آموزش مهندسی برق

زمین و رسانای مدار و سیستم اتصال عمدی بین برق است

هادی های سیستم و الکترودهای زمینی که اتصال موثری به آنها فراهم می کند

زمین (زمین). اهداف اساسی که دنبال می شود این است

• افزایش ولتاژهای اضافی ناشی از صاعقه ،

محدود کردن موج خطوط یا تماس غیر عمدی با خطوط فشار قوی

• در هنگام کارکرد عادی ولتاژ به زمین را تثبیت کنید و

• تسهیل عملکرد دستگاه جریان اضافی در صورت بروز خطاهای زمینی.

2.7.1.1 عوامل م Choiceثر در انتخاب سیستم زمین گیر یا غیرمحور

زمین یا خاموش کردن سیستم الکتریکی سوالی است که باید گاهی با آن روبرو شد

توسط اکثر مهندسانی که برنامه ریزی توزیع برق را بر عهده دارند. تصمیمی به نفع الف

سیستم زمینی منجر به این سوال می شود که چگونه زمین بزنیم.

تعاریف

• کاملاً مستحکم: بدون وجود امپدانس زمینی عمدی.

• به طور موثر زمینی: از طریق اتصال زمین به اندازه کافی کم زمین

امپدانس (ذاتی یا عمدی اضافه شده یا هر دو) به گونه ای که خطاهای زمینی که

ممکن است ایجاد کند ولتاژ بیش از حد تعیین شده برای دستگاه ، مدار ،

یا سیستمهای تا این حد زمینی R0 <X1 ، X0

• مقاوم در برابر زمین: خطای زمین تا 10 A مجاز است.

• برای سرویس دهی بارهای خط به خنثی: Z0

• Unrounded: بدون اتصال عمدی زمین به سیستم.

تداوم خدمات

سالهاست که تعداد زیادی از سیستمهای توزیع کارخانه های صنعتی کار می کنند

غیرمستقیم (شکل 2.45) در سطوح مختلف ولتاژ. در بیشتر موارد این کار با

به فکر به دست آوردن درجه دیگری از تداوم خدمات است. این واقعیت است که هر یک از تماس

بعید است که بین یک فاز سیستم و زمین ایجاد شود

قطع هر بار ممکن است مزیت بسیاری از گیاهان باشد (به عنوان مثال ، زیردریایی ها) ،

از نظر اهمیت با توجه به نوع گیاه متفاوت است. در بیشتر موارد سیستم ها به گونه ای طراحی می شوند که دستگاه های محافظ مدار معیوب را برطرف کنند

مدار از سیستم صرف نظر از نوع خطا. به طور کلی یک خطای فاز به زمین است

منجر به جدا شدن فوری مدار خطا با قطع شدن همراه از مدار می شود

بارهای موجود در آن مدار (شکل 2.46). با این حال ، تجربه در تعدادی از سیستم ها نشان داده شده است

که تداوم خدمات بیشتر می تواند با خنثی زمینی نسبت به سیستم های خنثی بی اساس. خطاهای متعدد به زمین

اگرچه خطای زمین در یک فاز از یک سیستم غیرمستقیم به طور کلی باعث ایجاد a نمی شود

وقفه سرویس ، وقوع خطای زمینی دوم در فاز دیگری قبل

اولین خطا برطرف می شود و منجر به قطع می شود (شکل 2.47). اگر هر دو خطا روی هم باشد

فیدر ، آن فیدر باز می شود. اگر عیب دوم مربوط به فیدر دیگری باشد ، هر دو فیدر هستند

ممکن است deenergized شود هرچه مدت زمان بروز خطای زمین در سیستم غیرمجاز مجاز باشد ، بیشتر خواهد بود

احتمال وقوع خطای زمینی دوم در فاز دیگر و در نتیجه قطع شدن وجود دارد.

مزیت یک سیستم غیرمستقیم در کاهش فوری بار بر روی

وقوع یک خطای زمین ممکن است با عمل نادیده گرفتن a

خطای زمین تا زمان بروز خطای دوم و تعمیرات مورد نیاز برای بازگرداندن سرویس. با

یک سیستم بی اساس بسیار مهم است که یک برنامه نگهداری سازمان یافته است

فراهم شود تا اولین خطای زمینی در اسرع وقت پس از آن شناسایی و برطرف شود

بسیاری از خطرات موجود در پرسنل و اموال موجود در برخی از سیستم های الکتریکی صنعتی

نتیجه زمینی ضعیف و یا وجود نداشتن تجهیزات الکتریکی و فلزی هستند

سازه های. اگرچه در بخش بعدی موضوع زمینی تجهیزات مورد بررسی قرار می گیرد ، اما

توجه به این نکته مهم است که صرف نظر از زمین بودن یا نبودن سیستم ، ملاحظات ایمنی

نیاز به زمین دقیق تجهیزات و سازه ها دارد.

اتصال مناسب به سیستم توزیع ولتاژ پایین (600 ولت یا کمتر) ممکن است منجر شود

احتمال تصادفات برای پرسنل کمتر از ترک سیستم است که ظاهراً بی اساس است.

آگاهی از اتصال زمین به طور کلی باعث مراقبت بیشتر از طرف خواهد شد از کارگر

این اشتباه است که باور کنیم در یک سیستم غیرمستقیم ممکن است شخص با یک فرد پرانرژی تماس بگیرد

هادی فاز بدون خطر شخصی. همانطور که شکل 2.48 نشان می دهد ، یک سیستم غیرمستقیم

با ظرفیت فاز به زمین متعادل ولتاژهای خط به خنثی را درجه بندی کرده است

بین هر رساننده فاز و زمین وجود دارد. به طور تصادفی یا عمدی تماس بگیرید

چنین رسانایی ممکن است در اکثر موارد خطری جدی ، شاید کشنده داشته باشد.

در طول مدتی که خطای زمین در یک مرحله از سیستم غیرمجاز باقی مانده است ، پرسنل

تماس با یکی از مراحل دیگر و زمین تحت ولتاژ 1.73 قرار می گیرند (یعنی

است،

) زمانهایی که در یک سیستم کاملاً بی طرف و خنثی تجربه می شوند.

الگوی ولتاژ همان موردی است که در شکل 2.48c نشان داده شده است اکثر سیستم های صنعتی در برابر صاعقه مستقیم محافظت می شوند (شکل 2.49).

بسیاری از مدارها یا در مجاری زیرزمینی هستند یا در مجاری فلزی زمینی یا

مسیرهای مسابقه حتی مدارهای سیم باز نیز اغلب توسط سازه های فلزی مجاور محافظت می شوند

و ساختمانها برقگیرهای بزرگی که در سرویس ورودی اعمال می شوند ، ولتاژهای موج را کاهش می دهند

در داخل کارخانه حاصل از برخورد صاعقه به خطوط سرویس دهی در معرض. دیگر

برای محافظت از قدرت ضربه کم ، ممکن است برنامه های برقگیر در داخل کارخانه لازم باشد

دستگاههایی مانند چرخش ماشین و رایانه. تغییر مسیر

عملکرد سوئیچینگ عادی در سیستم (به عنوان مثال ، سوئیچینگ خازن) می تواند باعث اضافه ولتاژ شود.

اینها معمولاً بیش از سه برابر ولتاژ طبیعی و کوتاه نیستند

مدت زمان. این خط انتقال دارای برج های فولادی با 10 عایق چینی است. برج زیاد

امپدانس شامل یک مقاومت 20 Ω در سری با 20 میکرومتر اندوکتانس است. مدل

برای شبیه سازی دو مقره اول در شکل E2.9.1 نشان داده شده است. توجه داشته باشید که انتقال

خط را می توان با خط انتقال PSpice (بدون تلفات) مدل T ، جایی که Z0 شبیه سازی شده است

Ω ، f¼60 هرتز و NL همانطور که در شکل E2.9.1 نشان داده شده است. سوئیچ کنترل شده جریان می تواند باشد

شبیه سازی شده توسط W ، جایی که ION

الف) چهار طول دهانه را بر حسب متر محاسبه کنید.

ب) محاسبه (با استفاده از PSpice) و رسم ولتاژ خط انتقال (در MV) به عنوان یک تابع

زمان (در μs) در نقطه اعتصاب ، در مقره اول و در عایق دوم. تمام قطعات فلزی در معرض تجهیزات الکتریکی (از جمله قاب ژنراتور ، نصب

پایه ها ، وسایل الکتریکی و محفظه ها) باید به یک الکترود اتصال داده شوند.

اهداف اساسی

زمینی تجهیزات ، بر خلاف زمینی سیستم ، به روشی مربوط می شود

ماده رسانای غیرالکتریکی ، که هادیهای انرژی را در بر می گیرد یا در مجاورت آن است

به هم پیوسته و زمینی شود. اهداف اساسی که دنبال می شود

به شرح زیر:

• برای حفظ اختلاف پتانسیل پایین بین اعضای فلزی مجاور و در نتیجه آن

از مردم در برابر قرار گرفتن در معرض خطر ولتاژ شوک الکتریکی در یک منطقه خاص محافظت کنید ،

• برای فراهم کردن قابلیت حمل جریان ، هم از نظر اندازه و هم از نظر مدت ، کافی برای

جریان خطای زمینی را که توسط سیستم حفاظت از جریان اضافی مجاز است بدون

ایجاد آتش سوزی یا خطر انفجار برای ساختمانها یا محتویات ،

• ایجاد یک مسیر الکتریکی موثر که جریانهای خطای زمین بدون آن جریان داشته باشند

ایجاد آتش سوزی یا خطر انفجار ، و

• برای کمک به عملکرد برتر سیستم الکتریکی (به عنوان مثال ، سرکوب دیفرانسیل)

و نویز الکتریکی حالت مشترک ، که در فصل 11 بحث شده است).

تحقیقات نشان داده است که داشتن اتصالات الکتریکی خوب مهم است

بین بخشهای مجاری یا مسیرهای فلزی که به عنوان زمین تجهیزات استفاده می شوند

مسیرها ، و اطمینان از سطح مقطع کافی و هدایت این زمین

راه ها. در جاهایی که سیستم ها کاملاً زمین خورده اند ، هادی های اتصال تجهیزات به هم متصل می شوند

به سیستم هادی زمینی و هادی الکترود زمینی در سرویس

تجهیزات و منبع یک سیستم جداگانه مشتق شده مطابق با استاندارد انگلیس [59] در مورد زمین گیری متداول ترین منبع از

خطر ناشی از الکتریسیته ساکن ، احتباس شارژ هادی است ، زیرا عملاً

تمام انرژی ذخیره شده می تواند در یک جرقه به زمین یا هادی دیگر منتقل شود.

روش پذیرفته شده برای جلوگیری از خطر اتصال همه هادی ها به یکدیگر است

و از طریق مسیرهای الکتریکی با مقاومت کافی به زمین می روند تا بتوانند آرامش داشته باشند

اتهامات این در استاندارد اصلی انگلیس (1980) بیان شد و اجرا می شود

در سراسر جهان [60].

هدف از زمین شناسی استاتیک

تجمع الکتریسیته ساکن ، روی مواد یا تجهیزات مورد استفاده یا پردازش

توسط پرسنل عملیاتی ، خطر بالقوه جدی در هر منطقه ای که باشد را به وجود می آورد

گازهای قابل احتراق ، گرد و غبار یا الیاف وجود دارد. تخلیه تجمع استاتیک

برق از یک شی به زمین یا به یک جسم دیگر غیر قابل پتانسیل دیگر است

اگر در حضور به راحتی قابل احتراق اتفاق بیفتد ، اغلب علت آتش سوزی یا انفجار است

مواد یا مخلوط هوا و بخار قابل احتراق.

2.7.4 اتصال به زمین

مقاومت در برابر زمین. پیچیده ترین سیستم زمینی که می تواند طراحی شود ، می تواند اثبات شود

ناکافی باشد مگر اینکه اتصال سیستم به زمین کافی باشد و پایین باشد

مقاومت. بنابراین نتیجه می شود که اتصال زمین یکی از مهمترین آنهاست

قطعات کل سیستم زمین. همچنین دشوارترین قسمت برای طراحی و طراحی است

به دست آوردن. اتصال کامل به زمین باید مقاومت صفر داشته باشد ، اما این غیرممکن است

بدست آوردن. مقاومت زمینی کمتر از 1 Ω را می توان بدست آورد ، اگرچه این مقاومت کم است

ممکن است در بسیاری از موارد لازم نباشد. از آنجا که مقاومت مورد نظر با

جریان گسل به زمین ، هر چه جریان گسل بزرگتر باشد ، مقاومت باید پایین تر باشد

[61،62]. شکل 2.50a تغییر شکل هادی زمین به دلیل بزرگ بودن را نشان می دهد

جریان های صاعقه ای.

2.7.5 محاسبه نیروهای مغناطیسی

در مورد محاسبه الکترومغناطیسی [63،64] کار قابل توجهی انجام شده است

نیروهای مبتنی بر تجزیه و تحلیل فرم بسته این روش ها را می توان در هندسی ساده به کار برد

فقط تنظیمات در بسیاری از کاربردهای مهندسی ، هندسی سه بعدی

ترتیبات باید تجزیه و تحلیل شود. بر اساس نظریه توسعه یافته توسط لارنسون

[65] پیکربندی های رسانای رشته ای قابل تحلیل هستند. شکل 2.50a ، b را نشان می دهد

توزیع چگالی نیرو برای خمش رشته ای 90 درجه با جریان I¼100 kA.

آرایش های سه بعدی در [66] بررسی شده است.

پیکربندی سه فاز دلتا / زیگزاگ برای تغذیه بارهای نامتعادل استفاده می شود

و یکسوسازهای سه فاز. شما ممکن است شرایط ترانسفورماتور ایده آل را فرض کنید. حتی وقتی فقط

یک بار از خط به خط (به عنوان مثال ، Rload) از ثانویه وجود دارد مدار فرمان ستاره مثلث همانطور که در شکل P1.3 نشان داده شده است ،

جریان های خط اصلی ~ ILA ، ~ ILB و ~ ILC متعادل خواهند شد زیرا بار خط به خط است

توزیع شده در هر سه ترانسفورماتور (تک فاز). این مزیت یک دلتا / زیگزاگ است

پیکربندی اگر در سمت ثانویه بار مقاومت به خط از خط وجود داشته باشد

همانطور که در شکل P1.3 نشان داده شده است ، یک نمودار مرحله ای از جریان اصلی و ثانویه ترسیم کنید

همانطور که در شکل P1.3 تعریف شده است. برای راحتی شما ممکن است همان ولتاژ را فرض کنید

تعاریف مانند شکل P1.2 و (N1 / N2) ¼1 اعمال می شوند. برای زاویه های فاز متعادل 0 درجه ، 120 درجه و

240 درجه ولتاژ و جریان می توانید از کاغذ شش ضلعی استفاده کنید در صورت وجود بار مقاومت از خط به خنثی در آنالیز ، مسئله 1.3 را تکرار کنید

طرف ثانویه (j ~ بار می کنم

j¼10 الف) موجود ، همانطور که در شکل P1.4 نشان داده شده است. یعنی نمودار فازور drawa

جریانهای اولیه و ثانویه همانطور که در شکل P1.4 تعریف شده است. برای راحتی شما

ممکن است فرض کنید که همان تعاریف ولتاژ در شکل P1.2 و (N1 / N2) ¼1 اعمال شده است. که در

در این حالت بار به دو ترانسفورماتور (تک فاز) توزیع می شود. برای زاویه فاز متعادل

0 درجه ، 120 درجه و 240 درجه ولتاژ و جریان ممکن است از کاغذ شش ضلعی استفاده کنید تجزیه و تحلیل PSpice را برای مدار شکل P1.6 انجام دهید که در آن یک یکسوساز دیود سه فاز وجود دارد

بدون فیلتر (به عنوان مثال ، ظرفیت Cf

¼0) در خدمت بارگذاری است. شما ممکن است ترانسفورماتور ایده آل فرض کنید

شرایط برای راحتی شما ممکن است (N1 / N2) ¼1 ، Rsyst فرض کنید

600 ولت cos (ωt - 240 درجه) ، دیودهای ایده آل D1

به D6 ، و بارگذاری کنید

¼10 Ω یک دوره ولتاژ یا جریان را بعد از حالت پایدار رسم کنید

به درخواست قسمتهای زیر رسیده است.

الف) ولتاژهای خط به خط vAB (t) و vab (t) را رسم کرده و در معرض تحلیل فوریه قرار دهید. چرا

آیا آنها متفاوت هستند؟

ب) نمودار ورودی و جریان فعلی iAL (t) از دلتا اولیه را به یک تجزیه و تحلیل فوریه رسم کنید.

توجه داشته باشید که جریانهای خط ورودی دلتا اولیه شامل 3 ، 6 ، 9 نیست

دوازدهم ، . ، یعنی اجزای جریان توالی صفر هارمونیک.

ج) نمودار جریان فازی iAph (t) از دلتا اولیه را به یک تجزیه و تحلیل فوریه ترسیم کنید.

