توده فیبری بازیابی شده

که توده فیبری بازیابی شده در معرض فعالیت کاردینگ قرار می¬گیرد، می¬تواند شاخص بهتری از اهمیت Q2 نسبت به Pf باشد. بر اساس این عبارت، Np با افزایش K در اثر افزایش سرعت دافر، کاهش می¬یابد. شکل 7، نشان می¬دهد که برای آهنگ تولید ثابت ،اگر NP با سرعت دافر کاهش یابد، کیفیت شبکه افزایش می¬یابد حتی اگر بار استوانه کاهش یابد و تعداد دندانه¬های استوانه نسبت به فیبر بالا باشد. دو پارامتر آخر معمولاً به عنوان شاخص کاردینگ خوب در نظر گرفته می¬شوند. شکل 8، اثر افزایش سرعت دافر و تعداد فتیله را بر کیفیت شبکه نشان می¬دهد و یک روند سازگار وجود دارد که نشان می¬دهد آهنگ تولیدی که به جای سرعت دافر، با افزایش تعداد فتیله افزایش می¬یابد، کیفیت شبکه بهتری ایجاد می¬کند. با توجه به بی¬نظمی فتیله، پژوهشگران متعددی [51، 52، 53، 54، 55، 56، 26، 33، 28، 6، 47، 57] مطالعات نظری و تجربی را گزارش کردند که نشان می¬داد افزایش لایه بازچرخشی Q2، بی¬نظمی کوتاه¬مدت را کاهش می¬دهد. 

بیشتر بخوانید: هماهنگی با در نظر گرفتن موارد خاص در حلقه ها

کاراسف [43] تلاش کرد که به صورت تجربی، اهمیت Q2 را با حذف آن در طول کاردینگ با استفاده از استخراج¬کننده مکشی نشان دهد. دریافته شد که بدون Q2، بخش عظیمی از توده فیبری منتقل شده از تیکرین در دندانه خالی نوار اره¬ای سیلندر تعبیه می¬شود. تتنها توده¬های بزرگ¬تر و گروه¬های فیبرهای مجزا در معرض کاردینگ و شانه¬زنی قرار می¬گیرند. بنابراین، شانس بیشتری برای حذف گروه های کوچک فیبرهای درهم¬تنیده در دافر وجود دارد.

در نتیجه، Q2 به صورت پشتیبانی برای لایه¬های جدید توده فیبری عمل می-کند که از تیکرین منتقل شده¬اند و توده فیبری جدید را در نوک دندانه سیم استوانه¬ای نگاه می¬دارد و در نتیجه تعامل توده¬های فیبری را با نوار سیلندر و فلت¬ها افزایش می¬دهد. با این وجود، این ایده تفسیر مکانیسمی را که تحت آن، فیبرها لایه بازچرخشی را ترک می¬کنند تا بخشی از شبکه دافر Q1 را شکل دهند، تسهیل نمی¬کند [27، 12، 26]. گوپتا و همکارانش [2] پیشنهاد کردند که سیلندر گردان می¬تواند به صورت یک سانتریفیوژ بزرگ در نظر گرفته شود که سبب می¬شود فیبرها، ناخالصیها و بخش¬های دانه به پیرامون سیلندر بروند و در نتیجه با نوار فلت و سپس با دندانه دافر تماس پیدا  کنند. با این وجود، هیچگونه اثبات تجربی از این فرضیه گزارش نشده است. 
 

سرعت دافر و استوانه با پروفایل

مقادیر گزارش شده برای K، بین 0.2 و 20% تغییر می¬کنند [9] که بستگی به سرعت دافر و استوانه با پروفایل¬های نسبی نوار دندان¬اره¬ای و میزان فتیله دارد. سیمپسون [7] نشان داد که خصوصیات فیبری نیز مهم هستند از این جهت که تمایل به تولید کتان¬های میکروی نرم برای بدست آوردن تامین جریان های خطای کافی بار بیشتر در سیلندر و اصطکاک برشی کمتر و بازیابی خوب تراکم به منظور بدست آوردن مقادیر K بالاتر وجود دارد. هیچ توضیح فیزیکی¬ای برای این یافته¬ها ارائه نشده است و هیچ مطالعه دیگری، درباره اثر خصوصیات فیبری گزارش نشده است. کار بیشتر نیز باید در این حوزه صورت گیرد. 

