توصيف الفولاذ الكهربائي في ظل ظروف منحازة للتيار المستمر

الهدف من توصيف الفولاذ الكهربائي في ظروف خاصة بالتيار المستمر

عادة ما يتم تصميم محولات الطاقة للعمل بجهد إدخال جيبي، كما يتم إجراء دراسات متزايدة عندما يتشوه الجهد الأولي، ومثال على ذلك يرجع إلى إضافة تحيز التيار المستمر، كذلك قد ينشأ انحياز التيار المستمر في محول من العديد من المصادر، مثل مستويات الجهد غير المتناظرة بسبب تحويل طاقة التيار المتناوب والتشغيل أحادي القطب لـ (HVdc).

كما وقد يؤدي النشاط الشمسي إلى تيارات شبه تيار مستمر مستحثة مغناطيسياً (GICs) من خلال نظام نقل الطاقة إلى المحول من خلال المحطة المحايدة المؤرضة، حيث لوحظ وجود تيار مستمر مكافئ يبلغ (25) أمبير لكل مرحلة لعدة ساعات من حقن التيار المستمر لأحد الأقطاب الأرضية في (HVdc).

ونسبياً من (GICs)؛ فإنه يمكن رؤية 100 ألف لكل مرحلة لمدة تصل إلى دقيقة واحدة و 50 ألفاً لمدة تصل إلى 5 دقائق، كما يمكن أن يؤدي ذلك إلى تشبع نصف الدورة مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في تيار الإثارة وارتفاع المحتوى التوافقي وزيادة التسخين ومستويات الضوضاء، بحيث يتضح هذا في الشكل (1)، والذي يوضح إمكانية حدوث إزاحة صغيرة للتيار المستمر في التسبب في دخول محول طاقة إلى تشبع نصف دورة.

وعادةً ما تُقاس “الخواص المغناطيسية” للفولاذ الكهربائي بكثافة تدفق مغناطيسي جيبي عند مستوى ثابت من الحث المغناطيسي، لذلك؛ فإن المعلمة المفضلة لانحياز التيار المستمر ستكون مكوناً إضافياً ثابتاً للحث المغناطيسي، وفي هذا الطرح؛ فإنه تم تقديم طريقة لقياس “الخصائص المغناطيسية” للصلب الكهربائي مع إزاحة تصل إلى 300٪ من كثافة التدفق المغناطيسي.

الطرق التجريبية الخاصة بتوصيف الفولاذ الكهربائي

مرحلة أخذ العينات للفولاذ الكهربائي

تم إجراء القياسات الخاصة على عينة من ورقة واحدة مكونة من 3 ٪ من الفولاذ الكهربائي والموجه بالحبوب (M85-23) بأبعاد [100 × 495] مم، وكتلة [م = 84.98 جم]، كما تم إجراء جميع القياسات في اتجاه التدحرج للمادة، كذلك تم إجراء القياسات الأولية بكثافة تدفق جيبية نقية عند 50 هرتز، بحيث كانت خسائر الطاقة عند (1.5 و 1.7) طن، وكهربائياً (0.68 و 0.95) واط كجم على التوالي.

نظام القياس الخاص بالتجارب على الفولاذ الكهربائي

تم إجراء القياسات على جهاز اختبار أحادي الشريط مع إغلاق التدفق حول العينة المقدمة بواسطة المشابك المصفحة للفولاذ الكهربائي الموجه بالحبوب، كما كان العدد الإجمالي للملفات في ملف الإثارة وملف البحث (190 و 285) على التوالي، كما تم استخدام ملف تعويض. لتطبيق تعويض التيار المستمر، كذلك تم إنشاء كثافة تدفق رقمي مثالية.

لذلك يظهر شكل هذا الشكل الموجي المثالي في الشكل (2) (C)، وهو عبارة عن تجميع “لموجة جيبية” نقية مكونة من خمس فترات الشكل (2) (A) وموجة شبه منحرف الشكل (2) (B)k، حيث تحدد ذروة الموجة شبه المنحرفة مقدار إزاحة التيار المستمر، كما يوضح الشكل 2 (C) الفترة الثانية التي تم تسليط الضوء عليها والتي تم اشتقاق النتائج.

وفي هذه الحالة؛ فإن مكون تيار متردد بحجم [Bac = 0.5 T] (من الذروة إلى الذروة 1 T) وإزاحة التيار المستمر بنسبة 100٪، مع [Bdc = 0.5 T]، وفي جميع النتائج المقدمة في هذه الورقة، كان مكون التردد الكهربائي الجيبي 50 هرتز، وفي جميع القياسات مع إزاحة التيار المستمر؛ فقد تم التحكم في شكل الموجة الممغنطة بحلقة تغذية مرتدة رقمية.

حيث يتم استخدام الاختلاف في القياس المثالي (B) و [dB / dt] بشكل متكرر للتعديل جهد الخرج المتولد، بحيث يوضح الشكل (3) مخطط كتلة لنظام التغذية المرتدة الرقمي، كما يوضح الجهد الكهربائي المتولد الذي يمر عبر مرشح تمرير منخفض رقمي إلى مضخم طاقة، ويتم تمرير التيار الممغنط من مضخم الطاقة إلى الملف الممغنط من خلال مقاوم تحويل، مما يسمح بالقياسات الحالية.

وبالإضافة إلى ذلك؛ فإنه يتم قياس كل تكرار على مدى عدة فترات ومتوسط معين، مما يزيد من ثبات القياسات، كما تم استخدام القيم المتوسطة بين 5 و 10 في القياسات حيث أن ذلك وفر ثباتاً جيداً مع الحفاظ على وقت القياس الإجمالي في غضون بضع دقائق.

كما تم تنفيذ جميع العمليات في نظام إزاحة التيار المستمر في البرنامج، وللتكامل (المستخدم لتحديد B من الجهد المستحث) وتصفية التمرير المنخفض (المستخدمة في دائرة التغذية المرتدة الرقمية) وتحويلات فورييه (المستخدمة لاشتقاق التشوه التوافقي الكلي ) للموجة المقاسة بالكامل.

وأخيراً تم القيام بذلك لأن الدالة الموجية المثالية كانت متماثلة وبالتالي يمكن دمجها دون إضافة مكونات خطية إضافية، حيث كان التشوه التوافقي الكلي (<1٪)، كما وكانت قيمة كثافة تدفق الذروة وعامل الشكل ضمن (0.1٪) من القيم المثالية في جميع القياسات، بحيث تم تحديد إجمالي خسائر الطاقة عددياً أيضاً بواسطة: