اجزاء فلزی نسبت به زمین
T: بدنه (اجزاء فلزی) به سیستم Earth جداگانه ای وصل می شود که مستقل از EARTH سیستم توزیع است. (در واقع سیستم Earth بدنه مستقل از سیستم Earth مرکز ستاره است.)
N: بدنه به مرکز ستاره (نوترال) وصل شده و خود نوترال مستقیم زمین می شود.
گاهی اوقات حرف سوم نیز وجود دارد:

سیستمهای نوترال
بطور کلی پنج نوع سیستم خنثی داریم و هر سیستم دارای دو حرف اصلی است:
حرف اول: موقعیت نوترال (مرکز ستاره) نسبت به زمین (ارت)
T: نوترال (نقطه صفر) به صورت مستقیم به زمین وصل می شود.
I: نوترال به زمین وصل نشده و یا از طریق یک امپدانس به زمین متصل می شود.
حرف دوم: موقعیت اجزاء فلزی نسبت به زمین
T: بدنه (اجزاء فلزی) به سیستم Earth جداگانه ای وصل می شود که مستقل از EARTH سیستم توزیع است. (در واقع سیستم Earth بدنه مستقل از سیستم Earth مرکز ستاره است.)
N: بدنه به مرکز ستاره (نوترال) وصل شده و خود نوترال مستقیم زمین می شود.
گاهی اوقات حرف سوم نیز وجود دارد:
حرف سوم: موقعیت مرکز ستاره و سیم حفاظتی نسبت به زمین
S: مرکز ستاره و سیم حفاظتی (Earth) مجزا هستند و در یک نقطه به زمین وصل می شوند.
C: مرکز ستاره و سیم حفاظتی یکی (واحد) هستند.
با توجه به توضیحات بالا پنج نوع سیستم نوترال داریم:
·       TT
·       TN-S
·       TN-C
·       TN-C-S
·       IT

سیستم TT:
مرکز ستاره مستقیماً به زمین وصل شده و بدنه به یک یا چند سیستم زمین مختلف متصل می شود.
سیستم توزیع با اولین خطا بایستی Trip داده شود. این خطا می تواند سبب برق گرفتگی و مرگ شود. زیرا یک مسیر بسته به وجود می آید.

سیستم TNوTN-C-S:
مرکز ستاره مستقیم به زمین وصل شده و بدنه به مرکز ستاره وصل می شود.
سیستم توزیع با اولین خطا بایستی Trip داده شود. خطا در حالت کلی با جریان نامی برابر است.(فاز به زمین)
این خطا نیز مانند TT سبب برق گرفتگی می شود.

سیستم IT:
مرکز ستاره یا به زمین وصل نیست و یا توسط یک امپدانس به زمین وصل شده و بدنه تجهیزات به یک یا چند سیستم زمین مختلف وصل می شود، که با سیستم زمین مرکز ستاره متفاوت است.
سیستم توزیع در این نوع سیستم ها با بروز خطای دوم می بایست Trip داده شود. بروز خطای دوم در این نوع سیستم می تواند سبب برق گرفتگی شود. زیرا در صورت بروز یک خطا مدار بسته ای به وجود نمی آید. خطای اول بایستی شناسایی شده و یک آلارم نشان داده شود.

در زیر شمای کلی انواع سیستم های زمین را مشاهده ملاحظه فرمایید.

____________________________________________________________________________
   ____________________________________________________________________________
كاربرد نيمه هادي ها در كنترل سرعت موتورهاي القائي:
در اين مقاله كاربر نيمه هادي هاي قدرت در سيستمهاي كنترل سرعت از نوع ايستا يا استاتيكي هستند . بايد دانست كه تركيب سيستمهاي الكترونيك قدرت (مانند كنترل كننده هاي ولتاژ ) و متوتورهاي الكتريكي همراه با مكانيسم كنترل آنها را محركهاي تنظيم پذير سرعت مي نامند كه ما به اختصار آنرا ASD مي ناميم . در حقيقت اين محرك ها قابل تنظيم بوده و براي كنترل سرعت يا كنترل دور موتورهاي الكتريكي مورد استفاده قرار مي گيرند .

