خانه / برق صنعتی و قدرت / آموزش برق و صنعتی / اندازه گیری اختلاف سطح الکتریکی (ولتاژ)

اندازه گیری اختلاف سطح الکتریکی (ولتاژ)

 اندازه گیری اختلاف سطح الکتریکی (ولتاژ)

مقدار ولتاژ دو سر یک مولد یا مصرف کننده همواره به وسیله ولت متر اندازه گیری می شود. چون ولت متر اختلاف پتانسیل بین دو نقطه را اندازه گیری می کند بنابراین باید با دو سر مصرف کننده یا مولد به صورت موازی قرار گیرد.

طرز قرار گرفتن ولت متر در مدار یک فاز

ولت متر به دو روش مستقیم و غیر مستقیم اختلاف سطح الکتریکی را اندازه گیری می کند:

1.اندازه گیری ولتاژ به صورت مستقیم (ولتاژ پایین)

اندازه گیری مستقیم ولتاژ پایین (کمتر از 500 ولت) در سیستم یک فازه و سه فازه باهم متفاوت می باشد. به طوری که در سیستم یک فازه ولت متر مطابق شکل بالا مستقیما به فاز و نول وصل شده، ولتاژ مصرف کننده یا شبکه را اندازه گیری می کند. ولی در سیستم سه فازه باید حالت های مختلف ولتاژ را (فاز به نول و فاز به فاز) اندازه گیری نماییم. که اگر بخواهیم مستقیما ولت متر را به صورت ثابت وصل نماییم نیاز به شش عدد ولت متر است.

(L3 _ N. L2_ N. L1_ N , L2 _ L3 . L1 _ L3 . L1 _ L2 )

در این حالت هزینه اندازه گیری بیشتر شده و تابلو نیاز به فضای بیشتر خواهد داشت به جای استفاده از شش عدد ولت متر از کلید ولت و یک عدد ولت متر استفاده می گردد.

که کلید ولت متر دارای شش ترمینال به نام های L3 و L2 و L1 و N ترمینال ورودی که به شبکه سه فاز همراه با نول وصل شده و دو عدد ترمینال خروجی به نام U و V بوده که به ولت متر وصل می شود. با استفاده از سلکتور کلید گردان می توان مورد اندازه گیری دلخواه را برای کنترل ولتاژ انجام داد که این کلیدها می تواند چهارحالته یعنی اندازه گیری ولتاژهای فازی و حالت خاموش L1_ N ، L2 _ N ، L3 _ N و هفت حالته برای اندازه گیری ولتاژ های فازی ، ولتاژهای خطی و حالت خاموش L1 _ L2 ، L1 _ L3 ، L2 _ L3 ، L1_ N ، L2_ N، L3 _ N و 0 می باشد.

کلید ولت

کلید ولت و ولت متر می تواند جدا از هم یا هر دو در یک مجموعه ساخته شده باشد. مانند شکل زیر امروزه با توجه به پیشرفت تکنولوژی مجموعه آمپرمتر و ولت متر دیجیتالی را به صورت یکپارچه ساخته اند که از مزایای این دستگاه حجم کمتر_ هزینه کمتر و نصب آسان می باشد.

چند نوع ولت متر تابلوئی و کلید ولت

2.اندازه گیری ولتاژ به صورت غیر مستقیم ( ولتاژهای بالا)

اکثر ولت مترهای ساخته شده، تا ولتاژ 500 ولت را اندازه گیری می کنند. ولی در شبکه های الکتریکی که مقدار ولتاژ 20 و 63و 123و …. کیلو ولت بوده و بیش از حد مجاز قابل اندازه گیری توسط ولت متر به صورت مستقیم می باشد و از نظر حفاظتی و عایق بندی نمی توان ولتاژ بالا را با این دستگاه ها اندازه گیری نمود. برای اندازه گیری ولتاژهای بالای قابل تحمل ولت متر از دو روش، ترانسفورماتور ولتاژ (P.T) و ترانسفورماتور خازن (CVT) استفاده می کنند.

اندازه گیری به وسیله ترانسفورماتور ولتاژ P.T

این ترانسفورماتورها ولتاژ فشار قوی را به ولتاژ فشار ضعیف تبدیل و مدار اندازه گیری را از مدار فشار قوی جدا و در نتیجه دستگاه های اندازه گیری را در مقابل ولتاژهای زیاد ناگهانی محافظت می کند. ترانسفورماتورهای ولتاژ برای اختلاف سطح هایی از 400 ولت تا 400 کیلو وات طرف اولیه و 110 تا 120 ولت در طرف ثانویه ساخته می شوند.

در مدار ثانویه آن ولت متر قرار می گیرد که مقاومت داخلی آن زیاد و در نتیجه جریان آن بسیار کم است. که تقریبا حالت بی باری خواهد داشت، بنابراین جریان اولیه ترانسفورماتور نیز بسیار کوچک خواهد بود. عایق بندی سیم پیچی اولیه و ثانویه ترانسفورماتور ولتاژ از یکدیگر دارای اهمیت زیاد است و مدار مغناطیسی آن ها مسدود و عملا بدون پراکندگی خطوط مغناطیسی است. نسبت تبدیل ترانسفورماتور ولتاژ اعداد 10 و 20 و 50 و 100 و یا 1000 انتخاب می گردد، به طوری که بتوان در ثانویه از ولت مترهای استاندارد استفاده نمود. مقدار این ضریب روی ترانسفورماتور نوشته می شود.

شکل زیر اتصال ترانسفورماتور ولتاژ را با ولت متر در ولتاژهای بالا نشان می دهد.

طرز اندازه گیری ولتاژهای زیاد

ترانسفورماتورهای ولتاژ به غیر از اندازه گیری، برای رله گذاری جهت حفاظت خطوط فشارقوی و در کنتورها برای اندازه گیری انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد. کلاس دقت ترانسفورماتورهای ولتاژ معمولا 0.1، 0.2، 0.5 و 1 و 3 می باشد.

 

اندازه گیری به وسیله ترانسفورماتور خازنی (CVT)

در این نوع اندازه گیری خازن به عنوان یک مقسم ولتاژ مورد استفاده قرار می گیرد به طوری که این ترانسفورماتور از یک گروه خازن های مرتبط، که شامل تعدادی خازن سری متصل شده به واحدهای خازن جانبی می باشد تشکیل شده است ظرفیت خازنی خازن ها طوری انتخاب می شوند که ولتاژ نامی خط نسبت به زمین را تحمل نموده و در دو سر نزدیک ترین واحد خازن نسبت به زمین تقریبا 10% ولتاژ کل قرار گیرد.

تقسیم ولتاژ در خازن ها به نسبت مقاومت خازنی، خازن های سری شده انجام می گردد که می توان از طریق رابطه زیر مقدار مقاومت خازنی را تعیین نمود.

42 002

Xc :مقاومت خازنی بر حسب اهم

C :ظرفیت خازن بر حسب فاراد

ω :سرعت زاویه ای بر حسب رادیان بر ثانیه

در صورتی که قدرت خازن در دسترس باشد ازرابطه زیر می توان مقدار مقاومت خازنی را تعیین نمود.

44 002

Vc :ولتاژ دو سر خازن بر حسب ولت

Qc:قدرت خازن بر حسب V.A.R می باشد.

این روش دارای دقت کمتری در مقایسه با ترانسفورماتورهای ولتاژ بوده و تلفات آن بیشتر است. (حدود 150 وات) بنابراین از این روش بیشتر برای مقاصد رله گذاری حفاظتی در ولتاژهای بالا در پست ها استفاده می کنند. شکل زیر طرز قرار گرفتن خازن و ولت متر در مدار و شکل ظاهری CVT را نشان می دهد.

ترانس ولتاژ خازنی

مثال: شبکه الکتریکی20kv، 50hz سه فاز مفروض است برای اندازه گیری ولتاژ از طریق PT و CVT، نسبت تبدیل ترانسفورماتور ولتاژ و مقادیر خازن مورد نیاز برای اندازه گیری ولتاژ را محاسبه نموده مقدار ولتاژ دو سر ولت متر را در هر حالت تعین نمایید.

حل: با توجه به این که ثانویه ترانسفورماتورهای ولتاژ 110 ولت می باشد. پس نسبت تبدیل ترانسفورماتور برای اندازه گیری ولتاژ فازی برابر است با:

44 003

ولت متر 110 ولت انتخاب شده ولی از طریق اعداد صفحه نمایش 11/5KV را نمایش می دهد.

برای اندازه گیری با خازن باید یک عدد خازن کمکی (Cv) که 10% ولتاژ را نسبت به زمین می تواند تحمل نماید. انتخاب و یک سری خازن که 90% ولتاژ را تحمل می کنند انتخاب گردد.

پس ولتاژ خازن کمکی 

44 001

مجموع ولتاژهای خازن های اصلی

45 002

با انتخاب قدرت خازن 50KVAR داریم

مقاومت خازنی کل خازن ها

45 003

جریان خازن ها

45 004

45 005

ظرفیت خازن اصلی + کمکی 

45 006

چون خازن ها با هم سری شده اند. ظرفیت خازن کمکی

Cv = 1/2 x10= 12µf

45 007

مجموع خازن های اصلی 

45 008

اگر خازن های اصلی چهارعدد خازن سری انتخاب گردد. 

45 009

 

 

 

ولتاژ هرکدام از خازن های اصلی 

45 10

نسبت تبدیل ترانسفورماتورهای ولتاژ در پست 20 کیلو وات برابر20000/100 ولت می باشد. مشخصات فنی یک نوع CVT استفاده شده در پست 63kv به قرار زیر است

نسبت تبدیل ولتاژ: 63000/100 ولت

توان: 100 ولت آمپر با کلاس 0.5

بار حرارتی قابل مجاز: 500 ولت آمپر

مورد استفاده: برای تغذیه ولت متر 86-0 کیلو ولت و رله های حفاظتی

 موسسه خیریه حمایت از کودکان مبتلا به سرطان

 نویسنده : آرزو رضوانی

 تاریخ انتشار :

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *




مطلب پیشنهادی

32-001-1

کنتاکتورها ( مقادیر نامی _ طرز انتخاب )

کنتاکتور الکترومغناطیسی  تعریف: کنتاکتور کلید الکترومغناطیسی می باشد که با وصل برق به بوبین آن …