امروز: یکشنبه 27 آبان 1397
دسته بندی محصولات
بخش همکاران
بلوک کد اختصاصی

بررسی عایقهای الكتریكی

بررسی عایقهای الكتریكی دسته: الکترونیک و مخابرات
بازدید: 5 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 37 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 55

اصولاً قسمتهای عایق ماشینهای الكتریكی ، ترانسفورماتور ها ،خطوط هوایی و غیره به صورتی طراحی می شود كه بتوانند به طور مداوم تحت ولتاژ معینی كاركرده و ضمناً قدرت تحمل ضربه های ولتاژ را در لحظات كوتاه داشته باشند

قیمت فایل فقط 15,000 تومان

خرید

عایقهای الكتریكی

اصولاً قسمتهای عایق ماشینهای الكتریكی ، ترانسفورماتور ها ،خطوط هوایی و غیره به صورتی طراحی می شود كه بتوانند به طور مداوم تحت ولتاژ معینی كاركرده و ضمناً قدرت تحمل ضربه های ولتاژ را در لحظات كوتاه داشته باشند .

هر نوع تغییرات ناگهانی و شدید در شرایط كاری شبكه، موجب ظهور جهشها یا پالسهای ولتاژ می شود . برای مثالمی توان اضافه ولتاژ های ناشی از قطع و یا وصل بارهای زیاد به طور یكجا ، جریانهای اتصال كوتاه ، تغییر ناگهانی مدار و غیره رانام برد .

رعد و برق نیز هنگامی كه روی خطوط شبكه تخلیه شود ، باعث ایجاد پالسهای فشار قوی با دامنه زیاد و زمان كم می شود .

لذا عایق های موجوددر ماشینهای الكتریكی و تجهیزات فشار قوی باید از نظر استقامت در مقابل این نوع پالسها نیز طبقه بندی شده و مشخص شوند . عایقهای الكتریكی با گذشت زمان نیز در اثر آلودگی و جذب رطوبت فاسد شده و خاصیت خود را از دست می دهند .

در مهندسی برق سطوح مختلفی از مقاومت عایقی تعریف شده است كه هر كدام بایستی در مقابل ولتاژ معینی استقامت نمایند . (ولتاژ دائمی و ولتاژ لحظه ای هر كدام به طور جداگانه مشخص می شوند )و البته طبیعی است كه ازدیاد ولتاژ بیشتر از حد مجاز روی عایق باعث شكست آن می شود . در عمل دو نوع شكست برای عایق ها می توان باز شناخت ،حرارتی و الكتریكی .

زمانی كه عایق تحت ولتاژ قرار دارد ، حرارت ناشی از تلفات دی الكتریكی می توان باعث شكست حرارتی شود . باید توجه نمود كه افزایش درجه حرارت باعث كاهش مقاومت اهمی عایق و نتیجتاً افزایش تصاعدی درجه حرارت آن خواهد شد .

خلاصه اینكه عدم توازن بین حرارت ایجاد شده در عایق با انچه كه به محیط اطراف دفع می نماید ، موجب افزایش درجه حرارت آن شده و این پروسه تا زمانیكه عایق كاملاً شكسته شده و به یك هادی الكتریسته در آید ، ادامه می باید .

شكست الكتریكی در عایق ها به دلیل تجزیه ذرات ان در اثر اعمال میدان الكتریكی نیز صورت می گیرد .

با توجه به آنچه گذشت ، عایقهای الكتریكی عموماً در معرض عواملی قرار دارند كه باعث می شود در ولتاژ نامی نیز حالت نرمال خود را از دست بدهند . لذا در انتخاب عایقها ، عایق با كلاس بالاتر انتخاب می شود . اندازه گیریهای مختلفی كه جهت شناسایی نواقص موجود در عایق ها انجام می گیرند عبارتند از :

اندازه گیری مقاومت D.C عایق یا جریان نشتی ان ، تلفات دی الكتریك ، ظرفیت خازنی عایق ، توزیع ولتاژ در عایق ، دشارژهای جزئی در عایق و میزان پارازیتهای حاصل از آن و تست استقامت الكتریكی عایق .

