به منظور بررسی های هامونیک می توان از روش و مدل های مختلف کوره های قوسی استفاده نمود و بطور کلی این مدل ها به روش های حوزه زمان و حوزه فرکانس تقسیم بندی شده اند.
در این مبحث تفاوت بین این دو روش تشریح و ارزیابی می گردد. و شش نوع مدل برای کوره های قوسی در حوزه زمان و فرکانس انتخاب شده اند تا اثرات آن روی پارامترهای هارمونیکی مورد مطالعه قرارگیرد. نتایج شبیه سازی نیز بدست آمده است و مقایسه این نتایج نشان می دهد تا زمانیکه اختلافی بین روش های حوزه زمانی و فرکانسی وجود داشته باشد، مدل های مختلف کوره قوس روی شکل موج ولتاژ و درصد اجزا هارمونیک شبکه توزیع موثر است(collantes et al,1997).

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

یک کوره قوسی می تواند یک بار نامتعادل غیرخطی و بارمتغیر نسبت به زمان باشد که می تواند مشکلاتی را در کیفیت شبکه برق فراهم کند. یک بارکوره قوسی می تواند منجر به نامتعادلی هارمونیک ها و هامونیک های داخلی و نوسانات خفیف ولتاژ گردد. خاصیت دینامیکی(جنبشی)کوره قوسی نیز در منحنی مشخصه ناموزون شکل زیر نشان داده شده است.
شکل ۳-۱: مدل (۱) منحنی مشخصه V-I
داشتن یک مدل سه فاز دقیق کوره قوس برای مطالعه هارمونیکی وجبران سازی فلیکر (نوسانات) ضروری بنظر می رسد. چون فرایند ذوب یک فرایند تصادفی و متغیر است، داشتن یک مدل دقیق برای کوره قوسی پیچیده ومشکل است(hoshmand et al.,2008).
عواملی که روی عملکرد کوره تاثیر دارند عبارتند از:
موادی که ذوب می شوند و موادی که عمل خلوص سازی انجام می دهند^[۱]
موقیت الکترودها
نحوه کنترل بازوی الکترودها
ولتاژ سیستم تغذیه و امپدانس ها می باشند.
بنابراین توضیح کوره بستگی به موارد زیر دارد:
ولتاژ قوس
جریان قوس
طول قوس(توسط موقعیت الکترودها تعیین می شود)
در حال حاضر روش های متعددی برای مدل سازی کوره قوسی سه فاز وجود دارد، بطور کلی این روش ها به دو ودسته حوزه زمان و حوزه فرکانس تقسیم بندی می شوند جزییات این مدل کوره های قوس بصورت زیرتعریف می گردند:
۱)روش منحنی مشخصه V – I(تینگ و همکاران، ۱۹۹۷)
۲)روش مدار غیرخطی حوزه زمان(مونتاناری و همکاران، ۱۹۹۴)
۳)روش منبع ولتاژ هارمونیکی(آچا و کلودیو، ۲۰۰۴)
۴)روش حل معادله دیفرانسیل غیرخطی هارمونیکی (تانگ و همکاران ۱۹۹۷)
۵)روش فرایند تصادفی(بلزیک و پاپیک، ۲۰۰۳)
منحنی مشخصه V-I که درمرجع(کوسکو و تامپسون، ۲۰۰۷) آمده ساده و مستقیم است که می تواند در شرایط کار خاص جوابگو باشد و ساده سازی منحنی مشخصه V-I عامل اصلی در دقت آن می باشد. (مرجع۸-۷)روش منبع ولتاژهارمونیکی که درمرجع (مونتاناری و همکاران ۱۹۹۴) به آن اشاره شده است بر اساس مطالعه یک نوع مشخص از شکل موج ولتاژ قوس طراحی شده است. مشکل موجود در این شکل موج ولتاژ سیستم کوره قوسی است که نمی تواند حداکثر توان را منتقل سازد. یک روش تعریف شده درمرجع (سامت و همکاران، ۲۰۰۸) به خوبی می تواند مدل سازی کوره قوس را نشان دهد. اما این روش بر اساس یک فرمول تجربی قرارگرفته است. روش حل معادله غیرخطی هارمونیکی بستگی به شرایط کار و موقعیت و شرایط جغرافیایی سیستم دارد. روش فرایند تصادفی می تواند منعکس کننده عملکرد سیستم کوره قوسی باشد، اما در این روش برای بررسی های نوسانات ولتاژ اهمیت زیادی دارد(Varadan et al.,1996).
درنتیجه مقایسه تفاوت مدل های کوره قوسی شش مدل درحوزه زمان وفرکانس بیان می گردد.
۳-۲-۱ مدل های کوره قوس
۳-۲-۱-۱ روش مطالعه و بررسی حوزه زمان
در مرجع روش حوزه زمان یکی از دو روشی است که براساس مطالعه سیستم کوره قوس استوار است برای مطالعات هارمونیک، (FFT^[2]شکل موج واقعی اعمال شده است که به اجزاء هارمونیک در روش حوزه فرکانس خواهیم رسید) می توان بصورت روش منحنی مشخصه V-I و روش مدار معادل دسته بندی نمود:
الف : روش مشخصه V-I (VIC ) :
روش VIC از تحلیل های عددی برای حل معادله دیفرانسیلی توصیف کننده کوره استفاده می کند.
از آنجا که VICهای متفاوت شکل موج های متفاوتی برای ولتاژ کوره می دهند در این بحثVIC های
متفاوتی را برای بدست آوردن مدل های متفاوت بررسی می کنیم.
مدل(۱)
شکل زیر نشان دهنده یک منحنی مشخصه واقعی V – Iبصورت خط چین درمرجع(تینگ و همکاران،۱۹۹۷) می باشد. فرض براین است که ولتاژشروع جرقه(Vig)وولتاژتحریک (Vex) توسط طول قوس درخلال عملکرد کوره قوسی تعیین می گردد.R1 وR2 را شیب های خطوط OAو ABدر نظر می گیرند.
شکل ۳-۲ : مدل (۱) منحنی مشخصه V-I
در یک سیکل کاری منحنی مشخصه V-I بشرح زیر تعریف می شود:
(۳-۲-۱)
که در آن : i1 جریان روشن کننده قوس وi2: جریان خاموش کننده قوس می باشند و به صورت زیر تعریف می شوند:
(۳-۲-۲)
مدل (۲)
نوع دیگر ساده شده از منحنی مشخصه VIC (ازگان و ابور، ۲۰۰۲) درشکل ۳-۲ نشان داده شده است :
شکل ۳-۲ : مدل (۲) منحنی مشخصهV-I
ازآنجاکه پلاریته ولتاژقوس خیلی سریع تغییر می کند، در این مدل از زمان صعود ولتاژ صرف نظر شده است. که در نتیجه تغییر ناگهانی ولتاژ قوس، در زمان صفر شدن جریان اتفاق می افتد. بنابراین نیم سیکل مثبت منحنی VICبصورت زیر بیان می شود:
(۳-۲-۳)
که در این رابطه sign تابع علامت است.
vو i ولتاژ و جریان کوره می باشند Cو D اعداد ثابت وVat ولتاژی است که به طول قوس بستگی دارد و رابطه آن با طول قوس به صورت زیر است:

(۳-۲-۴)
Vat = A + B.L