چرا جریانهای فاز دلتا اولیه شامل 3 ، 6 ، 9 نیست ،

دوازدهم ، . ، یعنی اجزای جریان توالی صفر هارمونیک ؟ سلول [65]

باتری [66] را جایگزین کنید (با ولتاژ VDC

¼ 300 V) از شکل E1.3.1 توسط معادل آن

مدار پیل سوختی همانطور که در شکل 2 [67] شرح داده شده است. ممکن است فرض کنید که در شکل 2 از [67]

¼1 ثانیه پارامترهای باقیمانده مدار معادل پیل سوختی

می توان از جدول III [67] برون یابی کرد. تجزیه و تحلیل را همانطور که در برنامه درخواست شده است ، تکرار کنید

مثال 1.3.

مسئله 1.9: عملکرد گذرا یک تغذیه اینورتر به سه

سیستم برق فاز هنگام تأمین توسط سلول سوختی [65]

منبع DC را جایگزین کنید (با ولتاژ VDC

¼450 ولت) از شکل E1.5.1 توسط معادل آن

مدار پیل سوختی همانطور که در شکل 2 [67] شرح داده شده است. ممکن است فرض کنید که در شکل 2 از [67]

¼1 ثانیه پارامترهای باقیمانده مدار معادل پیل سوختی

می توان از جدول III [67] برون یابی کرد. تجزیه و تحلیل را همانطور که در برنامه درخواست شده است ، تکرار کنید

مسئله 1.10: سرکوب هارمونیک 30 هرتز با یک دستگاه اختصاصی

یک درایو تهویه مطبوع (موتور کمپرسور) جریان زیر هارمونیکی ایجاد می کند

¼1 A به دلیل هارمونیک های مکانی (به عنوان مثال ، انتخاب تعداد شکاف ها ، خارج از مرکز بودن روتور).

بار حساس تغذیه شده از همان ترانسفورماتور قطب در معرض ولتاژ ترمینال با قرار می گیرد

فرکانس ضرب و شتم کم 30 هرتز برای سرکوب ترانسفورماتور اختصاصی می توان استفاده کرد

جز component 30 هرتز از منبع تغذیه بار حساس (شکل E1.6.1 و شکل را ببینید)

پارامترهای ترانسفورماتور قطب تک فاز در 60 هرتز XsP هستند

الف) مدار معادل ترانسفورماتور پست (در هر فاز) و مدار ترسیم کنید

ب) نشت مورد نیاز القای نشت اولیه و ثانویه LpD و LsD را پیدا کنید

ترانسفورماتور توزیع پست (در هر فاز) برای RpD

که در آن اولین القا القا اولیه از طرف اولیه به طرف ثانویه است ترانسفورماتور توزیع

ج) بدون استفاده از ترانسفورماتور اختصاصی ، فیلتر پسیو را طوری طراحی کنید که همان باشد

کاهش هارمونیک حاصل می شود. ولتاژ انتقال برق در 13.8 کیلو ولت-لیتر. کل تقاضای برق از سیستم مطلوب است

5 MVA: 3 MVA یک بار مبدل استاتیک شش پالسی است (یکسو کننده سه فاز با شلیک

زاویه α530 درجه ، توجه داشته باشید cos 1

غیر خطی 0.955 ¼ کس α α)) ، در حالی که 2 MVA باقی مانده است

یک بار خطی (موتور القایی) در cos-1 است

جابجایی عقب مانده (استقرایی) 0.8 line خطی

(قدرت بنیادی) عامل. امپدانس سیستم Zsyst است

الف) قدرت ظاهری اتصال کوتاه SSC را در PCC محاسبه کنید.

ب) جریان اتصال کوتاه Iscphase را پیدا کنید.

ج) قبل از نصب فیلتر ، فاکتور جابجایی (توان اساسی) را محاسبه کنید

ϕ1 بدون فیلتر

در کل ، جایی که ϕ1 بدون فیلتر

کل زاویه بین ولتاژ اساسی است

e Vphase ¼Vphase∠ 0 درجه و کل جریان فاز اساسی. نکته: برای محاسبه

از ~ I totalphase شما ممکن است:

• از نمودار فازوری (در هر فاز) استفاده کنید و محاسبات را با استفاده از قانون کسینوس انجام دهید (نگاه کنید به

شکل P1.12.2): a2¼b2 + c2 - 2 b c cos (α)

• نمودار فازور را به مقیاس رسم کنید و پیدا کنید ~ I کل فاز را با استفاده از روش گرافیکی ، یا

• نمودار مرحله ای را ترسیم کرده و از محاسبات پیچیده استفاده کنید.

د) جریان ها و ولتاژهای هارمونیک را بدون فیلتر محاسبه کنید.

ه) یک فیلتر LC غیرفعال در نقطه اتصال مشترک (PCC) طوری طراحی کنید که اساسی باشد

(60 هرتز) جریان از فیلتر ~ IF است

¼ j100A. در محاسبه طراحی فیلتر شما

ممکن است از تأثیر مقاومت اهمی فیلتر (RF) غافل شوید

¼0) فیلتر را تنظیم کنید

به هارمونیک ششم: این منجر به دو معادله و دو ناشناخته (LF و CF) خواهد شد.

و) فاکتور جابجایی (توان اساسی) cos cos1 با فیلتر را محاسبه کنید

کل بعد از فیلتر است

نصب شده است آیا این طراحی فیلتر از نظر جابجایی قابل قبول است (توان اساسی)

هفتم این دو مقدار اطلاعاتی را در مورد شرایط تشدید فراهم می کنند

درون فیدر چه نوع تشدید وجود دارد؟

ح) جریان ها و ولتاژهای هارمونیک را با فیلتر محاسبه کنید.

من) آیا استفاده از فیلتر LFCF مزیتی دارد (به شکل P1.12.3b نگاه کنید) در مقایسه با آن

از شکل P1.12.3a؟ در صورت مقاومت RF مقاومت در فیلتر کردن چه تاثیری دارد

موازی در متصل است

موازی با سلف LF (نگاه کنید به شکل P1.12.3c)؟ در حدود IEEE-519 همانطور که توسط مقاله دافی و استراتفورد پیشنهاد شده است: 64

مقاله نشان می دهد که (بدون فیلتر) یازدهم ، سیزدهم ، 23 ، 25 ، 35 ، 37 ، 47 ، و 49

هارمونیک های فعلی حدود IEEE-519 و هارمونیک یازدهم و سیزدهم را برآورده نمی کنند

ولتاژها دستورالعملهای IEEE-519 را نیز نقض می کنند.

الف) طراحی اولیه شما می توانید با استفاده از Luc1 mHandR¼0.10Ω در دسترس نباشید.

آیا این سلف برای چنین طراحی فیلتر ANRL مناسب است؟ محاسبه اساسی (60 هرتز)

از طریق فیلتر RLC و این جریان را با جریان کل بار مقایسه کنید.

ب) جریانهای هارمونیک و ولتاژهای هارمونیک (5 تا 19) را در PCC بعد از آن محاسبه کنید

فیلتر نصب شده است در این فصل رفتار ترانسفورماتورها تحت ولتاژ هارمونیک و

شرایط فعلی ، و مدل های ترانسفورماتور هارمونیکی مناسب برای محاسبات تلفات را معرفی می کند ،

تجزیه و تحلیل جریان قدرت هارمونیک و محاسبه توابع کاهش دهنده. بعد از یک

معرفی مختصر مدل ترانسفورماتور معمولی (سینوسی) ، تلفات ترانسفورماتور

با تأکید بر تأثیر ولتاژ و هارمونیک های جریان ارائه شده است. چندین

تکنیک های محاسبه عوامل تخریب ترانسفورماتور تک فاز (توابع)

معرفی می شوند پس از آن ، یک بررسی از مدل های هارمونیک ترانسفورماتور داده شده است. در ادامه

بخشها ، مسائل مربوط به فرورانسونانس ، جریانهای القایی مغناطیسی (GIC) ،

و زمین ترانسفورماتور ارائه شده است. همچنین بخشی برای کم کردن ارزش در نظر گرفته شده است

ترانسفورماتور سه فاز.

2.1 SINUSOIDAL (LINEAR) مدل ترانسفورماتورها

شبیه سازی ترانسفورماتور در شرایط عملکرد سینوسی یک موضوع کاملاً تحقیق شده است

و بسیاری از مدلهای حالت پایدار و گذرا در دسترس هستند. با این حال ، هسته های ترانسفورماتور

از مواد فرو مغناطیسی با مشخصات غیرخطی (B – H) یا (λ - i) ساخته شده اند. آنها

سه نوع غیرخطی را نشان می دهد که تجزیه و تحلیل آنها را پیچیده می کند: اثر اشباع ، هیسترزیس

(عمده و جزئی) حلقه ها و جریان های گردابی. این پدیده ها منجر به غیرهوازی می شوند

شکل موج شار ، ولتاژ و جریان در دو طرف اولیه و ثانویه و اضافی

مس (به دلیل هارمونیک جریان) و هسته (به دلیل حلقه های پسماند و جریان های گردابی)

تلفات در فرکانس های اساسی و هارمونیک. تکنیک های خطی برای ترانسفورماتور

مدل سازی از این غیرخطی ها غفلت می کند (با فرض یک مشخصه خطی (λ - i)) و

از مقادیر ثابت برای القا مغناطش و مقاومت در برابر از بین رفتن هسته استفاده کنید. مقداری

مدلهای پیچیده تر وابستگی غیرخطی پسماند و جریان گردابه را فرض می کنند

تلفات با اندازه و فرکانس ولتاژ اساسی ، و از دقیق تر استفاده کنید

مقدار معادل برای مقاومت در برابر از دست دادن هسته. به طور کلی ، تلفات هسته اصلی ترانسفورماتور

می تواند به صورت تقریبی باشد

Pf e ¼Phys + Peddy ¼Khys Bmax fSf + Keddy Bmax f2f 2 (2-1)

که در آن Phys ، Peddy ، Bmax و f تلفات پسماند ، تلفات جریان گردابی ، حداکثر مقدار

چگالی شار و به ترتیب فرکانس اساسی. Khys یک ثابت برای درجه است

آهن به کار رفته و کدی ثابت جریان گردابی برای ماده رسانا است. S است

نمای Steinmetz بسته به نقطه کار از 1.5 تا 2.5 است

هسته ترانسفورماتور

مدلهای گذرا برای شبیه سازی ترانسفورماتور هنگام روشن شدن استفاده می شوند (به عنوان مثال ،

جریانهای هجومی) ، گسلها و انواع دیگر اختلالات. آنها مبتنی بر یک سیستم هستند

معادلات دیفرانسیل وابسته به زمان معمولاً توسط الگوریتم های عددی حل می شوند. گذرا

مدل ها به مقدار قابل توجهی از زمان محاسبه نیاز دارند. مدلهای حالت پایدار

بیشتر از تجزیه و تحلیل مرحله در دامنه فرکانس برای شبیه سازی رفتار ترانسفورماتور استفاده می شود ،

و کمتر از مدلهای گذرا به زمان محاسبات نیاز دارند. مدل سازی ترانسفورماتور برای شرایط سینوسی هدف اصلی این فصل نیست. با این حال ، شکل 2.1

یک مدل خطی مبتنی بر فرکانس نسبتاً ساده و دقیق را نشان می دهد که

در بخش 2.4 به یک مدل هارمونیک گسترش یابد. در این شکل Rc ضرر اصلی است

مقاومت ، Lm القا مغناطیسی (خطی) است و Rp ، R

برای مقادیری که از طرف ثانویه به سمت اصلی ارجاع می شوند استفاده می شود

تبدیل کننده.

مدل حالت ثابت شکل 2.1 برای مطالعات هارمونیک از زمان ثابت مناسب نیست

مقادیر برای القا mag مغناطش و مقاومت در برابر از دست دادن هسته فرض می شود. با این حال،

این مدل مبتنی بر فرکانس ساده و عملی در صورت وجود یک ترانسفورماتور نتایج قابل قبولی را ایجاد می کند

قرار بود در منطقه خطی از ویژگی (λ - i) و هارمونیک کار کنند

فرکانس در نظر گرفته می شود

2.2 خسارات هماهنگ در ترانسفورماتورها

تلفات ناشی از جریان و ولتاژهای هارمونیک در سیم پیچ ها به دلیل اثر پوست اتفاق می افتد

و اثر مجاورت. به خوبی شناخته شده است که جریان هارمونیک ih (t) و هارمونیک است

ولتاژ vh (t) باید وجود داشته باشد تا تلفات هارمونیک تولید شود

phðtÞ¼ihðtÞ vhðtÞ: (2-2)

اگر ih (t) یا vh (t) صفر باشند ، ph (t) نیز صفر خواهد بود. تلفات هارمونیک اتفاق می افتد

همچنین در هسته های آهن به دلیل پسماند و پدیده های جریان گردابی. برای خطی (B – H)

ویژگی های هسته های آهن ، تلفات به اساسی و هارمونیک بستگی دارد

تنها دامنه ها ، در حالی که برای ویژگی های غیر خطی هسته آهن (B-H) (شکل 2.2)

تغییر فاز بین ولتاژ هارمونیک و ولتاژ اساسی نیز مهم است.

به عنوان مثال ، یک جریان مغناطیسی با حداکثر مقادیر اوج به اوج منجر می شود

حداکثر چگالی شار بزرگتر از یک جریان مغناطیسی با حداقل قله حداکثر

ارزش های. تلفات مجاورت در سیم پیچ ها و قطعات رسانای جامد دستگاه

(به عنوان مثال ، قاب) به دلیل موقعیت نسبی بین سیم پیچ های مختلف و

قطعات رسانا توزیع جریان AC درون یک هادی به توزیع جریان بستگی دارد

هادی های همسایه یا قطعات رسانا. میدان AC H از یک هادی منفرد در

فضای آزاد شامل دایره های متقارن با محور هادی است.

کیفیت انرژی الکتریکی به بخشی مهم در سیستم های قدرت و الکتریکی تبدیل شده است

ماشین آلات این موضوع توجه بسیاری از دانشگاه ها و صنایع را به خود جلب کرده است ،

و تعدادی از کتابها در این هیجان انگیز و نسبتاً جدید منتشر شده است

علی رغم مقالات ، مقالات و کتابهای مهم منتشر شده در حوزه برق

کیفیت ، تعریف آن توافق جهانی نشده است. با این حال ، تقریباً همه

قبول می کند که این یک جنبه بسیار مهم در سیستم های قدرت و ماشین آلات الکتریکی با است

تأثیر مستقیم بر کارایی ، امنیت و قابلیت اطمینان. منابع مختلف از اصطلاح "قدرت" استفاده می کنند

کیفیت »با معنای متفاوت. این به طور مترادف با "قابلیت اطمینان عرضه" ، "خدمات" استفاده می شود

کیفیت »،« کیفیت ولتاژ »،« کیفیت فعلی »،« کیفیت تأمین »و« کیفیت مصرف."

با توجه به تعاریف مختلف ، کیفیت قدرت به طور کلی برای بیان است

کیفیت ولتاژ و / یا کیفیت جریان و می تواند به صورت زیر تعریف شود:

تجزیه و تحلیل ، و بهبود ولتاژ باس برای حفظ شکل موج سینوسی در امتیاز

ولتاژ و فرکانس این تعریف شامل تمام حالت های لحظه ای و ثابت است

پدیده ها. اگرچه اکنون ادبیات قابل توجهی در مورد کیفیت برق در دسترس است ، اما بیشتر مهندسان ،

مدیران تاسیسات و مصرف کنندگان هنوز درمورد اینکه چه چیزی یک قدرت است نامشخص هستند

مشکل کیفیت علاوه بر این ، به دلیل امپدانس سیستم قدرت ، هر جریان (یا

ولتاژ) هارمونیک منجر به تولید و انتشار ولتاژ (یا جریان) می شود

هارمونیک و کل سیستم قدرت را تحت تأثیر قرار می دهد. شکل 1.1 تأثیر جریان را نشان می دهد

هارمونیک های تولید شده توسط یک بار غیرخطی در یک سیستم برق معمولی با

بارهای خطی منشأ مشکل کیفیت برق چیست؟ برخی از منابع [9] تقسیم بندی می کنند

منابع تحریف به سه دسته کوچک و قابل پیش بینی (به عنوان مثال ، مصرف کنندگان مسکونی)

هارمونیک تولید می کند) ، بزرگ و تصادفی (به عنوان مثال ، کوره های قوس تولید کننده نوسانات ولتاژ

و چشمک زدن) ، و بزرگ و قابل پیش بینی (به عنوان مثال ، مبدلهای استاتیک کارخانه های ذوب و ولتاژ بالا

انتقال DC باعث هارمونیک های مشخصه و غیر مشخصه نیز می شود

بی ثباتی هارمونیک) با این حال ، پاسخهای احتمالی این س theseال این موارد است: غیرقابل پیش بینی

رویدادها ، خدمات برقی ، مشتری و تولید کننده.

وقایع غیر قابل پیش بینی

هم شرکت های برق و هم مصرف کنندگان نهایی بر این باورند که بیش از 60٪ مشکلات کیفیت برق دارند

توسط رویدادهای طبیعی و غیر قابل پیش بینی ایجاد می شوند [6]. برخی از این موارد شامل گسل ، رعد و برق است

انتشار موج ، تشدید ، فرورسانسانس و جریانهای القایی مغناطیسی

(GICs) ناشی از شراره های خورشیدی [13]. این رویدادها مربوط به ابزار هستند

چالش ها و مسائل.

برنامه برق

سه منبع اصلی کیفیت پایین برق در ارتباط با برنامه های برق وجود دارد:

• نقطه تولید. اگرچه ماشین های سنکرون تقریباً عالی تولید می کنند

ولتاژ سینوسی (محتوای هارمونیک کمتر از 3)) ، مشکلات کیفیت برق وجود دارد

منشا تولید گیاهانی است که عمدتا به دلیل فعالیت نگهداری ،

برنامه ریزی ، محدودیت ظرفیت و گسترش ، برنامه ریزی ، حوادث منجر به اجباری

قطعی ها و انتقال بار از یک پست به پست دیگر. سیستم انتقال نسبتاً کمی از مشکلات کیفیت برق در انتقال وجود دارد

سیستم. مشکلات معمول کیفیت برق که از سیستم انتقال قدرت نشات می گیرند

در حال گلوپ زدن هستند (در شرایط باد شدید منجر به قطع برق و / یا) می شود

تغییرات ولتاژ تصادفی) ، رعد و برق (منجر به افزایش یا افزایش ولتاژ گذرا) ،

روشن شدن عایق عایق ، افت ولتاژ (به دلیل نقص) ، وقفه (به دلیل قطع برنامه ریزی شده

توسط ولتاژ) ، اضافه ولتاژهای گذرا (تولید شده توسط خازن و / یا سوییچ سلف ،

و رعد و برق) ، انرژی ترانسفورماتور (در نتیجه جریان هجومی غنی از هارمونیک ایجاد می شود)

اجزای سازنده) ، عملکرد نامناسب دستگاه های تنظیم ولتاژ (که می تواند منجر شود

تغییرات ولتاژ طولانی مدت) ، تغییرات ولتاژ آهسته (به دلیل یک تغییر طولانی مدت

بار ناشی از تعویض مداوم دستگاهها و بار) ، AC انعطاف پذیر

سیستم های انتقال سیستم (FACTS) [14] و سیستم های ولتاژ بالا DC (HVDC) [15] ،

تاج [16] ، سیگنالهای حامل خط برق [17] ، ارتباطات خط برق باند پهن (BPL)

[18] ، و میدانهای الکترومغناطیسی (EMF) [19].

• سیستم توزیع. مشکلات معمول کیفیت برق که از توزیع نشأت می گیرند

سیستم عبارتند از افت ولتاژ ، افزایش سن و وقفه ها ، اضافه ولتاژهای گذرا ، ترانسفورماتور

انرژی ، عملکرد نامناسب دستگاه های تنظیم ولتاژ ، تغییرات ولتاژ آهسته ،

سیگنالهای حامل خط برق ، BPL و EMF.

مشتری

بارهای مشتری بخش قابل توجهی از مشکلات کیفیت انرژی امروز را ایجاد می کند

سیستم های قدرت. برخی از مشکلات مربوط به کاربر نهایی هارمونیک است (تولید شده توسط غیرخطی)

بارهایی مانند برق و تجهیزات الکترونیکی ، منابع انرژی تجدید پذیر ،

دستگاه های FACTS ، درایوهای با سرعت قابل تنظیم ، منابع تغذیه بدون وقفه (UPS) ، نمابر

ماشین آلات ، چاپگرهای لیزری ، رایانه ها و چراغ های فلورسنت) ، ضریب توان ضعیف (به دلیل

بارهای بسیار القایی مانند موتورهای القایی و واحدهای تهویه مطبوع) ، سوسو زدن (ایجاد می شود)

توسط کوره های قوس [20]) ، گذرا (بیشتر به دلیل دستگاه در داخل یک مرکز تولید می شود)

سوئیچینگ ، تخلیه الکترواستاتیک و قوس زدن) ، زمین نامناسب (باعث بیشترین ایجاد

مشکلات مشتری گزارش شده) ، تغییرات فرکانس (وقتی که قدرت ثانویه و پشتیبان است

منابع ، مانند موتورهای دیزل و ژنراتورهای توربین استفاده می شود) ، استفاده نادرست از فن آوری ،

مقررات سیم کشی و سایر استانداردهای مربوطه.

مقررات ساخت

دو منبع اصلی از کیفیت پایین قدرت مربوط به مقررات تولید وجود دارد:

• استانداردها عدم وجود استاندارد برای آزمایش ، صدور گواهینامه ، فروش ، خرید ، نصب و

استفاده از تجهیزات و لوازم الکترونیکی یکی از دلایل عمده مشکلات کیفیت برق است.

• حساسیت تجهیزات. گسترش تجهیزات الکترونیکی "حساس" و

لوازم خانگی یکی از دلایل اصلی افزایش مشکلات کیفیت برق است.

مشخصات طراحی این دستگاه ها از جمله تجهیزات مبتنی بر رایانه را دارد

ناسازگاری طیف گسترده ای از این دستگاه ها با برق را افزایش می دهد

محیط  بنابراین کیفیت برق لزوماً باید از سه جبهه کنترل شود:

• این شرکت باید ضمن به حداقل رساندن ، سیستم برق را طراحی ، نگهداری و کار کند

مشکلات کیفیت برق

• کاربر نهایی باید از سیم کشی مناسب ، روش های اتصال سیستم و وضعیت آنها استفاده کند.

وسایل الکترونیکی هنری؛ و

• سازنده باید دستگاه های الکترونیکی را طراحی کند که محیط الکتریکی را حفظ کنند

حداقل اختلالات و ایمنی در برابر ناهنجاری های خط تغذیه.

1.3 طبقه بندی مسائل مربوط به کیفیت نیرو

برای حل مشکلات کیفیت برق لازم است که این مورد را نسبتاً درک و طبقه بندی کنیم

موضوع پیچیده این بخش بر اساس طبقه بندی و اطلاعات کیفیت برق است

از منابع [6] و [9].

طبقه بندی های مختلفی برای مسائل مربوط به کیفیت برق وجود دارد ، هر یک از ویژگی های خاص استفاده می کنند

برای دسته بندی مسئله. برخی از آنها رویدادها را به عنوان "حالت ثابت" و "ناپایدار" طبقه بندی می کنند

دولت "پدیده. در بعضی از مقررات (به عنوان مثال ، ANSI C84.1 [22]) بسیار مهم هستند

فاکتور مدت زمان رویداد است. سایر دستورالعمل ها (به عنوان مثال ، IEEE-519) از شکل موج استفاده می کنند

(مدت و اندازه) هر رویداد برای طبقه بندی مشکلات کیفیت برق. استانداردهای دیگر

(به عنوان مثال ، IEC) از دامنه فرکانس رویداد برای طبقه بندی استفاده کنید.

به عنوان مثال ، IEC 61000-2-5 از محدوده فرکانس استفاده می کند و مشکلات را به دو بخش تقسیم می کند

سه دسته اصلی: فرکانس پایین (<9 کیلوهرتز) ، فرکانس بالا (> 9 کیلوهرتز) و الکترواستاتیک

تخلیه پدیده ها علاوه بر این ، هر محدوده فرکانس به "تابش" تقسیم می شود

و اغتشاشات "انجام شده".  اختلالات طبق طبقه بندی IEC [9]. همه این پدیده ها هستند

موارد کیفیت برق در نظر گرفته می شود. با این حال ، دو دسته انجام شده بیشتر هستند

این صنعت اغلب مورد خطاب قرار می گیرد.

از اندازه و مدت زمان رویدادها می توان برای طبقه بندی رویدادهای با کیفیت قدرت استفاده کرد

در شکل 1.2 نشان داده شده است. در طرح بزرگ مدت-مدت ، نه قسمت مختلف وجود دارد [11].

استانداردهای مختلف نام های مختلفی را به رویدادهای این قسمت ها می دهند. اندازه ولتاژ

به سه منطقه تقسیم شده است:

• وقفه: مقدار ولتاژ صفر است ،

• ولتاژ کم: مقدار ولتاژ کمتر از مقدار اسمی آن است ، و

• اضافه ولتاژ: مقدار ولتاژ بالاتر از مقدار اسمی آن است.

مدت زمان این رویدادها به چهار منطقه تقسیم می شود: بسیار کوتاه ، کوتاه ، طولانی و بسیار زیاد

طولانی مرزهای موجود در این طرح تا حدودی خودسرانه است و کاربر می تواند آنها را طبق آن تنظیم کند

به استانداردی که استفاده می شود

استانداردهای IEEE از چندین اصطلاح اضافی (در مقایسه با اصطلاحات IEC) برای استفاده استفاده می کنند

رویدادهای کیفیت برق را طبقه بندی کنید

پدیده های الکترومغناطیسی تعریف شده توسط IEEE-1159 [23]. این دسته ها

در بخشهای باقیمانده این بخش به طور خلاصه معرفی می شوند گذرا های سیستم قدرت رویدادهای نامطلوب ، سریع و کوتاه مدت هستند که باعث ایجاد اعوجاج می شوند.

خصوصیات و شکل موج آنها به مکانیسم تولید بستگی دارد

و پارامترهای شبکه (به عنوان مثال ، مقاومت ، القا و ظرفیت) در نقطه

مورد علاقه. "موج" اغلب مترادف با گذرا تلقی می شود.

گذراها را می توان با بسیاری از اجزای مشخصه مانند دامنه ،

مدت زمان ، زمان افزایش ، فرکانس قطب زنگ ، قابلیت تحویل انرژی ، دامنه

چگالی طیفی ، و دفعات وقوع. گذرا معمولاً به دسته بندی می شوند

دو دسته: تکانشی و نوسانی گذرا تکانه ای تغییر فرکانس ناگهانی در حالت پایدار است

ولتاژ ، جریان یا هر دو قطبی یک جهته است . رایج ترین

علت گذرا های تکانشی افزایش جریان برق است. گذرا های تکانشی می توانند هیجان زده شوند

فرکانس طبیعی سیستم.

گذرا نوسانی یک تغییر فرکانس ناگهانی در حالت حالت پایدار است

ولتاژ ، جریان یا هر دو که شامل مقادیر قطبی مثبت و منفی هستند. نوسانی

گذرا به دلایل مختلف در سیستم های قدرت مانند سوئیچینگ لوازم خانگی ،

سوئیچینگ بانک خازن ، دستگاه های محافظ جریان اضافی با عملکرد سریع و

فرورانش قطع مداوم

وقفه پایدار (یا طولانی) شدیدترین و قدیمی ترین رویداد با کیفیت برق در آن است

که ولتاژ به صفر می رسد و به طور خودکار بر نمی گردد. طبق تعریف IEC ،

مدت زمان قطع مداوم بیش از 3 دقیقه است. اما بر اساس

تعریف IEEE مدت زمان بیش از 1 دقیقه است. تعداد و مدت زمان طولانی

وقفه ها از ویژگیهای بسیار مهم در اندازه گیری توانایی سیستم قدرت هستند

برای ارائه خدمات به مشتریان. مهمترین علل وقفه های مداوم عبارتند از:

• بروز خطا در بخشی از سیستم های برق بدون اضافه کاری یا افزونگی

بخشی از کار ،

• مداخله نادرست در یک رله محافظ منجر به قطع قطعه ، یا

قطع برنامه ریزی شده (یا برنامه ریزی شده) در یک شبکه ولتاژ پایین و بدون اضافه کاری.

کم ولتاژ

شرایط ولتاژ کم هنگامی اتفاق می افتد که ولتاژ rms برای 0.8-0.9 pu کاهش یابد

بیش از 1 دقیقه

اضافه ولتاژ

اضافه ولتاژ به عنوان افزایش ولتاژ rms به 1.1-1.2 pu بیش از حد تعریف می شود

1 دقیقه. سه ولتاژ اضافی وجود دارد:

• ولتاژهای اضافی ایجاد شده توسط یک عیب عایق ، فرسانسونانس ، گسل های دینام

تنظیم کننده ، ترانسفورماتور تعویض شیر یا جبران خسارت بیش از حد ؛

• اضافه ولتاژ برق و

سوئیچینگ اضافه ولتاژهای ایجاد شده توسط تغییرات سریع در ساختار شبکه مانند

به عنوان باز کردن دستگاه های محافظتی یا روشن شدن مدارهای خازنی.

1.3.4 عدم تعادل ولتاژ

هنگامی که ولتاژهای یک سیستم سه فاز از نظر اندازه و / یا فاز یکسان نیستند

اختلاف بین آنها دقیقاً 120 درجه نیست ، عدم تعادل ولتاژ رخ می دهد [10].

برای محاسبه درجه عدم تعادل دو روش وجود دارد:

• حداکثر انحراف از میانگین ولتاژهای سه فاز را بر میانگین تقسیم کنید

ولتاژ سه فاز ، یا

• نسبت م negativeلفه توالی منفی (یا صفر) به نتیجه مثبت را محاسبه کنید

م componentلفه [7].

دلایل اصلی عدم تعادل ولتاژ در سیستم های قدرت عبارتند از:

• بارگذاری تک فاز نامتعادل در یک سیستم سه فاز ،

خطوط انتقال هوایی که جابجا نشده اند ،

• فیوزهای سوخته در یک فاز یک بانک خازن سه فاز ، و

• عدم تعادل شدید ولتاژ (به عنوان مثال ،> 5) ، که می تواند ناشی از شرایط تک مرحله ای باشد.

1.3.5 اعوجاج شکل موج

انحراف حالت پایدار از موج سینوسی فرکانس قدرت را تحریف شکل موج می نامند

[7] پنج نوع اعوجاج شکل موج وجود دارد: جبران DC ، هارمونیک بین هارمونیک ، بریدگی و صدای الکتریکی. از سری فوریه معمولاً برای تحلیل استفاده می شود

شکل موج غیر سینوسی

افست DC

وجود یک جریان DC و / یا م componentلفه ولتاژ در یک سیستم AC را DC می نامند

جبران [7]. دلایل اصلی جبران DC در سیستم های قدرت عبارتند از:

• استخدام یکسو کننده ها و سایر دستگاه های تعویض الکترونیکی ، و

• اختلالات ژئومغناطیسی [6،7،13] که باعث ایجاد GIC می شوند.

عمده اثرات مخرب افست DC در شبکه های متناوب است

• اشباع نیم سیکل هسته ترانسفورماتور [26-28] ،

• تولید هارمونیک های زوج [26] علاوه بر هارمونیک های عجیب و غریب [29،30] ،

• گرمایش اضافی در لوازم خانگی منجر به کاهش طول عمر ترانسفورماتورها می شود

[31-36] ، ماشین های چرخان ، و دستگاه های الکترومغناطیسی ، و

• فرسایش الکترولیتی الکترودهای زمینی و سایر اتصالات.

شکل 1.9a اشباع شدید نیمه چرخه را در یک ترانسفورماتور به دلیل مغناطش DC نشان می دهد

و تأثیر مخزن ، و شکل 1.9b اشباع نیم سیکل کمتری را به دلیل DC نشان می دهد

مغناطش و عدم وجود مخزن. یکی نتیجه می گیرد که برای سرکوب جریان های DC

به دلیل یکسو کننده ها و جریان های القایی مغناطیسی ، ترانسفورماتورهای سه اندام با a

باید از شکاف هوایی نسبتاً بزرگ بین هسته و مخزن استفاده شود. هارمونیک ها ولتاژهای سینوسی یا جریان هایی با فرکانس هایی هستند که ضرب های صحیحی هستند

فرکانس سیستم قدرت (اساسی) (معمولاً f¼50 یا 60 هرتز). به عنوان مثال

فرکانس هارمونیک h (hf) است. شکل موج غیر سینوسی دوره ای می تواند تحت تأثیر قرار گیرد

به سری فوریه و می تواند به مجموع م componentلفه اساسی تجزیه شود و

هارمونیک منابع اصلی هارمونیک در سیستم های قدرت عبارتند از:

• بارهای غیرخطی صنعتی (شکل 1.10) مانند تجهیزات الکترونیکی قدرت ، به عنوان مثال ،

درایوها (شکل 1.10a) ، یکسو کننده ها (شکل 1.10b ، c) ، اینورترها یا بارهای تولید کننده قوس الکتریکی ،

به عنوان مثال ، کوره های قوس ، دستگاه های جوشکاری ، و روشنایی ، و

• بارهای مسکونی با منابع تغذیه حالت سوئیچ مانند دستگاه های تلویزیون ، رایانه ها

(شکل 1.11) ، و لامپهای فلورسنت و کم مصرف.

برخی از اثرات مخرب هارمونیک ها عبارتند از:

• سو mal عملکرد دستگاه های کنترل ،

• تلفات اضافی در خازن ها ، ترانسفورماتورها و ماشین های چرخان ،

• صدای اضافی از موتورها و دستگاه های دیگر ،

• تداخل تلفنی ، و

• ایجاد فرکانس های تشدید موازی و سری (به دلیل اصلاح ضریب توان

خازن و ظرفیت کابل) و در نتیجه حتی در یک ریموت نیز ولتاژ تقویت می شود

مکان از بار تحریف کننده. راه حل های پیشنهادی برای کاهش و کنترل هارمونیک ها از کاربردهای نبض بالا هستند

فیلترهای تصحیح ، منفعل ، فعال و ترکیبی و دستگاه های قدرت سفارشی مانند

تهویه کننده های خط فعال (APLC) و تهویه مطبوع واحد قدرت (UPQC).