تعیین میزان و تلفات یك عایق ومقایسه آن با مقادیر اولیه ، معیار خوبی برای ارزیابی وضعیت آن می باشد . اصولاً افزایش تلفات در عایق های جامد ناشی از جذب رطوبت و در روغن ها به دلیل افزایش در صد آب یا آلودگیهای دیگر درآن می باشد .

باید دانست كه مقدار تلفاتی كه در مورد یك ترانس اندازه گیری می شود ، جمع تلفات روغن و ایزولاسیونجامد سیم پیچ بوده و هرگاه تلفات عایق یك ترانس از مقدار مجاز تجاوز نماید ، ابتدا باید روغن را به طور جداگانه مورد آزمایش قرار داد تا بتوان وضعیت ایزولاسیون سیم پیچی را ارزیابی نمود .

با توجه به انكه با تعیین مقدار تلفات به طور مطلق و بدون در نظر گرفتن ابعاد فیزیكی و جنس عایق نمی توان قضاوت صحیحی در مورد ان به عمل آورد ، بهترین پارامتری كه می تواند وضعیت ایزولاسیون را مشخص نماید نسبت مولفه اكتیو به راكتیو جریان نشتی عایق می باشد . با اندازه گیری ظرفیت تلفات عایق می توان وضعیت ان را از نظر استقامت حرارتی ، میزان رطوبت جذب شده و عمر عایق ارزیابی نمود .

تجربه نشان داده است كه در موارد زیر خطر اتصال كوتاه در ایزولاسیون تجهیزات الكتریكی كه مستقیماً به فساد عایق مربوط باشد ، وجود ندارد :

الف : وقتیكه ایزولاسیون دارای ضریب تلفات عایق ثابتی است و با مروز زمان افزایش نمی یابد .

ب: وقتیكه ضریب تلفات عایق روغن بوشینگ دژنكتورهای روغنی كه مستقیماً روی كلید اندازه گیری شده است ، بدون توجه به اندازه گیری قبلی در حد استاندارد باشد .

با اندازه گیری ظرفیت خازنی ایزولاسیون تجهیزات الكتریكی در دوفركانس و یا دو درجه حرارت مختلف می توان اطلاعاتی مشابه با نتیجه تست تلفات دی الكتریك از وضعیت عایق بدست آورد .

وجه تمایز تست ظرفیت خازنی در دو فركانس مختلف با دستگاههایی كه جهت همین كار ساخته شده اند در این است كه در هر درجه حرارتی قابل انجام بوده و احتیاجی به گرم كردن ترانس و یا تجهیزات دیگر نیست و به همین جهت پرسنل را از حمل و نقل دستگاهها و ادوات نسبتاً سنگین كه برای گرمایش بكار می روند بی نیاز می سازد.

در این روش اساس كار بر این اصل مبتنی است كه ظرفیت خازن با تغییر فركانس تغییر می نماید . تجربه نشان داده است كه در مورد ایزولاسیون سیم پیچ هایی كه آب زیادی به خود جذب نموده اند نسبت بین ظرفیت خازنی در فركانسهای 2 و 50 هرتز حدود دو بوده و در مورد ایزولاسیون خشك این نسبت حدود یك خواهد بود .

اندازه گیری فوق معمولاً بین سیم پیچ هر یك از فازها و بدنه در حالتیكه بقیه سیم پیچ ها نیز ارت شده اند انجام می گیرد . دقیقترین روش برای بررسی نتایج بدست امده در هر آزمایش مقایسه آن با مقادیر كارخانهای و یا تستای مشابه قبلی می باشد كه البته در این عمل باید ارقام بر اساس یك درجه حرارت واحد اصلاح شد باشند . چنانچه مقایسه فوق به عللی تحقیق پذیر نباشد ، می توان به بعضی از اتسانداردهایی كه در این زمینه موجود است مراجعه نمود . برای مثال پس از انجام تعمیرات ، میزان مقاومت D.C عایق نباید كاهش بیش از 40 در صد (برای ترانس 110 كیلو ولت به بالا 30 در صد ) ، نسبت ظرفیت خازن در فركانس 2 هرتز به ظرفیت خازن در فركانس 50 هرتز افزایش بیش از ده درصد و ضریب تلفات عایق افزایش بیش از 30 در صد نسبت به نتایج قبل از تعمیرات را نشان بدهند .