(Adjustable Speed Drive)

محركهاي تنظيم پذير سرعت (ASD) براي كنترل سرعت موتورهاي القائي از نقطه نظر كاربرد به سه دسته تقسيم مي شوند:

1- ASD از نوع ولتاژ متغيير و فركانس ثابت

كنترل در اينگونه سيستمها دامنه ولتاژ اعمالي به استاتور كنترل مي شود . براي اين مقصود از كننده ولتاژ در سر راه موتور استفاده شده است . اين نوع محرك ها در سطوح قدرت متوسط و پايين مورد استفاده قرار مي گيرند . براي مثال مي توان از بادبزن هاي نسبتاً بزرگ يا پمپ ها نام برد . در اين روش ولتاژ استاتور را مي توان بين صفر و ولتاژ اسمي در محدوده زاويه آتش بين صفر تا 120 درجه تنظيم و كنترل نمود . اين سيستم بسيار ساده بوده و براي موتورهاي القائي قفس سنجابي كلاس D با لغزش نسبتاً بالا( 10 تا 15 درصد ) مقرون به صرفه است . عملكرد اين محركها زياد جالب توجه نيست .

2- ASD از نوع ولتاژ و فركانس متغيير

اگر منبع تغذيه استاتور از نوع فركانس متغيير انتخاب شود ، عملكرد محرك هاي تنظيم پذير سرعت (ASD) بهبود مي يابد . بايد دانست كه شار در فاصله هوايي متورهاي القائي با ولتاژ اعمالي به استاتور متناسب بوده وبا فركانس منبع تغذيه نسبت عكس دارد . بنابراين اگر فركانس را كم كنيم تا كنترل سرعت در زير سرعت سنكرون امكان پذير گردد و ولتاژ را معادل ولتاژ اسمي ثابت نگه داريم ، در اين صورت شار فاصله هوايي زياد مي شود . براي جلوگيري از بوقوع پيوستن اشباع بخاطر افزايش شار ، ASD از

نوع فركانس متغيير بايد از نوع ولتاژ متغيير نيز باشد تا بتوان شار فاصله هوايي را در حد قابل قبولي نگه داشت ، معمولا به اين سيستم كنترل ، سيستم كنترل V/F ثابت نيز گفته مي شود . يعني اگر فركانس را كم كرديم بايد ولتاژ را طوري كم كنيم كه شار در فاصله هوايي در حد اسمي خود باقي بماند . از اين سيستم براي كنترل سرعت موتورهاي قفس سنجابي كلاسهاي A، B ،C، D استفاده مي شود .

3-ASD كه بر اساس بازيافت توان لغزشي كار مي كند

در اين سيستمها با استفاده از مدارهاي نيمه هادي قدرت كه به پايانه رتور وصل مي شوند ، بازيافت توان( يا توان برگشتي) در فركانس لغزشي به خط تغذيه موتور منتقل مي گردد . بايد دانست فركانس لغزشي از حاصلضرب فركانس منبع و لغزش موتور بدست مي آيد. بطور كلي در اين طرح بر روي مدار رتور كنترل خواهيم داشت . در اينجا متذكر مي شويم كه ASD از نوع فركانس متغيير بر دو نوع است :

الف : طرح هاي حاوي ارتباط DC (جريان مستقيم)

ب : سيكلو كنورتورها

در طرح هاي حاوي ارتباط DC منبع تغذيه AC توسط يكسوساز ، يكسو شده و سپس توسط اينورتر مجدداً به منبع AC دست مي يابيم . اينورتر ها بر دو نوع اند :

1= اينورترهاي تغذيه ولتاژ (اينورترهاي ولتاژ )

2= اينورترهاي تغذيه جريان ( اينورترهاي جريان )

در اينورترهاي ولتاژ ، متغيير تحت كنترل همان ولتاژ و فركانس اعمالي به استاتور است . در اينورترهاي جريان بر دامنه جريان وفركانس استاتور كنترل داريم . اينورترهاي ولتاژ بر دو نوع اند :

1=اينورترهاي با موج مربعي

2= اينورترهاي با مدولاسيون عرض يا پهناي پالس (PWM) .

1- تركيب اساسي مبدلها

سرعت يك موتور القائي توسط سرعت سنكرون ولغزش رتور تعيين مي گردد . سرعت سنكرون بستگي به فركانس تغذيه دارد و لغزش را مي توان با تنظيم ولتاژ و جريان اعمالي به موتور تغيير داد . به طور كلي روشهاي كنترل دور موتورهاي القائي را مي توان بصورت زير تقسيم بندي نمود :

1- ولتاژ متغيير ، فركانس ثابت 2- ولتاژ وفركانس متغيير

3- جريان و فركانس متغيير 4- تنظيم قدرت لغزشي

به منظور ايجاد ولتاژ و فركانس متغيير مطابق شكل (1-a) از مبدلهاي ولتاژ استفاده مي گردد كه توسط يك منبع ولتاژ dc توليد شكل موج مستطيلي ولتاژ در سمت ac مي نمايند كه دامنه آن مستقل از بار بوده و به همين دليل اينورتر هاي منبع ولتاژ نام دارند . براي ايجاد جريان وفركانس متغيير مطابق شكل (1-b) از مبدلهاي جريان استفاده مي گردد كه توسط يك منبع جريان dc توليد شكل موج مستطيلي جريان در سمت ac مي نمايند ، كه دامنه آن مستقل از بار بوده و بنابراين اينورترهاي منبع جريان نام دارند . منبع جريان كنترل شده در ورودي اينورتر توسط يكسو ساز تريستوري ايجاد مي گردد كه با كنترل جريان توسط حلقه فيدبك جريان وسلف بزرگ صافي در خروجي آن ويژگيهاي يك منبع جريان را پيدا مي كند . مبدل موجود در سمت موتور جريان مستقيم را تبديل به جريان سه فاز با فركانس قابل تنظيم مي نمايد . سلف بزرگ موجود در حلقه dc سبب صاف نمودن جريان مي گردد . سيستم رانش اينورتر منبع جريان مناسب براي عملكرد در حالت تك موتوره مي باشد و داراي قابليت بازگشت انرژي به شبكه ac ميباشد . جريان اينورتر توسط حلقه فيدبك جريان كنترل شده و اضافه جريانهاي گذرا توسط تنظيم كننده جريان و سلف صافي حذف مي گردند و بدين وسيله مجموعه داراي قابليت استحكام و اطمينان مناسب براي كاربردهاي صنعتي مي گردد سلف بزرگ سري صافي نرخ افزايش جريان خطا را در هنگام كموتاسيون نا موفق در اينورتر و يا اتصال كوتاه در ترمينالهاي خروجي محدود مي نمايد با حذف سيگنالهاي فرمان گيت تريستورهاي يكسو ساز مي توان بدون از بين

رفتن فيوزها و آسيب رسيدن به اينورتر ، تنها با از دست دادن لحظه اي گشتاور خطا را از بين برد .

2- مدار قدرت اينورتر منبع جريان

به منظور ايجاد منبع جريان متغيير dc سيگنال بيانگر جريان تنظيم شده با جريان واقعي مقايسه شده ، خطاي حاصل تقويت و برا ي كنترل زاويه آتش تريستورهاي يكسو ساز استفاده مي گردد تا جريان مورد نياز در خروجي ايجاد گردد . شكل (2-a) اينورتر پل سه فاز ASCI را نشان مي دهد كه يك موتور القائي با اتصال ستاره را تغذيه مي نمايد . تريستورهاي TH1 الي TH6 به ترتيب روشن شدن شماره گذاري شده اند و هر يك به اندازه يك سوم پريود خروجي هدايت ميكنند . روشن نمودن يك تريستور سبب قطع تريستور هادي فاز مجاور مي گردد . دو بانك خازي كه بصورت مثلث ، متصل مي باشند انرژي مورد نياز براي كموتاسيون ذخيره كرده و ديودهاي D1 الي D6 خازنها را از بار ايزوله مي نمايند . ترتيب هدايت تريستورهاي اينورتر به گونه اي است كه جريانهاي DC تنظيم شده از دو تريستور يكي متصل به خط مثبت وديگري متصل به خط منفي تغذيه عبور مي نمايد . در هر نيم سيكل به مدت 60o هر دو تريستور واقع بر يك بازو قطع بوده بنابراين جريان خط برابر صفر مي باشد . مزيت عمده اينورتر منبع جريان سادگي مدار لازم براي كموتاسيون تريستورها مي باشد . مدار كموتاسيون تنها شامل خازنها و ديودها بوده و به دليل حذف سلفهاي كموتاسيون ، فركانس عملكرد افزايش يافته نويز صوتي كاهش مي يابد . خازن كموتاسيون به گونه اي طراحي مي شود كه ولتاژ معكوس اعمالي بر تريستور ها محدود گردد تا باعث ايجاد زمان خاموشي لازم گردد. به همين دليل زمان خاموشي در دسترس به اندازه كافي زياد مي باشد تا بتوان از تريستور هاي غير سريع يكسوسازي استفاده نمود، كه اين امر اينورتر منبع جريان را در قدرت هاي متوسط به بالا بسيار اقتصادي مي سازد . سيكل كموتاسيون را مي توان به چهار پريود زماني تقسيم نمود:

شكل (2-a) شرايط اينورتر را قبل از آتش شدن TH1در فاصله زماني 1 نشان مي دهد .فرض براين است كه TH1 و TH2 هادي بوده و مطابق شكل جريان خروجي يكسوساز كنترل شده از طريق TH1،D1، فاز A موتور ، فازC موتور ، D2 ، TH2 ، جاري مي گردد . خازن هاي C1 ،C3 ،C5 به ترتيب به اندازه V0، 0 ، -V0شارژ شده اند در فاصله زماني2 با آتش شدن TH3 ، TH1 توسط C1 در باياس معكوس قرار گرفته و خاموش مي گردد .جريان مطابق شكل (2-b) در مسير TH3، بانك خازني متشكل از C1 موازي با تركيب سري C3 ،C5 و D1 جاري ميگردد و به صورت خطي بانك خازني راشارژ مي نمايد . TH1 تا زماني كه ولتاژ خازن C1تغيير پلاريته دهد در باياس معكوس قرار دارد. ديود D3نيز در باياس معكوس بوده و جريانهاي فاز موتور داراي مقادير مشابه حالت قبل مي باشد . در فاصله زماني 3 با هدايت ديود D3 مسير جريان مطابق شكل(2-c) مي باشد. جريان مدار LC منتجه ، جريان فاز A را به صفر كشانده و جريان فاز B را از صفر به Id افزايش مي دهد ، سپس D1 قطع شده و سيكل كموتاسيون تكميل مي گردد . در فاصله زماني 4 جريان منبع از طريق تريستور هاي TH2 و TH3 مطابق شكل (2-d) فازهاي B و C متور را تغذيه مي نمايد . اين شرايط تا لحظه فرمان TH4 به منظور انجام كموتاسيون بعدي حفظ مي گردد . به دليل اينكه D3 تنها ديد هادي در نيمه بالا مي باشد خازن هاي بالايي تاكموتاسيون بعدي ولتاژ خود را ثابت نگه مي دارند . شكل (3) شكل موج ولتاژ خازن كموتاسيون C1 را همزمان با ولتاژ دو سر تريستور نمايش مي دهد.

