پایان نامه با موضوع قابلیت اطمینان و تکنولوژی

دانلود پایان نامه

ژنراتور تنها میتواند در سرعتهای بالاتر از سرعت نامی و در محدوده باریکی کار کند. همچنین چون لغزش بالا به معنای تلفات بیشتر است این ژنراتور در لغزشهای کم و نزدیک 1 درصد کار میکند.
نیاز به جعبه دنده چند مرحلهای قیمت و وزن را زیاد میکند.
3-1-2-نوع دوم- توربین با سرعت متغیر محدود مجهز به جعبه دنده چند مرحلهای
این نوع تکنولوژی مجهز به جعبه دنده چند مرحلهای، ژنراتور القایی با روتور سیمپیچی شده (WRIG) میباشد و مقاومت روتور آن به وسیله مبدل الکترونیک قدرتی که به روتور متصل است تغییر میکند. استاتور مستقیما به شبکه متصل شده و روتور به صورت سری با یک مقاومت قابل کنترل قرار میگیرد. در شکل زیر اجزای تشکیل دهنده این تکنولوژی آورده شده است.

شکل 3-2- اجزای تشکیل دهنده سیستم سرعت متغیر محدود
عملکرد سرعت متغیر این سیستم با کنترل انرژی خروجی روتور انجام شده و این انرژی در مقاومتهای خارجی روتور تلف میگردد. کار کردن ژنراتور در سرعتهای بالاتر به معنای افزایش لغزش و در نتیجه بیشتر شدن تلفات روتور بوده که در این شرایط بازده سیستم کمتر خواهد بود؛ به علاوه باید ظرفیت نامی مقاومتهای روتور بیشتر باشد. بر این اساس محدوده سرعت کارکرد به اندازه مقاومت بستگی داشته و حداکثر تا 10 درصد بالاتر از سرعت سنکرون میتواند توان تولید نماید. معمولا برای اینکه از حلقههای لغزان استفاده نشود مقاومت روتور و مبدل الکترونیک قدرت را بر روی روتور قرار داده و به وسیله تزویج نوری سیگنال کنترلی را اعمال میکنند. در این تکنولوژی نیز از خازن به منظور جبران توان راکتیو و از راهانداز آرام برای جلوگیری از افزایش زیاد شار و جریان استفاده میشود.
3-1-3- نوع سوم- نوع سرعت متغیر با مبدل الکترونیک قدرت جزئی
این سیستم دارای یک توربین سرعت متغیر، جعبه دنده، ژنراتور القایی با روتور سیمپیچی شده و دو سو تغذیه شونده (DFIG) و یک مبدل الکترونیک قدرت جزئی متصل به مدار روتور میباشد. استاتور مستقیما به شبکه وصل میشود ولی روتور توسط مبدل به شبکه متصل شده و لذا فرکانس روتور و سرعت کارکرد را میتوان توسط این مبدل کنترل نمود. با توجه به ظرفیت مبدل فرکانس محدوده کارکرد ژنراتور میتواند تا 30 درصد بالاتر و تا 30 درصد کمتر از سرعت سنکرون باشد. ظرفیت مبدل الکترونیک قدرت معمولا 25 تا 30 درصد ظرفیت نامی ژنراتور بوده و از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است. توربینهایی با ظرفیت 5 مگاوات از این تکنولوژی بهره بردهاند. در شکل 3-3 اجزای تشکیل دهنده این تکنولوژی نشان داده شده است.

مطلب مرتبط :   زیبایی شناسی و دوران کودکی

شکل 3-3- اجزای تشکیل دهنده تکنولوژی سرعت متغیر با مبدل الکترونیک قدرت جزئی
در این تکنولوژی به جای اینکه انرژی در مقاومت روتور تلف شود توسط مبدل الکترونیک قدرت به شبکه قدرت منتقل میشود و توان راکتیو نیز مستقل از عملکرد ژنراتور توسط مبدل کنترل، و پروفیل ولتاژ بهبود مییابد. از معایب این نوع تکنولوژی میتوان موارد زیر را بیان نمود:
در این سیستمها به جعبه دنده به منظور رسانیدن سرعت به 10 تا 25 دور در دقیقه که سرعت مطلوب چرخش توربین است نیاز میباشد. این جعبه دنده چند مرحلهای مشکلاتی به مانند تلفات اصطکاک، سرویس و نگهداری و ایجاد نویز را به همراه دارد.
برای انتقال توان روتور توسط مبدل جزئی به شبکه به حلقههای لغزان نیاز است که وجود این حلقهها علاوه بر تعمیرات و نگهداری مداوم سبب بروز خطای ماشین میگردد.
در شرایط بروز خطا در شبکه، جریانهای بزرگ استاتور، جریانهای بزرگی را در مدار روتور ایجاد میکنند که مبدل باید در این موارد حفاظت گردد.
3-1-4- نوع چهارم- تکنولوژی سرعت متغیر با درایو مستقیم و مجهز به مبدل قدرت کامل
سرعت ژنراتور در تکنولوژیهای با درایو مستقیم و تکنولوژیهای مجهز به جعبه دنده متفاوت میباشد. روتور ژنراتور با درایو مستقیم در سرعت کمتری میچرخد چرا که محور روتور ژنراتور مستقیما به محور توربین متصل است. سرعت کمتر تعداد قطب بیشتری را طلب میکند که برای افزایش تعداد قطب قطر بیشتر میشود. در یک توان مشخص سرعت کمتر مستلزم اعمال گشتاور بزرگتر میباشد که این گشتاور بزرگ حجم ژنراتور را زیاد میکند؛ زیرا مقدار چگالی گشتاور در واحد حجم با توجه به محدودیت جریان هادیها و چگالی شار فاصله هوایی محدود بوده و افزایش گشتاور با زیاد کردن حجم محقق میشود. بنابراین برای کم کردن وزن قسمتهای اکتیو (آهن و مس) و بالا بردن بازده در این نوع ژنراتورها قطر افزایش داده میشود. مزیت این ژنراتورها سیستم درایو ساده، بازده و قابلیت اطمینان بالا به دلیل برداشتن جعبه دنده که یک المان مکانیکی است میباشد. همچنین در حالت وصل به شبکه مشخصه کیفیت توان برق تولیدی بهتر بوده ولی قیمت این سیستم گرانتر است. به علاوه از آنجا که همه توان از مبدلها عبور کرده و به شبکه میرسد تلفات مبدلها به تلفات موجود اضافه میشود و نسبت به نوع مجهز به مبدل جزئی که تنها بخشی از توان از مبدل میگذرد تلفات مبدل در آن بیشتر است.
دو نمونه از ژنراتورها در این سیستمها میتوانند استفاده شوند:
ژنراتورهای سنکرون با تحریک الکتریکی (EESG) و ژنراتورهای سنکرون مغناطیس دائم (PMSG)
ژنراتور سنکرون با تحریک الکتریکی
در این ژنراتورها بر روی روتور یک سیمپیچی قرار گرفته که به آن جریان dc اعمال میگردد. بر روی استاتور نیز یک سیمپیچی سه فاز قرار گرفته است. روتور ژنراتورهای سنکرون میتواند به صورت قطب صاف و یا برجسته ساخته شود. نوع قطب برجسته در ژنراتورهایی که در سرعت کم کار میکنند و تعداد قطب بیشتری نیاز دارند استفاده میشود. در سیستمهای با درایو مستقیم نیز که سرعت چرخش روتور کم است از ژنراتورهای سنکرون قطب برجسته استفاده میشود. در شکل 3-4 اجزای تشکیل دهنده تکنولوژی سرعت متغیر با درایو مستقیم مجهز به ژنراتور سنکرون با تحریک الکتریکی نشان داده شده است.