مقاله در مورد الکترونیک قدرت

بخشی از مقاله

الكترونيك قدرت

در 35 سال اخير در كاربرد موتورهاي الكتريكي انقلابي رخ داده است . ساخت بسته هاي حالت جامد راه انداز موتور جايي رسيده كه عملاًٌ هر مسئله كنترلي را مي توان با استفاده از آنها حل كرد . با اين راه اندازهاي حالت جامد مي توان موتورهاي dc را با منابع تغذيه ac و موتورهاي ac را با منابع تغذيه dc راه انداخت . حتي مي توان ac را به توان ac فركانس ديگز تبديل كرد .

از طرفي ديگر هزينه سيستمهاي راه انداز حالت جامد به شدت پايين آمده و قابليت اظمينان آنها بالا رفته است انعطاف و قيمت نسبتاً كم كنترل كننده ها و راه اندازهاي حالت جامد باعث شده موتورهاي ac كاربردهاي جديد ، بيايند ، كاربردهايي كه قبلاًٌ تنها با استفاده از ماشينهاي dc انجام مي شد . همچنين با استفاده از راه اندازهاي حالت جامد موتورهاي dc نيز قابليت انعطاف بيشتري پيدا كرده اند .

تغيير عمده از ساخت و بهبود عناصر حالت جامد توان بالا حاصل شده است . گرچه مطالعه تفصيلي مدارها ، الكترونيك قدرت و عناصر آنها خود كتاب مستقلي مي خواهد ولي كمي آشنايي با آنها در فهم كاربردهاي موتورهاي جديد بسيار لازم است .
عناصر الكترونيك قدرت
در مدارهاي كنترل موتور چند نوع وسيله نيمه هادي عمده مورد استفاده قرار مي گيرد . مهمترين اينها عبارت اند از :
1- ديود
2- تريستور دو سيمه (يا ديود PNPN)
3- تريستور سه سيمه ( يكسوز ساز كنترل شده سيليسيومي SCR)
4- تريستور باگيت خاموش كن (GTO )
5- داياك
6- ترياك
7- ترانزيستور قدرت (PTR )
8- ترانزيستور دو قطبي باگيت مجزا شده (IGBT )
ديود

ديود يك عنصر نيمه هادي است كه براي عبور جريان در يك جهت طراحي شده است . نماد اين عنصر در شكل نشان داده شده است . ديود طوري طراحي شده كه جريان را از آند به كاتد بگذارند ولي در جهت عكس نه .
مشخصه ولتاژ جريان ديود در شكل زير نشان داده شده است . با اعمال يك ولتاژ مستقيم به ديود جريان بزرگي از آن مي گذرد . ولي اگر ولتاژ در جهت معكوس به آن اعمال شود . جريان گذرنده بسيار كوچك خواهد بود ( در رده ميكروآمپر يا كمتر) . اگر ولتاژ معكوس اعمالي به حد كافي بزرگ باشد ، سرانجام ديود مي شكند و اجازه مي دهد كه جريان در جهت عكس هم بگذرد . اين سه ناحيه كاري ديود روي منحني مشخصه شكل زير نشان داده شده است .
ديودها با توجه به مقدار تواني كه مي تواند مصرف كنند و ماكزيمم ولتاژ معكوسي كه مي توانند بدون شكستن تحمل كنند دسته بندي مي شوند . تواني كه ديود در هنگام عمل در جهت مستقيم مصرف مي كند ، با حاصلضرب افت ولتاژ مستقيم روي آن و جرياني كه از ديود مي گذرد برابر ست . اين توان بايد محدود شود تا ديود بيش از حد گرم نشود . ماكزيمم ولتاژ معكوس ديود با عبارت ولتاژ معكوس ماكزيمم (PIV ) مشخص مي شود . اين مقدار بايد آنقدر بزرگ باشد كه ديود هنگام كار نشكند و در جهت معكوس جريان نگذراند .

ديودها را از لحاظ زمان قطع و وصل نيز دسته بندي مي كنند ، منظور مقدار زماني است كه طول مي كشد تا ديود از حالت روشن به حالت قطع برود و بر عكس . چون ديودهاي قدرتي بزرگ هستند ، و بار زيادي در پيوند عناصر توان بالا ذخيره مي شود ، بسيار كندتر از ديودهايي كه در مدارهاي الكترونيكي معمولي يافت مي ش

ود تغيير حالت مي دهند تمام ديودهاي قدرتي اساساً آنقدر سريع هستند كه بتوان در مدارهاي Hz 50 يا Hz 60 به عنوان يكسو كننده به كارشان برد . ولي در بعضي كاربردها مثل مدولاسيون عرض پالس (PWM ) بايد ديودهايي به كاربرد كه بتوانند با آهنگي سريعتر از Hz 10000 تغيير حالت دهند

. براي اين كاربردهاي سويچينگ سر
تريستور دو سيمه يا ديود PNPN
تريستور نامي است كه به خانواده اي از عناصر نيمه هادي متشكل از چهار لايه نيمه هادي داده است . تريستور دو سيمه ، كه ديود PNPN يا ديود تريگر شونده هم خوانده مي شود يكي از اعضاي اين خانواده است . نام اين عنصر در استاندارد IEEE براي نمادهاي ترسيمي تريستور ديودي با سد كردن معكوس است . نماد اين عنصر در شكل زير به چشم مي خورد .
ديود PNPN يك يكسوساز يا ديودست كه مشخصه ولتاژ – جرياني غيرعادي در ناحيه باياس مستقيم دارد . مشخصه ولتاژ – جريان آن در شكل زير به چشم مي خورد . منحني مشخصه از سه ناحيه تشكيل مي شود .
1- ناحيه سد كردن معكوس
2- ناحيه سدكردن مستقيم
3- ناحيه هدايت
در ناحيه سدكردن معكوس ، ديود PNPN مل يك ديود معمولي عمل كرده ، جلوي عبور جريان را مي گيرد ، مگر اينكه ولتاژ معكوس از ولتاژ شكست معكوس بگذرد . در ناحيه هدايت باز هم ديود PNPN مثل يك ديود معمولي عمل مي كند و به ازاي يك افت ولتاژ كوچك اجازه عبور جريان بزرگي را مي دهد . اين ناحيه سد كردن مستقيم است كه باعث تمييز يك ديود PNPN از يك ديود معمولي مي شود .
وقتي ديود PNPN در، باياس مستقيم قرار مي گيرد از آن جرياني نمي گذرد ، مگر اينكه ولتاژ مستقيم روي ديود از مقدار خاصي موسوم به ولتاژ شكست VBO بگذرد. وقتي ولتاژ مستقيم روي ديود PNPN از VBO فراتر مي رود ، ديود روشن مي شود و روشن مي ماند مگر اينكه جرياني كه از آن مي گذرد از يك مقدار مي

نيمم مشخص (نوعاٌ چند ميلي آمپر) پايين تر بيايد . اگر جريان از اين مقدار مي نيمم ( كه جريان نگهداري IH ناميده مي شود) كمتر شود ، ديود PNPN خاموش شده و ديگر هدايت نمي كند ، تا اينكه دوباره ولتاژ روي آن از VBO بگذرد .

خلاصه اينكه ديود PNPN
1- وقتي روشن مي شود كه و

لتاژ اعمالي Vo ازVBO بگذرد.
2- وقتي خاموش مي شود كه جريان Id آن از IH كمتر شود .
3- نمي گذارد كه در جهت معكوس از آن جريان بگذرد مگر اينكه ولتاژ اعمال شده به آن از ولتاژ معكوس ماكزيمم بيشتر شود .
تريستور سه سيمه يا SCR
مهمترين عنصر خانواده تريستورها سه سيمه است كه با نام يكسوساز كنترل شده سيايسيوسي يا SCR نيز شناخته مي شود . اين عنصر توسط شركت جنرال الكتريك در سال 1958 شناخته شد و SCR نام گرفت . نام تريستور بعدا توسط كميسيون بين المللي الكتروتكنيك ( IEC ) به آن داده شد . نماد تريستور سه سيمه يا SCR در شكل زير نشان داده شده است .
SCR همانطور كه از نامش پيداست يك يكسوساز يا ديودكنترل شده است . مشخصه ولتاژ – جريان آن در صورت باز بودن گيت درست م

انند ديود PNPN است .
چيزي كه SCR را براي كاربردهاي كنترل موتور مفيد مي سازد اين است كه ولتاژ روشن شدن يا شكست آن را مي توان با جرياني كه از گيت آن مي گذرد كنترل كرد . هر چه اين جريان بزرگتر باشد Vbo كوچكتر مي شود ( شكل را ببينيد ) .

اگر SCR انتخاب شده داراي ولتاژ روشن شدن بزرگي باشد به نحوي كه در صورت باز بودن گيت آن بزرگترين ولتاژ مدار هم نتواند آن را روشن كند تنها در صورتي روشن خواهد شد كه جرياني از گيت آن بگذرد . وقتي SCR روشن مي ماند تا اينكه جريانش از حد خاصي با مقدار Ih كمتر مي شود . بنابراين مي توان پس از روشن شدن SCR جريان گيت آن را برداشت بدون اينكه اثري بر كار آن گذاشته شود . در حالت روشن افت ولتاژ مستقيم روي SCR حدود 2/1 تا 5/1 برابر افت ولتاژ روي يك ديود معمولي در باياس مستقيم است .
تريستور سه سيمه يا SCR متداولترين عنصر در مدارهاي كنترل قدرتي است . از اينها در كاربردهاي يكسوسازي يا سويچينگ بسيار استفاده مي شود . و در محدوده هاي مجاز از چند آمپر تا حدود A 3000 موجودند .
خلاصه اينكه يك SCR
1- وقتي روشن مي شود كه ولتاژ VD اعمال شده به آن از VBO بگذرد .
2- ولتاژ روشن شدن VBO آن توسط جريان گيت Ig كنترل مي شود .
3- وقتي خاموش مي شود كه جريان آن Id از مقدار IH كمتر شود .
4- در باياس معكوس اجازه نمي دهد جرياني عبور كند مگر اينكه ولتاژ معكوس از ولتاژ شكست معكوس بگذرد .
تريستور با گيت خاموش كن
تريستور با گيت خاموش كن ( GTO ) تحول جديدي در تريستورهاست . تريستور GTO نوعي SCR است كه مي توان آن را با اعمال يك پالس

منفي به حد كافي بزرگ به گيت خاموش كرد . حتي در موقعي كه Id ازiH بزرگترست . گرچه ترييستورهاي GTO از 1960 به اين طرف وجود داشته اند ولي تنها در اواخر دهه 1970 براي كاربردهاي كنترل موتور جنبه عملي پيدا كردند . اين عناصر در بسته هاي كنترل موتور متداولتر شده اند زيرا ديگر براي خاموش كردن SCR در

مدارهاي dc به عناصر اضافي احتياجي نخواهد بود . نماد تريستور GTO در شكل نشان داده شده است .

شكل بالا يك شكل موج نوعي جريان براي تريستور GTO توان بالا را نشان مي دهد . تريستور GTO نوعا براي روشن شدن نسبت به SCR معمولي جريان گيت بزرگتري مي خواهد . براي عناصر توان بالاي بزرگ جريان گيت در رده A 10 يا بيشتر است . براي خاموش كردن عنصر يك پالس جريان منفي بزرگ با عرض s 20 تا s 30 لازم است . اندازه پالس جريان منفي بايد يك چهارم تا يك ششم جرياني كه از عنصر مي گذرد باشد .
داياك
داياك عنصري با 5 لايه نيمه هادي ( PNPNP ) است كه مانند دو ديود PNPN كه پشت به پشت به هم وصل شده باشند عمل مي كند . داياك مي تواند در هر دو جهت هدايت كند به شرط اينكه ولتاژ روي آن از ولتاژ روشن شدن بگذرد . نماد داياك در شكل زير و مشخصه ولتاژ- جريان آن هم در شكل زير نشان داده شده است . داياك

در هر دو جهت روشن مي شود به شرطي كه ولتاژ اعمال شده از VBO بگذرد. وقتي داياك روشن شد روشن مي ماند تا اينكه جريانش از IH پايينتر بيايد .

ترياك
ترياك مانند دو SCRپشت به پشت بسته شده عمل مي كند و يك گيت مشترك دارد . اين عنصر مي تواند در هر دو جهت هدايت كند ، به شرطي كه ولتاژ شكست بگذرد . نماد ترياك در شكل زير و منحني مشخصه ولتاژ جريان آن در

شكل نشان داده شده است . ولتاژ روشن شدن ترياك هم درست مانند SCRبا افزايش جريان گيت كم مي شود با اين تفاوت كه ترياك هم به پالسهاي مثبت و هم به پالسهاي منفي اعمال شده به گيتش پاسخ مي دهد . وقتي ترياك روشن مي ماند مگر اينكه جريانش از IH كمتر شود .

چون ترياك مي تواند در هر دو جهت هدايت كند در بسياري از كاربردهاي كنترل ac مي توان آن را به جاي دو SCR پشت به پشت به كار برد . ولي سرعت روشن و خاموش شدن ترياكها عموما كمتر از SCR است و قابليت تواني كمتري نيز دارند . به همين خاطر كاربرد آنها عمدتا به مدارهاي توان پايين يا متوسط HZ50 تا HZ 60 مثل مدارهاي روشنايي محدود مي شود .

ترانزيستور قدرت
نماد ترانزيستور در شكل الف نشان داده و ولتاژ كلكتور بر حسب جريان كلكتور آن در شكل ب رسم شده است . چنانچه از منحني هاي مشخصه شكل ب پيداست ترانزيستور وسيله اي است كه جريان كلكتورش ic در گستره وسيعي از ولتاژهاي كلكتور – اميتر ( vce ) با جريان بيس آن IB متناسب است .

ترانزيستورهاي قدرت ( PTR ) معمولا در كاربردهاي كنترل ماشين براي قطع و وصل كردن جريان به كار مي روند . شكل الف يك ترانزيستور با بار مقاومتي را نشان مي دهد منحني هاي مشخصه IC-VCE ترانزيستور و خط بار در شكل ب نشان داده شده است . ترانزيستورهاي قدرت معمولا در كاربردهاي كنترل ماشين به عنوان كليد به كار مي روند . در اين كاربردها ترانزيستور بايد كاملا روشن يا كاملا خاموش باشد . همانطور كه شكل ب نشان مي دهد جريان بيسي برابر IB4 اين ترانزيستور را كاملا روشن مي كند و اگر جريان بيس صفر باشد ترانزيستور كاملا خاموش مي شود .
اگر جريان بيس اين ترانزيستور برابر IB3 باشد ترانزيستور نه كاملا روشن و نه كاملا خاموش است . اين وضعيت نامطلوبي است زيرا جريان كلكتور بزرگي مي گذرد و ولتاژ كلكتور – اميتر VCE هم بزرگ است پس توان زيادي در ترانزيستور تلف مي شود . براي حصول اطمينان از اينكه ترانزيستور بدون تلف زياد توان هدايت مي كند بايد ج

ريان بيس آنقدر بزرگ باشد كه ترانزيستور كاملا به اشباع برود .

ترانزيستور قدرتي غالبا در مدارهاي مبدل به كار مي روند . عيب اصلي آنها در كاربردهاي سويچينگ اين است كه ترانزيستورهاي قدرتي بزرگ در تغيير از حالت روشن به قطع و برعكس كندند، زيرا براي روشن و خاموش كردن آنها بايد بار زيادي به آنها داده يا از آنها گرفته شود .
ترانزيستور دو قطبي با گيت عايق شده
ترانزيستور دوقطبي با گيت عايق ش