هنگامي كه اينورتر منبع جريان يك بار الكتريكي را تغذيه مي نمايد ، شكل موج ولتاژ توسط پاسخ بار به جريان اعمالي تعيين مي گردد . رابطه ولتاژ- جريان يك سلف به صورت V=L di / dt بوده كه در آن di/dt نرخ تغييرات جريان مي باشد . بنابراين شكل موجهاي ايده ال جريان در عمل انكار پذير نيستند زيرا تغيير پله اي لحظه اي جريان سبب ايجاد پرش ولتاژ با دامنه نا محدود خواهد گرديد . در مدارات عملي نرخ

تغييرات جريان براي محدود نمودن حداكثر ولتاژ در حد تحمل تريستورها محدود مي گردد . مدت زمان كموتاسيون كه در طول آن جريان بار از يك فاز به فاز ديگر منتقل مي گردد بايستي به حد كافي طولاني باشد تا نرخ تغييرات جريان در حد قابل قبولي كاهش يابد اين محدوديت در مورد اينورترهاي منبع ولتاژ مطرح نمي گردد چرا كه در اين مورد ديودهاي فيدبك مسيري را براي جريان بار القائي ايجاد مي نمايند كه باعث شارژ خازن حلقه dc گشته ، از قطع ناگهاني جريان بار جلوگيري كرده و ولتاژ خروجي اينورتر را محدود مي نمايند . اما در مورد اينورتر منبع جريان به دليل عدم وجود ديودهاي فيدبك ، مسيري براي جريان معكوس وجود نداشته و مدت زمان كموتاسيون را مي توان به قيمت افزايش ضربه هاي ولتاژ اعمالي بر ادوات نيمه هادي قدرت اينورتر كاهش داد .