دردرجه حرارتهای 10 و 20 درجه سانتیگراد نسبت ظرفیت خازن در فركانس 2 هرتز به ظرفیت خازن در فركانس 50 هرتز باید به ترتیب مقادیری حدود 2/1 و 3/1 را داشته باشند.

اضافه گرمایش مجاز در هادیهای تجهیزات الكتریكی

روشن است كه عبور جریان نامی به طور مداوئم در هادیهای الكتریكی موجب گر شدن آنها و ایزولاسیون مجاورشان می شوند . این پدیده عاملی است كه محدودیت اساسی را برای باردهی تجهیزات الكتریكی بوجود می آورد .

بر اساس استاندارد های معتبر ، حداكثر درجه حرارت مجاز در انواع مواد عایقی بین 90 تا 180 درجه سانتیگراد معین شده است .

درمورادی كه قسمتهای حامل جریان و یا قطعات فلزی بدون جریان تجهیزات ، در تمای با عایق ها نباشند ، اضافه دماهای زیادتری مجاز دانسته شده است . در مورد هر ماشین الكتریكی ، حد مجاز برای افزایش درجه محیط تعیین می شود كه اصولاً به نوع مواد عایقی موجود در آن بستگی دارد ولی به خاطر پاراكترهای مختلفی كه در این زمینه دخالت دارند درجه حرارت مجاز از طریق آزمایشهای ویژه ای كه در شرایط بار نامی صورت می گیرد مشخص می شود .

در ماشینهای الكتریكی كه با گازها خنك كی شوند ،جریان نامی بر اساس ماكزیمم حرارتی كه گاز خنك كننده قادر به دفع آن است تعیین می شود و اصولاً بكارانداختن ماشین در شرایطی خارج از محدوده فوق به جز دو موارد استثنایی كه می توان ان را برای مدت كوتاهی تحت اضافه بار قرار داد به هیچ وجه مجاز نمی باشد .

لازم به ذكر است كه شرایط اضافه بار معمولاً در مدارك فنی ماشین ثبت شده است . درجه حرارت مجاز در مورد ترانسفورماتورها بر این اساس مشخص می شود كه ایزولاسیون سیم پیچها باید 20 تا 25 سال عمر مفید داشته باشد ،بدین منظور درمناطقی كه درجه حرارت محیط به 35 درجه سانتیگراد می رسد ، اضافه سیم پیچهای ترانس (اضافه بر دمای محیط ) نباید از 70 درجه سانتیگراد تجاوز نماید . (غالباً ترانس ها را برای كار در شرایط 35 درجه سانتیگراد حرارت می سازند .)

بنابراین ماكزیمم دمای مجاز سیمپیچ ترانس برای كار دائم دراین مناطق عبارت است از 105 درجه سانتیگراد .

در این شرایط می توان ترانس را به طور مداوم تحت بار نامی قرار داد ،بدون انكه كاهشی درعمرمفید آن بوجود آید .

لازم ه ذكر است كه یك عایق وقتی تحت دمای مجاز كاركند، قادر به ارائه عمر مفید خود بوده  و به همان نسبتی كه در دمای افزون بر حد مجاز قرار گیرد (چه از نظر حرارت و چه از نظرزمان ) از عمر مفید آن كاسته خواهد شد .

با توجه به این مطلب و همچنین با توجه به اینكه عملاً درجع رحارت محیط هم در طول روز و هم در طول سال تغییر مینماید ، عمر ایزولاسیون و در نتیجه عمر مفید ترانس بستگی به درجه حرارت میانگین سالیانه محیط و نوع بهره برداری از ترانس خواهد داشت . در استاندارد های معتبر دمای ماكزیمم مجاز برای ترانسهای قدرت با توجه به تغییرات روزانه دما و ماینگین درجه حرارت سالیانه محیط تدوین شده است . به علاوه همین استانداردها ماكزیمم افزایش درجه حرارت مجاز برای لایه بالایی روغن در مخزن ترانس نسبت به دمای محیط را نیز 60 درجه سانتیگراد تعیین نموده است . بنابراین اگر دمای محیط 35 درجه سانتیگارد باشد ، ماكزیمم دمای مجاز روغن (كه توسط ترمومتر در بالای ترانس اندازه گیری می شود ) عبارت است از 95 درجه سانتیگراد .

با این درجه حارت روغن و شرایط محیط عملاً سیم پیچ ها تا 105 درجه سانتیگراد گرم می شوند . البته 95 درجه سانتیگراد حرارت روغن مربوط به ترانس هایی است كه با سیستم روغن تحت سیركولاسیون (به كمك پمپ) وهوای تحت فشار (OFAF) خنك می شوند .

دمای هوای خنك كننده در مورد ماشینهای الكتریكی مستقیماً درمحلهای ورود و خروج هوا اندازه گیری می شود .

این ماشینها مجهز به ترمومترهای جیوه ای روی ماشین و یا دماسنجهایی ترمورزیستوری هستند كه ترمورییستورهای مربوط در جلوی فن در دو طرف ماشین جا سازی می شود . در ماشینهایی كه با گاز هیدورژن خنك می شوند درجه حارت گاز به عنوان یك قاعده مورد توافق در مهندسی برق توسط ترموریزستوری كه در مسیر جریان هیدروژن سرد به داخل ماشین قرار دارد ، اندازه گیری می شود .

ماشینهای كوچكی كه با فن سر خود خنك كی شوند نیز مجهز به ترمومتر هستند .

برای به حداقل رساندن تلفات حرارتی در یاتاقانها و پیشگیری از صدمه دیدن یا به اصطلاح یاتاقان زدن ،‌درجه حرارت روغن و پوسته یاتاقان ماشینهای الكتریكی باید مورد كنترلدقیق و مداوم قرار گیرد . یكی از مشخصات اصلی روغنی كه در یاتاقانها بكار می رود چسبندگی آن است كه به شدت با درجه حرارت تغییر می كند . لذا دمای این روغنها باید بین 40 تا 80 درجه سانتیگراد باشد . در مناطقی كه میانگین درجه حرارت روزانه محیط كمتر از 35 درجه سانتیگراد است ، می توان میزان بار تجهیزات الكتریكی را تا 20 در صد افزایش داد ، ولی باید توجه داشت كه به هر حال دمای قسمتهای مختلف آن از مقادیری كه درجدول 2 مشخص شده است تجاوز ننماید .

البته در این موارد بایستی میزان اضافه بار مجاز در دستورالعمل های كتبی در اختیار اپراتور قرارگیرد . بر عكس در مناطقی نیز كه درجه حرارت محیط از 35 درجه سانتیگراد بالاتر می رود ، باید بار نامی طبق دستورالعمل كارخانه سازنده كاهش داده شود .

ژنراتورهای سنكرون

تغییرات ولتاژ در ترمینالهای ژنراتور های سنكرون به میزان 5/0 +تثیری درقدرت نامی نخواه داشت ،ولی در صورتیكه همین تغییرات از 5 % تجاوز نماید جریان بار را نیز باید برای هر حالت خاص در مقداری كه به كمك تست و یا محاسبه قابل حصول است معین نمود ، البته در هر حال نباید قدرت خروجی بیش از مقدار نامی شود .

افزایش بیش از 5% در ولتاژ ماشین موجب افزایش تلفات آهنی و نتیجتاً افزایش درجه حرارت خواهد شد كه برای پیشگیری از آن باید بار خروجی را به میزان مناسب كاهش داد و نیز اگر ولتاژ نامی از ترمینالهای ژنراتور بیش از 5% كاهش یابد ، می توان با افزودن جریان بار (جریان استاتور)قدرت ظاهری ماشین را به مقدار نامی نزدیك نمود .

ولی به هر حال باید توجه داشت كه اضافه جریان مجاز در استاتور فقط 5% و اضافه ولتاژ مجاز فقط 10% مقدار نامی باشد . ژنراتورها عموماً برای كار در ولتاژهای 15/3 ، 3/6 ، 5/10 ، 8/13 ، 75/15 ، 18 . 20 . 24 كیلو ولت و ضریب توان های 8/0 . 85/0 ، 9/0 و درجه حرارت مایع و یا گاز خنك كننده در 40 درجه سانتیگراد ساخته می شوند . (كندانسورها فقط با ولتاژهای 3/6 . 75/15 كیلو ولت طراحی می شوند ).

البته روشن است كه ولتاژهای كم برای ماشینهای با ظرفیت كمتر و ولتاژهای بالا برای ماشینهای با ظرفیت بالاتر انتخابمی شوند .

برای ازولاسیون سیم پیچ استاتور ژنراتورها معمولاً عایق كلاس B به كار می رود كه از جنس میكل بوده  و روی ان با قیر معدنی و كاغذهای مخصوص باضریب هدایت بالا آغشته به گلسیرین فتالیت پوشانده می شود .

در عمل ابتدا سیم پیچ را تحت شرایط خلاء كاملاً خشك و گرم كرده و سپس عایق داغ را روی آن تزریق می نمایند . امروزه در ماشینهای مدرن و با ظرفیت بالا از ایزولاسیون مقاومتریكه عمدتاً از رزین (اپوكسی) تشكیل شده و در دمای 150 تا 160 درجه سانتیگراد كاملاً بهصورت منجمد باقی می ماند استفاده می كنند . برتری این نوع ایزولاسیون رد این است كه در اضافه دمای شرایط كاری استحكام خود را از دست نمی دهد .

 برای پیشگری از ایجاد پدیده كرونا درماشینهای با ولتاژ 10 كیلو ولت به بالا معمولاً روی عایق بین باسبارها و شیار استاتوررا با لایه ای از ماده نیمه هادی (فروس آسبست و غیره) می پوشانند . برای سیم پیچ روتور نیز غالباً از عایق كلاس B كه با استفاده از عملیات حرارتی در محل فرم می گیرد استفاده می شود . برای این منظور ، ابتدا هادیها را با مكانیك سخت غلافی شكل می پوشانند و روی ان را با شارلاك و یا گلسیرین فتالیت مالیده و مجموعه رادر حالیكه تحت فشار قرار دارد به روش الكتریكی گرم می نمایند . بدین ترتیب ماده یكنواختی بوجود می آید .

كنترل درجه حرارت قسمتهای مختلف ژنراتورها از اهمیت ویژه ای برخوردار است . در این رابطه باید نكات زیر را مورد توجه قرار داد :

الف ) دمای سیم پیچ استاتور به كمك ترمورزیستوری كه بین باسبارها در شیار و یا در سربندی كلافها قرار دارد ، اندازه گیری شده و دمای بدنه استاتور نیز توسط ترمورزیستور واقع در كف شیار كنترل می شود . دمای سیم پیچ روتور نیز به كمك تست مقاومت اهمی سیم پیچ مشخص می گردد .

ب ) درجه حرارت سیم پیچ استاتور و روتور نباید به ترتیب از مقادیر120و 130 درجه سانتیگراد تجاوز نماید و به تعبیر دیگر افزایش دمای مجاز برای قسمتهای فوق نسبت به دمای نرمال یك گاز خنك كننده (40 درجه سانتیگراد ) به ترتیب 80 و 90 درجه سانتیگراد می باشد . اگر در ایزولاسیون سیم پیچ استاتور تركیباتی از قیر بكار رفته باشد ، ماكزیمم درجه حرارت مجاز به 105 درجه سانتیگراد كاهس می یابد .

سیستم تحریك ژنراتورها معمولاً به صورتی طراحی می شود كه بتواند برای مدت كوتاهی ولتاژ خود را به 3/1 تا 5/3 برابر مقدار نامی افزایش دهد . این شرایط برای لحظاتی كه شبكه تحت اتصال كوتاه قرار دارد مورد نیاز می باشد . علاوه براین سیسصتم تحریك باید مجهز به كنترل اتوماتیك باشد تا ولتاژ ترمینالهای ژنراتور را علی رغم تغییرات سطح ولتاژ ، میزان بار و ضریب توان درشبكه قدرت به طور اتوماتیك در مقادیر مورد نظرتثبیت نماید . امروزه كلیه ماشینهای سنكرون مدرن دارای سیستم ویژه ای جهت كنترل اتوماتیك تحریك می باشند .

این سیستم باید به طور مداوم وصل بوده و به هیچ وجه حتی در موقع قطع و یا زمان راه اندازی ماشین نیز نباید آن را از مدار خارج نمود و پرسنل بهره بردار برای انجام كارهای خود حق ایجاد هیچگونه تغییر و یا اختلالی در این سیستم را ندارد . در خلال اتصال كوتاههایی كه در شبكه قدرترخ می دهد معمولاً افت ولتاژ شدیدی بروز می نماید . در چنین حالتی ژنراتورهاباید با افزایش سریع در نیروی الكتروموتوری خود ضمن  تثبیت ولتاژ در ترمینالهای ژنراتور بار راكتیو مورد نیاز شبكه را تامین نموده ومانع پیدایش عدم تعادل در ان بشوند .

