بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، براي بررسی کیفیت روغن خنککننده در ترانسفورماتورهاي قدرت، یک تکنیک طیفسنجی اپتیکی مطرح شده است. بر اساس این تکنیک، براي هدف مذکور دستگاهی طراحی و ساخته شد. در این دستگاه از لامپهاي دیودي فرابنفش با پهناي تابشی کم، به عنوان منبع نور استفاده شده است. طیف تابشی این لامپ هاي دیودي، با تغییرات در طیف جذبی نمونه هاي روغن، همپوشانی قابل توجهی دارد. این دستگاه ساختار سادهاي دارد و میتواند در مجاورت ترانسفورماتور قدرت نصب شود و بر روي کیفیت روغن آن اندازهگیريهاي بر خط انجام دهد.
مقدمه
مقدار گازهاي آلی موجود در روغن ترانسفودرماتورهاي قدرت، اثر بروز نقص در ساختمان آن ها، از حد استاندارد بالاترو میرود نمونه روغن در وضعیت غیر نرمال قرار می گیرد. وضعیت غیرنرمال براي این روغن ها با توجه به استاندارIC60599 ، تعیین شود می . در حال حاضر کارشناسان شرکت هاي برق منطقه اي، براساس یک جدول زمانی مشخص، با مراجعه به محل پست هاي ترانسفورماتور قدرت، از روغن موجود در آن ها نمونهبرداري میکنند و پس از انتقال نمونهها به مرکز، آزمایش کروماتوگرافیگازي را بر روي آن ها انجام می دهند.
از جمله مشکلات آزمون کروماتوگرافیگازي می توان به پرهزینه و ثابت بودنکرددستگاه آن، اشاره . در مقایسه، دستگاه آشکارساز نوري داراي ویژگیهایی همچون امکان تعیین بروز وضعیت غیرنرمالدر روغن، امکان طراحی و ساخت ارزان قیمت، امکان حمل وجابجایی آسان به دلیل کم حجم بودن و امکان نصب در مجاورت ترانسفورماتورهاي قدرت براي گزارش برخط وضعیت روغن داخل ترانسفورماتور قدرت میباشد.
چگونگی انتخاب منبع نور دستگاه
با توجه به نتایج آزمایشات طیف سنجی، جذب نوري نمونه روغنی که در وضعیت غیر نرمال قرار دارد، نسبت به نمونه روغن نو متناظرش، در یک گستره طول موجی محدود، متفاوت است. ما منبع نور دستگاه را بگونه اي انتخاب کرده ایم که طیف تابشی آن با تغییرات در طیف جذبی نمونه هاي روغن، هم پوشانی قابل توجهی داشته باشد. همانطوري که در شکل هاي بالا دیده می شود، پهناي جذب نور در نمونه هاي روغن نو و کارکرده متفاوت است و این مسئله منجر به ایجاد یک قله جذب در طیف جذبی نسبی نمونه ها شده است. در این دستگاه از لامپ هاي دیودي فرابنفش با پهناي تابشی کم، به عنوان منبع نور استفاده شده است.
لامپ هاي دیودي در یک طول موج مشخص تابش می کنند و هیچ بخش متحرکی ندارند. ما از لامپ دیودي فرابنفش که در طولموجهاي 385 نانومتر و 395 نانومتر تابش دارند، به عنوان منبع نور دستگاه استفاده کردیم. توان تابشی این استلامپها 5 میلیوات، . بررسی طیف تابشی لامپهاي منبع دستگاه ما با استفاده از دستگاه Fluorescence Spectrometer، که در آزمایشگاه شیمی تجزیه دانشگاه تحصیلات تکمیلی در علوم پایه زنجان وجود دارد، طیف تابشی لامپهاي منبع دستگاه را بررسی کردیم.
چگونگی انتخاب آشکارساز دستگاه
براي انتخاب درست آشکارساز دستگاه باید به کیفیت پرتوهاي تابش یافته از منبع دستگاه توجه کرد. لامپ هاي دیودي منبع دستگاه در طولموجهاي 385 نانومتر و395 نانومتر، بیشترین میزان تابش را دارند. میتوان از یک فوتودیود با شماره سریال BPW34B یا BPW34BS به عنوان آشکارساز در بخش اصلی دستگاه استفاده کرد. گستره طیفی حساسیت این فوتودیود، بین 350 نانومتر تا 1100 نانومتر است. بنابراین این فوتودیود به تابشهایی در ناحیه فرابنفش تا فروسرخ نزدیک، حساس است.
بیشترین حساسیت این فوتودیود، به تابشهایی در طولموج 850 استنانومتر . بنابراین این فوتودیود، حساسیت بالایی نسبت به پرتوهاي تابش یافته از لامپهاي منبع، نخواهد داشت. بنابراین ما از یک لامپ دیودي با پیشولت مخالف، به عنوان آشکارساز استفاده کردیم.[2,3] براي بررسی درستی این ایده، چگونگی عملکرد یک لامپ دیودي به عنوان آشکارساز، مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشات نشان داد که اگر لامپ دیودي با پیش ولت مخالف در مدار قرار گیرد، به صورت آشکارساز نوري عمل خواهد کرد. این لامپ به تابشهایی در محدودهموجی طول عملکرد خود و طولموجهاي پائینتر از آن، حساس خواهد بود.
مدار الکتریکی دستگاه
این دستگاه باید بتواند وضعیت روغن داخل ترانسفورماتور قدرت را به صورت برخط بررسی کند. بنابراین خروجی مدار الکتریکی دستگاه، باید یک سیگنال دیجیتال باشد. ما براي تبدیلهايسیگنال خروجی آشکارساز دستگاه به سیگنال دیجیتال، از یک میکروکنترلر AVR استفاده کردیم. این میکروکنترلر داراي یک پردازشگر مرکزي و یک حافظه میباشد و میتواند به طور همزمان چندین سیگنال آنالوگ را دریافت و آنها را به سیگنال دیجیتال تبدیل کند. چگونگی تبدیل سیگنالهاي ورودي، در قالب یک برنامه بر روي حافظه این میکروکنترلر ذخیره خواهد شد[4,5]ما . برنامهاي که درحافظه این میکروکنترلر ذخیره کردهایم، چگونگی تبدیل سیگنال خروجی آشکارساز به سیگنال دیجیتال، ترتیب و مدت زمان تابش لامپهاي منبع و تنظیم مقایسهگر تبدیل آنالوگ به دیجیتالرا، کنترل میکند.
از آنجاییکه ممکن است ما از لامپهایی با پیش ولتهاي متفاوت در منبع دستگاه استفاده کنیم، این برنامه ولتاژ دو سر لامپهاي منبع را نیز تنظیم میکند. برنامه ذخیره شده در حافظه این میکروکنترلر در صورت لزوم، قابل تغییر است. این قطعه الکترونیکی میتواند اطلاعات خروجی را در یک صفحه نمایشگر، نمایش دهد. بر اساس برنامهاي که ما در حافظه این میکروکنترلر قرار دادیم، این میکروکنترلر میزان جریان خروجی در آشکارساز دستگاه را به ولتاژ تبدیل خواهد کرد. در نهایت مقدار ولتاژ خروجی در یک نمایشگر نشان داده خواهدحال شد. در حاضر، این دستگاه قادر است بر روي دو نمونه روغن مختلف تستدهدانجام . براي هر نمونه روغن یک کانال در نظر گرفته شده است.