 
یک دیدگاه متداول این است که توده فیبری کم ورودی به فصل مشترک سیلندر/فلت یعنی بار فیبری کم روی سیلندر، منجر به کیفیت بهتر کاردینگ می¬شود [1]. به نظر می¬رسد که این امر دلالت بر این دارد که هر چه مقدار K بالاتر باشد، کاردینگ بهتر است زیرا توده فیبری کمتری بازیابی می¬شود تا به جرم منتقل شده به تیکرین افزوده شود. با این وجود، روش¬های متعددی برای افزایش K وجود دارد اما همگی آنها منجر به بهبود کیفیت کاردینگ نمی¬شوند. شکل 6 نشان می¬دهد که برای یک سرعت سیلندر و معین و تعداد فتیله ثابت، افزایش سرعت دافر موجب افزایش K و کاهش Pf می¬شود، در حالیکه حفظ سرعت دافر و تعداد فتیله ثابت و افزایش سرعت استوانه، K و Pf را افزایش می¬دهد. برای سرعت سیلندر و دافر ثابت، افزایش تعداد فتیله، K و Pf را کاهش می¬دهد. 

اگر ماشین¬آلات جریان رو به بالای مشابهی به کار گرفته شود، آنگاه بهترین معیار از کاردینگ موثر، کیفیت نخ¬های ریسیده شده حلقه¬ای کاردینگ تولید شده است [49]. کار گوش و بادوری [38] نشان داد که برای آهنگ کاردینگ ثابت، با افزایش سرعت دافر یا سیلندر، K افزایش می¬یابد اما Q0 و معایب نخ کاهش می-یابند؛ هیچ روندی برای سفتی یا بی¬نظمی نخ یافته نمی¬شود. سینگ و سوانی، خصوصیات نخ¬های تشکیل شده از فتیله¬های متناظر را مقادیر K و Pi متفاوت مورد مطالعه قرار دادند و دریافتند که Pf مهم¬تر از دو پارامتر دیگر است که در آن، هر چه مقدار Pf بالاتر باشد، کیفیت نخ بهتر است. کافمن [50] گزارش کرد که هر چه بار فیبر روی فلت¬ها سبک¬تر باشد، کیفیت کاردینگ بهتر است. بنابراین، استفاده از Pf به معنای درک کافی از اهمیت لایه بازچرخشی نیست و اندازه بار توده فیبری در فصل مشترک سیلندر/فلت¬ها نیز همینگونه است. 
 

تاثیر زیاد جریان هوای منتقل شده

با توجه به سرعت بالاتر و قطر بزرگتر استوانه، فرض شد که در طول انتقال در ناحیه بالا، فیبرها بسیار بیشتر از نوارهای اره¬ای دافر، تحت تاثیر زیاد جریان هوای منتقل شده با استوانه هستند. تصاویر سرعت بالا [34] نشان دادند که در ناحیه انتهایی، جریان اصلی توده فیبری، با دافر در نزدیکی سرعت دافر بود حتی زمانی که فیبرها دقیقاً در زیر خط تنظیم استوانه/دافر قرار داشتند. با این وجود، دیده شده است که برخی از فیبرها به دافر و استوانه مقید نیستند و تمایل دارند که تحت جریان هوا و در نهایت حرکت سطح استوانه، حرکت کنند. 

بیشتر بخوانید: تامین جریان های خطای کافی

بر اساس بحث بالا می¬توان دید که هنوز باید کار بیشتری برای درک دقیق جزئیات انتقال توده فیبری بین استوانه و دافر انجام شود. نتایج این کار می¬تواند به توضیح بهتر چگونگی باقی¬ماندن فیبرها در استوانه برای تشکیل لایه بازچرخشی Q2 کمک می¬کند. وارگا [10] پیشنهاد کرد که با انتقال فیبر به ناحیه بالا، لایه ضخیم¬تر شبکه در سطح دافر، در بالای سیم دافر بیرون می¬زند و به شکاف بین دافر و سیلندر می رود.