شكل (4) شكل موج جريان خط و شكل (5) شكل موج ولتاژ خط را براي مدار طراحي شده نشان مي دهد . در مورد موتورهاي القائي ، شكل موج ولتاژ توسط امپدانس معادل بازاء مؤلفه هاي اصلي و هارمونيهاي جريان خروجي اينورتر تعيين ميگردد مطابق شكل (6) ،جريان مستطيل شكل خط از امپدانس استاتور عبور كرده و بين شاخه مغناطيس كننده وشاخه رتور مدار معادل تقسيم مي گردد . امپدانس بالاي شاخه مغناطيس كننده از عبور مؤلفه هاي هارمونيكي جريان خط جلوگيري كرده در نتيجه جريان مغناطيس كننده داراي شكل موج سينوسي با فركانس اصلي خواهد بود . با صرفنظر از اعوجاج كم توليد شده توسط امپدانس Zs ولتاژ ترمينال موتور به صورت سينوسي بههمراه پرشهاي ولتاژي مي باشد كه در ابتدا و انتهاي شكل موج جريان بر روي آن سوار مي گردند . تريستورها و ديودهاي اينورتر بايستي در برابر اين پرش هاي ناگهاني ولتاژ حفاظت شوند . دامنه جريان توسط يكسوساز كنترل شده تعيين و ولتاژ متوسط ورودي اينورتر با ميزان توان مورد نياز موتور تغيير مي كند بگونه اي كه با صرفنظر از تلفات ،توان ورودي اينورتر با توان خروجي آن برابر است . در حالت بي باري موتور حلقه dc تقريباً صفر بوده در حال كه در بار كامل ولتاژ حلقه dc داراي حداكثر مقدار خواهد بود ، بر خلاف اينورتر منبع ولتاژ ورودي ثابت بوده و جريان حلقه dc تابعي از توان مورد نياز موتور مي باشد . به منظور ايجاد ترمز مولدي وبه دليل ثابت بودن جهت جريان مطابق شكل (7) تعويض علامت توان با معكوس نمودن علامت ولتاژ متوسط حلقه dc امكان پذير است . در اين حالت زاويه آتش مبدل كنترل شده بيشتر از90o بوده و مبدل به صورت اينورتر انرژي را به شبكه باز مي گرداند . براي تعويض جهت چرخش موتور مي توان بصورت الكترونيكي توالي زماني اعمال فرمان به گيت تريستورهاي اينورتر را معكوس نموده وبدين ترتيب امكان عملكرد چهار ناحيه اي را مطابق شكل (8) براي سيستم رانش اينورتر منبع جريان ايجاد نمود . مشخصات موتوري كه با جريان ثابت تغذيه مي شود با موتور مشابهي كه با ولتاژ ثابت تغذيه مي شود تفاوتهاي بسياري دارند .شكل (9) منحنيهاي گشتاور – سرعت را در جريانهاي مختلف اما با فركانس ثابت نشان مي دهد . اگر موتور را با جريان نامي (Id=1pu) تغذيه نمائيم ، گشتاور راه اندازي حاصل در مقايسه با موتور تغذيه شده با ولتاژ ثابت بسيار پائين خواهد بود ، زيرا فلوي فاصله هوايي بخاطر امپدانس كم ماشين كم خواهد بود . با افزايش سرعت ماشين ، ولتاژ موتور به خاطر افزايش امپدانس موتور افزايش مي يابد و در نتيجه گشتاور بخاطر افزايش فلوي فاصله هوايي افزايش مي يابد . اگر از اشباع موتور صرفنظر نماييم ، گشتاور به مقدار بالاي نشان داده شده توسط خطوط نقطه چين افزايش مي يابد و سپس با شيب تندي و با سرعت سنكرون به صفر نزول مي كند . اما در عمل اشباع موتور گشتاور توليد شده را محدود مي كند . در شكل منحني گشتاور در شرايط ولتاژ نامي نيز نشان داده شده است ، كه در آن قسمت با شيب منفي را مي توان داراي عملكرد پايدار با فلوي فاصله هوايي نامي دانست . اين منحني ، منحني Id=1pu را در نقطه ي A قطع مي كند . همانطور كه از شكل مشخص است موتور را مي توان در نقاط A يا B با گشتاور يكسان به فعاليت وا داشت . در نقطه B ، جريان رتور كمتر است اما فلوي فاصله ي هوايي مقدار ي بيشتر است وكمي در ناحيه ي اشباع هستيم و در نتيجه تلفات آهني

وتلفات ناشي از پالسي شدن گشتاور افزايش مي يابد . مي توان گفت تلفات مسي استاتور در نقاط A وb يكسان است ، با وجود اينكه تلفات مسي در نقطه ي A كمي بيشتر است . از آنجائيكه نقطه ي A مربوط به عملكرد يك اينورتر منبع ولتاژ در جريان وفلوي فاصله هوايي نامي مي باشد ، عملكرد در نقطه A ترجيح داده مي شود . اما از آنجائيكه A روي قسمت ناپايدار منحني يعني شيب مثبت قرار دارد ، نمي توان موتور را بصورت حلقه باز كنترل نمود و حتماً بايستي فيدبك برقرار بوده و كنترل حلقه بسته باشد . گشتاور بازاء فلوي نامي را مي توان با تغيير جريان و لغزش تغيير داد و اين تغييرات بايد بگونه اي باشد كه همواره روي قسمت شيب منفي منحني معادل گشتاور مربوط به ولتاژ نامي باشد. نقاط كار مختلف روي منحني هاي گشتاور- سرعت را ، كه ممكن است در ناحيه گشتاور ثابت يا قدرت ثابت قرار گيرند ، مي توان توسط يك تغذيه با جريان فركانس متغيير ايجاد نمود.

4- مدار كنترل فاز رتور

از شكل (6) مي توان جريان مغناطيس كننده را بر حسب جريان خط بدست آورد:

(1) A

بدليل وجود منبع جريان، Ia ثابت بوده و اگر فركانس لغزش ، Wr ، را ثابت نگه داريم ، Ima نيز ثابت باقي مي ماند اگر مقدار Ima مشخص باشد ، مقدار Wr را مي توان بازاءجريان Ia بدست آورد . اما اگر بخواهيم Ima راثابت نگه داريم در حاليكه تغييرات Ia ناشي از تغيير بار روي موتور موجود باشد ، بايستي Wr را نيز تغيير دهيم و اگر بخواهيم Ima بازاءتمام بارها و سرعتها ثابت باقي بماند، Wr را بايد بصورت تابعي از Ia كنترل نماييم كه اين موضوع سيستم كنترل را بسيار پيچيده مي سازد . راه حل ديگر اين است كه Wr را ثابت نگه داشته كه در اين صورت Ima متغيير بوده و موتور بازاء جريانهاي كمتر از نامي در حالت تضعيف ميدان و بازاء جريانهاي بالاتر از نامي در مدت زمان بسيار كم در حالت اشباع عمل خواهد نمود . بنابراين به نظر مي

رسد كه بهتر است Wr براي جريان خط ، Ia ، بيش از مقدار نامي در نظر گرفته شود كه اين مقدار اضافي بايستي توسط طراح با توجه به بررسي منحني اشباع موتور تعيين گردد .

شكل (10) بلوك دياگرام سيستم طراحي شده به منظور كنترل فركانس رتور را نشان مي دهد . rΩ فركانس انتخابي رتور و mΩ سرعت مطلوب موتور مي باشد . خروجي مولد نقطه تنظيم جريان"current setpoint generator " سيگنال KTR IREF مي باشد كه در آن KTR تابع تبديل مبدل جريان ورودي اينورتر است . اين سيگنال بازاء ورودي صفر داراي يك حداقل و بازاء وروديهاي مثبت و منفي داراي مقدار مثبتي است . ابتدا ماشين در حال سكون رض مي شود . با روشن نمودن تغذيه در حاليكه سيگنال فرمانm=0Ω مي باشد ، سيگنال rΩ به مدار اعمال مي گردد . خروجي بلوك تعيين كننده علامت +1 است وضرب كننده M1 سيگنال مثبت rΩKT را به ورودي جمع كننده فركانس اعمال مي نمايد . از آنجائيكه Wm برابر صفر است ، سيگنال rΩKT به مدار لاجيك اينورتر اعمال مي گردد ، كه سيگنال گيت تريستورهاي اينورتر را در فركانس rΩ = Wsتوليد مي نمايد . ورودي بلوك مولد نقطه تنظيم جريان صفر است وبنابراين خروجي آن جريان مورد نياز موتور در حال سكون با فركانس rΩ = Ws، را ايجاد مي نمايد . خروجي جمع كننده جريان IS) - KTR( IREFبوده و ضريب كننده M2 آنرا با علامت مثبت به مدار لاجيك يكسوساز اعمال مي نمايد و در نتيجه زاويه آتش α از90o كمتر شده ، ولتاژ كم خروجي منتجه جريان ورودي اينورتر ، Is ، را مي سازد كه متناسب با جريان خط موتور در حال سكون مي باشد)rΩ =. (Ws

با اعمال فرمان سرعت mΩ ، بلوك مولد شيب (Ramp Generator) اين سيگنال را با سرعت افزايش مشخص به ورودي جمع كننده سرعت اعمال مي نمايد . خروجي تعيين كننده علامت در حالت +1 باقي مانده ، خروجي مولد نقطه تنظيم افزايش مي يابد و زاويه آتش α مجدداً به ميزان بيشتري از 90o كاهش مي يابد تا ولتاژ خروجي

