الباب الخامس

موضوع: الباب الخامس الأربعاء مايو 06, 2009 8:04 am

الباب الخامس
تطبيقات عددية على حساب جودة القدرة

مقدمة :

توجد طرق عديدة لحساب الاضطرابات فى القدرة الكهربية وتشمل هذة الطرق البرامج الجاهزة (computer packages) حزم البرامج الجاهزة او بتمثيل النظام الكهربى باستخدام برامج المحاكاة واشهر هذة البرامج (simulink ps cab apt).

الطريقة الثالثة هى بكتابة برامج باحدى لغات ال computer لحل المنظومة الكهربية وحساب الاضطرابات فيها .

5-1 استخدام البرامج الجاهزة فى حساب جودة القدرة power quality teaching toy

يوجد العديد من البرامج الجاهزة لحساب الاضطرابات فى جودة القدرة ولكن اغلب هذة البرامج غير مجانية وغالية الثمن حيث يستخدم بواسطة شبكات الكهرباء لعمل او لحساب الاضطرابات فى جودة القدرة فى الحالات المختلفة .

وفى هذا المشروع سوف نقوم باستخدام حزمة برامج مجانية متوفرة على الانترنت باسم power quality teaching toy ويمكن منها حساب

ال sag .swell.short intaraption .fliker. harmonics

وقد تم دراسة كل من ال harmonics. sag على النحو التالى :

5-1-1 دراسة الانخفاض فى الجهد فى فترة زمنية قصيرة Sag

سندرس تأثير ال Sag على الدائرة الموضحة بالرسم واستنتاج الاتى:

1- حالة عدم وجود Sag فى نظام أحادى الوجه

2- حالة وجود Sag لفترة موجة واحدة كاملة

3- حالة وجود Sag لفترة زمنية طويلة

4- حالة وجود Sag بانخفاض غير كبير فى الجهد

5- حالة وجود Sag بانخفاض كبير فى الجهد

6- حالة الانقطاع المؤقت فى الجهد حيث يصل الجهد إلى اقل من 10% لفترة زمنية قصيرة

7- حالة عدم وجود Sag فى النظام ثلاثى الأوجه

8- حالة وجود Sag فى النظام ثلاثى الأوجه

[size=24]
دراسة الانخفاض فى الجهد فى فترة زمنية قصيرة Sag
سندرس تأثير ال Sag على الدائرة الموضحة بالرسم
لمشاهدة دراسة الانخفاض فى الجهد فى فترة زمنية قصير
من خلال برنامج power quality teaching toy

واستنتاج الاتى

1[size=24]

1- حالة عدم وجود Sag فى نظام أحادى الوجه

2- حالة وجود Sag لفترة موجة واحدة كاملة

3- حالة وجود Sag لفترة زمنية طويلة

4- حالة وجود Sag بانخفاض غير كبير فى الجهد

5- حالة وجود Sag بانخفاض كبير فى الجهد

6- حالة الانقطاع المؤقت فى الجهد حيث يصل الجهد إلى اقل من 10% لفترة زمنية قصيرة

7- حالة عدم وجود Sag فى النظام ثلاثى الأوجه

8- حالة وجود Sag فى النظام ثلاثى الأوجه

حمل الملف الاتى

اضغط هنا

5-1-2 دراسة التوافقيات ال harmonics

1- موجة نقية بدون توافقيات

2- موجة مع توافقيات فى حالة توصيل

Three phase bridge rectifier

3- موجة مع توافقيات فى حالة توصيل

Notched voltage source

4- شكل الموجة مع وجود توافقيات من الدرجة الثالثة فقط

5- شكل الموجة مع وجود توافقيات من الدرجة الثالثة والخامسة

6- شكل الموجة مع وجود توافقيات من الدرجات العليا 25

7- شكل الموجة مع وجود توافقيات من الدرجات العليا 25 ، 23

8- شكل الموجة مع وجود توافقيات من الدرجة الثالثة والدرجة 25

9- شكل الموجة مع وجود توافقيات من الدرجة الثالثة والخامسة والدرجات العليا 23، 25

5-2 استخدام الmatlab فى محاكاة الدوائر الكهربية :

5-2-1 تعريف الmatlab

هى لغة برمجة عالية الاداء صممت لاجراء الحسابات التقنية المتقدمة واتت تسمية الmatlab اختصار للعبارة (matrix laboratory).

ويحتوى برنامج الmatlab على مجموعة من البرامج الملحقة لايجاد حلول لتطبيقات متقدمة تسمى هذة المجموعة tool box ))

مثل برنامج المحاكاة ونظم التحكم ومعالجة الاشارات .

ويستخدم برنامج الmatlab فى التعليم الجامعى كأداة تعليمية لدروس الرياضيات والهندسة والعلوم التقنية الاخرى .

اما فى الصناعة يستخدم فى انجاز ابحاث متقدمة فى مجالات الانتاج والتطوير والتحليل.