بین هارمونیک

بین هارمونیک ها در بخش 1.4.1 بحث شده است. فرکانس های آنها ضرب های صحیح نیستند

فرکانس اساسی

بریدگی

اختلال ولتاژ دوره ای ناشی از مدارهای تریستور با خط کموت نامیده می شود

بریدگی برش در شکل موج ولتاژ خط در هنگام کار عادی ظاهر می شود

از دستگاه های الکترونیکی قدرت هنگامی که جریان از یک فاز به فاز دیگر تغییر می کند.

در طول این دوره شکاف ، یک اتصال کوتاه لحظه ای بین این دو وجود دارد

فازهای جابجایی ، کاهش ولتاژ خط ؛ کاهش ولتاژ فقط محدود است

توسط امپدانس سیستم.

بریدگی تکراری است و با طیف فرکانس آن مشخص می شود

(شکل 1.10b ، c). فراوانی این طیف کاملاً زیاد است. معمولاً امکان پذیر نیست

برای اندازه گیری آن با تجهیزات معمولاً برای آنالیز هارمونیک استفاده می شود. ناچ می تواند تحمیل کند

فشار اضافی بر عایق ترانسفورماتورها ، ژنراتورها و اندازه گیری حساس

تجهیزات.

برش زدن را می توان با ویژگی های زیر مشخص کرد:

• عمق بریدگی: عمق متوسط ​​شکاف ولتاژ خط از شکل موج سینوسی در

فرکانس اساسی

• عرض بریدگی: مدت زمان فرآیند تخلیه ؛

• منطقه بریدگی: محصول عمق و عرض بریدگی ؛ و

• موقعیت ناخ: در جایی که شکاف روی شکل موج سینوسی ایجاد می شود.

برخی از استانداردها (به عنوان مثال ، IEEE-519) محدودیت هایی برای عمق و مدت زمان شکاف تعیین می کنند (با توجه به

امپدانس سیستم و جریان بار) از نظر عمق شکاف ، کل هارمونیک

تحریف THDv ولتاژ منبع تغذیه و سطح شکاف برای سیستم های مختلف تغذیه.

صدای الکتریکی

نویز الکتریکی به عنوان سیگنالهای الکتریکی ناخواسته با محتوای طیفی باند پهن تعریف می شود

کمتر از 200 کیلوهرتز [37] که روی ولتاژ یا جریان سیستم فاز روی فاز قرار گرفته است

هادی ها ، یا در هادی های خنثی یا خطوط سیگنال یافت می شوند. ممکن است نویز الکتریکی ایجاد شود

اتصالات معیوب در سیستم های انتقال یا توزیع ، کوره های قوس الکتریکی ، کوره های الکتریکی ،

دستگاه های الکترونیکی ، مدارهای کنترل ، تجهیزات جوشکاری ، بارهای با

یکسو کننده های حالت جامد ، زمین نامناسب ، خاموش کردن بانک های خازن ، سرعت قابل تنظیم

مدارهای ارتباطی درایوها ، تاج و خط پهنای باند (BPL). مشکل

می توان با استفاده از فیلترها ، تهویه کننده های خط ، و خطوط یا ترانسفورماتورهای اختصاصی کاهش داد.

صدای الکتریکی بر دستگاه های الکترونیکی مانند ریز رایانه ها و قابل برنامه ریزی تأثیر می گذارد .

علاوه بر تنظیم پارامترهای حافظه نهان مانند اندازه حافظه نهان ، اندازه خط ، و

وابستگی ، زیر سیستم حافظه پنهان می تواند شامل یک بافر قربانی قابل تنظیم باشد

که می تواند در سیستم های دارای حافظه پنهان با نقشه مستقیم مفید باشد. Directmapped

حافظه پنهان به دلیل وجود ریزپردازنده های تعبیه شده محبوب هستند

سادگی آنها و نرخ مناسب برای بسیاری از برنامه ها. بافر قربانی یک است

حافظه نهان کاملاً مشارکتی کوچک ، که اندازه آن معمولاً 4 تا 16 خط کش است ،

واقع بین حافظه پنهان نقشه برداری مستقیم L1 و سطح بعدی حافظه.

بافر قربانی خطوطی را که پس از از دست دادن حافظه نهان L1 دور انداخته شده نگه می دارد. قربانی

بافر هر زمان که حافظه نهانگاه L1 از دست رفته باشد ، قبل از رفتن به

حافظه سطح بعدی اگر داده های مورد نظر در بافر قربانی یافت شود ، داده ها

بافر قربانی به حافظه نهان L1 مبادله می شود. جوپی [23] گزارش داد

که یک بافر قربانی چهار بار می تواند 20٪ تا 95٪ اختلاف را کاهش دهد

در حافظه پنهان نقشه برداری مستقیم 4 کیلوبایت از دست می رود. آلبرا و بهار [24]

قدرت و عملکرد مزایای یک بافر قربانی در یک بالا ارزیابی شده است

پردازنده فوق العاده عملکرد ، حدس و گمان ، خارج از سفارش. آنها نشان دادند

که با اضافه کردن بافر قربانی به حافظه پنهان نقشه مستقیم 8 کیلوبایت منجر می شود

10 sav صرفه جویی در انرژی و 3.5 performance بهبود عملکرد به طور متوسط ​​برای

مجموعه معیارهای Spec95.

بافر قربانی عملکرد و انرژی یک نقشه برداری مستقیم را بهبود می بخشد

حافظه پنهان به طور متوسط ​​، اما برای برخی از برنامه ها ، یک بافر قربانی در واقع

همانطور که نشان خواهیم داد عملکرد بدون صرفه جویی زیاد یا صرفه جویی در انرژی را کاهش می دهد

بعد. چنین تخریبی هنگامی رخ می دهد که میزان ضربه بافر قربانی کم باشد.

بررسی بافر قربانی نیاز به یک چرخه اضافی پس از از دست دادن L1 دارد. اگر

میزان ضربه بافر قربانی زیاد است ، این چرخه اضافی در واقع از ده ها مورد جلوگیری می کند

چرخه هایی برای دسترسی به حافظه سطح بعدی. اما اگر میزان ضربه بافر کم است ،

این چرخه اضافی صرفه جویی زیادی نمی کند و بنابراین هدر می دهد. خواه یک قربانی

میزان ضربه buffer زیاد است یا پایین به برنامه ای که اجرا می شود بستگی دارد.

چنین سربار عملکردی ممکن است یکی از دلایلی باشد که بافرهای قربانی اینگونه نیستند

همیشه در معماری حافظه نهان پردازنده تعبیه شده است.

در این بخش ، ما نشان خواهیم داد که با بافر قربانی رفتار می کنیم

پارامتر حافظه قابل تنظیم در حافظه پنهان با نقشه مستقیم برتر از

یا با استفاده از حافظه پنهان نقشه برداری مستقیم بدون بافر قربانی یا استفاده از Directmapped

حافظه پنهان با بافر قربانی همیشه روشن [25]. علاوه بر این ، ما نشان می دهیم

که یک پارامتر بافر قربانی حتی با یک حافظه پنهان که بسیار مفید است مفید است

پارامتر شده ما اضافه کردن یک بافر قربانی را به هسته و از پیش ساخته شده در نظر می گیریم

شرایط طراحی مبتنی بر پلت فرم.

یک رویکرد مبتنی بر هسته شامل ترکیب پردازنده (هسته) در a است

تراشه قبل از ساخت تراشه ، یا با استفاده از یک هسته قابل تجزیه

(هسته نرم) یا یک طرح (هسته سخت). در هر صورت ، بیشتر فروشندگان اصلی اجازه a

طراح برای پیکربندی اندازه کل حافظه نهان سطح 1 (اندازه های معمولی از

حافظه نهان تا 64 کیلوبایت) ، تداعی (از نقشه برداری مستقیم تا 4 یا 8)

راه) ، و گاهی اوقات اندازه خط (از 16 بایت تا 64 بایت). دیگر

پارامترها شامل استفاده از نوشتن از طریق نوشتن ، نوشتن دوباره ، و نوشتن اختصاص

خط مشی های مربوط به نوشتن در حافظه پنهان و همچنین اندازه بافر نوشتن. افزودن a

بافر قربانی برای یک رویکرد مبتنی بر هسته ساده است ، و فقط شامل آن می شود

شامل یا عدم استفاده از یک بافر در طراحی.

سکوی از پیش ساخته شده تراشه ای است که قبلاً طراحی شده است ، اما همینطور است

در نظر گرفته شده برای استفاده در انواع مختلف برنامه های کاربردی برای انجام کارآمد

برای بیشترین تنوع برنامه ها ، سیستم عامل های اخیر ارائه می شوند

معماری های پارامتر شده ای که یک طراح می تواند برای خود پیکربندی کند

مجموعه خاصی از برنامه ها. معماری های اخیر شامل پارامترهای حافظه نهان است

[2،8،9] که می تواند با تنظیم چند بیت ثبت نام پیکربندی پیکربندی شود. ما

بنابراین یک بافر قربانی قابل تنظیم ایجاد کرد که می تواند روشن یا باشد

با تنظیم بیت ها در یک ثبت نام پیکربندی ، خاموش می شود عملکرد است

زمان اجرای برنامه انرژی همانطور که در بخش توضیح داده شده تخمین زده می شود

6.3.4. 0٪ عملکرد و مصرف انرژی یک 8 کیلوبایت را نشان می دهد

حافظه پنهان با نقشه مستقیم. از شکل 6-3 ، می بینیم که یک بافر قربانی بهبود می یابد

عملکرد و انرژی برای برخی از معیارها ، مانند mpeg ، epic و

adpcm برای سایر معیارها ، انرژی بهبود نمی یابد اما عملکرد بهبود می یابد

تخریب ، همانطور که برای vpr ، صنوبر ، و padpcm. بافر قربانی باید حذف شود یا

برای این معیارها خاموش است. برخی از معیارها مانند jpeg ، parser و

auto2 ، مقداری از صرفه جویی در انرژی را در هزینه برخی از عملکردها بدست می آورید

تخریب با استفاده از بافر قربانی - یک طراح ممکن است انتخاب کند که آیا عملکرد و بهبود انرژی اضافه کردن a

بافر قربانی در یک حافظه نهان پارامتر شده با همان تنظیمات

شرح داده شده توسط ژانگ و آل [2] 0٪ عملکرد و انرژی را نشان می دهد

حافظه پنهان قابل تنظیم اصلی هنگام تنظیم بهینه با مورد خاص

کاربرد. میله ها عملکرد و انرژی را نشان می دهند

حافظه پنهان قابل تنظیم هنگام تنظیم بهینه با برنامه ای با فرض a

بافر قربانی وجود دارد و همیشه روشن است. تنظیمات بهینه حافظه پنهان برای a

معیارهای داده شده معمولاً برای هر دو مورد متفاوت است (بدون قربانی

بافر در برابر بافر قربانی همیشه روشن).

ما می بینیم که ، حتی اگر حافظه نهان قابل تنظیم از قبل نشان دهد

صرفه جویی قابل توجهی در انرژی در مقایسه با هر دو روش 4 یا مستقیم

حافظه پنهان [2] ، یک بافر قربانی پس انداز حافظه پنهان قابل تنظیم را توسط a افزایش می دهد

مقدار زیادی برای مثالهای زیاد. به عنوان مثال ، بافر قربانی یک بازده ایجاد می کند

32٪ ، 43٪ و 23٪ صرفه جویی در انرژی اضافی برای معیارهای adpcm ، حماسی ،

و mpeg2 پس انداز adpcm و حماسه عمدتا از طریق قربانی است

بافر که بازدید از حافظه خارج از تراشه را کاهش می دهد. صرفه جویی در حماسه می آید

در درجه اول از بافر قربانی است که به ما امکان پیکربندی قابل تنظیم را می دهد

حافظه پنهان برای استفاده از ارتباط کمتر بدون افزایش دسترسی به مورد بعدی

سطح حافظه با این حال ، برای سایر معیارها به تازگی ، یک مقدار پنهان (FV) کم حافظه پنهان داده طراحی شده است

پیشنهاد شده بر اساس مشاهده است که بخش عمده ای از حافظه نهان داده است

دسترسی ها شامل مقادیر مکرر است که می تواند به صورت پویا گرفته شود [27].

مقادیر مکرر در حافظه نهان کدگذاری می شوند و فقط چند بیت را اشغال می کنند.

ما با کاهش قدرت استاتیک توسط ، حافظه پنهان داده های FV قبلی را بهبود می بخشیم

خاموش کردن بیت های استفاده نشده در زیر آرایه بزرگتر برای کدگذاری مکرر

مقادیر [28]. از آنجا که مقادیر مکرر فقط با استفاده از. ذخیره می شوند

چند بیت در زیر آرایه کوچکتر ، بیت های باقیمانده در آرایه فرعی بزرگتر

تا زمانی که ارزش مکرر باقی بماند هیچ هدفی را دنبال نمی کنید. چنین تعطیلی ممکن است باشد

از آنجا که FV ها کلمات زیادی را در حافظه پنهان داده اشغال می کنند مفید است [27].

علاوه بر این ، طرح اصلی کش کم FV از یک رنج می برد

چرخه اضافی هنگام خواندن غیر FV [27] ، که 68٪ از کل داده ها را تشکیل می دهد

دسترسیهای حافظه نهان ، که منجر به افزایش 5 درصدی در زمان اجرا می شود. ما از مدار استفاده کردیم

طراحی برای حذف چرخه اضافی از نظر حافظه پنهان مقدار مکرر ، مقادیر داده تقسیم می شوند

به دو دسته: تعداد کمی از مقادیر مکرر ، در مورد ما 32 FV ،

و تمام مقادیر باقیمانده که از آنها بعنوان مقادیر غیر مکرر یاد می شود.

مقادیر مکرر به صورت رمزگذاری شده ذخیره می شوند و بنابراین می توانند نشان داده شوند

در 5 بیت ؛ مقادیر غیر مکرر به صورت بدون کد در 32 بیت ذخیره می شوند

کلمات علاوه بر این ، برای هر کلمه موجود در حافظه پنهان ، یک بیت پرچم مورد نیاز است

تعیین کنید که آیا مقدار ذخیره شده در آن مکان رمزگذاری شده است یا خیر. مجموعه

مقادیر مکرر برای اجرای یک برنامه مشخص ثابت باقی می ماند.

هنگام خواندن یک کلمه از حافظه پنهان ، در ابتدا ما به سادگی از

آرایه کم بیت از آنجا که هر کلمه خوانده شده حاوی یک بیت پرچم است ، پرچم اینگونه است

مورد بررسی قرار گرفت تا مشخص شود که بعدی چه می شود. 1 بودن پرچم به معنای مورد نظر است

word به صورت کدگذاری نشده است ، بنابراین بیت های باقیمانده باید از آنها بخوانند

آرایه بیت بالا برای تشکیل مقدار اصلی. از طرف دیگر ، پرچم

0 بودن به این معنی است که کلمه مورد نظر یک مقدار مکرر است و در آن ذخیره می شود

فرم رمزگذاری شده در این حالت ، دسترسی به رمزگشایی مقدار ادامه می یابد. از آنجا که

از دسترسی به آرایه بیت بالا جلوگیری می شود ، فعالیت حافظه پنهان کاهش می یابد.