شانه-های نوار اره¬ای سیلندر در شبکه دافر سریع¬تر حرکت کرده و در نتیجه، فیبرها را به سوی سطح سیلندر می-کشند. دی سوان [46] نشان داد که فیبرها را می¬توان به آسانی از دافر به استوانه و از استوانه به دافر انتقال داد. در مطالعه هادسون [12]، تغییر در تنظیمات استوانه/دافر بر تشکیل نپ در وب تاثیر گذاشت اما بر K تاثیر نگذاشت که به نظر می¬رسید بر خلاف پیش¬بینی وارگا است. با این وجود، باتورین [47] و سیمپسون [6] نشان دادند که اگر ناحیه فصل مشترک بین سیلندر و دافر با کاهش قطر دافر یا سیلندر کاهش یابد، K افزایش می¬یابد و این روند از پیشنهاد وارگا برای فعالیت شانه¬زنی و مالش سیلندر پشتیبانی می¬کند. می¬توان فرض کرد که فعالیت شانه¬زنی منجر به تولید فیبرهای رده II و IV می¬شود (جدول 1)، اما هنوز توضیح تایید شده¬ای از چگونگی تشکیل فیبرهای رده¬های I، III و V با نقص و بدون آن وجود ندارد. 

اغلب تحقیقات درباره برهم¬کنش سیلندر/دافر به اثر متغیرهای ماشین بر اندازه Q2 (یا لایه عملیاتی Q0) روی کیفیت شبکه و تغییرات نسبت پیکربندی¬های رده¬بندی شده و در نهایت، کیفیت نخ می¬پردازند. 
سینگ و همکارانش [48] یک مدل مارکوویان را برای فرایند کاردینگ توسعه دادند تا احتمال انتقال فیبر بین سیلندر و فلت¬ها و سیلندر و دافر را با در نظر گرفتن بازچرخش فیبرها تعیین کنند.

اهمیت زاویه دندانه و تراکم دندانه

باتورین معادلاتی را توسعه داد که اهمیت زاویه دندانه و تراکم دندانه را در سیم¬های استوانه و دافر برای مقدار K و در نتیجه Q2 نشان می¬دهد. محققان دیگر [43، 7] داده¬های تجربی¬ای را گزارش کرده¬اند که معادلات باتورین را تایید می¬کند. دریافته شد که هرچه زاویه کار دافر نسبت به سیم سیلندر دقیق¬تر باشد، مقدار K بیشتر و Q2 کمتر است و تراکم دندانه بیشتر در دافر، K را افزایش می¬دهد.

این یافته¬ها، نشان می¬دهند که مکانیسم پیشنهادی یک فعالیت اساسی است که فیبرها تحت آن از سیلندر جدا شده¬اند. با این وجود، این مکانیسم انتقال فیبر، تغییر در پیکربندی فیبر را در حالات وارون و تشکیل قلاب¬های سر فیبر را در شبکه دافر توضیح نمی¬دهد. همچنین شرح نمی¬دهد که چگونه فیبرهای تولیدکننده لایه بازچرخشی Q2 در نهایت حذف می¬شوند، اگرچه یک لایه ورودی از توده فیبر، در هر زمانی که Q2 از تیکرین می گذرد، به آن اضافه می شود. 

بیشتر بخوانید: حفاظت فیدر-حلقه

مطالعات بالا درجه موازی بودن فیبر را در استوانه قبل از انتقال در نظر نمی¬گیرند و همچنین تعداد فیبرها در هر دندانه در استوانه و درنتیجه احتمال برهم¬کنش فیبر در طول انتقال را نیز در نظر نمی¬گیرند. فوجینو و ایتانی [25] یک تکنیک میکروسکوپی را برای مشاهده جهت¬گیری فیبرها در سطح استوانه در بالای تیکرین و دقیقاً قبل از دافر و در شبکه دافر به کار گرفتند. آنها دریافتند که فیبرها، بالاترین درجه موازی بودن را نشان می¬دهند اگر در سطح بالای استوانه دقیقاً بالای دافر قرار گیرند. درجه موازی بودن، با انتقال به دافر کاهش می¬یابد و زمانی که شبکه از دافر جدا می¬شود تا فتیله تشکیل شود، انحرافات بیشتر می¬شوند، اگرچه کشش تقویمی به حفظ درجه موازی بودن آنها کمک می کند.