5-2-2 برنامج محاكاة النظم simulink :

هو برنامج مرفق لنظام الmatlab وهو برنامج مصمم لمحاكاة النظم الديناميكية ويسمح لنا بتمثيل النظام ورسم المخطط الصندوقى لة واظهارة على شاشة الحاسب والتعامل معة فى الزمن المستمر او المتقطع للتعرف على اداءه ومخرجاتة فى الحالات المختلفة .

خطوات فتح برنامج ال simulinkمن الmatlab .

1- فتح برنامج الmatlab من قائمة ابدأ .

2- يمكن الحصول على قائمة simulink من النقر على start داخل matlab ونختار library.

3- تظهر قائمة simulink او من النقر على ايقونة ال simulink من القائمة العلوية .

4- من قائمة fileنختار new ثم model

5- نستطيع نقل اى من الدوائر الكهربية والالكترونية وسحبها الى model وبالتالى نستطيع تكوين اى دوائر كهربية ا والكترونية .

مثال ذلك : signle generator

1يتكون signle generator من transfer function نظام بسيط من الدرجة الثانية .

2 scope تستخدم فى عرض نتائج عملية simulation.

3- muxblock لعرض اكثر من single فى نفس scope وبذلك نستطيع تكوين signle generator من خطوات الشرح السابقة نستطيع تغيير اى قيم مرتين على البلوك المراد تعديلة و بعد تكوين الدائرة يضغط على ايقونة simulink لبدء اعطاء قيمة للخرج ويمكن تحديد زمن simulation من tools bar .

5-2-3 المحاكاة :

مع ازدياد تعقيد النظم الهندسية وزيادة متطلبات ادائها وزيادة التكلفة المرافقة لبناء نمازج مختبرية اولية امام مهندسى التصميم لدراسة تطور الحسابات وانعكاس ذلك على عملية المحاكاة بحيث اصبحت نتائج المحاكاة موثوقة الى حد كبير حيث تتميز المحاكاة بما يلى :

& قابلية التجريب المتكرر حتى للحوادث والحالات الخطرة .

&امكانية دراسة نظم معقدة وكبيرة فى مختبرات صغيرة حيث توفر فى الزمن والتكلفة .

5-3 امثلة عددية على استخدام ال simulink فى المنظومة الكهربية :

للتدريب على استخدام الsimulink فى حل منظومة القوى الكهربية ثم دراسة المثال التالى وتشغيلة على برنامج الsimulink واخذ النتائج كما يلى

المثال 1 Example:

استنتج قيم التيارات والجهود فى الدائرة التالية باستخدام برنامج ال simulink

حيث جهد المصدر 12000 KV

والتردد 60HZ

ونسبة التحويل 400\11000

طول الخط 1,7 K

قيم الخط R,L,C
الحل

تم تمثيل النموزج باستخدام الsimulinkوالرسم التالى يوضح ذلك ونتائج المحاكاة موضحة فى الرسم التالى .

صورة المثال

5-4 استخدام ال simulink فى حساب التوافقيات :

[size=12]فيما يلى سيتم استخدام ال simulink فى حساب التوافقيات فى منظومة كهربية وسندرس اولا شكل موجة الجهد والتيار فى المنظومة فى حالة وجود احمال خطية فقط (عدم وجود توافقيات)

ثم ندرسها فى حالة وجود احمال غير خطية الاحمال التى تسبب التوافقيات ونقارن بين شكل الموجة فى الحالتين ثم نستخدم مرشح لتقليل قيمة التوافقيات ونقارن بين الحالات الثلاثة .

5-4-1 حالة منظومة كهربية ذات احمال خطية فقط

Example2

تتكون المنظومة من مصدر ثلاثى الاوجة ومحول 11000\400 وخطى نقل كل منهما 7K وكل منهما ينتهى بحمل خطى (R,L,C )

كما مبين بالشكل الاتى :

محول
11000\400
المصدر 12000KV

حمل load2

حمل خطى

حمل load1
حمل خطى

وقد تم تمثيل هذة النظومة باستخدام الsimulink كما هو موضح بالشكل

5-4-2 حالة منظومة كهربية ذات احمال غير خطية :

وفى هذة الحالة سيتم دراسة المثال السابق مع استبدال الحمل الخطى الثانى بحمل غير خطى عبارة عن مكبر ثلاثى وقد تم تمثيل المنظومة باستخدام ال simulink كما هو موضح بالشكل التالى :

محول
11000\400
المصدر 12000KV

حمل load2

(حمل غيرخطى )

حمل load1
(حمل خطى )

وقد تم تمثيل هذة النظومة باستخدام الsimulink كما هو موضح بالشكل

وكانت نتائج عملية المحاكاة موضحة بالصور التالية حيث حدث تشوة فى موجة التيار والجهد فى المنطقة القريبة من الحمل الغير خطى ولم يتاثر موجى الجهد والتيار الخارجة من المحرك .

5-4-3 استخدام مرشحات لتقليل التوافقيات harmonic flter

يمكن استخدام مرشح مكون من ملف حثى ومكثف لتقليل قيمة التوافقيات فى الدائرة وقد تم اضافة مرشح توافقيات فى المثال السابق كما هو موضح بالشكل :