مزایا و معایب سیستم توزیع برق DC برای منزل و دفترکار

سیستم توزیع برق DC برای منزل و دفتر کار

روند پیشرفتهای اخیر در صنعت نیروی الکتریکی به طور واضح یک افزایش استفاده DC در تجهیزات نهایی برای منزل و دفتر نشان می دهد . کامپیوترها ، تلویزیونها ودیگر ماشین آلات الکترونیکی همیشه از ولتاژ کم DC که توسط یک یکسوکننده تک فاز که معمولا’ با یک رگولاتور ولتاژ DC همراه است، تولید می شود استفاده می کنند.

برای پرهیز از این تبدیل AC/DC ، تمام تجهیزات الکترونیکی باید مستقیما’ توسط یک مدار DC آماده ، تغذیه شوند ، که منجر به استفاده بهینه از الکتریسیته می شود . از دیگر مزایای انتظار رفته میتوان از باتریهای back-up و الحاق راحتر و آسان تر تولید پخش نام برد.

این گزارش نقشه و طراحی سیستمهای پخش dc ولتاژ کم را برای منازل و دفاتر آنالیز می کند و مزایای آن رامورد بررسی و سنجش قرار می دهد و نقاط ضعف موجود بین پخش ac و dc را بیان می کند.

اساس کار بر مبنای یک مطالعه مورد پژوهشی قرار دارد به این معنی که ، یک سیستم موجود برای بیان مثال و استفاده برای محاسبات، است .برای این سیستم، یک مانیتورینگ یا کنترل دقیق برای بار ارائه می شود تا در خصوصیتهای بار تحت شرایط خاص امکان پذیر باشد.

اطلاعات از طریق دستگاههای خاص اندازه گیری برای محاسبه افت ولتاژ و تلفات توان برای سیستم موجود ، هنگامیکه dc جایگزین ac می شود اما بارها و کابلها همان های قبلی هستند، محاسبه می شوند.

سطوح مختلف ولتاژ dc که از v48 تا v326 متغیر می باشد جهت انتخاب مناسب ترین حالت برای کاربردهای خاص، تعبیه شده است :‌نتایج این مسأله را به وضوح بیان می کنند که یک ولتاژ بسیار پائین ، مثل v 48 را نمیتوان استفاده کرد، چرا که افت ولتاژ در کابل بسیار زیاد می شود . به عبارت دیگر ، سطوح ولتاژ بالاتر مثل v230 و v326 مناسب تر هستند ، که از اولی برای منازل و از دومی برای دفاتر استفاده می شود و به علت وجود عظیم بارهای الکترونیکی است.

علاوه بر این ، یک تغذیه back-up برای سیستمdc، شامل یک باتری بزرگ است که از باتریهای سرب – اسید موجود صنعتی تجاری طراحی شده اند .تخمین زده شده است که قیمت این سیستم back-up در مقایسه با پاسخ جریان بسیار کمتر است که شامل ups های کوچک می باشد.

از همان مدارهای برکر استفاده شده در توزیع dc باولتاژ کم میتوان برای حفاظت سیستم dc نیز استفاده کرد، فقط با درجه قطع کمی بیشتر و در آخر، یک سنجش اقتصادی از سیستم dc انجام شده است ، که با در نظر گرفتن هزینه های اولیه وانتهایی بوده است . و اینگونه نتیجه گیری شده است که ، با انتخاب مناسب یکسو کننده در ورودی سیستم و سطح ولتاژ مناسب ، با انتخاب سیستم dc منجر به صرفه جویی در هزینه های نصب و کاهش اتلاف می شود.

مزایای پیش بینی شده سیستم dc برای منازل و محل کار

استفاده از جریان مستقیم برای توزیع ولتاژ پائین در منازل ودفاتر این امکان را میسر می سازد تا به یک وضعیت کلی عالی دست یابیم:‌حذف تبدیلهای ac/dc منجر به کاهش تلفات می شود، و به همین ترتیب با حذف ترانسفورماتور ورودی تلفات بی باری نیز حذف می شود.

علاوه بر این ، واحدهای تولید پخش از هر نوع نمونه ای رامیتوان مستقیما” به این شکل dc ولتاژ پائین متصل کرد .سلولهای خورشیدی ، که برای کاربردهای داخل خانه بسیار مناسب هستند، انرژی را مستقیما” به صورت dc تولیدمی کنند. این برای سلولهای سوختی نیز صادق است  که تکنولوژی بسیار بالایی دارند، توربینهای بادی سرعت متغیر، که به یک شبکه همراه با یک یکسو کننده ، متصل هستند ، یک رابط dc و یک vsc به عنوان پایانه روبرو، در حال عمومی شدن هستند.

میکروتوربینهای گاز طبیعی با سرعت بسیار بالایی می چرخند و انرژی رادر فرکانس بالا تولید می کنند: این توربینها به سیستمهای 50 یا 60 هرتز با استفاده زا همان تبدیل دو مرحله ای متصل می شوند . یک نما از جریان سیستم پخش ولتاژ – پائین ac شامل منابع تولید پخش مجموعه ای از مبدلهای کوچک برای اتصال ژنراتورها به شکل ac لازم است.

ساختار پروژه

مزایای ممکن در مورد سیستم مورد نظر در بحث قبل توضیح داده شده مطمائنا” مسائل و مشکلاتی در این راستا انتظار می رود . به جز رلوکتاسن موجود به علت سیستم جدید و فرآوردها یاتولید کنندگان که محصولاتشان را دائم تغیر می دهند این پروژه سعی بر این دارد تا بعضی از آن مشکلات را بررسی کند.

به عبارتی در ابتدا به بحث و بررسی و آنالیز تکنیکی ابزارهای متصل شده به این سیستم و در آخر تنها نگاهی به تفاوت سیستمهای ac و dc و هزینه آنها می پردازد . کاملا” مشخص است که ، در حقیقت سنجش وارزیابی اقتصادی هنگامی احساس می شود که خصوصیات تکنیکی بررسی شود .این مورد در پروژه با آنالیز یک مورد پژوهشی انجام گرفته است ، یک سیستم موجود به عنوان مثال و بررسیهای محاسباتی انتخاب شده است و در آخر پروژه ، یک ارزیابی اقتصادی ارائه شده است.

شکل سیستم ac موجود در حال حاضر

هنگامیکه از یک ایستگاه فرعی (پشت )ولتاژ از سطح متوسط به سطح پائین تغییر می کند( در سوئد از kv11 به kv4/0) ، یک کابل سه فاز ترانسفورماتور را به دنده سوئیچ و چندین فیدر (تغذیه رسان ) دور از دنده سوئیچ برای رسیدن به اتاقهای مختلف متصل می کند. از هر فیدر چندین بار مشتق می شود ، هرکدام با توان خاص و ضریب توان مختلف ، سه فاز یا تک فاز ، طول هر فیدر بستگی به وضعیت و محل بارها دارد .

مقطع آنها طوری انتخاب می شود که جریان کل ایجاد شده توسط بارها از ماکزیمم جریان مجاز کابل تجاوز نکند. علاوه بر این ، باید مشخص شود تا افت ولتاژ بر فیدر از محدوده مقرر شده تجاوز نکند( معمولا5%) کابلها مقاطع عرضی خاص دارند که در کاربردهای مقاومتی استفاده می شود(5/1 تا 5/2 میلی متر مربع) .معمولا” در سیستم ac با ولتاژ 2307 خط به زمین، این اندازه ها باعث می شوند تا زیر محدودیت افت ولتاژ باقی بمانند.

وسایل سه فاز و بارهای تک فاز ac (مثل موتورها ، بارهای مقاومتی، لامپهای برق یا لامپهای گرماشید) رامیتوان مستقیما” به فیدرها متصل کرد.

در عوض بارهای الکترونیکی احتیاج به یک ترانسفورماتور برای کاهش ولتاژ دارند که باید با یک یکسو کننده همراه شود تا ولتاژ را از ac به dc تبدیل کند و همچنین معمولا” از یک مبدل ac/dc برای تطبیق ولتاژ dc به سطح لازم برای داخل وسایل الکترونیکی استفاده می شود . در بسیاری از وسایل مدرن الکترونیکی امروزی ، احتیاجی به ترانسفورماتور نیست و یکسو کننده مستقیما” به ولتاژ ac2307 کوپل می شود.

فهرست مطالب توزیع برق DC برای منزل و دفترکار

فصل اول : سیستم توزیع  DCبرای منزل و دفتر کار

• پیشگفتار
• 1-1 مقدمه
• 1-1-1 پیش زمینه و اهداف پروژه
• 2-1 مزایای پیش بینی شده سیستم dc موردنظر
• 3-1 ساختار پروژه

فصل دوم : انتخاب مورد پژوهش

• 1-2 معرفی
• 2-2 فهرست بارهای مخصوص
• 1- مقاومتی ، II القایی و کمی غیرخطی، III الکترونیکی
• – بارهای مقاومتی
• – بارهای القایی بارهای سلفی و تا اندازه ای غیرخطی
• – وسایل مجهز الکترونیکی
• 3-2 مورد پژوهش
• 1-3-2 شکل سیستم ac موجود در حال حاضر
• 2-3-2 پیشنهاداتی برای پیکربندی سیستم dc
• برای بارهای  ac سه انتخاب وجود دارد
• 3-3-2 سطوح ولتاژ Dc
• 4-2 نتیجه

فصل سوم : کنترل و تنظیم بارها (مانیتورینگ بارها)

• 1-3 معرفی
• 2-3 کامپیوترهای شخصی
• 3-3 دستگاه فاکس ، پرینتر و کپی

فصل چهارم : محاسبات افت ولتاژ برای سیستم Dc

• 1-4معرفی
• 2-4 توصیف سیستم
• 1-2-4 نمای عمومی – کلی
• 2-2-4 مدل کردن سیستم برای محاسبات
• 3-4 محاسبات افت ولتاژ و تلفات توان
• 1-3-4 محاسبات سیستم ac
• بارهای تک فاز
• بارهای سه فاز
• اتصال پست – دنده سوئیچ
• 2-3-4 محاسبه برای سیستم dc
• 1 – برای بار تکفاز و 3 برای بار سه فاز است
• 4-4 نتیجه گیری

فصل پنجم : منبع تغذیه Back-upبرای سیستمهای DC

• 1-5 معرفی
• 2-5 اندازه و بزرگی باتری
• 1-2-5 توصیف یک سیستم باتری
• 2-2-5 سیستمی با ولتاژ و زمان back-up اندازه گیری شده
• 3-2-5 تعداد سلولها و باتریها
• 3-5 قیمت و وزن
• 4-5 نتیجه گیری

فصل ششم : برکرهای مدار سیستمهای DC

• 1-6 معرفی
• 2-6 مفاهیم اساسی
• 1-2-6 عملکرد اصلی یک برکر مدار
• عملیات برکر عبارتند از
• 2-2-6 تشخیص اورجریان
• 3-2-6 وقفه مدار
• 3-6 تفاوتهای موجود در وقفه ac و dc
• 4-6 کاربرد برکرهای ac در سیستمهای dc
• 5-6 برکرها برای کاربردهای dc ولتاژ پائین
• 6-6 نتیجه گیری

فصل هفتم : ارزیابی و بررسی اقتصادی

• 1-7 آنالیز هزینه
• 2-7 هزینه های نصب
• 1-2-7 هزینه یکسو کننده
• 2-2-7 هزینه کابلها
• 3-2-7 هزینه سیستم back-up
• 3-7 هزینه های عملیاتی
• 1-3-7 راندمان یکسوساز
• 2-3-7 تلفات کابل
• 4-7 نتیجه گیری

فصل هشتم : نتیجه گیری

• نتیجه گیری (برداشت)
• ضمیمه A
• برنامه هایی برای محاسبات افت ولتاژ