گریمشاو [22] و دیگران [21، 44] کاربرد فلت¬های ثابت را دقیقاً قبل از ناحیه انتقال بالای سیلندر/دافر برای بهبود موازی¬سازی فیبر در شبکه کارد گزارش کردند؛ کاهشی تا 20% در قلاب¬های فیبری و بهبود 25% در موازی¬سازی فیبری در شبکه کارد به دست آمد که منجر به بهبود خصوصیات نخ گردید. شکل 3 نشان می¬دهد که فلت¬های ثابت در این ناحیه، در بهبود خصوصیات نخ در مقایسه با فلت¬های ثابت بالای تیکرین موثرتر هستند. فعالیت فلت¬های ثابت شده در بالای دافر، کاملاً درک نشده است. فرض بر این است که آنها تمایل دارند که فیبرها را به ویژه در سرعت استوانه بالا، به بالای سیم استوانه بکشند تا انتقال به دافر موثرتر باشد. لابر و ولفورست [34]، کاموگاوا و همکارانش [45] گزارش کردند که در این ناحیه، نیروهای آئرودینامیکی بر موازی¬سازی فیبرها و نحوه انتقال آنها به دافر تاثیر می¬گذارند. با این وجود، هیچ جزئیاتی ارائه نشده است. 
 

مطالعات متعدد درباره مکانیسم انتقال توده فیبری

مطالعات متعدد درباره مکانیسم انتقال توده فیبری گزارشاتی ارائه کرده¬اند [37، 36، 38، 39، 35، 40، 6، 41، 42]. فیبرهای ردیاب مورد استفاده دارای یک انتهای فیبری رنگ شده با رنگی متفاوت نسبت به همدیگر بودند. یافته¬های گزارش شده [41] نشان می¬دهد که انتقال جرم فیبری توسط فیبرهایی رخ می¬دهد که به صورت مستقل عمل می¬کنند و در شبکه فیبرها رخ نمی¬دهد. مشاهدات نشان می¬دهند که قبل از انتقال، تقریباً 70% فیبرها در استوانه، از جلو قلاب می¬شوند و تنها 9% آنها از عقب قلاب می¬شوند. در انتقال، سهم نسبی مطابق با جدول 2 تغییر کرد. نیمی از اعداد مشاهده شده، مورد تجدیدنظر قرار گرفتند و بیش از 70% تغییر در پیکربندی آنها حاصل شد (مثلاً حلقه¬های جلو، حلقه¬های عقب می¬شدند). البته آنهایی که بدون بازگشت ca 90%  منتقل شدند، تغییری در پیکربندی خود نداشتند. 

بیشتر بخونید: حفاظت فیدر-حلقه

 
گلوش و بادوری [36] گزارش دادند که فیبرهای ردیاب، عموماً در دورهای متعدد با استفاده می¬چرخند قبل از اینکه به دافر منتقل شوند. گاهی انتقال تنها زمانی رخ می¬دهد که سرعت استوانه افزایش یابد. بار و واستون [27] با فیبرهای ردیاب ویسکوز رادیوفعال کار می¬کردند که نشان دادند که فیبر در سیستم استوانه¬ای، تا بیشینه 20 بار قبل از حذف شدن توسط دافر از آن عبور می¬کند و گاهی دفعات متعددی بین فلت و استوانه (در طول 20تکرار در استوانه) مبادله می¬شود. هادسون [12] دریافت که فیبرهای کتان، بین 10و 25 چرخش استوانه¬ای انجام می¬دهند قبل از اینکه از طریق دافر حذف شوند. با پیوستگی جریان توده فیبری در کارد، این بدان معنی است که شبکه دافر، بر اساس مقررات استوانه¬ای مختلف ساخته شده¬است و اینکه لایه بازچرخشی Q2 از چندین لایه کسری از توده¬های فیبری منتقل شده از تیکرین به استوانه در طول این چرخش¬های استوانه تشکیل شده است. 

یک فرضیه پیشنهادی [36، 35] برای مکانیسم انتقال فیبر، در شکل 5 نشان داده شده است. در اینجا انتهای عقبی فیبرها از سطح استوانه با نیروهای مرکزگریز منتقل می-شود و حول دندانه نوار دافر قلاب می-شود. کشش اصطکاکی نوار دافر، در نهایت این فیبر را از نوار استوانه حذف می¬کند. این مکانیسم تنها شکل-گیری حلقه¬های انتهایی در شبکه وافر (بدون توضیح وارون) را توضیح می¬دهد. بنابراین، اهمیت انتقال فیبر تحت زوایای نسبی و طول دندانه استوانه و دافر، از این شکل خود مشهود است. 

برهم کنش سیلندر دافر

برهم¬¬کنش سیلندر/دافر
وارگا [10] گزارش کرد که فعالیت انتقال توده فیبری به دافر، مشابه انتقال در ورودی به ناحیه فلت¬ها – استوانه است. نواحی بالا و پایین خط در نزدیک¬ترین مسیر سیلندر به دافر (یعنی خط تنظیمات) برای مکانیسم انتقال توده فیبری و ضریب انتقال K اهمیت دارند. دو ناحیه را می¬توان قوس¬های هماهنگ بالا و پایین یا نواحی بالا و پایین نامید. سیمپسون [33] ادعا کرد که انتقال در هر دو ناحیه رخ می¬دهد و اینکه ناحیه خاصی که انتقال در حقیقت در آن رخ می¬دهد، بر پیکربندی فیبر و سطح نپ در شبکه کارد تاثیر می-گذارد، اگرچه فعالیت سلیندر – فلت¬ها، در کاهش نپ بسیار مهم است.

بیشتر بخونید: حفاظت حلقه

اینکه انتقال در کدام ناحیه رخ دهد، به نسبت سرعت سطحی سیلندر-دافر C/D بستگی دارد. برای C/Dهای بالا، انتقال در ناحیه بالا رخ می¬دهد و منجر به تعداد بیشتر فیبرهای قلاب شده در انتها به فیبرهای قلاب شده از ابتدا و سطح نپ پایین می¬شود. حالت معکوس زمانی رخ می¬دهد که انتقال در به علت C/Dهای کمتر در ناحیه انتهایی صورت گیرد. با این وجود، سیمپسون نمی¬گوید که در انتقال از یک ناحیه به ناحیه دیگر چه تغییراتی در C/D رخ می¬¬دهد. اگرچه ارجاعی به نویسندگان دیگری داده می¬شود که مکانیسمی را برای انتقال فیبر در ناحیه بالا گزارش کرده¬اند ،هیچ مکانیسم یا شواهد تجربی ارائه نمی¬شود تا از ایده انتقال فیبر در ناحیه پایین پشتیبانی کند.

لابر و والفورست [34] باسنجی لیزری دوپلر و تصویربرداری سینمایی سرعت بالا را برای مطالعه رفتار فیبر در ناحیه پایین یعنی تا 110 میلی¬متر زیر خط تنظیمات به کار بردند. یافته¬های آنها هیچ شاهدی مبنی بر انتقال فیبر در ناحیه پایین را نشان نداد. 

از زمان کار مورتون و سامرز در سال 1949 [35] محققان دیگر ثابت کردند که مقادیر ارائه شده در جدول 1 برای پنج کلاس پیکربندی فیبر مشاهده شده در فتیله¬ها هستند. شایان ذکر است که طول¬های قلاب شده برای قلاب¬های سر نسبت به قلاب¬های انتهایی بیشتر بودند. اگرچه، کشش تقویمی را برای تغییر نسبت به کار برد، گوش و بادوری [36] نشان دادند که روش حذف وب از دافر، تحت تاثیر تمایل هیچ رده¬ای از پیکربندی نیست. این مکانیسم انتقالی است که به مسئول اصلی وجود فیبرهای شکل¬دار در فتیله است. 