نوشتن در حافظه نهان FV به شرح زیر انجام می شود. قبل از اینکه مقدار باشد

نوشته شده است ، ابتدا از طریق رمزگذار کدگذاری می شود. اگر رمزگذاری موفقیت آمیز باشد ،

به این معنی است که مقدار یک مقدار مکرر است و بنابراین یک کد 5 بیتی در ذخیره می شود

آرایه کم بیت و بیت پرچم پاک می شود. در این حالت ، دسترسی به بیت بالا

از آرایه جلوگیری می شود. اگر کدگذاری انجام نشود ، مقداری که باید نوشته شود غیرتکرار است

مقدار و در نتیجه به هر دو آرایه داده کم بیت و بیت بالا به عنوان دسترسی پیدا می شوند

همچنین بیت پرچم در حال تنظیم است. توجه داشته باشید که نوشتن غیر FV نیازی به این کار ندارد

همانند خواندن غیر FV دو چرخه را طی کنید ، زیرا مقدار اولیه رمزگذاری می شود

در خط لوله و بنابراین تصمیم برای هدایت یک یا دو آرایه مشخص است

مصرف انرژی حافظه ها برخلاف ماژول های سخت افزاری عمومی است اساساً مستقل از فعالیت ورودی. در واقع آنچه مهم است این است که آیا ما هستیم صرف نظر از مقدار ، مقداری را از حافظه می خوانند یا می نویسند

این ویژگی به شما امکان می دهد مصرف انرژی حافظه را کاملاً انتزاعی مدل کنید روش ، با آشکار کردن دو متغیر مستقل موثر بر آن: هزینه جایی که ctot تعداد کل دسترسی به حافظه است و ei هزینه هر یک است دسترسی به خاطر سادگی ، همه دسترسی ها را به یک اندازه اندازه می گیریم (یعنی انجام می دهیم.)

https://www.boschbuildingsolutions.com/xc/en/building-automation/?gclid=Cj0KCQiAh4j-BRCsARIsAGeV12AWDd8fY0SK-2ClQk_DcSRixtRgPKJsN5f08YSX2DaiO1gIl_CeGJ0aAhfMEALw_wcB

هزینه مطالعه را از هزینه نوشتن متمایز نکنید). معادله 1 دو مقداری را که می توانیم برای کاهش انرژی در نظر بگیریم ، نشان می دهد مصرف یک سیستم حافظه و در کل مقاله استفاده خواهد شد یک مرجع. بنابراین می توان تکنیک های کاهش انرژی حافظه را طبقه بندی کرد با توجه به اینکه متغیر بهینه شده است یک حافظه چند پورت به سادگی یک حافظه است که امکان همزمان چندگانه را فراهم می کند برای خواندن و نوشتن به هر مکانی در حافظه دسترسی پیدا می کند. خاطرات چند پورت به طور معمول به عنوان حافظه مشترک در طرح های چند پردازنده استفاده می شوند ، و به خصوص به عنوان بافرهای FIFO دو سر برای رابط اتوبوس یا برای بافر ویدئو / گرافیک. دسترسی های چندگانه همزمان با کپی کردن برخی از امکان پذیر است

منابع مورد نیاز برای دسترسی به سلول: آدرس و پین های داده ، کلمات ، و خطوط بیت. شکل 5.1 ساختار یک SRAM دو پورت معمولی را نشان می دهد سلول ، و به ویژه خط اضافی کلمه (با ترانزیستورهای مربوطه) و بیت خط اضافی در بعضی از دستگاه ها ، سربار اضافی نیز برای مدیریت همگام سازی مورد نیاز است

از نوشتن چندگانه در یک سلول ؛ این از طریق نوعی مدیریت می شود سمافر سخت افزاری که دسترسی های همزمان را سریال سازی می کند. افزایش پهنای باند ارائه شده توسط حافظه های چند پورت در حال حاضر است .

حافظه های چند پورت را می توان با انعطاف پذیری پورت ها نیز مشخص کرد. در برخی از دستگاه های حافظه ، برخی از درگاه ها می توانند تخصصی باشند ، به عنوان مثال ، آنها اجازه می دهند فقط نوعی دسترسی (خواندن یا نوشتن) مصرف انرژی حافظه های چند پورت به طور خطی با مقیاس مقیاس نمی گیرد

تعداد پورت ها به عنوان مثال ، هزینه انرژی برای دسترسی به یک پورت دوتایی حافظه بیش از دو برابر انرژی مورد نیاز برای دسترسی به a است

حافظه تک پورت در همان اندازه. ب) هنگامی که یک حافظه چند پورت به عنوان یک حافظه مشترک در یک پردازنده چندگانه استفاده می شود سیستم ، مواردی وجود دارد که همه پورتها به طور همزمان استفاده نمی شوند.

در حقیقت ممکن است این اتفاق بیفتد که الگوی دسترسی برنامه باشد اجازه نمی دهد مجموعه ای از دسترسی ها (از پردازنده ها) را به یک گروه تقسیم کنید دسترسی تک ، چند پورت. در این موارد ، باید این واقعیت را در نظر بگیریم که مصرف انرژی به طور خطی با تعداد پورتهایی که مقیاس دارند ، نیست

به طور همزمان قابل دسترسی هستند. به عنوان مثال ، هزینه انرژی برای دسترسی یک پورت واحد در حافظه دو پورت بزرگتر از پورت دسترسی به a است حافظه تک پورت در همان اندازه. با اشاره به مدل معادله 1 ، استفاده از حافظه های چند پورت ctot را کاهش می دهد ، اما این به معنای افزایش قابل توجه هزینه دسترسی است

قیمت مساحت افزایش یافته ، منابع سیم کشی و مصرف برق. زیرا از این سربار قابل توجه ، حافظه های چند پورت معمولاً به a محدود می شوند در واقع دسترسی P به طور موازی (به عنوان مثال ، در یک چرخه حافظه) را امکان پذیر می کند. بنابراین ، با انتخاب صحیح تعداد پورت های حافظه در مقابل تعداد پردازنده ها ، مسئله همگام سازی دسترسی های همزمان است

به راحتی قابل حل است. پذیرفتن حافظه های چند پورت اما بهای قابل توجهی دارد افزایش سطح ، منابع سیم کشی و مصرف انرژی. در از طرف دیگر ، به نظر می رسد تنها معماری مبتنی بر حافظه های چند پورت است گزینه مناسب در مواردی که بهینه سازی پهنای باند از اولویت مطلق برخوردار است.

بر اساس دسترسی حافظه ، یک بلوک حافظه را به چندین بلوک تقسیم می کنیم مشخصات ، در ابتدا توسط بنینی و همکاران پیشنهاد شد. [10] تکنیک آنها از این واقعیت سوits استفاده می کند که ، به دلیل موقعیت مکانی بالایی که توسط برنامه های جاسازی شده به نمایش گذاشته شده است ، توزیع منابع حافظه یکنواخت نیست. به عنوان یک نتیجه، برخی از مکانهای حافظه بیشتر از بقیه دسترسی خواهند داشت.

پارتیشن بندی با تقسیم فضای آدرس (ذخیره شده در یک بلوک حافظه یکپارچه) به فضاهای فرعی مجاور غیر همپوشانی (ذخیره شده) روی چندین بلوک حافظه کوچکتر).

در این کار ما یک معماری جایگزین برای حافظه مشترک ارائه می دهیم که از لحاظ پهنای باند ، مزایای رویکرد چند پورت را ترکیب می کند ، با مزایای مصرف انرژی و زمان دسترسی ، خاطرات تقسیم شده [5]. پیشنهاد ما استفاده از حافظه کوچک و تک پورت است بلوک به عنوان راهی برای دستیابی به پهنای باند حافظه همراه با کم تقاضای انرژی در طرح ما ، فضای آدرس دهی حافظه ترسیم شده است بانکهای تک پورت که به طور همزمان توسط پردازنده های مختلف قابل دسترسی هستند ، به طوری که برای بخش بزرگی از زمان اجرا رفتار یک دوگانه را تقلید می کند

حافظه بهره وری انرژی توسط دو واقعیت اعمال می شود: اول ، تک پورت بلوک ها دارای هزینه دسترسی به انرژی هستند که کمتر از هزینه های یکپارچه است (یا تک یا دو پورت) حافظه ؛ دوم ، نقشه برداری آدرس برنامه است ، و بنابراین داده های فرکانس دسترسی سلول برای تعیین بهینه استفاده می شود اندازه بلوک های حافظه بر اساس عبارات تحلیلی برای عملکرد و مصرف انرژی که اجازه می دهد تا معامله عملکرد انرژی را کشف کنیم ، ما به صورت تجربی ارائه می دهیم

کاهش مصرف انرژی به دلیل دو واقعیت حاصل می شود. اولین، هر بلوک کوچکتر از یکپارچه است و بنابراین دسترسی کمتری دارد هزینه (ویژه) دوم ، و بیشتر مرتبط ، هر بار فقط یکی از بلوک ها فعال است. با تقسیم صحیح فضای آدرس ، می توان به قسمت دسترسی داشت در اکثر مواقع کوچکترین بلوک ها را می گیرید و فقط گاهی به بزرگترین آنها دسترسی پیدا می کنید.

اجرای اصلی [10] از یک الگوریتم بازگشتی پیچیده استفاده می کند برای تعیین پارتیشن مطلوب با دانه دانه سازی دلخواه. در این کار خواهیم کرد ، ما از ایده آنها بهره خواهیم برد ، اما بدون استفاده از همان پارتیشن بندی موتور در حقیقت ، در مورد ما تقسیم بندی توسط دسترسی انجام می شود الگوهای بیش از یک پردازنده. پارتیشن بندی حافظه به طور خاص کاهش هزینه دسترسی ei را هدف قرار می دهد ، و ctot را تغییر نمی دهد ، زیرا الگوی دسترسی را تغییر نمی دهد

نتایج نشان می دهد که معماری جدید صرفه جویی در انرژی را به همان اندازه تضمین می کند 69٪ با توجه به پیکربندی حافظه دو پورت (54٪ با توجه به پایه ، معماری تک پورت) ، با بهبود قابل مقایسه پهنای باند حافظه. بقیه فصل به شرح زیر است. بخش 5.2 برخی از موارد را ارائه می دهد

مواد زمینه در مدل سازی انرژی حافظه ، حافظه های چند پورت ، و برنامه پارتیشن بندی حافظه بخش 5.3 نحوه تقسیم بندی را شرح می دهد از حافظه ها می توان برای دستیابی به یک معماری حافظه مشترک کم مصرف استفاده کرد.

بخش 5.4 مدلهای تحلیلی استفاده شده برای هدایت عملکرد انرژی را نشان می دهد موتور اکتشافی ، که در بخش 5.5 مورد بحث قرار گرفته است. بخش 5.6 نتایج بهینه سازی را برای مجموعه ای از برنامه های موازی استاندارد ارائه می دهد

شارژ بورد های  CBO. از آنجا که احتمالاً غیرممکن خواهد بود ، راه حلهای مقاوم در برابر شارژ مورد نیاز است. یک رویکرد اول شامل اضافه شدن افزونه به طرح مدار به منظور با تغییر شکل ، دروازه های معیوب را جایگزین کنید [9]. این فقط در صورتی ارزشمند است که a مقدار معقول لوازم یدکی مورد نیاز است و اگر سربار منطقه بیش از حد نباشد بزرگ راه حل دیگر متعادل سازی تأثیر جبران انگلی است

اتهامات با اتهامات مخالف ذخیره شده در نزدیکی جزیره SET این مفهوم در مورد SET که ساختارهای نانو در آن وجود داشته است نشان داده شده است تعبیه شده [10-12]. دستگاه بدست آمده ادغام یک SET و یک Non است عملکرد حافظه فرار علاوه بر این ، می توان یک حلقه بازخورد را به به طور خودکار مرحله CBO را کنترل کنید [13]. حلقه بسته شده است تا تنظیم شود مقدار شارژ در گره حافظه ، سپس برای استفاده از باز می شود دستگاه برنامه های بالقوه دیگری نیز در مورد امکان تنظیم و مرحله CBO را بخاطر بسپارید. اولین نمونه تظاهرات یک دروازه ترکیبی SET-MOSFET که می تواند به صورت معکوس یا برنامه ریزی شود غیر معکوس [11]. این ویژگی به لطف یک فعال SET بدست آمده استدستگاهی که می تواند مثبت یا منفی کار کند منطقه رسانایی ، بسته به میزان شارژ ذخیره شده در ساختار نانو در نزدیکی در این حالت ، SET بسیار نازک ساخته شده است

فیلم SOI موج دار که در آن یک کانال نفوذ باریک منبع تخلیه و جیب الکترون که به عنوان گره حافظه کار می کند می تواند به طور طبیعی برای یک تشکیل شود دامنه تعصب در دروازه هیبریدی ، MOSFET فقط به عنوان بار استفاده می شد. از آنجا که نوسان ولتاژ خروجی فقط 10 میلی ولت بود ، یک بافر خروجی بوده است اجرا شده تکرارپذیری ساختار واضح نیست ، اما RT عملكرد و جيره جريان اوج به دره (PVCR) تا 102 بود به دست آمده. مهمترین مفهوم منطق قابل برنامه ریزی است با دستگاه های مبتنی بر SET امکان پذیر است ، زیرا دارای پتانسیل بالایی برای کم مصرف استو تراکم بسته بندی بالا طراحی آرایه منطقی قابل برنامه ریزی SET(PLA) نیز توسط K گزارش شده است .

توجه به این نکته مهم است که بسیاری از توابع دیگر را می توان با آنها طراحی کرد دستگاه های چند الکترون ، با بهره گیری از ویژگی های خاص خود. بخصوص، چندین ساختار حافظه که نویدبخش مصرف کم انرژی هستند گزارش شده اند [14-17]. برای مدارهای عصبی خوشه ای ، پیشنهاد شده است

برای ترکیب دستگاه های NVM MOSFET و مدار تک الکترون بر اساس آرایه های دروازه شناور multinanodot [18]. همچنین ، برخی از برنامه های آنالوگ و دستگاهها مورد مطالعه قرار گرفته اند ، مانند CCD [8] ، ADC [19] ، اندازه گیری [20] و NEMS [21]. با این حال ، اگرچه برخی از آنها نشان داده شده است ، اما بیشتر آنها هنوز در اثبات سطح مفهوم هستند .

برای ساخت SET ها ، هر نوع ماده رسانایی می تواند باشد استفاده شده. در حالی که تحقیقات اولیه در مورد مدار فلزی SET [2] انجام شده استتظاهرات عمدتا در سیلیکون [8-13] برای مکمل انجام می شود با استفاده از ماسفت و از سرمایه گذاری کلان در فناوری سیلیکون بهره مند شوید.

با این حال ، استفاده از مولکول ها برای کاربردهای واقعی می تواند سودمند باشد به دلیل نیاز اندازه که قبلاً بحث شد و به دلیل تولید مجدد ساختارهای در مقیاس نانو بسیار چالش برانگیز است. علاوه بر این ظرفیت بار مدارها باید برای مصرف برق بسیار کم باشد ملاحظات سرعت ، که به معنی اتصال کوتاه و باریک است.

امیدوار کننده ترین راه برای دستیابی به آن ، رویکرد از پایین به بالا است که به طور طبیعی استفاده می شود ساختارهای کوچک یا روش های مونتاژ خود تشکیل داده است. بهترین مثال این است نانولوله کربنی (CNT) که می تواند برای ساخت FET [22-23] ، SET استفاده شود [24] ، [25] و حتی آرایه های حافظه غیر فرار را بهم متصل می کند [26].

CNT استوانه ای طولانی از اتمهای کربن است که از ورقهای نورد شده تشکیل شده است گرافیت برای CNT Single Wall قطر به اندازه 1-5 نانومتر است. بسته به دستکاری آنها ، آنها مواد نیمه هادی یا فلزی هستند. تحرک آنها بسیار بالاتر از سیلیکون و بالستیک است حمل و نقل برای طول های کمتر از چند صدها نانومتر نشان داده شده است ، اما خصوصیات زیر آستانه CNFET بهتر از آن نیست ماسفت در سراسر جهان ، چندین تیم در حال تحقیق در مورد

رشد انتخابی یا رسوب CNT که دارای دستکاری مناسب باشد و در ارزیابی CNFET به عنوان کاندیدای بالقوه برای جایگزینی ماسفت در آینده است. برای برنامه های کم مصرف ، به لطف آنها ویژگی های حمل و نقل عالی [22] ، باید بتوان دروازه را کاهش داد overdrive و VDD ، در حالی که مشخصات ITRS را برآورده می کنند [1]. انواع مختلفی از مولکول ها نیز در حال حاضر برای ساخت آنها مورد تحقیق قرار گرفته اند مدارها و قطعات الکترونیکی در مقیاس نانومتر ، اما یک مولکول واحد ترانزیستور هنوز بدست نیامده است. تا به امروز ، یکی از پیشرفته تریندستاورد یک ماتریس متقاطع 64 سلول 1μm2 است که توسط آزمایشگاه های HP ساخته شده است [27]که در آن واحدهای سوئیچینگ بسته ای از مولکول های روتاکسان هستند. عملیاتاین مولکول ها هنوز مشخص نیست و سازوکارهای دیگر مانند تشکیل هستند

رشته های کوچک در سراسر شکاف مولکول بین الکترودها می تواند باشدسوئیچینگ را توضیح دهید [28]. با این حال ، در دراز مدت ، این موضوع تحقیقاتی است پتانسیل زیادی برای چگالی بالا ، هزینه کم و احتمالاً قدرت فوق العاده کم دارد الکترونیک دستگاه تک مولکولی واقعی به اتصالات در مقیاس مشابهی احتیاج دارد.

این امر همچنین برای کاهش ظرفیت های انگلی و قدرت ضروری است مصرف. از آنجا که وضوح لازم بسیار فراتر از حد امکان است ابزارهای سنگی ، از جمله NGL ، راه حل از پایین به دست خواهد آمد رویکرد. به عنوان مثال ، تحقق نانوسیم Pt توسط Caltech است شبکه ای با عرض و گام 8 نانومتر و 16 نانومتر [29]. زیست شناسی همچنین می تواند برای مونتاژ مدارهای نانو به کمک خود بیاید [30]. آ رویکرد بسیار متفاوتی ، همچنین کاهش کار دشوار مقیاس نانو الگو سازی ، مفهوم نانو سلول های خود مونتاژ شده است که توسط J. Tour پیشنهاد شده است [31] این نانوسل ها آرایه های بی نظمی از جزایر فلزی هستند با مولکول ها در ارتباط است و از طریق ورودی / خروجی فلزی قابل دسترسی است منجر می شود. توابع نوع سوئیچینگ مشاهده شده است ، اما مانند کار در HP [27] ، ایجاد و انحلال رشته های فلزی احتمالاً است مسئول رفتار. در واقع ، رفتار الکتریکی فعال است

مولکول ها به شدت تحت تأثیر الکترودهای اطراف و سایر مواد قرار دارند مواد ، که تفاوت بین فناوری نانو مولکولی و شیمی فاز یا فاز محلول برای دستگاه های CNT و همچنین برای نانو MOSFET ولتاژ تغذیه کاهش به تأثیر نشت زیر آستانه بر میزان استاتیک بستگی دارد قدرت ، منجر به تجارت با سرعت مدارها می شود. برای SET ، شیب زیاد سوئیچینگ خاموش بهتر نیست ، اما افزایش می یابد عملکرد و عملکرد کم شارژ. با این حال ، مسائل مهمی وجود دارد ،

به خصوص در مورد حساسیت برای جبران بارها و ساخت مقیاس نانو ساختارهایی با سطح تکرارپذیری کافی ، که به تعداد زیادی نیاز دارند کار کردن اگرچه هنوز مشخص نیست که آیا آنها می توانند VDD پایین تری را به دست آورند ، اما این موارد وجود دارد

نامزدهای دیگر ، مانند دیودهای تونل زنی تشدید (RTD). عملکرد آنها بر اساس انتقال الکترون از طریق سطح انرژی گسسته در سد مضاعف است ساختارهای چاه کوانتومی ، منجر به وجود یک دیفرانسیل منفی می شود

مقاومت. این به معنی ساخت مواد مناسب و عالی است کنترل هندسه ، از آنجا که ویژگی های خروجی بسیار زیاد است حساس به ابعاد یک رویکرد امیدوار کننده ، اجرای RTD در امتداد نانوسیم های نیمه هادی [31]. آینده نگر نیز وجود دارد مطالعات برای یک نسخه مولکولی و ساختارهای محاصره محاصره کولن - سایپرز ، باشگاه دانش و اثرات طنین انداز [32]. یکی از مهمترین ویژگیهای دستگاههای نانو ، به ویژه برای مولکولی ، اندازه آنها است. این امکان کاهش قدرت را فراهم می کند

مصرف با پردازش موازی. به عنوان مثال ، دو بلوک از را در نظر بگیرید دستگاه های مولکولی با ظرفیت کم همان وظیفه یک بلوک را انجام می دهند دستگاه های معمولی ، اما در نیمی از فرکانس ساعت. نگات محصول fc بدون تغییر ، معادله 1 نشان می دهد که مصرف برق مستقیم است مربوط به محصول C.V [2] ، انرژی سوئیچینگ دروازه است که می تواند باشد به لطف ظرفیت های پایین تر و به احتمال زیاد به شدت کاهش می یابد

دستگاههایی با جریان روشن کمتر ، زیرا fc در این حالت به 2 تقسیم می شود. با فراتر رفتن ، اتومات های سلولی نقطه کوانتومی (QCA) جذاب هستند رویکرد ، در عین حال حدس و گمان ، برای کاهش مصرف برق ، از آنجا که وجود دارد بدون جریان جریان بلکه فقط فعل و انفعالات کولن است [33]. اصل این است که اطلاعات باینری را با پیکربندی بار در الکترواستاتیک کدگذاری کنیدسلولهای جفت شده ای که در آنها دو الکترون اضافی وجود دارد. نشان داده شده است که الف فیلد ساعت برای کنترل جهت انتشار اطلاعات مورد نیاز است در امتداد سلول ها و برای افزایش قدرت این ساعت همچنین می تواند برای یک مورد استفاده شود

سوئیچینگ شبه آدیاباتیک ، منجر به مصرف بسیار کم انرژی می شود. به تاریخ ، تظاهرات تجربی در دمای پایین انجام می شود ساختارهای فلزی ، اما پیاده سازی های مولکولی در حال بررسی است .

در این بخش ما ساختار شبکه توزیع را ارائه می دهیم ، و جزئیات مشخصات هر یک از اجزای سازنده در سیستم: فعال است دستگاه های الکترونیکی الکترونیکی (منبع VCSEL خارجی و پین ردیاب) ، منفعل راهنماهای موج ، مدارهای رابط (درایور و گیرنده). دومی به شدت نمایندگی می کنند قطعات حیاتی برای عملکرد پیوند کلی و به ویژه نیاز دارند طراحی دقیق یک شبکه توزیع ساعت نوری ، که در شکل نشان داده شده است. 2.2 ، به یک تک نیاز دارد منبع فوتونی بهمراه یک ساختار موجبر متقارن مسیریابی به a تعداد گیرنده های نوری در گیرنده ها سیگنال نوری با سرعت بالا است به یک الکتریکی تبدیل شده و در اختیار شبکه های برق محلی قرار می گیرد. از این رو درخت اصلی نوری است ، در حالی که درخت ثانویه الکتریکی است. امکان پذیر نیست از همان زمان سیگنال نوری را تا سطح گیت منحصر به فرد هدایت کنید هر نقطه افتادگی به مدار گیرنده ای نیاز دارد که سطح و نیرو را مصرف می کند. بنابراین سیگنال ساعت به صورت نوری به تعدادی از نقاط افتاده هدایت می شود منطقه ای را پوشش دهید که قسمت آخر توزیع ساعت روی آن انجام شود .

توسط درخت ساعت ثانویه الکتریکی. اندازه مناطق توسط محاسبه توان مورد نیاز برای ادامه در حوزه نوری و مقایسه آن را به توان مورد نیاز برای توزیع بیش از منطقه در حوزه الکتریکی. تعداد نقاط توزیع ساعت (در شکل 64) بسیار مهم است

پارامتر در سیستم کلی H- نوری جهانی برای دستیابی به حداقل تلفات نوری بهینه سازی شد با طراحی شعاع خم تا حد ممکن بزرگ. برای 20 mm عرض می میرند و 64 گره خروجی در H-tree در حالت فناوری 70nm ، کوچکترین شعاع انحنای (r3 در شکل 2.2) 625μm است ، که منجر به خم شدن خالص ناچیز می شود .

VCSEL ها (لیزرهای سطح عمودی حفره ای) قطعاً بیشترین میزان را دارند ساطع کننده های بالغ برای اتصالات درون تراشه یا تراشه به تراشه. VCSEL های تجاری ، وقتی در ولتاژ کاملاً بالای 1.5 ولت مغرض است ، می تواند نوری ساطع کند قدرت نظم چند مگاوات در حدود 850 نانومتر ، با بازدهی برخی 40٪ جریانهای آستانه معمولاً در محدوده mA هستند. با این حال ، اساسی است

نیازهای لیزرهای نیمه هادی یکپارچه در کاربردهای اتصال نوری - سایپرز ، باشگاه دانش اندازه کوچک ، عملیات لیزر آستانه پایین و عملکرد یک حالته هستند (یعنی فقط یک حالت در طیف بهره مجاز است). علاوه بر این ، واقعیت که VCSEL ها نوری را به صورت عمودی منتشر می کنند ، اتصال را آسان تر می کند. واضح است که اگر VCSEL بخواهد ، تلاش قابل توجهی از جامعه تحقیقاتی لازم است

برای افزایش طول موج ، در عرصه اتصال نوری بر روی تراشه به طور جدی رقابت کنید ، بازده و جریان آستانه در همان دستگاه. طول موج بلند ، و VCSEL های کم آستانه تازه شروع به ظهور می کنند (به عنوان مثال ، a 1.5μm ، 2.5Gb / s VCSEL قابل تنظیم [5] و جریان آستانه 850nm ، 70μA ، VCSEL سازگار با CMOS با قطر 2.6μm گزارش شده است [11]. در نهایت با این حال ، اتصال نوری به احتمال زیاد از یکپارچه استفاده می کند منابع ریز همانطور که در بخش 2.5 توضیح داده شده است ، زیرا این دستگاهها ذاتاً بهتر هستند .

به منظور بهینه سازی فرکانس و عملکرد اتلاف توان پیوند کلی ، آشکارسازهای نوری باید دارای راندمان کمی بالا ، ذاتی بزرگ باشند پهنای باند و ظرفیت کوچک انگلی. عملکرد آشکارساز نوری است با محصول بازده پهنای باند اندازه گیری می شود. دستگاه های متداول III-V PIN از دو محدودیت اصلی رنج می برند. در یک از طرف دیگر ، ظرفیت نسبتاً زیاد آنها در واحد سطح منجر به محدودیت در طراحی مدار رابط تقویت کننده رسانایی. از سوی دیگر، به دلیل ساختار عمودی آن ، بین عملکرد فرکانس آن معامله وجود دارد و کارایی آن (بازده کوانتومی افزایش می یابد و پهنای باند کاهش می یابد)

ردیاب های نوری فلزی نیمه هادی فلز (MSM) گزینه دیگری را ارائه می دهند ردیاب های نوری PIN معمولی. AnMSMphotodetector شامل یکپارچه سازی شده است تماس های فلزی در بالای یک لایه جذب. به دلیل جانبی بودن آنها ساختار ، ردیاب های نوری MSM به دلیل کم بودن ، پهنای باند بسیار بالایی دارند

ظرفیت و امکان کاهش زمان حمل و نقل حامل. با این حال، پاسخ دهی معمولاً در مقایسه با ردیاب های نوری PIN کم است [4]. MSM دیودهای نوری با پهنای باند بیشتر از 100 گیگاهرتز گزارش شده است.

LCV ضریب اتصال بین منبع فوتونیک و نوری است راهنمای موج در حال حاضر روشهای مختلفی برای جفت شدن تیر وجود دارد از لیزر به موجبر نوری ساطع می شود. در این تحلیل ما فرض 50٪ بهره وری اتصال از LCV از منبع به یک حالت واحد راهنمای موج LW از دست دادن انتقال هدایت موج مستطیل شکل در واحد فاصله است قدرت نوری به دلیل ابعاد کوچک موجبر و شاخص بزرگ تغییر در رابط هسته / روکش در موجبر Si / SiO2 پراکندگی دیواره جانبی منبع غالب ضرر است (شکل 2.3a). برای راهنمای موج ساخته شده توسط لی [10] با زبری 2 نانومتر محاسبه شده افت انتقال 1.3dB / سانتی متر است. LB از دست دادن خمش است ، که به اختلاف ضریب شکست بسیار وابسته است Δ بین هسته و محیط روکش. در راهنماهای موج Si / SiO2 ، Δ است نسبتاً زیاد و بنابراین با توجه به این محدودیت نوری قوی ، شعاع خم شوید ممکن است به اندازه چند میکرومتر کوچک باشد. همانطور که در شکل دیده میشود. 2.3b ، تلفات خمشی مرتبط با موجبر نوار یک حالت واحد است اگر شعاع انحنا بزرگتر از 3μm باشد ، ناچیز است.

LY از دست دادن اتصال دهنده Y است و به بازتاب و پراکندگی بستگی دارد میرایی در مسیر انتشار و محیط اطراف. برای بالا اختلاف شاخص شاخص ، ضررهای شاخه Y را به طور قابل توجهی هدایت می کند کوچکتر از ساختارهای کم Δ است و تلفات شبیه سازی شده کمتر از آن است 0.2dB در هر تقسیم [14]. LCR از دست دادن اتصال از موجبر به گیرنده نوری است. دستیابی به آن با استفاده از مواد و روشهای موجود در حال حاضر امکان پذیر است

تقریباً 100٪ بهره وری اتصال از هدایت کننده موج به گیرنده نوری. در این تجزیه و تحلیل کارایی اتصال 87٪ (LCR =) فرض می شود مدارهای رابط نوری الکترونیکی CMOS با سرعت بالا بلوک های اساسی هستند به رویکرد اتصال نوری. اتلاف توان الکتریکی پیوند توسط این مدارها تعریف می شود ، اما مدار گیرنده است که بیشترین تأثیر را دارد چالش های جدی طراحی. توان تلف شده توسط درایور منبع عمدتا است

توسط جریان بایاس منبع تعیین می شود و بنابراین به دستگاه وابسته است. بر از طرف گیرنده ، بیشتر قدرت گیرنده به مدار می رسد ، در حالی که فقط کسر کمی برای دستگاه ردیاب کننده فوتو مورد نیاز است.

مدارهای درایور منبع به طور کلی از جریان استفاده می کنند طرح مدولاسیون برای کار با سرعت بالا. منبع همیشه باید باشد مغناطیسی بالاتر از جریان آستانه آن توسط یک سینک جریان MOS برای از بین بردن روشن شدن تأخیرها ، به همین دلیل منابع با آستانه پایین بسیار مهم هستند (ارقام سفارش 40μA [7] گزارش شده است). سینک فعلی سوئیچ تعدیل می شود شبکه توزیع جریان عبوری از منبع و در نتیجه نوری خروجی توان تزریق به موجبر. مانند بیشتر مدارهای حالت جریان ، زیاد است از آنجا که ولتاژ بر روی منبع نسبتاً نگه داشته می شود ، می توان به پهنای باند دست یافت خازن های ثابت و انگلی در این گره باعث کاهش تأثیر بر روی گره می شوند .

اولین معیار برای تعریف عملکرد پیوند الکترونیکی است کیفیت انتقال سیگنال مورد نیاز ، نشان داده شده توسط نرخ خطای بیت (BER) و به طور مستقیم به نسبت سیگنال به نویز گیرنده نوری متصل می شود. برای تراشه اتصال به شبکه ، BER 10 a15 قابل قبول است. برای محاسبه مورد نیاز قدرت سیگنال در گیرنده ، ویژگی های مدار گیرنده باید از شماتیک سطح ترانزیستور استخراج شود ، که از تولید می شود مشخصات آشکارساز نوری (پاسخ R ، Cd ، Idark جریان تاریک) و از فرکانس کاری مورد نیاز با استفاده از روش شرح داده شده در بخش 2.3. برای BER داده شده و برای سیگنال نویز مرتبط با فوتودیود و مدار transimpedance حداقل قدرت نوری مورد نیاز گیرنده برای کار با احتمال خطای داده شده می توان با استفاده از Morikuni محاسبه کرد .

بسته به نوع محصول نهایی و کاربرد آن ، جنبه های مصرف برق اصلی ترین نگرانی است: توان پویا یا قدرت نشت کاهش مصرف انرژی پویا تقریباً برای همه نگران کننده است

محصولات IC امروز. برای محصولات باتری ، کاهش قدرت مصرف به طور مستقیم منجر به مدت زمان طولانی تری برای محصول می شود که یک ویژگی بسیار مطلوب است. حتی برای محصولات غیر باتری ، کاهش مصرف برق مزایای بسیاری مانند کاهش هزینه را به همراه دارد

به دلیل بسته بندی ارزان تر یا عملکرد بالاتر به دلیل پایین تر بودن دما سرانجام ، کاهش مصرف برق اغلب منجر به کاهش می شود هزینه سیستم (بدون هواکش نیاز نیست ؛ تهویه مطبوع کم یا ارزانتر برای داده ها / مرکز مخابرات و غیره). مصرف برق پویا در اثر شارژ و تخلیه ایجاد می شود

ظرفیت خازنی هنگام قطع مدار. علاوه بر این ، در هنگام سوئیچینگ a جریان اتصال کوتاه جریان دارد ، اما این جریان به طور معمول بسیار کوچکتر است ، و بنابراین در موارد زیر مورد غفلت قرار خواهد گرفت. جریان دینامیکی ناشی از شارژ و تخلیه ظرفیت توسط موارد زیر مشخص می شود ارتباط بر اساس مقیاس گذاری ثابت میدان الکتریکی ، Vdd و CL هر کدام توسط کاهش می یابند 30٪ در هر تولید فرآیند متوالی. همچنین ، تاخیر 30٪ کاهش می یابد ، در نتیجه 43٪ افزایش فرکانس دارد. بنابراین ، قدرت پویا مصرف هر دستگاه از یک تولید فرآیند به 50٪ کاهش می یابد بعدی. همانطور که مقیاس گذاری نیز تعداد دستگاههایی را که می تواند دو برابر کند اجرا شده در یک منطقه قالب داده شده ، مصرف انرژی پویا در هر منطقه باید تقریباً یکسان بماند. با این حال ، از نظر تاریخی فرکانس افزایش یافته است

به طور قابل توجهی بیش از 43٪ از یک فرآیند به نسل دیگر (به عنوان مثال در ریزپردازنده ها ، به دلیل معماری ، تقریباً دو برابر شده است بهینه سازی ، مانند مراحل عمیق تر خط لوله) ، و علاوه بر این ، اندازه های قالب نیز وجود دارد با هر فناوری فرآیند جدید افزایش می یابد ، و بیشتر قدرت افزایش می یابد مصرف ، به دلیل افزایش تعداد دستگاههای فعال [5]. برای اینها به همین دلیل ، مصرف انرژی پویا به طور چشمگیری افزایش یافته است در مثال 1-1 برای نمونه ریز پردازنده ها نشان داده شده است. کاهش مصرف انرژی نشتی امروزه در درجه اول یک نگرانی است برای محصولاتی که از طریق باتری تغذیه می شوند و بیشتر کار خود را صرف می کنند ساعتها در بعضی از حالتهای آماده به کار ، مانند تلفنهای همراه. برای بسیاری از نسل های فرآیند ، نشت تقریباً افزایش یافته است

با ضریب 10 برای هر دو گره پردازش [6]. با توجه به این چشمگیر با نسل های جدیدتر فرآیند افزایش می یابد ، نشت قابل توجه است کمک به مصرف کلی انرژی IC حتی در عملکرد عادی همانطور که در شکل 1-1 نیز مشاهده می شود. نشت تخمین زده شد افزایش از 0.01٪ کل مصرف برق در یک فناوری 1.0μm ، در فناوری 0.1 میکرومتر تا 10٪ [6]. اینتل برای یک ریزپردازنده تخمین زده است

مصرف انرژی نشتی بیش از 50 وات برای یک فناوری 100 نانومتری گره [3]. این رقم احتمالاً شدید است و نشت به شدت به a بستگی دارد تعدادی از فاکتورها مانند ولتاژ آستانه (Vth) ترانزیستور ، دروازه ضخامت اکسید و شرایط عملیاتی محیط (ولتاژ منبع تغذیه Vdd ، دما T). با این وجود ، برای افزایش تعداد نشت محصولات مصرف برق در حال تبدیل شدن به یک مشکل است ، حتی در صورت عدم وجود این مشکل باتری دار

با α نشان دهنده یک ثابت مناسب است. همانطور که ولتاژهای تغذیه در زیر هدایت می شوند 1.0 ولت ، کاهش در overdrive گیت نسبت به گذشته بارزتر است.

علاوه بر این ، فن آوری های جدیدتر فرآیند به طور قابل توجهی کمتر از a افزایش عملکرد در مقایسه با تولید فرآیند قبلی نسبت به به طور سنتی وجود داشته است ، بنابراین کاهش بیشتر عملکرد بسیار نامطلوب سرانجام ، کاهش قدرت با حرکت به a از زمان ولتاژ تغذیه ، روند فرآیند جدید با گذشت زمان رو به کاهش است توسط کمتر از 30٪ تجویز شده توسط الگوی مقیاس گذاری میدان الکتریکی ثابت. در نتیجه ، رویکردهای پیشرفته تری مورد نیاز است.

در ادامه ، تمرکز اصلی ما بر روی مصرف انرژی پویا خواهد بود ، اما ما همچنین مصرف انرژی نشتی را در نظر خواهیم گرفت. مفهوم دستگاه های صفر Vth در اواسط دهه 90 توسعه یافت. آی تی با تنظیم ریشه ای آستانه ، بیش از حد درایو دروازه کاهش می یابد ولتاژ دستگاههای فعال به صفر. نشان داده شده است که [9] بهینه است اگر Pleak (سهم نشتی) یکسان باشد ، اتلاف برق حاصل می شود

ترتیب اندازه به عنوان Pdyn (سهم سوئیچینگ پویا). این میتواند باشد برای ترانزیستورهایی با Vth نزدیک به 0 ولت (ترانزیستور صفر Vth ‘) بدست آمده است. از این رو دستگاه ها هرگز به طور کامل خاموش نخواهند شد. اما از یک قدرت کلی از دیدگاه افزایش در مصرف انرژی فعال فوق العاده است.

با استفاده از این ترانزیستورها ولتاژ تغذیه مدارهای 130 نانومتری می تواند باشد به مقادیر کمتر از 0.3 ولت کاهش می یابد تا بدون آن 90٪ کاهش Pdyn حاصل شود تخریب عملکرد متناوباً ، مدار می تواند دو بار کار کند همانطور که در تصویر نشان داده شده است ، فرکانس ساعت هنگام نگه داشتن ولتاژ تغذیه در 1.2 ولت شکل 1-2 نسبت Ion / Ioff مربوط به ترانزیستور صفر Vth در حدود است 10-100 به جای> 105 برای گزینه های استاندارد ترانزیستور. در حالت آماده به کار ، مدارهای کامل خاموش هستند یا در حالت نشت کم تنظیم می شوند تا با سهم نشت بسیار بالا کنار بیایید. حالت نشت کم است با کنترل "چاه فعال" به دست می آید ، که نشان دهنده استفاده از اثر بدن است.

پتانسیل های خوب PFET ها و NFET ها تغییر می کند تا Vth تغییر کند. به رسیدن به جریان نشتی پایین ، مقدار مطلق Vth توسط افزایش می یابد

بایاس معکوس: از ولتاژ منفی USB به ولتاژ استفاده می شود. بنابراین ولتاژهای زیر Vss برای NFET و بالاتر از Vdd برای PFET باید تولید شود علاوه بر این ، برای جبران مقدار زیادی از سهام ، چاه فعال مورد نیاز است یا تغییرات ویفر به ویفر Vth. مفهوم اولیه "صفر تا پنجم" دمای اتصال ثابت Tj را در نظر گرفت زیر 40 درجه سانتیگراد. برای برخی تجهیزات پیشرفته رایانه ای هزینه های فعال خنک سازی تراشه برای دستیابی به این دمای اتصال مقرون به صرفه است. اما این قطعاً در مورد کالاهای مصرفی هزینه محور وجود ندارد. برای این دامنه برنامه Tj در حالت فعال بین 85 تا 125 درجه سانتیگراد است و در بعضی از برنامه ها ، بدترین حالت تعیین شده برای یکنواخت است

80 درجه سانتیگراد بنابراین مفهوم پیشنهادی صفر-V بدون وجود آن قابل استفاده نیست تغییرات و سازگاری ها شکل سازش بین V-zero و V-low فعلی حدود 300mV در یک 130 نانومتر فناوری CMOS. برای شناسایی انتخاب بهینه Vth و Vdd در ترکیب با دمای اتصال بالاتر Tj ، شبیه سازی با پارامترهای اصلاح شده از ترانزیستور 130 نانومتری V-V انجام می شود. در شکل 1-3 اتلاف توان برای یک مدار با فعالیت بالا (􀄱 = 20٪) با گزینه های مختلف برای ولتاژهای آستانه ترانزیستور: reg-Vth ، Vth کم و ترانزیستورهایی که Vth آنها هستند به 200mV ، 150mV ، 100mV و 50mV کاهش یافته است. مدار reg-Vth عملکرد به عنوان مرجع (Vdd = 1.5 ولت) و ولتاژهای تغذیه استفاده شد برای سایر گزینه های ترانزیستور برای دستیابی به آن مرجع کاهش یافت کارایی اصلاح فرآیند برای تولید دستگاه های دارای ولتاژ آستانه 150 میلی ولت ، که ثابت می کند برای همه کارآمدترین است

دامنه برنامه هدف محصولات مصرف کننده تلفن همراه [10]. در جدول 1-1 پارامترهای کلیدی ترانزیستور FET های بسیار کم VTH ما (ulv) و ترانزیستور استاندارد V-V ذکر شده است. مقادیر Vth 165mV و 161mV است برای ulv-NFET و ulv-PFET به ترتیب ، یون 35٪ و 22٪ افزایش می یابد ، که به معنی کاهش متوسط تاخیر CV / I-metric تا 29٪ است.

شبیه سازی مدار افزایش عملکرد 25٪ را نشان داد. در مورد Vth ، عملکرد ، و Ioff مقادیر هدف تقریباً برآورده شده است

هنگامی که قدرت در جهت مخالف جریان یابد. هر دو مجموعه باید بسته شود و توان قبل از اینکه رله کار کند در یک جهت معین جریان دارد. هر دو عنصر ممکن است باشد با هم ترکیب شده به طوری که فقط به یک مجموعه مخاطب نیاز است. این نوع رله در عملیات شبکه اولیه یا ثانویه برای باز کردن استفاده می شود

محافظ ها برای جلوگیری از ایجاد جریان در شبکه در قسمت بالای آن ترانسفورماتورها و تغذیه کننده منبع تغذیه آنها در مواقع احتمالی رله های دیفرانسیل رله های دیفرانسیل بر اساس اختلاف جریان ورودی به خط یا تجهیزات محافظت شده و جریان خروجی از آن. تا زمانی که جریان ورودی باشد

و جریان خروجی اساساً برابر است ، رله کار نمی کند. یک گسل در درون خط یا تجهیزات ، این تعادل را بر هم می زند و رله کار خواهد کرد قطع و یا قطع کننده مدار در هر دو طرف خط یا تجهیزات موجود حفاظت شده. این نوع رله برای محافظت از اتوبوس ها ، ترانسفورماتورها و تنظیم کننده ها در محل استفاده می شود

پست فرعی از آنجا که ولتاژهایی که اینها کار می کنند ممکن است زیاد باشد ، ترانسفورماتورهای جریان نصب شده در هر دو طرف تجهیزات ، با نسبت مناسب در مورد ترانسفورماتور ، جریان های رله را تأمین کنید .

وظیفه برقگیر یا برقگیر این است که تنشهای ولتاژ را روی آن محدود کند عایق بندی تجهیزات محافظت شده با اجازه ولتاژ تخلیه تا زمین قبل از وقوع آسیب. افزایش ولتاژ به طور کلی در اثر رعد و برق ایجاد می شود

(یا با سکته مستقیم یا با القا from از سکته مغزی نزدیک) یا با سوئیچینگ. دستگیرکنندگان از دو جز basic اساسی تشکیل شده اند: شکاف جرقه و مقاومت غیرخطی عنصر (برای یک نوع شیر) یا یک محفظه اخراج (برای یک نوع اخراج). وقتی یک موج رخ می دهد ، شکاف جرقه شکسته می شود یا جرقه می زند و اجازه می دهد تا جریان جریان یابد

از طریق مقاومت (یا محفظه) عنصر به زمین. از آنجا که دستگیر کننده در این مرحله یک مسیر با امپدانس کم ، یک جریان بزرگ ارائه می شود ، که به عنوان جریان دنباله 60 سی دی نامیده می شود ،

از طریق دستگیر کننده جریان می یابد. مقاومت غیر خطی ، در ولتاژهای بالاتر ، تمایل دارد این جریان را محدود کرده و در نهایت باعث توقف جریان آن شود. در اینجا ، بزرگی follow follow مستقل از ظرفیت سیستم است. اتاق اخراج خواهد شد

قوس را محدود کنید ، فشارهایی ایجاد کنید که در نهایت قوس را منفجر کند و باعث ایجاد آن شود جریان را دنبال کنید تا متوقف شود در اینجا ، جریان follow تابعی از سیستم است

ظرفیت و اتاق اخراج باید به طور مناسب طراحی شود. بعد از هر چنین عملیات ، برقگیر باید قادر به تکرار این چرخه عملیاتی باشد . این یک داستان طولانی و جالب است. این قلب الکترونیک است. بی ادبی صحبت کردن ، نام بازی ساخت و استفاده از گجت هایی است که جالب و مفید I versus V هستند

مشخصات. مقاومت (من به راحتی با V متناسب هستم) ، خازن (من متناسب با نرخ هستم) تغییر V) ، دیودها (من فقط در یک جهت جریان می یابم) ، ترمیستورها (مقاومت وابسته به دما) ، مقاومت در برابر نور (مقاومت وابسته به نور) ، فشار سنجها (مقاومت وابسته به فشار) و غیره ، نمونه هایی از این دست هستند. ما به تدریج وارد برخی از این موارد خواهیم شد

خارجی جریان از طریق یک هادی فلزی (یا سایر مواد نیمه رسانا) است

متناسب با ولتاژ روی آن (در مورد سیمهای سیم استفاده شده در مدارها ، ما معمولاً یک سیم سنج به اندازه کافی ضخیم انتخاب کنید تا این ولتاژ کاهش یابد قابل اغماض است.) این به هیچ وجه یک قانون جهانی برای همه اشیا نیست. به عنوان مثال ، جریان از طریق یک لامپ نئون یک عملکرد غیرخطی ولتاژ اعمال شده است (تا a صفر است

ولتاژ بحرانی ، که در آن مرحله به طور چشمگیری افزایش می یابد). در مورد انواع دستگاه های ویژه جالب - دیودها ، ترانزیستورها ، لامپ ها و غیره

یک مقاومت از برخی مواد رسانا (کربن یا فلز نازک یا کربن) ساخته می شود

فیلم یا سیم با رسانایی ضعیف) ، با سیم که از هر انتها خارج می شود. مشخص می شود . R برای ولتاژ در اهم و من در آمپر است. این به عنوان قانون اهم شناخته می شود. مقاومت های معمولی از نوع اغلب استفاده شده (ترکیب کربن) از 1 اهم (1) است

به حدود 22 مگاوات (22 متر مربع). مقاومت ها همچنین با میزان قدرت مشخص می شوند آنها می توانند با خیال راحت از بین بروند (بیشترین

دستگاه ها ؛ در حال حاضر ، ما با شروع می کنیم .

آنهایی که معمولاً استفاده می شوند 4 درجه بندی می شوند 1 وات و توسط پارامترهای دیگر از جمله به عنوان تحمل (دقت) ، ضریب دما ، سر و صدا ، ضریب ولتاژ ( تا چه حد R به V اعمال شده بستگی دارد) ، پایداری با زمان ، القا و غیره خازن ها (شکل 6-2) دستگاه هایی هستند که ممکن است به سادگی مورد بررسی قرار گیرند

مقاومت های وابسته به فرکانس. آنها به شما امکان می دهند وابسته به فرکانس باشید تقسیم کننده ولتاژ ، به عنوان مثال. برای برخی از برنامه ها (بای پس ، کوپل) این است

تقریباً تمام آنچه شما باید بدانید ، اما برای برنامه های دیگر (فیلتر کردن ، انرژی ذخیره سازی ، مدارهای تشدید) درک عمیق تر مورد نیاز است. خازن ها از نظر شکل و اندازه بسیار متنوع هستند. ساخت و ساز اساسی است

به سادگی دو هادی در نزدیکی یکدیگر در واقع ، ساده ترین خازن ها همین است. برای ظرفیت بیشتر ، شما نیاز به مساحت بیشتر و فاصله نزدیک دارید. رویکرد معمول این است که مقداری رسانا را روی یک ماده عایق نازک (به نام دی الکتریک) قرار دهید ، به عنوان مثال ، فیلم میلار آلومینیومی به یک شکل کوچک استوانه ای تبدیل شد. محبوب دیگر انواع ویفرهای سرامیکی نازک ، ورقه های فلزی با مقره های اکسید (الکترولیتیک) و فلزی میکا هر یک از این انواع دارای خصوصیات منحصر به فردی هستند به طور کلی انواع سرامیکی و مایلار برای اکثر برنامه های مدار غیر بحرانی استفاده می شود. از خازنهای تانتال در جایی استفاده می شود به ظرفیت بیشتری نیاز است و از الکترولیتیک برای فیلتر کردن منبع تغذیه استفاده می شود.

جایی که L القا نامیده می شود و در henrys اندازه گیری می شود. قرار دادن ولتاژ در یک سلف باعث افزایش جریان به عنوان یک سطح شیب دار می شود (برای یک خازن ، تأمین جریان ثابت باعث افزایش ولتاژ به صورت سطح شیب دار می شود).

نماد سلف مانند سیم پیچ سیم است. به این دلیل که در ساده ترین حالت فرم ، همین است که هست. این تغییرات بیشترین کویل را روی مواد مختلف هسته پیچیده است معروف بودن آهن (یا آلیاژهای آهن ، لمینیت ها یا پودر) و فریت ، سیاه ، ماده مغناطیسی غیر رسانا ، شکننده. اینها همه ترفندهایی برای ضریب القا است

از یک سیم پیچ داده شده توسط "نفوذپذیری" مواد اصلی. هسته ممکن است به شکل باشد از یک میله ، یک توروئید (دونات) یا حتی اشکال عجیب و غریب تر ، مانند "هسته گلدان" (که باید دیده شود تا درک شود؛ بهترین توصیفی که می توانیم به آن فکر کنیم قالب دونات است اگر دونات در قالب درست شود ، به دو نیم شود).

سلف ها در مدارهای فرکانس رادیویی (RF) استفاده زیادی می کنند و به عنوان "چوک" RF عمل می کنند و به عنوان قسمتهایی از مدارهای تنظیم شده است. یک جفت سلف به هم پیوسته جالب را تشکیل می دهد جسمی که به عنوان ترانسفورماتور شناخته می شود.

یک جز electrical الکتریکی آشنا در مدارهای الکترونیکی مقاومت است. مقاومت ها هستند عناصر مدار دارای مقادیر مشخص شده از مقاومت هستند. برخی از مقاومت ها از ساخته شده اند

سیم پیچ خورده طولانی و بسیار ظریف بر روی تکیه گاه عایق. و این مقاومتهای سیم پیچ دار

معمولاً در مواقعی که ممکن است لازم باشد حرارت قابل ملاحظه ای از بین برود ، استفاده می شود.

نوع متداول دیگر مقاومت ، مقاومت فیلم نازک است. این توسط ساخته شده است

رسوب یک فیلم نازک از فلز بر روی تکیه گاه عایق استوانه ای. مقاومت بالا

مقادیر نتیجه نازکی فیلم است.

نوع سوم مقاومت که کاربرد بسیار گسترده ای داشته است

مقاومت در برابر ترکیب در این نوع ، عنصر مقاومتی ترکیبی از ریز است

کربن یا گرافیت تقسیم شده و یک ماده بی اثر یا رسانای غیر رسانا مانند

تالک ، با رزین مصنوعی به عنوان چسب استفاده می شود. این مواد هستند

مدار برداشته می شود نیروها بازگرداندن دی الکتریک به حالت خنثی خود را ادامه می دهند دولت. با باز بودن مدار ، بارهای نگه داشته شده روی صفحات قابل حذف نیستند. مانند دی الکتریک به حالت طبیعی خود برمی گردد ، بارهای محصور شده روی صفحات تولید می کنند

ولتاژ بین A و B. این ولتاژ ممکن است خطری جدی برای کارگری باشد که انتظار دارد ظرفیت بین صفحات که با استفاده از زمان کوتاه از یک تخلیه می شود مدار کوتاه. این خطر بخصوص در تجهیزات با تجهیزات بالا بسیار جدی است خازنی مانند کابلهای فشار قوی ، خازنهای استاتیک و سیم پیچهای ژنراتور. برای به همین دلیل نگهداری مداوم چنین تجهیزات همیشه مطلوب است وقتی کارگران احتمالاً در تماس فیزیکی هستند ، اتصال کوتاه می شود تجهیزات deererized. با اشاره دوباره به شکل 3-2a و b ، حرکت ذرات ، مانند قطب مولکول P ، ممکن است منجر به حرکت سایر مولکول های غیر قطبی شود. اگر مولکولی باشد حرکت افزایش می یابد ، درجه حرارت مواد افزایش می یابد. اگر منبع تغذیه باشد یک منبع ac ، هر برگشت ولتاژ تمایل دارد که باعث تغییر وضعیت موقعیت شود مولکول های قطبی و انرژی الکتریکی از منبع در گرما تبدیل می شود عایق کاری این افت به هیسترزیس دی الکتریک معروف است. با فرکانس و با افزایش می یابد ولتاژ اعمال شده باید در طراحی کابل فشار قوی در نظر گرفته شود. جریانهای هدایت وقتی ولتاژ بین دو صفحه جدا شده توسط دی الکتریک اعمال می شود (شکل 3-1) ، تعداد کمی الکترون آزاد که از انحراف عایق از کاتد به آند وجود دارد ، این است جریان هدایت (از آند به کاتد) نامیده می شود و بیانگر افت توان در عایق در عایق بندی ، تعداد الکترون های آزاد کم است و در نتیجه باعث می شود مقاومت در برابر مواد بالا است ، تعداد الکترونهای آزاد ممکن است توسط افزایش یابد افزایش دما جریانهای نشتی سطح جریان های نشتی در امتداد مسیرهای بین الکترودها بر روی سطح عایق جریان دارند ماده بزرگی این جریان ها به هیچ وجه به مقاومت آن مربوط نیست خود ماده مقدار جریان نشت به ولتاژ اعمال شده بستگی دارد مواد عایق ، آلودگی سطح و میزان رطوبت هوا. بر سطوح عایق خط ولتاژ بالا به طور جدی آلوده ممکن است جریان نشت داشته باشد به اندازه 100 میلی آمپر. درهم شکستن. ترتیب نشان داده شده در شکل 3-4 را در نظر بگیرید. دو صفحه موازی الکترودهای A و B توسط یک ورق دی الکتریک با ضخامت t جدا می شوند. یک متغیر منبع ولتاژ V اختلاف پتانسیل بین A و B را فراهم می کند. فرض کنید ولتاژ به آرامی مطرح می شود در ابتدا جریان رسانایی بسیار کم است ، شاید در آن قابل اندازه گیری باشد میکرو آمپر با افزایش ولتاژ اعمال شده ، جریان به طور ناگهانی افزایش می یابد ، و عایق ویژگی یک رسانای فلزی را دارد. به این عایق گفته می شود درهم شکستن. در معاینه ، یک مکان آسیب دیده کوچک ممکن است در امتداد مجرا پیدا شود

ورق عایق شاید ذغالی وجود داشته باشد و ممکن است حفره ای ایجاد شود ولتاژی که در آن چنین خرابی رخ می دهد خرابی یا سوراخ نامیده می شود ولتاژ ، ولتاژ و شدت میدان الکتریکی در آن نقطه به عنوان خرابی شناخته می شود مقاومت گرادیان یا سوراخکاری عایق ، که در آن t ضخامت عایق است. مقاومت سوراخ شدن یک نمونه خاص ثابت نیست و با توجه به آن متفاوت است ضخامت عایق ، شکل و هندسه الکترودها و میزان آن استفاده از ولتاژ گرمایش دی الکتریک روشی است برای گرم کردن یک ماده غیر رسانا ، الف دی الکتریک ، توسط ولتاژهای فرکانس بالا. این ماده بین فلز قرار می گیرد

صفحاتی که از طریق آنها یک منبع با فرکانس بالا متصل شده است همانطور که در شکل نشان داده شده است 3-5 دی الکتریک و صفحات سپس یک خازن و یک الکترواستاتیک را تشکیل می دهند فیلد در دی الکتریک تنظیم شده است. همانطور که از فرکانسهای بسیار بالا استفاده می شود ، حداکثر 200 مگاهرتز ، حرکت الکترونها در دی الکتریک سریع می شود. این باعث می شود

گرمای قابل توجهی در ماده. گرمایش دی الکتریک دو عالی دارد مزایای آن نسبت به سایر اشکال گرمایش: گرما سریع فراهم می کند ، و گرما مناسب است - در تمام مواد به طور یکنواخت مجرا می شود. 

به عبارت دیگر ، داخل مواد است همزمان با سطح گرم می شود. علاوه بر این ، گرمایش دی الکتریک می تواند به راحتی انجام شود کنترل شده و قابل پیش بینی است. زمان دقیق گرمایش را می توان با دانستن میزان محاسبه کرد

خواص دی الکتریک موادی که باید گرم شوند. گرمایش دی الکتریک از ساخت بارانی های پلاستیکی کاربردهای مختلفی دارد

 رای پخت بیسکویت به خصوص در پلاستیک ، صنایع چوبی و صنایع غذایی استفاده می شود.

یک کاربرد معمول ساخت تخته سه لا است. در گذشته ، لایه های چوب و چسب

تحت فشار بخار حرارت داده می شدند تا زمانی که چسب ذوب شود و چوب محکم بچسبد.

نفوذ گرما به مدت طولانی طول کشید ، چسب به طور یکنواخت ذوب نمی شود و آن

خشک ناهموار با گرمایش دی الکتریک ، به دلیل تفاوت در ویژگی های دی الکتریک ،

چسب قبل از گرم شدن چوب ذوب می شود. به طور یکنواخت گرم می شود و به طور یکنواخت خشک می شود. با استفاده از

فرآیند دی الکتریک ، با یک فشار می توانید 100 ورقه سه لایه با ضخامت 1 سانتی متر از تخته سه لا را در حدود آماده کنید

30 دقیقه.

 اگرچه هیچ سیستم برق الکتریکی "معمولی" وجود ندارد ، اما یک نمودار شامل چندین م componentsلفه که معمولاً در آرایش چنین یافت می شوند سیستم در شکل 4-1 نشان داده شده است. باید توجه ویژه ای به آن ها شود

عناصری که جز under مورد بحث ، توزیع را تشکیل خواهند داد

سیستم.

در حالی که جریان انرژی آشکارا از نیروگاه تولید برق به

مصرف کننده ، ممکن است معکوس کردن برای اهداف ما آموزنده تر باشد

جهت مشاهده و در نظر گرفتن حوادث از مصرف کننده به

منبع تولید کننده

انرژی در یک ولتاژ نامی مصرفی که ممکن است توسط کاربران مصرف شود

به طور کلی از 110 تا 125 ولت و از 220 تا 250 ولت ، اسمی است

ارقام 277 و 480 ولت هستند ، این جریان از طریق دستگاه اندازه گیری تعیین می شود

صورتحساب برای مصرف کننده ، اما همچنین ممکن است در خدمت به دست آوردن داده های مفید باشد

بعداً برای برنامه ریزی ، طراحی و اهداف عملیاتی. تجهیزات اندازه گیری

معمولاً شامل ابزاری برای قطع ارتباط مصرف کننده از ورودی است

تأمین باید به هر دلیلی ضروری باشد.

انرژی از ثانویه از طریق هادی ها به متر می رسد

شبکه اصلی (در صورت وجود) ؛ این هادی ها به عنوان خدمات مصرف کننده شناخته می شوند ، یا

گاهی اوقات نیز به عنوان افت خدمات.

چندین سرویس به شبکه ثانویه متصل هستند. ثانویه

شبکه های اصلی اکنون به عنوان راهی برای سرویس های مختلف از توزیع خدمت می کنند

ترانسفورماتورهایی که آنها را تأمین می کنند.

در ترانسفورماتور ولتاژ انرژی تحویلی کاهش می یابد

به مقادیر ولتاژ استفاده از ولتاژهای خط اصلی بالاتر که ممکن است باشد

از 2200 ولت تا حداکثر 46000 ولت دامنه دارند.

ترانسفورماتور توسط فیوزها یا از اضافه بار و خطا محافظت می شود

به اصطلاح پیوندهای ضعیف در سمت ولتاژ بالا ؛ مورد دوم نیز معمولاً شامل می شود

دستگاه های قطع مدار در سمت ولتاژ پایین. اینها برای قطع ارتباط کار می کنند

ترانسفورماتور در صورت اضافه بار یا خرابی. قطع کننده های مدار

(در صورت وجود) در طرف ثانویه یا ولتاژ پایین تنها در صورت کارکرد

این وضعیت در اثر خرابی یا اضافه بار در شبکه برق ثانویه ، سرویس ها یا

محل مصرف کنندگان؛ فیوز اصلی یا پیوند ضعیف ، علاوه بر این ، کار می کند

در صورت خرابی در ترانسفورماتور.

اگر ترانسفورماتور روی یک سیستم سربار قرار گرفته باشد ، از آن محافظت می شود

از رعد و برق یا ولتاژ خطی توسط یک برقگیر ، تخلیه می کند

ولتاژ در زمین قبل از آسیب رساندن به ترانسفورماتور.

ترانسفورماتور به مدار اصلی متصل است که ممکن است یک باشد

جانبی یا خار تشکیل شده از یک فاز اصلی اصلی سه فاز معمول است.

این کار معمولاً از طریق یک فیوز خطی یا مقطعی انجام می شود ، عملکرد آن این است که

در صورت خرابی یا اضافه بار در ، جانبی را از اصلی جدا کنید

جانبی. هادی های جانبی مجموع اجزای انرژی را حمل می کنند

جریان از طریق هر یک از ترانسفورماتورها ، که نه تنها انرژی را نشان می دهند

مصرف شده توسط مصرف کنندگان متصل به آن ، بلکه انرژی از دست رفته در خطوط است

و ترانسفورماتورها تا آن نقطه

اصلی سه فاز ممکن است از چندین شاخه سه فاز متصل تشکیل شده باشد

با هم ، گاهی از طریق فیوزهای خطی دیگر یا مقطعی ، اما گاهی اوقات نیز

از طریق سوئیچ ها هر یک از شاخه ها ممکن است چندین جانب تک فاز داشته باشد

از طریق فیوزهای خطی یا مقطعی به آن متصل می شود.

در مواردی که خطوط هوایی تک فاز یا سه فاز قابل اجرا است

فاصله بدون نصب ترانسفورماتور توزیع متصل به آنها ، افزایش می یابد

برای محافظت ممکن است برقگیرها روی خطوط نصب شوند.

بعضی از جانبی های سه فاز ممکن است گاهی اوقات به سه فاز نیز متصل شوند

اصلی از طریق اتصال دهنده های مدار دستگاه شارژ برای قطع اتصال جانبی از اصلی عمل می کند

باید خطایی در قسمت جانبی رخ دهد ، به اندازه فیوز خطی یا مقطعی. با این حال

برای اتصال مجدد جانبی به اصلی عمل می کند ، یک یا چند بار پس از مدتی دوباره به آن احیا می کنید

تأخیر در یک توالی از پیش تعیین شده قبل از اینکه برای همیشه باز بمانید. این کار به همین صورت انجام می شود

که ممکن است فقط از نوع موقتی باشد ، مانند افتادن اندام درخت روی آن

خط ، باعث قطع طولانی مدت خدمات به مصرف کنندگان متصل نمی شود

جانبی

شبکه سه فاز از یک پست توزیع منشعب می شود که از یک منبع تغذیه می شود

اتوبوس در آن ایستگاه. شبکه های سه فاز که معمولاً از آنها به عنوان مدار یا فیدر یاد می شود ، هستند

از طریق قطع کننده مدار محافظ و گاهی ولتاژ به باس متصل می شود

تنظیم کننده تنظیم کننده ولتاژ معمولاً یک شکل اصلاح شده از یک ترانسفورماتور است و کار می کند

برای حفظ ولتاژ خروجی در یک باند یا محدوده از پیش تعیین شده روی مدار یا

فیدر با تغییر بار آن. گاهی اوقات به صورت الکتریکی در مدار پست قرار می گیرد بنابراین

که ولتاژ کل باس را تنظیم می کند تا یک مدار خروجی منفرد یا

فیدر ، و گاهی اوقات در طول مسیر یک فیدر برای تنظیم جزئی فیدر.

قطع کننده مدار در فیدر برای جدا کردن فیدر از باس در صورت وقوع عمل می کند

اضافه بار یا خطا در فیدر خروجی یا توزیع.

اتوبوس پست معمولاً چندین فیدر توزیع را تأمین می کند و حامل آن است

مجموع انرژی تأمین شده به هر یک از فیدرهای توزیع متصل به آن. به نوبه خود،

گذرگاه از طریق یک یا چند ترانسفورماتور و قطع کننده مدار مرتبط تأمین می شود

حفاظت. این ترانسفورماتورهای فرعی پست ولتاژ مدار تغذیه خود را پایین می آورند ،

معمولاً سیستم انتقال فرعی نامیده می شود ، ولتاژهای معمولاً از

23000 تا 138000 ولت

سیستم های انتقال فرعی ممکن است چندین پست توزیع را تأمین کنند و ممکن است

به عنوان فیدر کراوات بین دو یا چند پست فرعی عمل کنید 

برای یک مصرف کننده منفرد ، به طور کلی یک کارخانه صنعتی یا یک مصرف کننده تجاری

دارای بار قابل ملاحظه ای زیاد

پست انتقال نیرو یا انتقال نیرو تقریباً همان اهداف را دارد

به عنوان یک پست توزیع ، با این تفاوت که ، همانطور که از نامش پیداست ، اداره می شود

مقادیر بسیار بیشتری انرژی: مجموع انرژی جداگانه تأمین شده

به خطوط انتقال فرعی و پستهای توزیع مربوط و تلفات.

ولتاژ در پستهای انتقال به انتقال فرعی از خروجی کاهش می یابد

ولتاژهای خطی از ولتاژهای انتقال که ممکن است از 69000 تا تا باشد

بیش از 750،000 ولت

خطوط انتقال معمولاً از پست دیگر مرتبط با آن سرچشمه می گیرند

یک نیروگاه تولید برق. این پست آخر تقریباً به همان روال کار می کند

پستهای دیگر ، اما در خدمت افزایش ارزش ولتاژ خط انتقال ولتاژ است

تولید شده توسط ژنراتورها. به دلیل محدودیت های مواد و عایق ، ژنراتور

ولتاژها ممکن است از چند هزار ولت برای واحدهای قدیمی و کوچکتر تا بعضی دیگر باشد

20000 ولت برای جدیدتر ، بزرگتر. هم اتوبوس و هم ترانس در اینها

پستها توسط قطع کننده های مدار ، برقگیرها و سایر موارد محافظ محافظت می شوند

دستگاه ها

در تمام سیستم های توصیف شده ، هادی ها باید به اندازه کافی بزرگ باشند که انرژی داشته باشند

از دست دادن در آنها بیش از حد نخواهد بود ، و نه از دست دادن ولتاژ به اندازه ای که اسمی نرمال است

دامنه ولتاژ در خدمات مصرف کنندگان را نمی توان حفظ کرد.

در بعضی موارد ، تنظیم کننده ها و خازن های ولتاژ در حالت استراتژیک نصب می شوند

نقاطی را روی مدارهای اصلی سربار به عنوان وسیله ای برای جبران افت ولتاژ یا

تلفات ، و به طور تصادفی در کاهش تلفات انرژی در هادی ها کمک می کند.

در بسیاری از تنظیمات سیستم توزیع ، برخی از چندین عنصر

بین کارخانه تولید کننده و مصرف کننده ممکن است لازم نباشد. در نسبتا

منطقه کوچکی ، مانند یک شهر کوچک ، که توسط نیروگاهی واقع در یا بسیار نزدیک آن سرویس می شود

منطقه خدمات ، فیدر توزیع