ده ( IGBT ) وسيله نسبتا جديدي است . اين عنصر شبيه ترانزيستور قدرتي است با اين تفاوت كه با اعمال ولتاژ به گيت كنترل مي شود نه با اعمال جريان به بيس آن در IGBT امپدانس گيت بسيار بزرگ است بنابراين جريان بسيار ناچيزي از گيت مي گذرد . اين عنصر در اساس معادل تركيب يك ترانزيستور اثر ميداني با نيمه هادي اكسيد فلزي ( MOSFET ) و يك ترانزيستور قدرتي است . نماد IGBT در شكل نشان داده شده است .
چون IGBT با ولتاژ گيت كنترل مي شود و جريان بسيار كمي مي كشد مي توان آن را بسيار سريعتر از ترانزيستورهاي دوقطبي معمولي روشن و يا خاموش كرد. به همين دليل IGBT در كاربردهاي فركانس بالا و توان بالا به كار مي رود .
ترانسفورماتورها
ترانسفورماتور وسيله اي است كه انرژي الكتريكي ac را از ولتاژي به ولتاژ ديگر تبديل مي كند و اين را از طريق اندركنش ميدانهاي مغناطيسي انجام مي دهد . اين اسباب از دو يا چند پيچك پيچيده شده به دور يك هسته فرومغناطيسي معمولي تشكيل مي شود . اين پيچكها معمولا مستقيما به هم متصل نشده اند . تنها ارتباط بين پيچكها توسط شار مغناطيسي درون هسته برقرار مي شود .
يكي از سيم پيچهاي ترانسفورماتور به منبع قدرت ac متصل مي شود و دومين ( و شايد سومين ) سيم پيچي توان الكتريكي بار را تامين مي كند . سيم پيچي كه به منبع قدرت متصل است . سيم پيچي اوليه يا سيم پيچي ورودي و سيم پيچي متصل به بار سيم پيچ ثانويه يا سيم پيچي خروجي نام دارد . اگر سيم پيچي ديگري هم وجود داشته باشد سيم پيچ سومي ناميده مي شود .
اهميت ترانسفورماتورها در زندگي امروزي
اولين سيستم توزيع قدرت در ايالات متحده يك سيستم 120 ولت dc بود كه توسط توماس اي . اديسون اختراع شد تا توان مورد نياز لامپهاي روشنايي التهابي را تامين كند . اولين نيروگاه شهري اديسون در سپتامبر 1882 در نيويورك راه اندازي شد . متاسفانه سيستم قدرت او توان را در چنان ولتاژ كمي توليد مي كرد و انتقال مي داد كه براي تامين توانهاي قابل توجه جريانهاي بسيار بزرگي لازم داشت . اين جريانهاي بزرگ افت ولتاژها و تلفات توان بسيار بزرگي را در خطوط انتقال سبب مي شدند . كه ناحيه خدمت رساني يك نيروگاه را واقعا محدود مي كرد . در دهه 1880 براي غلبه بر اين مشكل به ازاء هر چند محله يك نيروگاه وجود داشت . اين حقيقت كه با سيستمهاي قدرت dc كم ولتاژ نمي شود توان را تا مسافتهاي دور انتقال داد موجب مي شود كه نيروگاهها كوچك و محلي و در نتيجه نسبتا كم بازده باشند .
اختراع ترانسفورماتور و پيشرفت همزمان منابع ac محدوديت هاي مسافت و سطح توان سيستم قدرت را براي هميشه برطرف كرد . يك ترانسفورماتور بدون اينكه تاثيري بر توان داده شده بگذارد به طور مطلوبي سطح ولتاژ ac تغيير مي دهد . اگر ترانسفورماتوري سطح ولتاژ مداري را افزايش دهد بايد جريان راكاهش دهد تا توان ورودي اش با توان خروجي اش برابر باشد بنابراين مي توان توان الكتريكي ac را در محل اصلي توليد كرد ،ولتاژ ان را براي انتقال به مسافتهاي طولاني با تلفات اندكي افزايش داد و ديگر بار براي استفاده نهايي ولتاژش را پايين اورد .چون تلفات انتقال خطوط يك سيستم قدرت با مجذور جريان خطوط متناسب است افزايش ولتاژ انتقال و كاهش جريان ناشي از ان با ضريب 10 ،تلفات انتقال را با ضريب

100 كاهش مي دهد .بدون ترانسفورماتورها ،استفاده از انرژي الكتريكي در بسياري از كاربردهاي امروزي به سادگي امكان پذير نبود.
در يك سيستم قدرت امروزي ،توان الكتريكي در ولتاژهاي 12 تا 25 كيلو ولت توليد مي شود ترانسفورماتورها ولتاژ را براي انتقال با تلفات كم در مسافتهاي طولاني به kv110تا kv1000 افزايش مي دهند و سپس ان را براي توزيع محلي بهkv12تا kv345 مي رسا نند و سر انجام استفاده ي ايمن از توان در منازل، ادارات و كارخانجات را در ولتاژ كمي مثل v120ممكن مي كنند.
انواع ترانسفورماتورها و ساختمان آنها
مقصود اصلي ترانسفورماتورها تبديل توان ac ازيك سطح ولتاژ به توان ac در سطح ديگري از ولتاژ و در همان فركانس است . ترانسفورماتورها براي مقاصد متنوع ديگري نيز به كار مي روند (مثلاًٌ ، نمونه گيري ولتاژ، نمونه گيري جريان و تبديل امپدانس) ، اما اين فصل در اصل به ترانسفورماتورهاي قدرت اختصاص دارد .
ترانسفورماتورهاي قدرت بر روي دو نوع هسته ساخته مي شوند . يك نوع ، يك قطعه فولاد لايه لايه مستطيل شكل است كه سيم پيچي هاي

ترانسفورماتور روي دو ضلع آن پيچيده مي شوند . اين ساختمان به نام هسته اي شناخته مي شود و در شكل نشان داده شده است . نوع ديگر هسته لايه لايه اي با سه ساق دارد كه سيم پيچي ها حول ساق وسط آن پيچيده ميشوند . اين ساختمان به نام زرهي شناخته مي شود و در شكل نشان داده شده است . در هر دو حالت ، هسته از ورقه هاي نازكي تشكيل شده كه از نظر الكتريكي نسبت به هم عايق اند تا جريانهاي گردابي به حداقل برسد .
اوليه و ثانويه ترانسفورماتور فيزيكي بر روي هم پيچيده مي شوند به طوريكه سيم پيچي فشار ضعيف سيم پيچي زيرين را تشكيل مي دهد . چنين آرايشي دو منظور را تامين مي كند .

1- مسئله عاقبندي سيم پيچي فشار قوي نسبت به هسته را آسان مي كند .
2- شار نشتي را نسبت به حالتي كه دو سيم پيچي با فاصله از هم روي هسته قرار دارند ، كاهش مي دهد .
به ترانسفورماتورهاي قدرت بسته به استفاده اي كه در سيستم قدرت دارند نامهاي مختلفي داده مي شود . ترانسفوماتوري كه به خروجي ژنراتور متصل است تا ولتاژ آن را تا حد انتقال (kv 110 +) بالا ببرد ترانسفورماتور واحد ناميده مي شود . ترانسفورماتوري كه در طرف ديگر خط انتقال ، ولتاژ را تا حد ولتاژهاي توزيع (از 23تا 345كيلوولت) پايين مي آورد ، ترانسفورماتور پست ناميده مي شود. سرانجام ، ترانسفورماتوري كه ولتاژ توزيع را به ولتاژ نهايي براي مصرف توان (110،208،220 ولت و ...) كاهش مي دهد. ترانسفورماتورتوزيع نام دارد . همه اين ترانسفورماتورها اساساًٌ مشابه اند .تنها تفاوت در نوع استفاده از آنهاست .

علاوه بر ترانسفورماتورهاي گوناگون قدرت دو ترانسفورماتور خاص ، همراه با ماشينهاي الكتريكي و سيستمهاي قدرت به كار مي روند نخستين آنها وسيله اي است كه براي نمونه گيري ولتاژ فشار قوي و ايجاد يك ولتاژ كم در ثانويه ، متناسب با ولتاژ اوليه به كار مي رود. چنين ترانسفورماتور ولتاژ نام دارد . ترانسفورماتور قدرت نيز در ثانويه اش ولتاژي ايجاد مي كند كه مستقيماً با ولتاژ اوليه آن متناسب است . و تفاوت بين آنها در اين است كه ترانسفورماتور ولتاژ براي كار با جريانهاي بسيار كم طراحي مي شود . دومين ترانسفورماتور خاص اسبابي است كه براي فراهم كردن جريان ثانويه اي بسيار كوچكتر ، اما متناسب با جريان اوليه اش طرح مي شود . اين وسيله ترانسفورماتور جريان نام دارد.
تعريف پست برق : پست برق محلي است كه در آنجا تبديل ولتاژ انجام گرفته يا كليدزني صورت مي پذيرد .
انواع پست برق از نظر قرار گرفتن در شبكه :
1- پست هاي انتقال حداقل ولتاژ230 كيلو ولت و ولتاژهاي بالاتر
2- پستهاي فوق توزيع كه حداقل ولتاژ آن 36 كيلو ولت و حداكثر 145 كيلوولت است
3- پستهاي توزيع كه حداكثر ولتاژ آن 36 كيلوولت و پائين ترين مقدار آن 220ولت است
4- پستهاي كليدزني كه با قطع و وصل كليدهاي شبكه هاي قدرت از همجدا و يا به هم رينگ مي شوند
5- پست هاي كوپلاژ كه اين پست ها براي كوپلاژ و ارتباط دو شبكه انتقال انرژي مربوط به دو منطقه بزر
انواع پستها از نظر تبديل ولتاژ به شرح ذيل است :
1- پستها ي افزاينده مثل پست نيروگاهي
2- پستها ي كاهنده مثل پستهاي انتقال و فوق توزيع و توزيع
1- پستهاي سرپوشيده (INDOOR) : پستهاي هستند كه در فضاي سرپوشيده نصب مي شوند و معمولاًٌ تا سطح ولتاژ 36 كيلوولت ساخته مي شوند و بسته به وضعيت آلودگي محيط در بعضي جاها تا سطح ولتاژ 63 كيلو ولت هم ساخته مي شوند .
2- پستهاي نصب شده در فضاي آزاد (OUT DOOR)
انواع پستها از نظر عايق بندي به شرح زير است :
1-پستهاي فشار قوي با عايق هوا: پستهايي هستند كه ‹‹باسبارهاي›› آنها در فضاي آزاد نصب شده و ايزولاسيون تجهيزات تحت ولتاژ عايق هايي مانند چيني يا PVC يا هوا تامين مي گردد و فضاي زيادي با توجه به ولتاژ فاز به فاز يا فاز به زمين اشغال مي كند .
2-پستهاي فشار قوي يا عايق گاز يا كپسولي (GIS) : در اين نوع پستها كليه تجهيزات تحت ولتاژ پست داخل محفظه فلزي كه با گاز SF6 پرشده نصب شده اند و گاز عايق بين تجهيزات و فاصله فاز به فاز به زمين را تشكيل مي دهد .
دليل اينكه در شارژ ايستگاه دو دستگاه ترانس وجود د ارد اين است كه شارژها در هر ايستگاه متفاوت مي باشد پس ترانسهاي دستگاه شارژ نيز متفاوت مي باشد. الف: ممكن است يكي از سيم پيچها جهت شارژ سريع و ديگري جهت شارژ آهسته بكار رفته باشد .
ب: ممكن است يكي از سيم پيچها جهت تغذيه بار و ديگري جهت تغذيه باطري بكار رفته باشد .
ج: ممكن است يكي از سيم پيچها تغذيه مدارات اصلي و ديگري جهت مدارات فرمان استفاده شده باشد .
كليات
يكسو كننده هاي سه فاز
يكسو كننده هاي سه فاز به طور استاندارد در ولتاژهاي نامي 220،127،110،60،48،24 و جريانهاي 500،400،300،200،100،75،60،50،30 امپر براي تامين انرژي مورد نياز پستهاي رلياژ و سيستمهاي مخابراتي به طور مستقل و يا شارژ باتري هاي سرب اسيدي يا نيكل كادميم طراحي و توليد مي گردد .
سيستم كنترل ولتاژ اين دستگاهها تريستوري است و علي الخصوص براي تغذيه رله هاي جديد الكترونيكي در پستهاي رلياژ بسيار مناسبند . به دليل نويز بسيار كم دستگاه (كمتر از 2

