بخشی از مقاله
چکیده:
فلیکر یکی از مباحث کیفیت برق است که ناشی از تغییر مقدار مؤثر ولتاژ در فرکانسهای خاصی میباشد.این فرکانسها کمتر از فرکانس اصلی میباشند.تغییرات ولتاژ باعث سوسو زدن لامپها میگردد کهبرای چشم انسان آزردگی ایجاد میکند و هم باعث اختلال در تجهیزات حساس میگردد. فلیکرمتر دستگاهی است که زنجیره لامپ- چشم- مغز راشبیهسازی میکند. ساختار یک فیلکرمتر آنالوگ دراستاندارد IEC-868 آمده است که به توصیف تکتکبلوکهای آن پرداخته است. فلیکرمتر ساخته شدهبصورت دیجیتالی و بر مبنای میکروپروسسور DSPمیباشد. تمامیساختار فلیکرمتر IEC-868 در حوزۀدیجیتال پیادهسازی شده است. دستگاه ساخته شده مستقل از PC عمل مینماید و نتایج را بر روی صفحه - LCD - Liquid Crystal Display بهنمایش میگذارد.
-1 مقدمه
امروزه کیفیت برق - Power Quality - یکی ازمباحث مورد توجه صنعت برق کشور میباشد. از جمله زیر شاخه های مهم کیفیت برق میتوان به هارمونیک ها و فلیکر اشاره نمود. وجود بارهائی همچون کورههای قوس الکتریکی، دستگاههایجوشکاری، پمپهای الکتریکی و همچنین تغییراتناگهانی بارهای بزرگ باعث تغییر مقدار مؤثر ولتاژ شبکه با فرکانس 0/5 تا 30 هرتز میگردد.[1] این تغییر در مقدار موثر ولتاژ میتواند باعث سوسو زدنلامپها شود که آن نیز باعث آزردگی چشم به عنوانفاکتور انسانی و همچنین باعث اختلال در تجهیزاتحساس الکتریکی، مثل دستگاههای پزشکی و مخابراتیبه عنوان فاکتور صنعتی میگردد. موسسه استانداردIEC مشخصات طراحی فلیکرمتر را در سال 1986پس از ده سال مطالعه و تحقیق روی فلیکرمتر هایمختلف منتشر کرده است.
فلیکرمتر IEC فاکتورانسانی را ملاک قرار داده است و به شبیه سازی زنجیرهلامپ – چشم - مغز پرداخته است.برای اینکه بتواناحساس انسان را نسبت به فلیکر بطورکمی مورد ارزیابی قرارداد پارامتری بنامLevel IFL - Instantaneous Flickerتعریف میشود که سطح لحظهای فلیکر نامیده میشود. درواقع مقدار این متغیر در هر لحظه صرفاً بیانگر احساس نسبی فلیکر میباشد .[12] بنابراین در واقع فلیکرمتراز روی ولتاژ ورودی مقدار IFL را بدست می آورد.ولی این کمیت به تنهایی جهت ارزیابی فلیکر ولتاژکافی نیست و حتی مقدار ماکزیمم IFL نیز معیار مناسبی جهت ارزیابی فلیکر نمیتواند باشد. بلکه بررسی این نکته که چه مقداری از فلیکر و چه مدت دوام داشته است یا در چند درصد از کل زمان مشاهده،فلیکر در چه سطحی بوده است یا در چند درصد ازکل زمان مشاهده فلیکر از سطح مشخصی تجاوز کرده است، میتواند معیار مناسب تری جهت تشخیص فلیکر ولتاژ باشد. بنابراین انجام محاسبات آماری بر روی IFL به منظور به دست آوردن شاخص - Probability Short Term - Pst لازم به نظرمیرسد.