این عمل به طور اتوماتیك و توسط سیستمی موسوم به سیستم فورسینگ صوت می گیرد كه ولتاژ اكسایتر را به طور آنی تا مقدار ماكزیمم خود افزایش می دهد . البته این اضافه بار برای ژنراتور و سیستم تحریك آن بیش از یك دقیقه قابل تحمل نبوده و پس از ان ماشین به طور اتوماتیك به وضعیت نرمال خود برگشت خواهد نمود .

راه اندازی مجدد موتورها پس از برگشت ولتاژ

در موارد زیادی ممكن است ولتاژ شبكه به طورموقت افت نموده و یا كاملاً قطع و مجدداً به حالت اولیه برگشتنماید . در چنین حالتی سرعت موتورهای الكتریكی نیز تناسب به حالت اولیه برگشت نماید . در چنین حالتی سرعت موتورهای الكتریكی نیز متناسب با افت ولتاژ كاهش خواهد یافت . اصولاً مدتی كه از زمان قطع ولتاژ از روییك موتور تا ایستادن كامل آن به طول می انجامد ، به پریود استپ موتور شهرت داشته و در مورد مكانیزمهای مختلف ممكن است از چند ثانیه تا چند ده ثانیه طول بكشد . اگر مدت زمان كاهش ولتاژ و یا قطع موقت برق شبكه از تاخیر زمانی رله های حفاظت ولتاژ پایین باس كمتر باشد ، در این خلال مدار موتور قطع نشده و پس از برگشت ولتاژ به حالت اولیه پدیده ای كه اصطلاحاً به راه اندازی مجدد موسوم است به وقوع می پیوندد . بدینترتیب هر چه فاصله زمانی كاهش ولتاژ كوتاهتر باشد به همان میزان نیز راه اندازی مجدد راحتتر صورت می گیرد . د رراه اندازی مجدد نیز جریان مصرفی سیستم چند برابر مقدار نامی می شود كه در اینصورت اگر كلیه موتورهای منشعب از یك باس بخواهند همگی با هم از حالت قطع راه اندازی مجدد شوند، جریان مصرفی به اندازه مجموع جریانهای راه اندازی موتورها بوده و افت ولتاژ شدیدی را ایجاد می كندكه باعث تحریك رله های اضافه بار شده و عمل راه اندازی را غیرممكن می سازد. لذا اگر راه اندازی جمعی موتورها غیر قابل انجام باشد ،باید تدابیری اندیشید كه ابتدا موتورهایی كه نقش حیاتی دارند راه اندازی شوند و سپس بقیه مصرف كننده ها بكار بیفتند.

موتورهای اصلی واحد معمولاً به كمك حفاظت ولتاژ كم كه عموماً در 30 در صد افت ولتاژ و یا تاخیر یك تا دو ثانیه عمل می كند از شبكه جدا می شوند.

زمان لازم برای عملكرد خود رله های حفاظتی نیز مجموعاً حدود 5/0 ثانیه است . بنابراین در تعویض با سبارها موقعی می توان از راه اندازی مجدد الكتروموتورهای اساسی واحد اطمینان حاصل نمود كه مدت عمل تعویض از 5/2 ثانیه تجاوز ننماید .

به هر حال عدم استفاده از راه اندازی مجدد الكتروموتورها موجب بروزاختلالات پی در پی در پروسه تولید واحد می شود .

لازم به ذكر است كه در مكانیزمهایی كه با ممان اینرسی ثابت كار می كنند كاهش ولتاژ موتور تا 80 در صد و در مورد پمپها و فنها تا 65 در صد مقدار نامی نیز برای مدت محدودی اشكال اساسی در ادامه كار سیستم بوجود آورد .

قیمت فایل فقط 15,000 تومان

خرید

برچسب ها : بررسی عایقهای الكتریكی , ژنراتورهای سنكرون , ترانسفورماتور ها

نظرات کاربران در مورد این کالا
تا کنون هیچ نظری درباره این کالا ثبت نگردیده است.
ارسال نظر