بخشی از مقاله
بررسی تأثیر انواع کولرهاي اسپلیت بر رفتار شبکه توزیع برق
واژه هاي کلیدي :کولر اسپلیت،کولر گازي ، رفتار شبکه
چکیده:
امروزه استفاده از کولر گازي به ویژه نوع اسپلیت آن در اکثر مناطق کشور رو به گسترش می باشد و لذا بررسی ویژگی هاي آن در مقایسه با سایر انواع کولرها و نیز تأثیرات آن بر روي شبکه توزیع برق امري اجتناب ناپذیر به نظر می رسد .
این مقاله در حقیقت برگرفته از یک پروژه اینترنشیپ با همین نام ، بین شرکت توزیع نیروي برق شهرستان مشهد و دانشگاه فردوسی می باشد که در تابستان 86 انجام پذیرفته است . در این مقاله به بررسی کولرهاي گازي اسپلیت و تاثیر نامناسب جریان راه اندازي آن بر روي شبکه هاي توزیع پرداخته می شود .
مقدمه:
در سالهاي اخیر مصرف برق در بخشهاي مختلف شاهد رشد چشمگیري ( در حدود 10 درصد ) بوده است و در بخش خانگی و تجاري با توجه به استفاده از وسایل و تجهیزات جدید الکتریکی و الکترونیکی با تنوع زیاد، ساختار بار هاي شبکه هاي توزیع به سرعت در حال تغییر است . در این میان تحویل انرژي الکتریکی با کیفیت و قابلیت اطمینان بالا به مشترکین به جز از طریق شناخت و بررسی اثرات انواع بارهاي جدید شبکه ، ممکن نمی باشد . از این بارها می توان به انواع سیستمهاي کامپیوتري ، آسانسورها ، سیستمهاي تهویه و کولرها اسپلیت اشاره نمود که تعداد آنها در شبکه به سرعت در حال افزایش می باشد . مهمترین اثر مخرب کولرهاي گازي جریان راه اندازي آن می باشد . با توجه به اندازه گیریهاي صورت گرفته این میزان براي کولرهاي گازي با ظرفیت سرمایی بین 15 تا 74 آمپر اندازه گیري شده است مثلاٌ براي یک کولر گازي 19000 Btu hr جریان راه اندازي 35 آمپر می باشد . این میزان جریان می تواند بر روي شبکه تاثیر گذار باشد و باعث افت ولتاژ گردد .
اندازه گیري هاي میدانی :
جهت بررسی تاثیر کولرهاي گازي بر رفتار شبکه ، ابتدا می بایست اندازه گیري هاي دقیق بر روي شبکه صورت می گرفت . بدین منظور از آمپر مترهایی که توانایی ثبت peak را دارند و همچنین اسیلوسکوپ حافظه دار استفاده شد .
حدود 20 کولر با مارکهاي مختلف و ظرفیت هاي تبرید متفاوت هم در بخش تجاري و هم در بخش خانگی مورد ارزیابی قرار گرفت و همزمان جریان راه اندازي توسط آمپرمتر و ولتاژ ورودي توسط اسیلوسکوپ ثبت می گردید . نمونه اي از نتایج حاصل از این اندازه گیري در جدول (1) آمده است .
به منظور پیشگیري از سوء برداشت از بیان مارك کولرها خودداري شده است .
همانطور که مشاهده می شود در برخی از نقاط شبکه با توجه به مشخصات شبکه وخصوصاٌ امپدانس خط ، در اثر راه اندازي یک کولر با ظرفیت تبریدنسبتاٌ زیاد ، در حدود 50 ولت افت ولتاژ داریم منظور از این افت ولتاژ میزان ماکزیمم کاهش پیک موج سینوسی ولتاژ است و براي بدست آوردن میزان افت ولتاژ rms باید این عدد بر 2 تقسیم گردد . با در نظر گرفتن این مطلب که در یک بازه زمانی 1 ساعته ممکن است موتور بخش کندانسور و کمپرسور چندین بار روشن و خاموش گردد این واقعیت بسیار مسئله ساز خواهد بود و بهترین نمود خارجی آن در کم نور شدن ناگهانی لامپهاي روشنایی قابل مشاهده است . حتی این امکان وجود دارد که این افت ولتاژ باعث آسیب رساندن به قسمتهاي تغذیه سیستمهاي کامپیوتري و دیجیتالی گردد . همچنین اغلب این کولرها تک فاز می باشند و این موضوع اوضاع را بدتر می نماید و باعث آنبالانسی در سیستم نیز می گردد .در گام بعدي براي بررسی بیشتر تاثیر کولرهاي گازي با استفاده از نرم افزار Matlab جریان راه اندازي و افت ولتاژ ناشی از آن را براي یک موتور القایی شبیه سازي نمودیم .
جهت شبیه سازي دو مدل براي سیستم در نظر گرفتیم .
شبیه سازي با در نظر گرفتن بار در ترمینال موتور :
در روش اول مدل خط انتقال گسترده استاندارد Simulink را براي شبکه توزیع از ترانس تا مصرف کننده در نظر گرفتیم
و بار هاي دیگر ( شامل مصارف خانگی و تجاري ) را به صورت یک بار توان ثابت در ترمینال ماشین مدل کردیم .
به علت اینکه مشخصات مربوط به مقادیر امپدانس و راکتانس خطوط در دسترس نبود از مدل استاندارد Simulink نرم افزار Matlab استفاده کردیم . براي موتور نیز از مدل موتور القایی 3 کیلو وات تکفاز Split استفاده کردیم .
نتایج حاصل از این شبیه سازي در نمودار هاي زیر آمده است.
همانطور که در نمودار اول ملاحظه می نمایید در هنگام راه اندازي کولر پیک ولتاژ در حدود 50 ولت پایین می افتد و این حالت گذرا به مدت 0/1 ثانیه ادامه دارد و پس از گذشت این زمان ولتاژ به حالت ابتدایی خود بر می گردد . همانطور که میدانیم ، میزان این افت ولتاژ به مشخصات خط ( رزیستانس ، اندوکتانس و کاپاسیتانس خط ) و همچنین میزان جریان راه اندازي موتور بستگی دارد . هر چه موتور در فاصله دورتري از پست قرار داشته باشد این افت ولتاژ شدید تر خواهد بود و براي مصرف کنندگان موجود در انتهاي خط این افت ولتاژ می تواند باعث صدمه رساندن به وسایل و تجهیزات مشترکین گردد . نمودار دوم جریان راه اندازي موتور را نشان می دهد که در این مدل ، حداکثر میزان آن 60 آمپر براي موتور تکفاز بدست آمده است . در اندازه گیري هاي میدانی صورت گرفته نیز این میزان جریان براي راه اندازي موتورهاي کولر بدست آمد و تایید کننده صحت شبیهسازي می باشد . پس از گذشت حالت گذرا جریا ن در حدود 5 آمپر می شود . نمودار سوم نیز مربوط به جریان کشیده شده از کل فاز در این مثال می باشد . لازم به ذکر است که بار در نظر گرفته شده داراي مشخصات زیر می باشد و طول خط انتقال 1 کیلومتر در نظر گرفته شده است :
شبیه سازي با در نظر گرفتن بار در وسط خط :
این شبیه سازي مشابه حالت قبل است با این تفاوت که خط انتقال را به دو بخش مساوي تقسیم نمودیم و بار توان ثابت را در وسط خط قرار دادیم . در این حالت بار اکتیو و راکتیو مدل شده را نسبت به حالت قبل نصف نمودیم . با توجه به مشخصات امپدانس خط در این حالت شاهد اضافه ولتاژ در ترمینال ماشین بودیم بنابراین میزان توان راکتیو بار را کاهش
دادیم . مشخصات بار به قرار زیر در نظر گرفته شد .
Active Power = 2000 W Inductive Reactive Power = 250 Var
نمودار مدل شبیه سازي شده در شکل زیر نشان داده شده است.
