تبلیغات
برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات. - زمین كردن پلاریته مثبت در سیستمهای تلفن و حفاظت کاتدی آندی

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

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)


زمین کردن قطب منفی در سیستمهای الکتریکی و الکترونیکی به دو دلیل صرفه جویی در مصرف سیم همانند آنچه در خودرو اتفاق می افتد و کاهش تأثیر نویز و اغتشاشات الکترومغناطیسی محیط بر سیستمهای مزبور یک امر عادی است. اما موضوعی که باعث می شود در برخی سیستمها برعکس عمل شود بروز پدیده خوردگی است. سیمهای تلفن بسیار نازک هستند و اغلب در معرض آسیبهای عایقی در مسیر های عبوری می باشند. چنانکه می دانید، پتانسیل الکتریکی اعمالی به دو بخش فلزی در مجاورت یک ماده الکترولیت موجد نقل و انتقالات الکتروشیمیایی موسوم به جابجایی آنیونها و کاتیونها از یک قطب به قطب دیگر است که نتیجه آن خوردگی فلز قطب مثبت و تجمع آن روی فلز قطب منفی است. کاربرد صنعتی این پدیده را الکترولیز می گویند. بنابراین چنانچه قطب منفی سیستم تلفن زمین شود، سیم مثبت در تمام طول خود در محلهایی که پوشش عایقی آن تضعیف شده دچار خوردگی شده و پس از مدتی دچار قطعی می شود.
خوب ممکن است بگوئید در صورت زمین کردن قطب مثبت باز هم این جریانهای خورنده به دلیل اختلاف پتانسیل موجود شکل خواند گرفت و سبب خوردگی خواهند شد. البته این چنین است اما اگر به شکلهای زیر دقت بفرمائید تفاوت این دو نحوه زمین کردن آشکار می شود. وقتی قطب منفی زمین می شود، سیم مثبت در  n نقطه برخوردار از ضعف عایقی در معرض خوردگی قرار می گیرد اما اگر قطب مثبت زمین شود، نشدی جریان خورنده منحصراً به نقطه زمین شده محدود می شود که می توان با ضخیم انتخاب کردن آن بخش مشکل را کنترل نمود.









طریقه بدست آوردن Xc0 سیستم برای محاسبات high-resistance grounding چگونه است؟

با جمع جبری مقادیر كاپاسیتانس سیستمهای درگیر در جریانهای خازنی در سیستمهای زمین شده با مقاومت بالا، میزان C0 و مطابق مثال زیر Xc0 برای استفاده در محاسبات مذكور قابل تأمین است. در شكل و جداول زیر مقادیر نمونه برای خازن معادل برخی تجهیزات ذكر شده است.











 

معمای سیستم زمین
-
نحوه زمین کردن سیستمهای فشار متوسط
همانطور که می دانید نحوه زمین کردن سیستمهای فشار متوسط ( رده ولتاژی بین  1000 تا 35000 ولت ) بر خلاف سیستمهای فشار ضعیف و قوی که از نوع اتصال مستقیم و بدون واسطه یا Solidly است، در اغلب موارد Impedance grounded انتخاب می شود.
به نظر شما کدام ویژگی سیستمهای مزبور سبب احتراز از روش زمین مستقیم نقطه نوترال می شود؟ چرا همان دلایل نمی توانند در مورد سیستمهای فشار ضعیف یا قوی نیز صادق باشند؟تجهیزات متصل به سیستم فشار متوسط ژنراتور ها و موتور های مهم و گران قیمت هستند . زمین کردن مستقیم نقطه ی نیوترال سبب شدید شدن میزان جریان اتصال کوتاه سیم پیچ به هسته در ماشین  می شود و این به نوبه ی خود سبب گرانی تعمیر و جایگزینی است . در سیستم فشار ضعیف چنین حکمی نیست ، در عوض بهتر است جریان اتصال زمین سریعاً تشخیص داده شده و قطع شود . در سیستم فشار قوی آن چه به آن متصل است سیم پیچ طرف فشار قوی ترانسفور ماتور های قدرت است .اگر در آنجا نقطه ی نیوترال مستقیم زمین نشود در اتصال کوتاه ها  ، ولتاژ های گذرای بسیار شدیدی خواهیم داشت که هزینه عایق بندی را بسیار بالا می برد و ترانسفور ماتور گران تمام می شود  جایی اینطور خواندم که ولتاژهای تماسی و گام ( Step & touch potentials) در هنگام خطای اتصال زمین در حالتی که نقطه نوترال با مقاومت زمین شده است ، بسیار کاهش می یابند زیرا  که جریان خطای زمین محدود شده است ،و این برای حفاظت جان افرادی که با این سیستمها کار می کنند ، بسیار حیاتی می باشد.


حفاظت از جان انسان و پایین آوردن ولتاژ تماسی و ولتاژ گام ،  حتی در حالت  زمین کردن مستقیم نیز میسر است . بنا براین من با نظر نادر موافقم که حفاظت از طریق امپدانس برای سیستم فشار متوسط به دلیل  گرانی ماشین های متصل به آن است . آقا نادر ، چرا در سیستمهای فشار ضعیف چنین حکمی نیست، مگر سیستم فشار ضعیف گران قیمت کم داریم یا سیستمهای فشار قوی ارزان قیمتند؟ 
ضمن تشکر از پاسخهای خوب ارائه شده ، به نظر بنده تفاوت اساسی فالتهای فشار قوی و ضعیف در انرژی قوسهای شکل گرفته ناشی از آن خطاها و میزان انرژی قابل انتقال به محیط توسط پلاسمای شکل گرفته است. در واقع میزان تخریب ناشی از عبور جریان اتصال کوتاه بدون واسطه قوس در سیستمهای مختلف ولتاژی کاملاً یکسان است اما وقتی قوس شکل می گیرد اوضاع فرق می کند.  از آنجا که مواد مورد استفاده در ساختمان هسته و سیم پیچی ماشینهای فشار ضعیف و قوی تقریباً یکسان است نمی توان انتظار داشت آثار تخریبی حاصل از قوسهای فشار قوی و ضعیف روی آنها یکسان باشد. مثلاً انرژی لازم برای تبخیر یک پوند مس یا فولاد حدود 4000 کیلو ژول است و یا انرژی لازم جهت شروع تخریب فلزی در یک تابلو حدود  30 کیلو ژول صرف نظر سطح ولتاژی مورد استفاده آن است.  شاید تا بحال تابلوهای فشار متوسط تست شده در برابر قوس را دیده باشید، مانند آن است که درون تابلو انفجاری رخ داده باشد اما میزان تخریب قوسهای فشار ضعیف تا این حد نیست. بنابراین در سیستمهای فشار متوسط به دلیل سهم قابل توجه خطاهای زمین در بین خطاهای سیستم قدرت ، از برخی مزایای مهم زمین مستقیم جهت کنترل انرژی قوس صرف نظر می شود. در سیستمهای فشار قوی نیز تنها دستگاهی که در معرض این قوسهای مخرب قرار می گیرد، سیم پیچی ترانسفورماتور است که آن نیز به دلیل احاطه شدن با روغن ترانس قابل کنترل است. بنابراین در اینجا نیز می توان از مزایای فنی زمین مستقیم بهره لازم را برد.
همچنین به دلایل اقتصادی ایزولاسیون مورد استفاده در سیستمهای فشار متوسط در حد فشار ضعیف انتخاب نمی شود. مثلاً در سیستمهای فشار ضعیف ایزولاسیون اعمالی معادل 2Un+1000 ولت است که در مورد یک موتور 400 ولت می شود 1800 ولت یعنی 4.5 برابر ولتاژ نامی آن، اما این عدد برای یک موتور 4 کیلو ولت در حدود 2.25 است. پس در این سیستمها باید بیشتر نگران فالت بود.



چرا ترانسهای نولساز درون ایستگاههای فشار قوی می سوزند؟
اساساً ترانسها و سیم پیچیهای بار گذاری نشده (همانند ترانسهای زمین) بیش از دیگر تجهیزاتی که همراه با مشخصه اهمی سلفی بار در مدار ظاهر می شوند در معرض پدیده مخرب فرورزوناس هستند. پدیده مزبور معمولاً بر اثر اشباع یا شروع اشباع هسته ترانس خودنمایی می کند. پدیده رزونانس مورد بحث ناشی از رزونانس مولفه خازنی مدار با مولفه سلفی آن است که در صورت وقوع می تواند عایقهای ترانس را در معرض اضافه ولتاژهای دائمی مخرب قرار دهد. معمولاً مقاومت معادل بار سبب دور شدن فرکانس طبیعی تشدید مدار از فرکانس کار آن می شود. در غیاب این مقاومت احتمال بروز چنین رزوناسی بیشتر است. رزوناس مزبور در مدار سری خازن –سلف اتفاق می افتد بنابراین قطع یکی از فازها و بروز شرایط نامتعادل فازی می تواند سبب تشدید آن شود.
همانگونه که از نام فرو رزونانس پیدا است وقوع آن نمی تواند بی ارتباط با شرایط هسته و نقطه کار مغناطیسی ترانس باشد. در ولتاژهای زیر اشباع میزان سلف معادل ترانس کاملاً مشخص است و می توان احتمال وقوع رزونانس را برآورد و به حداقل رساند. با اشباع هسته میزان این سلف تغییر کرده و رفتار ترانس بسته به شدت اشباع تغییر می کند چیزی که به آن وقوع فرورزونانس می گویند. در ترانسهای زمین برای کنترل این پدیده معمولاً ولتاژ زانویی شروع اشباع را 3/1 برابر ولتاژ نامی انتخاب می کنند.
یکی دیگر از عوامل تأثیر گذار بر پایداری حرارتی ترانس زمین، عبور جریانهای مولف صفر دائم از آن می باشد. مطابق ANSI/IEEE 32 میزان توان یا ظرفیت دائمی یک ترانس زمین می باید حدود 3 درصد توان کوتاه مدت ( 10  ثانیه ) آن باشد. در جایی که به این فاکتور مهم توجه نشود ترانس می تواند در معرض گرمایش دائمی ناشی از جریانهای هموپولر ( جریانهای نامتعادل سیستم یا فرکانسهای مضرب 3) قرار گرفته و بسوزد.
در ترانسهای زمین جریان فالت می تواند با واسطه یا بدون واسطه ترانس زمین دیگر موجود در شبکه شکل بگیرد. در شرایطی که با اتصال کوتاه شدن بخشی از سیم پیچی آمپر دور یک فاز بطور قابل توجهی کاهش یابد احتمال افزایش ولتاژ و بروز اشباع روی مابقی سیم پیچی و عبور جریانهای بزرگ مغناطیسی وجود دارد. از آنجا که جریانهای فالت داخلی ترانس درصورت تعادل مغناطیسی هسته امپدانس مغناطیس قابل توجهی را موجب می شود، احتمال بروز جریانهای فالت کوچک و غیر قابل تشخیص ناشی از اتصالی روی سیم پیچی ترانس وجود دارد که در آن صورت وجود حفاظهای مکانیکی ترانس ( بوخهولتز و حرارتی) اهمیت می یابد. زیرا این جریانهای کوچک می توانند به واسطه مسیرهای اتصال کوتاه شده قوسی در روغن ترانس شکل گرفته باشند.


 

حفاظت کاتدی به عنوان موثرترین روش حفاظتی به منظور جلوگیری از خوردگی سازه‌های مدفون در خاک شناخته شده‌است که به طور گسترده در حفاظت از خوردگی لوله‌های توزیع و انتقال گاز، مواد نفتی و آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. حفاظت کاتدی عبارت است از جلو گیری یا کاهش سرعت خوردگی فلزات به طوری که توسط اعمال یک جریان الکتریکی خارجی(یکسو) و یا تماس آن با یک آند از بین رونده، روی سطح فلز مورد نظر که دارای مناطق کاتدی و هم آندی می‌باشد(که در مناطق آندی خوردگی صورت می‌گیرد). در این حال مناطق آندی تبدیل به کاتد شده و در نتیجه دستگاه یا شبکه مورد نظر کلاً کاتدی شود. حفاظت کاتدی از مهمترین و موثرترین طرق کنترل خوردگی می‌باشد، به طوریکه با اجرای این روش می‌توان فلزات را بدون اینکه خورده شوند به مدتی طولانی در محیطهای خورنده نگهداری نمود. مکانیزم حفاظت کاتدی مربوط به جریان خارجی است که در نتیجه آن عناصر کاتدی پیلهای موضعی به پتانسیل مدار باز آندها پلاریزاسیون می‌شوند، یعنی در این حالت تمام سطح فلز هم پتانسیل گشته (پتانسیل‌های آند و کاتد معادل هم می‌شوند) و جریانهای خوردگی متوقف می‌گردند. همچنین می‌توان چنین بیان کرد که به علت ایجاد یک شدت جریان خارجی شبکه‌ای از جریان مثبت در کلیه مناطق سطح فلز وارد شده و بدین ترتیب از ورود یونهای فلز به محلول یا محیط اطراف جلوگیری بعمل می‌آید. عملیات حفاظت کاتدی را می‌توان در مورد خوردگی فلزاتی از قبیل فولاد، مس، سرب، و برنج در زمین (خاک) و محلولهای مختلف آبی بکار برد. به کمک حفاظت کاتدی می‌توان از خوردگی حفره‌ای فلزات روئین از جمله فولادهای ضدزنگ جلوگیری نمود. همچنین جهت تقلیل ترک خوردگی تنشی در فلزاتی مانند برنج‌ها، فولادها، فولادهای ضد زنگ، منیزیم، آلومینیوم و غیره و نیز خوردگی خستگی در اغلب فلزات، خوردگی بین دانه‌ای در فلزاتی مانند دورآلومین، فولادهای ضدزنگ آستنیتی و یا زدایش روی برنجها می‌توان از حفاظت کاتدی استفاده نمود. با اعمال حفاظت کاتدی نمی‌توان از خوردگی در قسمتهای بالائی مخازن که در تماس با آب نیستند، جلوگیری نمود، زیرا جریان اعمال شده نمی‌تواند در مناطقی از فلز که در تماس با الکترولیت نیست وارد شود (مانند سطح داخلی لوله‌ها) که در این صورت بایستی آندهای کمکی داخل لوله‌ها کار گذاشته شوند.

برخلاف روش آندهای فداشونده در روش جریان اعمالی به یک منبع خارجی جهت تامین جریان مورد نیاز برای حفاظت نیاز می‌باشد. جنس آندهای استفاده در این روش به دلیل عدم تجزیه آنها مهم نمی‌باشد. در این روش آندها نسبت به سازه مثبت نگه داشته شده که این عمل توسط یک منبع جریان مستقیم انجام می‌گیرد. لذا در این روش بر خلاف روش آندهای فداشونده که آندها منفی بودند، آندها از سازه مثبت تر هستند. منبع جریان یکسو را به این ترتیب در سیستم قرار می‌دهند که قطب مثبت آن متصل به آند کمکی و قطب منفی آن به فلز دستگاه مورد نظر وصل شود. به طوریکه یونهای مثبت در داخل الکترولیت از آند به سمت فلز مورد نظر برمی‌گردد.

رای پاسخ این دوست عزیر به دو مقاله زیر از یك وبلاگ كه در مورد علل سوختن ترانسهای زمین است اشاره می كنم:
http://khat-o-post.blogfa.com/post-26.aspx
 

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 :