برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

لرزش دیوار ها هم برق تولید می کند! 

 یخچال و لباسشویی و سایر لوازم برقی منزلتان را تصور كنید كه نیروی خود را از انرژی تولید شده از لرزش پنجره و دیواره های ساختمان مسكونی شما می گیرد.

فكر می كنید چنین چیزی تا چه حد عملی باشد؟ ماسایوكی میازاكی كه یكی از محققان آزمایشگاه مركزی توكیوست ، برای رسیدن به چنین هدفی تلاشهای فراوانی كرده است. 

او به تازگی توانسته است یك ژنراتور در حال حاضر خیلی كوچك بسازد كه می تواند حركات ساختمان ها را به الكتریسیته تبدیل كند و نیروی راه انداختن یك سنسور حرارتی یا نوری را كه یك بار در هر ساعت كار می كند؛ تأمین نماید.

گرچه خروجی این ژنراتور بسیار كوچك و فقط در حد 10میكرو وات است ؛ امّا دانشمندان آینده ای خوب را برای آن پیش بینی می كنند و امیدوارند كه در دهه های آینده ، این ژنراتور بتواند بازدهی خوبی داشته باشد.

به طوری كه بتوان سیستم های رایانه ای بدون باتری را به كمك آن راه اندازی كرد.

كار میازاكی در واقع قسمتی از یك جنبش رو به رشد میان دانشمندان است كه هدف آن یافتن ، خلق كردن و كسب منابع انرژی جایگزین ولو در مقادیر كوچك ، یعنی بسیار كمتر از یك وات است. این دانشمندان امیدوارند كه بتوانند انرژی را از هر چیزی ، از لرزش دیوارها و پنجره ها گرفته تا حركات هوا و بدن انسان ها برداشت كنند.

در حالی كه منابع جایگزین انرژی به تنهایی نخواهند توانست الكتریسیته بیشتری را تولید كنند؛ اما می توانند وسایل كوچكی از قبیل تراشه های رایانه ای ، شبكه های حسگر بی سیم و یا تلفنهای همراه را به راه اندازند. ایده این كار نیز بسیار ساده است.

درست همانند برخی از ساعتهای مچی كه نیروی خود را از حركات اتفاقی دست یك شخص می گیرند، این وسایل نیز انرژی خود را از حركات اتفاقی دیگر چیزها كسب می كنند. 

 

آشنایی با مهندسی برق- قدرت

از یک دید کلی شاخة قدرت مهندسی برق به چه مباحثی می‌پردازد؟

تولید انرژی الکتریکی، انتقال آن از نیروگاه به مراکزمصرف و توزیع آن در میان مصرف‌کننده‌ها با کیفیت مناسب،با قابلیت اطمینان مطلوب وبه صورت اقتصادی موضوع تمامی مباحث علم قدرت است.


در قسمت تولید به بررسی انواع نیروگاه‌ها و روش‌های تولید برق پرداخته می‌شود.سپس انر‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍ژ ‍ی الکتریک یاز طریق ترانسفورماتورهای قدرت به شبکه انتقال تحویل داده میشود.شبکه انتقال درواقع یک مدار الکتریکی غربالی گسترده است.منظور از گسترده بودن یعنی بر عکس مدارهای الکترونیکی در آن ابعاد مدار مهم بوده و متغیرهای الکتریکی وابسته به زمان ومکان هستند.در محل های گوناگون این شبکه غربالی ترانسفورماتورهای کاهنده قرار دارندکه سطح ولتاژ را در جند مرحله کاهش داده و انرژی الکتریکی را به شبکه توزیع تحویل میدهند. شبکه های توزیع برق که معمولا شعاعی هستند انرژی الکتریکی را در اختیار مصرف کنندگان گوناگون صنعتی ،تجاری ،مسکونی، کشاورزی و...قرار میدهند.در این شاخه به تازگی موضوع انرژی‌های نو وارد شده که به تولید برق به روشهایی غیر مرسوم میپردازد.نیروگاه های زمین گرمایی،نیروگاه های خورشیدی وپیل های سوختی از این جمله اند. پیل‌های سوختی یکی از ابزارهای جدید تولید برق هستند که به خاطر مزیات فراوان امروزه حجم عظیمی از تحقیقات این شاخه را به خود اختصاص داده‌اند. در یک پیل سوختی هدف تولید انرژی الکتریکی از طریق ترکیب گاز هیدروژن با اکسیژن است.به طوری که ازترکیب ایندو برق DC تولید میشود.این برق DC توسط مبدل های AC/DC میتواند به شبکه وصل شود یا دراختیار خودرو برقی قرار گیرد.
توضیح راجع به زیرشاخه‌های قدرت در سطح کارشناسی ارشد و دکتری
قدرت هم‌اکنون به پنج زیرشاخه تقسیم شده است: الکترونیک قدرت، فشار قوی، سیستم‌های قدرت، ماشین‌های الکتریکی و تبدیل انرژی و مدیریت انرژی الکتریکی.