افزایش سرعت استوانه نسبت به افزایش سرعت تیکرین

وان آلفن گزارش کرد که افزایش سرعت استوانه، نسبت به افزایش سرعت تیکرین سبب شکست بیشتر فیبر می¬شود و این امر در خصوصیات نخ منعکس می¬شود. سفتی نخ روتور با افزایش سرعت استوانه بین 480 – 600 دور در دقیقه، به اندازه 5% کاهش می¬یابد. در حالیکه نخ¬های حلقه کاهش 5% را با سرعت بین 260 – 380 دور بر دقیقه و کاهش 10% را با 600 دوربردقیقه نشان می¬دهند. حساسیت بیشتر نخ¬های حلقه به شکست فیبر، به علت اثرمنفی فیبرهای کوتاه در طول کشش غلتک است. کریلوف [9] گزارش کرد که هیچ کوتاه¬شدگی فیبری در سرعت¬ استوانه بیش از 380 دور بر دقیقه مشاهده نشده است.

بیشتر بخونید: حفاظت حلقه

می¬توان این دلیل را مطرح کرد که هر چه توده کوچکتر باشد و فیبرهای توده نسبت جهت جریان توده موازات بیشتری داشته باشند، احتمال شکست فیبر کمتر است. هونولد [17]، آسیب فیبر را به برهم¬کنش استوانه/فلت مربوط دانسته است و پیشنهاد می¬کند که درجه آسیب به اندازه توده¬های کوچک وارد شده به ناحیه کاری بستگی دارد؛ هر چه توده کوچکتر باشد، تنظیماتی که می¬¬تواند مورد استفاده قرار گیرد کوچکتر و شکست فیبر کمتر است [55]. کار هادسون [12] نشان داد که طول فیبر نیز یک عامل مهم است.

برای کتان¬ها، شکست فیبر تنها زمانی رخ داد که طول بست بیشتر از 25 میلی¬متر بود. به نظر می¬رسد که افزایش سرعت فلت تاثیری بر شکست فیبر ندارد، با این وجود، میزان نوارهای فلت متناسب با سرعت فلت افزایش یافت [12] و طول میانگین فیبر در نوارها، افزایش قابل¬توجهی داشت. این بدان معنی است که هر چه سرعت فلت بیشتر باشد، میزان بیشتری از فیبر قابل استفاده در زباله خواهیم داشت. جالب است که در زمان کاردینگ کتان، فیبرهای نارس به راحتی در نوارهای فلت یافته نمی¬شوند. به نظر می¬رسد که فیبرهای صلب ضخیم¬تر در فلت¬ها راحت¬تر تولید می¬شوند. 

کارایی اقدامات کاردینگ و شانه¬زنی در ناحیه سیلندر/فلت، بستگی به کیفیت توده فیبری روی سیلندر دارد و این مورد شامل لایه بازچرخشی Q2 نیز می¬شود. بنابراین، در نظر گرفتن اینکه چگونه Q2 در طول انتقال فیبر از استوانه به دافر تشکیل می¬شود و اهمیت آن برای کیفیت شبکه کارد، جالب توجه خواهد بود. 
 

قیود عملیاتی مبحث فرمول

در این مقاله و مقاله های بعدی به مبحث فرمول میپردازیم.

قیود عملیاتی
تبادل انرژی بارهای قابل کنترل با شبکه تنها در برخی ساعت ها مطابق با هر نوع بار، مجاز می باشد. تبادل توان در طول ساعت های دیگر باید صفر باشد، یعنی
 
مجموع تبادل های توان هر بار قابل کنترل باید برابر با الزامات انرژی آن منهای بخش صرفه جویی شده باشد.
 
انرژی ذخیره هر بار قابل کنترل دارای ذخیره انرژی، بوسیله تبادل های توان با ریز شبکه همراه با محدودیت های انرژی و توان ذخیره به صورت زیر بهنگام می شود.
 