-2 منحنی حساسیت فلیکر
این منحنی توسط شرکت جنرال الکتریک طی یک سری آزمایشات بر روی تعداد خاصی از افراد انجام شده است. بدین گونه افراد تحت آزمایش، زیر نوریک لامپ التهابی 230 ولت 60 واتی قرار میگیرند و سپس نوسانات ولتاژ با دامنه و فرکانس مختلف ایجادمیشود و حداقل نوسانات ولتاژی که توسط نیم و یابیش از نیمی از افراد قابل رویت باشد آستانه رویت پذیری نامیده میشود و همچنین حداقل نوسانات ولتاژی که موجب آزاردهی نیمی از افراد و یا بیش ازآن شود ، به عنوان آستانه آزاردهی نامیده میشود کهآستانه رویت پذیری با مقدار IFL=1 و آستانه آزاردهی با مقدار Pst=1 توسط دستگاه فلیکرمتر باید قابل اندازهگیری باشد. در شکل - 1 - منحنی حساسیت فلیکر بدست آمده توسط شرکت جنرال الکتریک نشان داده شده است.
-3 منحنی قابلیت احساس فلیکر
در منحنی حساسیت فلیکر کمترین دامنه نوسان ولتاژی که توسط 50 درصد افراد یا بیش از آن رؤیت میشود، در فرکانس 8/8 هرتز اتفاق میافتد. در واقع این بدان معنی است که زنجیره لامپ – چشم - مغزبه فرکانس 8/8 هرتز بیشترین پاسخ را از خودنشان میدهد این تغییرات ولتاژ به اندازه∆VV % 0/25میباشد. در صورتیکه این مقدار را به عنوان واحد پایه در نظر بگیریم و بقیه نقاط منحنی حساسیت رویت پذیری را به این مقدار پریونیت کنیم منحنی قابلیت احساس فلیکر بدست میآید. شکل - 2 - منحنی قابلیت احساس فلیکر را نشان میدهد.این منحنی بیان میکند در صورتیکه نوسانات ولتاژ0/25 درصدی با فرکانس 8/8 رخ دهد و صددرصد افراد این نوسانات را رویت کنند برایفرکانس های بیشتر از 8/8 و یا کمتر از آن تعداد افرادرویت کننده از صددرصد کمتر خواهد بود. به عنوان مثال در فرکانس 5 هرتز 60 درصد افراد این پدیده را حس خواهند کرد.
-4 ساختار فلیکرمتر آنالوگ بر اساس استاندارد IEC
شکل - 3 - ساختار یک فلیکرمتر آنالوگ را که استاندارد IEC-868 منتشر نموده است نشان میدهد.این ساختار دارای 5 بلوک میباشد در ذیل به تشریح وظایف هر یک از بلوکها میپردازیم.
-1-4 بلوک - 1 - واحد تطبیق دهنده ولتاژورودی - Voltage Adaptor -
این بلوک دارای دو ساختار مجزا میباشد. یک بخش وظیفه ایجاد سیگنال ولتاژی با دامنه و فرکانس مدولاسیون مشخص جهت انجام کالیبراسیون را به عهده دارد بخش دوم در واقع وظیفه پریونیت کردن ولتاژ ورودی را به عهده دارد در واقع در این بلوک ولتاژ ورودی به مقدار موثر ولتاژ در فرکانس اصلی شبکه تقسیم میگردد تا بدین ترتیب اندازهگیریهایبعدی مستقل از دامنه ولتاژ ورودی باشد .[2]
-2-4 بلوک - 2 - واحد دمدولاتور - Squaring Demodulator -
در این بلوک در واقع رفتار لامپ شبیه سازی میشود. بطور ساده چون شار نوری لامپها به مقدارموثر ولتاژ شبکه وابسته اند پس در واقع از یک مربع کننده ولتاژ جهت این امر میتوان بهره جست.
-3-4 بلوک - 3 - فیلترهای وزنی - Weighting Filter -
این بلوک شامل سه بخش میباشد. بخش اول از دو فیلتر تشکیل شده است یکی فیلتر بالا گذر درجهاول با فرکانس قطع 0/05هرتز و دیگری فیلتر پایینگذر باترورث درجه ششم با فرکانس قطع 35 هرتز میباشد. بخش دوم از یک فیلتر وزنی تشکیل شده است که پاسخ فرکانسی این فیلتر بصورت زیرمیباشد.این فیلتر در واقع از منحنی قابلیت احساسفلیکر بدست آمده است.