در زیرشاخه الکترونیک قدرت هدف اصلی در شبکه های توزیع بالابردن کیفیت توان (power quality) و قابلیت اطمینان است. منظور از کیفیت توان این است که یک موج سینوسی تا حد امکان بدون اعوجاج به دست مصرف‌ کننده برسد.

در سیستمهای انتقال ،کنترل سیلان توان اکتیو و راکتیو موضوع دیگری است که تحت عنوان FACTS(Flexhble AC Transmition System) در این زیرشاخه مطرح شده است. در گذشته سیستم‌های قدرت فقط قادر به انتقال توان بودند، اما امروزه با پیشرفت الکترونیک قدرت امکان کنترل سیلان توان در مسیرهای مورد نظر نیز میسر شده است .کاربرد دیگرالکترونیک قدرت در جهت کنترل متغیرهای ماشین های الکتریکی مانند گشتاور، سرعت،موقعیت و... است .این زیرشاخه درواقع حلقه رابط بین گرایش قدرت با الکترونیک وکنترل است.

- فشار قوی: این زیرشاخه رابط میان قدرت و فیزیک است. همانطور که فیزیک الکترونیک به توجیه فیزیکی پدیده‌های الکترونیکی در نیمه هادیها می‌پردازد،در این زیرشاخه پدیده‌های فشار قوی مانند بروز قوس، شکست الکتریکی،رفتار عایقهاو...تبیین فیزیکی پیدا می‌کنند. البته در این زیرشاخه پدیده‌های فراوانی نیز مثل دلائل بروز صاعقه هستند که هنوز کاملا از لحاظ فیزیکی توجیهی پیدا نکرده‌اند.

- سیستم‌های قدرت: در این زیرشاخه به تحلیل مداری سیستم‌های قدرت پرداخته می‌شود. اینجا همه چیز در یک چارچوب منظم ریاضی قرار می‌گیرد و به همة سئوالات به کمک روشهای ریاضی پاسخ داده می‌شود. بسیاری از دانشجویانی که از ریاضیات قوی برخوردارند و در درس مدارهای الکتریکی نیز شاخص بوده اند،این شاخه را برای ادامه تحصیل در قدرت انتخاب می‌کنند.

- ماشین‌های الکتریکی و تبدیل انرژی: چگونه حرکت به برق و برق به حرکت تبدیل می‌شود؟ معادلات ماکسول در الکترومغناطیس چگونه دراین تبدیل انرژی به کار می‌روند؟ اینها مباحثی است که در این زیرشاخه مطرح می‌شود. موضوعات این درس در درس ماشین‌های الکتریکی که همة مهندسان برق باید بگذرانند،مطرح می شود.اهمیت این درس درحدی است که دانشجویان مهندسی مکانیک، صنایع و نساجی نیزآنرا تحت عنوان مبانی مهندسی برق می گذرانند.

- مدیریت انرژی الکتریکی: اینزیرشاخه برای اولین بار در دانشگاه صنعتی امیرکبیر در سطح کارشناسی ارشد قدرت تعریف و معرفی شده است. نظر به اهمیت بالای منابع انرژی و دستیابی به انرژی‌های نو اینگرایش به منظور تربیت متخصص برای ساماندهی به سیستم تولید و مصرف انرژی در کشور درشاخه قدرت ارائه شد.

در آینده وضعیت قدرت در کشور به چه شکل خواهدبود؟ آیا مهندسان این رشته در بازار کار دچار مشکل نخواهند شد؟
هم‌اکنون حدود 35000 مگاوات نیروگاه نصب شده در کشور داریم که به تولید برق می‌پردازند. طبق برآوردهای به عمل آمده در 12-10 سال آینده به علت افزایش مصرف برقما به 65000 مگاوات نیروگاه نیاز داریم، یعنی تقریباً دوبرابر چیزی که الان موجوداست. تاسیس این نیروگاهها و به دنبال آن تاسیس خطوط انتقال لازم و ساخت ترانسفورماتورها و تجهیزات گوناگون سیستم قدرت، امنیت شغلی بسیار بالایی را برای مهندسی قدرت به ارمغان می‌آورد. از طرفی مهندسین قدرت حقوق بالاتری نسبت به دیگرمهندسان برق دریافت می‌کنند. بنابراین وضعیت شغلی و درآمدی خوبی در انتظار مهندسی قدرت خواهد بود. گستردگی خدمات آنها باعث می شود که حتی با دور شدن از مراکزاستانها باز به خدمات آنها نیازمند باشیم.یعنی امکان دارد در گرایشهای دیگر برق درشهرستانها با بیکاری مواجه شویم. ولی در مهندسی برق- قدرت اِن موضوع اصلا مطرح نمی باشد.

نکتة دیگر صدور خدمات مهندسی قدرت ما به کشورهایی نظیر سوریه، جمهوری آذربایجان، ترکیه و ارمنستان و...است. قدرت جزو معدود شاخه‌های مهندسی ایران است که اینگونه به صدور خدمات خود به خارج از کشور می‌پردازد وانتظار میرود با گسترش تبادلات برق با کشورهای هم جوار عراق وافغانستان بتوانیم به بازار برق این کشورهانیز وارد شویم.

آیا پیوستن به WTO می‌تواند مشکلات صنعتما را حل کند؟

پیوستن به Word Trade Organization WTO به صنایع ی اجازة ادامة فعالیت در داخل کشور می‌دهد که قدرت رقابت در بازار جهانی را داشته باشند. صنایعی که به کمک یارانه‌ها و کمک‌های جانبی بیست و پنج ساله روی پای خودایستاده‌اند از میان خواهند رفت. بنابراین با توجه به سیاست‌گذاری‌های اقتصاد جهانی پیوستن به WTO موجب پیشرفت صنایع قوی و از طرف دیگر نابودی صنایع ضعیف ما خواهد شد. به نظر من ما باید در صنعت تخصصی شویم و این تخصص‌ها را صنایعی که قابلیت پیشرفت داریم مشخص کنیم. ورود به WTO نه تنها به صنعت قدرت ما لطمه‌ای وارد نمی‌کند بلکه موجب بهبود کیفیت آن نیز خواهدشد. از طرفی صنعت قدرت برای پیشرفت خود مجبور به استفاده از پتانسیل‌های تحقیقاتی دانشگاه‌هاست چون من انتظار دارم که بخش خدمات مهندسی برق قدرت در این شرایط جدید خود را نشان دهد.

البته با توجه به اختلاف نظر بین کارشناسان و تفاوتهای فاحش در پیش‌بینی‌ها نتیجة دقیق را گذشت زمان مشخص خواهد کرد



محاسبات دیماند و برآورد بار با مثال کاربردی در تاسیسات الکتریکی_سریری

در تهیه طرح تأسیسات برقی پیش بینی و برآورد دقیق بار در تاسیسات الکتریکی یا همان (تخمین بار الکتریکی) ,(درخواست دیماند) و یا حداکثر توان مصرفی از موارد مهم و ضروری است.

estimateload
•  روش صحیح حداکثر درخواست توان (دیماند):
* محاسبه توان کل نصب شده
* اعمال ضرایب همزمانی مناسب.
• مفاهیم مورد استفاده در برآورد بار:
* حداکثر درخواست توان (دیماند) : به میانگین انرژی مصرفی در یک دوره زمانی (معمولاً ۱۵ دقیقه) گفته می¬شود.
* منحنی بار: منحنی بار تغییرات مصرف بار را در یک دوره مشخص معمولاً روزانه، ماهانه، سالانه نشان می دهد.



* تراکم بار: نسبت توان مصرفی یک منطقه به مساحت آن

برآورد بار1

* توان مصرفی متوسط: میزان انرژی مصرف شده در یک محدوده زمانی تقسیم بر آن محدوده زمانی.
* ضریب بار: نسبت توان مصرفی متوسط در یک دوره زمانی به حداکثر درخواست آن دوره…

برآورد بار2

•    ضریب همزمانی: نسبت حداکثر تقاضای همزمان به حداکثر تقاضای غیرهمزمان.
* به دلیل عدم استفاده همزمان از کلیه مصارف، ضریب همزمانی در برآورد توان بسیار مهم است.
* نتایج حاصل از تعیین ضریب همزمانی:
* تعیین حداکثر درخواست و در نتیجه جریان اسمی ورودی اصلی از منبع تغذیه.
* محاسبه سطح مقطع هادی ها و افت ولتاژ.
* انتخاب تجهیزات کنترلی و حفاظت مدار توزیع از نظر جریان اسمی.

•  انواع مصرف کنندگان :
* خانگی
* تجاری و خدماتی  برآورد بار 3
* کشاورزی
* عمومی
* صنعتی

 

 

* توجه: تعیین ضریب همزمانی و ضریب بار کاملاً تجربی بوده و به دادههای آمار متکی می باشد و اعداد فوق جنبه راهنمایی داشته و تقریبی هستند.

برآوردبار 4

برآورد بار 5

برآورد بار 6

•    موارد مهم در محاسبه برآورد بار مدارها:
* توان درخواستی چراغ های رشته ای (التهابی) برابر توان اسمی لامپ های آنها می باشد.
* درخواست چراغ های نصب ثابت از نوع تخلیه ای (فلورسنت، جیوه ای ، سدیم، متال هالید، و …) برابر مجموع توان اسمی مصرفی لامپ¬ها و چوک آنها می باشد و  ضریب توان آنها حدوداً ۰٫۵  در نظر گرفته می شود.
* درخواست بارهای موتور با توجه به قدرت اسمی و ضریب توان آنها تعیین می شود.
•    محاسبه قدرت تابلوهای توزیع مسکونی:
* معمولاً خطوط تابلوهای توزیع مسکونی دارای دو بخش روشنایی و پریزهای برق تکفاز است.
* ضریب همزمانی بارهای روشنایی مابین ۴۵/۰ تا ۹/۰ است که برای ساختمانهای کوچک به سمت ۹/۰ و با متراژ بزرگ به ۴۵/۰ میل می نماید و برای ساختمانهای معمولی حدود ۶۶/۰ مطابق مبحث ۱۳ لحاظ می شود.
* ضریب همزمانی پریزهای برق مطابق IEC.
برآورد بار 7

* ضریب همزمانی مدارهای پریزهای عمومی به طور متوسط ۴۰-۵۰%  لحاظ می¬شود (غیر از آشپزخانه).
* ضریب همزمانی مدارهای روشنایی و پریزهای برق برای برآورد جریان کل تابلو توزیع بین ۷/۰ تا ۹/۰ لحاظ می شود که در واحدهای مسکونی معمولی آن را حدوداً ۹/۰ در نظر می گیرند و ضریب توان هم معمولاً ۹/۰ – ۸۵/۰ فرض می شود.
* مثال: تابلو توزیع یک واحد مسکونی به مساحت حدوداً ۱۱۰ مترمربع مطابق شکل زیر است. بار آن را برآورد نمایید. خط روشنایی یک دولوستر ۴۲۰ واتی و دو لامپ ۱۰۰ و دو لامپ ۶۰ واتی و خط دو سه لامپ ۲۰۰ واتی، دو لامپ ۱۰۰ واتی و دو لامپ ۵۰ واتی را تغذیه می نمایند. پریزهای S1 و S2  هر کدام به ترتیب دو و سه پریز را در آشپزخانه و پریزهای S3 و S4  هر کدام به ترتیب ۷ و ۴ پریز را تغذیه می نماید.
estimateload8

estimateload9

• محاسبه بار تابلوی GP (تابلوی عمومی یا پیلوت) :
*  این تابلو روشنایی راه پله های طبقات، زیرزمین، پارکینگ، محوطه و نیز پریزهای زیرزمینی، پارکینگ و آسانسورها و در بازکن ها و موتورخانه  و غیره را تامین می نماید و ضرایب همزمانی در این تابلوها کمتر از تابلوهای توزیع واحدها است.
* قدرت موتور آسانسورها حدوداً ۷٫۵  تا ۹٫۵  کیلووات است و به طور تقریبی ۱۰Kw لحاظ می گردد.
• مثال: تابلو عمومی یک ساختمان مسکونی که در موتورخانه مستقر است موارد زیر را تغذیه می نماید. مطلوبست برآورد بار تابلو:
۱- دو بوستر پمپ زمینی سه فاز به قدرت هر کدام ۱٫۵hp
۲- یک پمپ زمینی سه فاز تامین آب و شرب به قدرت ۵٫۵hp
۳- پمپ آتش نشانی سه فاز به قدرت ۱۰hp
۴- پمپ خطی سیرکولاسیون آب گرم بهداشتی به قدرت ۰٫۱۵ hp
۵- چهار یونیت هیتر تکفاز به قدرت هر کدام ۲۵۰w
۶- تابلو آسانسور با موتور ۱۰Kw
۷- تابلو توزیع پارکینگ و زیرزمین شامل سه مدار پریز، چهار مدار روشنایی، مدار کنترل FAC و آیفون

estimate10

*  ضریب توان موتورهای ۰٫۸  فرض می شود.

*  جهت برآورد بار تابو بهتر است که ابتدا بارها را به طور متعادل بین سه فاز تقسیم نماییم و ضریب همزمانی بین ۶۵-۷۵  درصد در فازها لحاظ می شود. ابتدا بار تابلوی توزیع را محاسبه می نماییم:

estimate11

* ماکزیمم جریان فازها ۴۴٫۵  بوده پس نیاز به انشعاب برق ۵۰A  سه فاز می باشد

•  برآورد دیماند درخواستی اولیه به روش وات بر متر مربع:
*  این روش مبتنی بر تجربیات گذشته بوده و با توجه به کاربری طرح تعیین شده و برآورد آن تقریبی است.
به عنوان مثال:  برای یک واحد مسکونی با کنتور ۲۵A  تکفاز به مساحت ۱۰۰ متر مربع چگالی بار در هر مترمربع عبارت خواهد بود:
estimate12

 

estimateload13

estimateload14

•  ضریب همزمانی کاربری های مختلف:

estimateload15

estimateload16

•  برآورد بار بلوک های مسکونی:
* روش اول (IEC):

estimate16

 

* روش دوم: estimate17
P: توان هر واحد مسکونی
N: تعداد واحد مسکونی
* روش سوم (وزارت نیرو):

estimateload18

 

 

 

•    برآورد روشنایی معابر: با مشخص شدن نوع نصب چراغها تعداد پایه ها و توان اسمی چراغ ها و احتساب ضریب همزمانی ۱۰۰ درصد برآورد می گردد.

W : عرض خیابان که برای نصب دو طرفه نصف می گردد.
φ:شار نوری لامپ
cu : ضریب بهره نوری لامپ (حدود ۴/۰ تا ۵/۰)
E : شدت روشنایی متوسط estimateload19
LLF : ضریب افت نوری (حدود ۷۵/۰)

 

 

•  مثال: یک مجتمع آپارتمانی دارای ۸۰ واحد مسکونی است. به سه روش فوق بار کل مجتمع را برآورد نماید.
بار هر واحد برابر است با:
estimateload20

* روش اول (IEC): باتوجه به منحنی A ضریب همزمانی ۰٫۳ بدست می آید:

estimateload21

* روش دوم:

estimateload22

* روش سوم:  با احتساب خانوار متوسط و مصرفی ماهانه ۳۵۰KWh  داریم:

estimateload23

•  مثال: شهرک مسکونی داری ۴۰۰ طبقه قطعه زمینی با کاربری سه واحد مسکونی، سه ساختمان آموزشی برای احداث مدارس ابتدایی، راهنمایی و دبیرستان، یک مرکز خدماتی – تجارتی ۴۰ واحدی ، یک مسجد و یک کانون فرهنگی با زیربنای ۵۰۰   متر مربع ، یک سالن ورزشی با زیربنای ۱۰۰۰ متر مربع و فضای سبز و پارکینگ عمومی با مساحت ۵۰۰۰ مترمربع می  باشد. اگر روشنایی معابر ۲۰۰Kw  باشد و مصرف خانوارها ۳۵۰Kwh  فرض گردد. مطلوب است پیش بینی بارکل شهرک با نرخ رشد سالانه ۵/۱ درصد تا سه سال دیگر.

estimateload24

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :