پاورپوینت کامل و جامع با عنوان مدلسازی بارهای الکتریکی در سیستم قدرت در 57 اسلاید - دانلود فایل

دانلود فایل پاورپوینت کامل و جامع با عنوان مدلسازی بارهای الکتریکی در سیستم قدرت در 57 اسلاید

دانلود فایل پاورپوینت کامل و جامع با عنوان مدلسازی بارهای الکتریکی در سیستم قدرت در 57 اسلاید

سیستم قدرت (به انگلیسی: Electric power system)، شبکه ای از اجزای الکتریکی است که برای تأمین، انتقال و استفاده از توان الکتریکی بکار می رود. نمونه ای از سیستم های قدرت، شبکه ای است که برای تأمین نیروی الکتریکی خانه ها و صنایع به کار گرفته می شود. سامانهٔ قدرت در مناطق بزرگ با نام شبکه (به انگلیسی: grid) شناخته می شود که به طور کلی می توان آن را به سه بخش تقسیم کرد: تولید انرژی الکتریکی که توان را تأمین می کند، انتقال انرژی الکتریکی که توان را از مراکز تولید به مراکز بار انتقال می دهد، و توزیع انرژی الکتریکی که خانه ها و صنایع اطرافش را تغذیه می کند. سامانه های قدرت کوچکتری هم در صنایع، بیمارستان ها، ساختمان های تجاری و خانه ها وجود دارند. غالب این سامانه های قدرت بر توان متناوب سه فاز متکی هستند. سامانه های قدرت بخصوصی که بر توان سه فاز متکی نیستند را می توان در هواپیماها، سامانه های ریلی الکتریکی، اقیانوس پیماها و خودروها مشاهده نمود.
اجزای سامانهٔ قدرتمنابعهر سامانهٔ قدرتی دارای یک یا چند منبع انرژی است. در برخی از سامانه ها منبع بیرون از سامانه و در برخی دیگر این منبع جزئی از سامانه است.
بارهاسامانهٔ قدرت انرژی را به بارهایی که کار مشخصی را انجام می دهند منتقل می کند.
هادی هاهادی ها توان را از ژنراتور به بار منتقل می کنند.
خازن ها و رآکتورهابیشتر بارهای سامانهٔ قدرت را بارهای سلفی تشکیل می دهند که بر اثر آنها فاز ولتاژ نسبت به فاز جریان عقب می افتد. نتیجهٔ این ناهمزمانی در فاز ولتاژ و جریان، ایجاد توانی به نام توان راکتیو است. توان راکتیو کار مفیدی انجام نمی دهد اما در هر سیکل، میان منبع نیرو و بار رد و بدل می شود که این امر موجب اشغال ظرفیت جریان سامانهٔ قدرت می گردد. از خازن ها و رآکتورها برای اصلاح ضریب توان سامانه استفاده می کنند. از آنجایی که قرار دادن خازن ها و رآکتورها در سامانه نیازمند مدارشکن است، توان راکتیو را نمی توان به صورت پیوسته کم یا زیاد کرد. راه حل این مشکل نیز استفاده ازاس وی سی و اس اس سی خواهد بود.
الکترونیک قدرتوسایل محافظتیسامانه های قدرت برای جلوگیری از صدمات و خسارات ناشی از خطاها، از وسایل حفاظتی استفاده می کنند. از جملهٔ این وسایل می توان به مدارشکن قدرت و رله های حفاظتی اشاره کرد.
سامانه های اسکادادر سامانه های قدرت بزرگ، سامانه های کنترل و سرپرستی و گردآوری اطلاعات (اسکادا) برای کارهایی مانند کلیدزنیِ ژنراتورها، کنترل خروجی ژنراتورها و خارج کردن یا واردکردن عناصرِ سامانه، استفاده می شوند.
تاریخچهدر ۱۸۸۱ دو برقکار نخستین شبکهٔ قدرت را در گودالمینگ انگلستان (به انگلیسی: Godalming) بنا کردند. این شبکه از یک نیروگاه که از دو چرخ آبی تشکیل شده بود و جریان متناوب تولید می کرد، بهره می برد. هر کدام از این نیروگاه ها به نوبت لامپ های قوسی ۷ زیمنسی را با ولتاژ ۲۵۰ ولت، و لامپ های رشته ای را با ولتاژ ۴۰ ولت تأمین می کردند. با این وجود تأمین لامپ ها با قطع و وصل همراه بود و در ۱۸۸۲ توماس ادیسون و شرکتش، شرکت لامپ الکتریکی ادیسون، نخستین نیروگاه بخار الکتریکی را در خیابان پرل شهر نیویورک برپا کردند. نیروگاه خیابان پرل (به انگلیسی: Pearl Street Station) در ابتدا ۳۰۰۰ لامپ را برای ۵۹ مشتری نیرو می بخشید. این نیروگاه از جریان مستقیم استفاده می کرد و تکفاز بود. توان با جریان مستقیم را نمی شد به سادگی مستقیماً به ولتاژهای بالاتر تبدیل کرد تا تلفات الکتریکی در مسیرهای طولانی انتقال کاهش یابد، بنابراین بیشینهٔ فاصلهٔ اقتصادی بین ژنراتورها و بار به چیزی نزدیک به ۸۰۰ متر محدود می شد.
در همان سال در لوسین گالارد (به انگلیسی: Lucien Gaulard) و جان دیکسون گیبز (به انگلیسی: John Dixon Gibbs) در لندن، نخستین ترانسفورماتور مناسب برای سامانه های قدرت واقعی را به نمایش گذاشتند. ارزش کاربردی ترانسفورماتور گالارد و گیبس در سال ۱۸۸۴ در تورین به نمایش گذاشته شد، جایی که ترانسفورماتور آن ها برای روشن کردن ۴۰ کیلومتر (۲۵ مایل) از راه آهن، تنها از یک مولد جریان متناوب استفاده کرد. جدای از موفقیت سامانه، ایندو چند اشتباه اساسی داشتند. احتمالاً بدترین آن ها این بود که آن ها اولیهٔ ترانسفورماتورها را به صورت سری متصل کردند، بنابراین لامپ های فعال، روشنایی دیگر لامپ های دوردست خط را تحت تأثیر می گذاشتند. پس از این نمایش، جورج وستینگهاوس (به انگلیسی: George Westinghouse)، یک کارآفرین آمریکایی، چند ترانسفورماتور را همراه با چند ژنراتور زیمنس وارد کشورش کرد، و از مهندسان خود خواست تا با آزمایش روی آن ها، آن ها را برای استفاده در سامانه های قدرت تجاری بهبود بخشند.
یکی از مهندسان وستینگهاوس به نام ویلیام استنلی، مشکل اتصال سری ترانسفورماتورها در برابر اتصال موازی آن ها را دریافت و همچنین فهمید که با تبدیل هستهٔ آهنی ترانسفورماتور به یک حلقهٔ کامل، می توان تنظیم ولتاژ را در سیم پیچ ثانویه بهبود بخشید. با استفاده از این دانش او توانست یک سامانهٔ قدرت متناوب بسیار بهتر را در ۱۸۸۶ میلادی در گریت بارینگتون ماساچوست بسازد.
تا سال ۱۸۹۰ میلادی، صنعت برق در آمریکا و اروپا در حال رشد بود، و شرکت های نیرو هزاران سامانهٔ قدرت ساخته بودند (هم جریان مستقیم و هم جریان متناوب). این شبکه ها به گونهٔ مؤثری به روشنایی الکتریکی اختصاص یافته بودند. در این زمان، یک رقابت خصومت آمیز به نام جنگ جریان ها بین ادیسون و نیکولا تسلا که توسط وستینگهاوس استخدام شده بود درگرفت. جنگ بر سر روش انتقال و اینکه کدامیک از دو روش جریان مستقیم یا جریان متناوب بهتر هستند، بود. در ۱۸۹۱، وستینگهاوس، نخستین سامانهٔ قدرت بزرگ را که بدست تسلا طراحی شده و هدفش به غیر از روشنایی، راندن یک موتور الکتریکی بود، برپا کرد. این تاسیسات یک موتور سنکرون ۱۰۰ اسب بخاری (۷۵ کیلوواتی) را در تلوراید (به انگلیسی: Telluride) در کلرادو نیرو می بخشید. در آن سویاقیانوس اطلس، اسکار ون میلر (به انگلیسی: Oskar von Miller) یک خط انتقال ۲۰ کیلوولت ۱۷۶ کیلومتری سه فاز را برای نمایشگاه مهندسی برق فرانکفورت، بین لاوفن آم نکا و فرانکفورت آم مایناحداث کرد. در ۱۸۹۵، در پی یک فرایند تصمیم گیری دنباله دار، نیروگاه آدامز شماره ۱ (به انگلیسی: Adams No. 1 generating station) در آبشار نیاگارا شروع به انتقال جریان سه فاز ۱۱ کیلوولت متناوب به بوفالو کرد. پس از پروژهٔ آبشار نیاگارا، سامانه های قدرت تازه، برای انتقال انرژی به جریان متناوب به جای جریان مستقیم روی آوردند.
گسترش دهندگان سامانه های قدرت، در قرن ۱۹ هم به کار خود ادامه دادند. نخستین خط اچ وی دی سی که از شیر قوس جیوه (به انگلیسی: mercury arc valves) استفاده می کرد، بین شنکتادی (بهانگلیسی: Schenectady) و مکانیویله (به انگلیسی: Mechanicville) در نیویورک احداث شد. پیش تر برای دستیابی به اچ وی دی سی از ژنراتورهای متصل شده به صورت سری استفاده می شد که به آن سیستم تری می گفتند (به یاد رنه تری (به انگلیسی: René Thury)) که دارای مشکلات اطمینان پذیری جدی ای بود. در ۱۹۵۷ زیمنس نخستین یکسوکنندهٔ حالت جامد را به نمایش گذاشت، اما وسایل حالت جامد تا اوایل دههٔ ۱۹۷۰ به عنوان استانداردی در اچ وی دی سی مطرح نشدند. در دوره های اخیر، ابداعات بسیار مهمی در ارتباط با گسترش فناوری اطلاعات و ارتباطات در زمینهٔمهندسی قدرت به میان آمده. برای نمونه گسترش رایانه هایی که به منظور مطالعهٔ پخش بار در نظر گرفته شده اند اجازهٔ برنامه ریزی بهتر برای سیستم های قدرت را می دهد. پیشرفت ها در فناوری اطلاعات و ارتباطات همچنین اجازهٔ کنترل ژنراتورها و کلیدهای سیستم های قدرت از راه دور را فراهم ساخته است.

فهرست مطالب:
مدلسازی سيستمهای قدرت

اجزا سيستمهای قدرت
انواع بارهاي الكتريكي
مدلسازي بارهاي الكتريكي
مدل وابستگی بارهاي الكتريكي به ولتاژ و فرکانس
مدل کلاسيک بارهاي الكتريكي
مدل نمائی بارهاي الكتريكي
ضرايب وابستگي بارهاي اكتيو به ولتاژ و فركانس
نقش وابستگي بارهاي اكتيو به فركانس بر پايداري فركانس
نقش وابستگي بارهاي راكتيو به ولتاژ بر پايداري ولتاژ
روشهای استخراج و تعيين ضرايب وابستكي بارهاي الكتريكي
استخراج ضرايب وابستگي بارهاي الكتريكي بر اساس محاسبات
روش تحليلي با استفاده از مشتقات جزئي
روش تغييرات جزئي عددي
بارهاي مركب تجمعي
محاسبه مدل بارهاي مركب
مدلسازي بارهاي الكتريكي با روشهای اندازه گيري
مدل كلاسيك-ولتاژي بارهاي مركب
مدل كلاسيك-فركانسي بارهاي مركب
مدل بار روزانه شبكه قدرت
منحني تداوم بار
ضريب بار شبكه
نقش منحني بار روزانه در بهره برداري از سيستم هاي قدرت
پيش بيني بار شبكه

بار الکتریکی

سیستم قدرت

بار مرکب

بار منفرد

ولتاژی

فرکانسی

کلاسیک

ضریب بار

مقاله