ميلي ولت در ولتاژ اسمي) و سازگاري آن با منحني سافومتريك ، هر دستگاه مي تواند به تنهايي و بدون باتري دستگاههاي مخابراتي را تغذيه نمايد .
در كليه دستگاهها، شارژ اوليه – شارژ مجدد و شارژ نگهداري هم بطور خودكار و هم بطور دستي امكان پذير است . در حالت خودكار مدت زمان شارژ مجدد از 2 ساعت تا 24 ساعت در 6 وضعيت مختلف قابل تنظيم است . دستگاه بصورت استاندارد داراي مشخصاتي است كه ارائه خواهد شد . ولي براي هر دستگاه مجموعه اي از امكانات انتخابي پيش بيني شده است كه مي تواند به دستگاه اضافه شود.
اين امكانات در نقشه WIRING دستگاه با علامت * نشان داده شده و عبارتند از:
1- امكان اتصال موازي دستگاهها
2- امكان نصب سيليكون دراپرSILICON DROPPER
3- امكان نصب R.F.I (RADIO FREQUENCY INTERFERIENCE FILTER)

4- امكان نصب برق گير VDR
5- امكان نصب ‹‹راه اندازي كمكي›› براي دستگاههاي با جريان بيش از 80 آمپر
مشخصه تغييرات ولتاژ و جريان اين دستگاهها مطابق شكل زير و به شرح زير است :
مادام كه جريان مصرفي كمتر از جريان نامي دستگاه است ، بصورت منبع ولتاژ كار مي كند و تغييرات ولتاژ خروجي در ازاء تغييرات بار و برق شهر در محدوده مجاز، كمتر از1 ±درصد است. هنگامي كه مقدار جريان مصرفي از جريان نامي دستگاه تجاوز نمايد، دستگاه بصورت منبع جريان عمل مي كند. منحني در شكل نشان داده شده است.

ارتباط باتري با يكسوكننده به صورت موازيست. اين نوع ارتباط داراي اين مزيت است كه هنگامي كه برق شهر وجود داشته باشد،تغذيه مصرف كننده از طريق منبع تغذيه خواهد بود. ضمن آنكه باتري ها نيز شارژ و براي زمان قطع برق آماده مي شوند و هنگامي كه برق شهر قطع باشد مصرف كننده بدون هيچگونه تاخيري (U.P.S) از باتري ها تغذيه مي نمايد و خللي در كار تجهيزات مخابراتي بوجود نمي آيد. در صورتيكه جريان مورد نياز بيش از جريان نامي دستگاه باشد كمبود انرژي از طريق باتري تامين مي گردد و باتري به عنوان منبع پشتيباني حتي هنگامي كه برق شهر وجود دارد ، به تغذيه مصرف كننده كمك مي كند.
مشخصات فني يكسوكننده
ولتاژ ورودي : 380 ولت سه فاز با تغييرات 10 + ،15- درصد (323تا418 ولت)
50 هرتز4± درصد
ولتاژ نامي : 127-110ولت DC قابل تنظيم در هر ولتاژي بين اين محدوده
جريان نامي : از 30تا150آمپر
هنگام سفارش بايد مشخص شود

تغييرات ولتاژ خروجي
بازاء تغيرات ولتاژ ورودي : كمتر از 1± درصد
تغييرات ولتاژ خروجي
بازاء تغييرات مجاز در بار: كمتر از 1± درصد
سيستم تبديل ولتاژ خروجي : بدون قطع ، با صد در صد پيوستگي از ولتاژ خط به ولتاژ باتري
ريپل موج خروجي : كمتر از 1%
سيستم كنترل يكسوكننده: تريستوري
سيستمهاي حفاظتي استاندارد دستگاه
1- حفاظت كامل بر روي ولتاژ AC ورودي

2- حفاظت هاي كامل بر روي ولتاژ DC خروجي
3- آلارم در قبال اتصال زمين هر يك از قطبهاي خروجي
4- حفاظت در مقابل اتصال كوتاه در خروجي
5- حفاظت در مقابل اتصال معكوس باتري
اندازه گيري ولتاژ خروجي كلاس 5/1
فيوزهاي دستگاه : فيوز در مسير سه فاز ورودي
فيوز DC در خروجي باتري
فيوز DC در خروجي بار (در صورتيكه بار و باتري دو مسير جدا داشته باشند)
كلاس حفاظت دستگاه : IP.20
كلاس رطوبت دستگاه : F

شرايط محيطي كار دستگاه : درجه حرارت 5-درجه تا45± درجه سانتيگراد
ارتفاع 2000 متر از سطح دريا
سيستم خنك كننده دستگاه : گردش طبيعي هوا در داخل دستگاه

استانداردهاي بين المللي
رعايت شده در دستگاه : DIN 4148 DIN 41773
DIN 45630 VDE 0875
ابعاد دستگاه تا 120آمپر : عرض 60 سانتيمتر
عمق 62 سانتيمتر
ارتفاع 180 سانتيمتر
ابعاد دستگاه بيش از 120آمپر : عرض 100 سانتيمتر
عمق 62 سانتيمتر
ارتفاع 180 سانتيمتر
وزن دستگاه : 260 كيلوگرم تا370كيلوگرم برحسب مدل دستگاه
سيستم نصب دستگاه : ايستاده
نصب ، بهره برداري و عيب يابي
شرح پانل هاي يكسو كننده
پانل جلو دستگاه :
پانل جلوي دستگاه مطابق شكل حاوي اطلاعات زير است :
1- كليد اصلي
2- لامپ سيگنال
3- لامپ اشكال
4- آمپرمتر
5- ولتمتر
6- كليد ولتمتر
7- كليد آمپرمتر

سيني كنترل
همانطور كه در شكل نشان داده شده است : كارت كنترل ، رله ولتاژ AC ، رله شارژ ،

رله ولتاژDC و رله اتصال زمين ، كليد SW4 و ترانس T2 روي اين سيني نصب شده اند.

سيني دراپر
شكل زير سيني اصلي دراپر را نشان مي دهد . بر روي اين سيني ديودهاي سدكننده (BLOCKING DIODE) و اتصال معكوس و همچنين ديودهاي دراپر قرار داده شده‌اند.

تجهيزاتي كه بر روي اين سيني نصب شده اند عبارتند از :
1- كنتاكتورK2
2- ديودD1
3- ديودD2
4- ديودهاي D3~D12
سيني خازن
خازنهاي مربوط به فيلترهاي شارژ C1 و C2 بر روي اين سيني نصب شده اند . مقاومت بار RL نيز بر روي اين سيني نصب شده است .
شماي سيني خازن نشان داده شده است .

سيني ورودي / خروجي
اين سيني در قسمت پائين دستگاه قرار دارد كه مي توان كابلهاي ورودي و خروجي را در نزديكترين فاصله به ترمينالهاي دستگاه وصل نمود .
سيني ورودي / خروجي دستگاه را نشان داده شده است .