يكسوساز افزايش يابد . در نتيجه جريان موتور افزايش يافته ، موتور شتاب گرفته به سرعت mΩ = Wm مي رسد . سيستم در اين حالت در حالت ماندگار فعاليت مي نمايد . به منظور كاهش سرعت با كاهش مقدار mΩ خروجي بلوك مولد شيب كاهش يافته ، ورودي مولد نقطه تنظيم جريان به سمت صفر حركت مي كند . سيگنال KTR IREFبه مقدار حداقل خودرسيده و مجدداً افزايش مي يابد . بدليل منفي بودن سيگنال خطاي سرعت)Wm- mΩ(KT خروجي يكسوساز تغيير علامت مي دهد . در همين زمان ورودي مدار لاجيك اينورتر تبديل به KT[(P/2) Wm-Ωr] مي گردد ، وبنابراين Ws كاهش مي يابد . در نتيجه ماشين در حالت مولدي قرار گرفته و از سرعت آن كاسته مي شود واين عمل تا عملكرد ماندگار mΩ= Wm ادامه مي يابد . شكل (11) نحوه رفتار سيستم در هنگام افزايش تاگهاني بار را نشان مي دهد . تغييرات خطاي دور بسيار نا چيز بوده و به سرعت به حالت ماندگار رسيده است . جريان مرجع Iref نيز با رفتار مشابهي در حالت ماندگار به مقدار بيشتري رسيده تا بتواند با بار اضافي ايجاد شده ، همان سرعت قبلي را ايجاد نمايد . شكل (12) عملكرد سيستم را در كاهش ناگهاني بار نشان مي دهد كه سبب كاهش مقدارIrefو چرخش ناگهاني با سرعت قبلي در حالت ماندگار مي گردد .

شكل (13) بلوك دياگرام مدار كنترل يكسوساز جهت ساخت سيگنال فرمان گيت يكي از تريستورهاي يكسوساز را نشان مي دهد . نمونه ولتاژ خط به بلوك آشكارساز عبور از صفر اعمال شده و نقاط عبور از صفر ولتاژ شبكه آشكار شده و مولد موج دندانه اره اي معكوس را سنكرون با ولتاژشبكه مي نمايد كه ولتاژ كنترل Uc مقايسه شده و در خروجي شكل موج مربعي با پهناي برابر زمان هدايت تريستور را ايجاد مي نمايد و پس از تكيب با قطار پالس فركانس بالا به بلوك تقويت كننده اعمال شده و پس از ايزولاسيون توسط ترانس هسته فريت به گيت – كاتد تريستور اعمال مي گردد. شكل (14) ، پالس هاي اعمالي به گيت تريستور هاي TH1 و TH4 واقع در يك فاز به همراه قطار پالس فركانس بالا را نشان مي دهد . شكل (15) ، بلوك دياگرام مدار

فرمان اينورتر سه فاز پل ASCI را نشان مي دهد. مطابق شكل ولتاژ كنترل ورودي Vf به بلوك اسيلاتور كنترل شونده با ولتاژ اعمال مي گردد ودر خروجي آن شكل موج مربعي با فركانس شش برابر فركانس اينورتر ايجاد مي نمايد . شمارنده حلقوي اين فركانس را بر شش تقسيم كرده وبه تركيب دو به دو خروجي هاي شمارنده حلقوي شكل موج هاي مورد نياز براي اعمال به گيت تريستورهاي اينورتر مطابق شكل (16) به دست مي آيند. براي تعويض جهت چرخش ، با تركيب چند گيت منطقي ترتيب اعمال پالس هاي فرمان تريستور هاي (TH6 ,TH1) و (TH5 , TH3) با يكديگر تعويض مي گردد پس از اين مرحله مشابه مدار يكسوساز مدار تركيب با قطار پالس فركانس بالا ، تقويت و ايزولاسيون را داريم .

____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
aa
.
aa
aa