حدود حداقل برای بارهای قابل کنترل دارای ذخیره انرژی که می توانند توان را به ریز شبکه برگردانند، منفی و در غیر این صورت صفر هستند. 
کاهش توان برای بارهای معمولی و حساس به صورت زیر در نظر گرفته می شود.
 
برای بارهای قابل کنترل، کاهش انرژی به صورت زیر مقید می شود
 
کاهش توان تولیدی برای واحدهای بادی و فتوولتائیک باید کمتر از حداکثر توان موجود بدست آمده از کنترل تعقیب نقطه حداکثر توان (MPPT) در هر شیار زمانی باشد. 
 
حداکثر توان ظاهری در ترانسفورمر شبکه باید کمتر از حداکثر اندازه آن باشد. 
 
به طور مشابه، برای هر ژنراتور متداول
 
ج- قیود بازه های متصل به شبکه
در طول حالت متصل به شبکه، توان ژنراتورهای متداول با نسبت های از پیش تعیین شده طبق اندازه ها یا قراردادهای آنها به صورت زیر تقسیم می شود
 
همچنین، هیچ کاهشی در توان بادی یا فتوولتائیک وجود ندارد
 
فرکانس به علت اتصال محکم با شبکه، ثابت شده و در فرکانس نامی قفل می شود، یعنی
 
نویسنده: پمپ وکیوم آبی ارزان

بهینه سازی شبکه هوشمند دارای بارهای غیر خطی

در این مقاله، بهینه سازی شبکه هوشمند دارای بارهای غیر خطی با قیود کیفیت توان برای چند انتقال زمان بندی شده بین حالت های متصل به شبکه و جزیره ای پیشنهاد شده است. بارها، تولید و ذخیره انرژی برای حداکثر سود ریز شبکه زمان بندی می شوند. بهینه سازی توسط کیفیت توان قابل قبول در شین های ریز شبکه بر حسب اعوجاج هارمونیکی کل (THD) ولتاژ، مقید شده است. EMS اطلاعات را از بارهای هوشمند، ژنراتورها و شبکه جمع می کند، بهینه سازی را طبق زمان بندی از پیش تعیین شده انتقال های حالت انجام می دهد و سپس، تنظیمات را به هر عضو ریز شبکه ارسال می کند. تبادل اطلاعات در روش پیشنهادی در شکل 1 نشان داده شده است. نوآوری های اصلی روش پیشنهادی به صورت زیر خلاصه شده اند. 
1-    بهینه سازی ریز شبکه برای چند انتقال زمان بندی شده بین حالت های متصل به شبکه و جزیره ای انجام شده است. تقسیم بار میان واحدهای تولید، انحراف فرکانس حالت پایدار و تبادل توان دو طرفه با شبکه در نظر گرفته شده اند. 
2-    این الگوریتم، کیفیت قابل قبول توان تحویل شده به بارها بر حسب THD ولتاژ در حضور بارهای غیر خطی را تضمین می کند. 
3-    عبارات تحلیلی قیود کیفیت توان و نیز قیود شبکه برای سیستم توزیع نامتعادل سه فاز در شکل های محدب بسته بدون بهینه سازی مکرر و چند پاسخ پخش بار مانند [12]، ارائه شده اند. 
مدل پیشنهاد شده در این تحقیق به آسانی می تواند جهت گنجاندن عدم قطعیت تولید و بار با استفاده از کنترل پیش بین مدل (MPC) مانند [13] یا پیش بینی غیر خطی مانند [14] توسعه یابد. این مقاله به صورت زیر سازماندهی شده است. فرمول بندی مسأله در بخش 2 ارائه شده است. قیود شبکه و کیفیت توان در بخش 3 بدست آمده اند. نتایج و بحث در بخش 4 ارائه شده و نتیجه گیری ها در بخش 5 استخراج شده اند. 
2-    فرمول بندی مسأله
هدف بهینه سازی مورد نظر، حداکثر کردن سود ریز شبکه و حداقل کردن هزینه تولید توان، هزینه خرید انرژی از شبکه و هزینه قطع بار همراه با برآوردن قیود شبکه و کیفیت توان است. 
نویسنده : پمپ وکیوم آبی ارزان

کیفیت توان تحویل شده به مصرف کنندگان

1-    مقدمه
در سال های اخیر کیفیت توان تحویل شده به مصرف کنندگان توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در ریز شبکه ها که شامل بارها، تولید حاصل از منابع متداول و تجدید پذیر و ادوات ذخیره انرژی (ES) هستند، وجود بارهای غیر خطی می تواند منجر به آلودگی هارمونیکی در ولتاژهای شین دیگر اعضای ریز شبکه شود. این مسأله می تواند منجر به اثرات نامطلوبی مانند گرما، گشتاورهای توالی منفی و عملکرد نادرست ادوات حفاظتی شود. اگر برخی اعضای ریز شبکه نسبت به هارمونیک های ولتاژ حساس باشند، کیفیت توان تحویلی باید در الگوریتم های بهینه سازی ریز شبکه مورد توجه قرار گیرد. سیستم مدیریت انرژی (EMS) مسئول بهینه سازی متمرکز عملکرد ریز شبکه است. بهینه سازی هوشمند بارها توسط بهینه کردن مقادیر و بازه های تبادل توان و کاهش توان، پاسخ تقاضا (DR) نامیده می شود [1]-[3]. 
ریز شبکه ها از طریق پست ها به شبکه اصلی متصل شده و می توانند در حالت متصل به شبکه یا حالت جزیره ای کار کنند. انتقال بین حالت های متصل به شبکه و جزیره ای می تواند برای نگهداری پست، برای مدیریت تراکم انتقال یا به علت تولید ناکافی در شبکه انتقال بالادست، زمان بندی شود. پمپ وکیوم ارزان در حالت جزیره ای، ژنراتورهای قابل توزیع متداول با مشخصات دروپ خود و فراهم کردن توان راکتیو، مسئول کنترل توازن توان و فرکانس هستند. پس از رفع علت جزیره ای شدن، سیستم پس از همگام سازی صحیح، به حالت متصل به شبکه باز می گردد و این عملکرد می تواند چندین بار در طول بازه زمان بندی تکرار شود. 
بیشتر تألیفات پیرامون مدیریت انرژی ریز شبکه، بهینه سازی در حالت های متصل به شبکه [4]، [5] یا ایزوله شده [6]، [7] یا هر دو حالت را اما به صورت دو حالت جداگانه مانند [1] مورد توجه قرار داده اند. در [8]، ژنراتورهای ریز شبکه به منظور حداقل کردن هزینه تولید محلی با ذخیره کافی جهت تضمین جزیره ای شدن پایدار بدون توجه به قیود ولتاژ، ذخیره انرژی یا بارهای قابل کنترل زمان بندی شده اند. در [5]، [6] و [7]، از هیچ مدل شبکه ای استفاده نشده و موضوع اصلی تنها توازن بین تولید و مصرف توان اکتیو است. هنگام کار با قیود شبکه مانند ولتاژهای شین، جریان های خط، تلفات خط و توان های خط، نیاز به پخش بار بهینه (OPF) است. ممکن است بر اثر پیکربندی های فاز و بارگذاری نامتعادل، سیستم توزیع نیز نامتوازن شود.

پخش بار بهینه توزیع نامتوازن (DOPF) که قیود ولتاژهای شین را در نظر می گیرد، در [9] و [10] برای حالت متصل به شبکه تنها و در [11] برای حالت جزیره ای به کار گرفته شده و هر دو مورد تنها برای لحظه بارگذاری ثابت هستند. در [12]، قیود شبکه و هارمونیک های ولتاژ با پاسخ های پخش بار چندگانه در فرکانس های اصلی و هارمونیک، در بهینه سازی گنجانده شده اند. دو پاسخ پخش بار چند فرکانسی برای محاسبه حساسیت اعوجاج هارمونیکی کل اندازه های ولتاژ شین نسبت به توان اکتیو و راکتیو تزریقی در هر شین تنها مورد نیاز هستند. این مسأله یک بار محاسباتی ایجاد می کند. الگوریتم [12] عبارات تحلیلی شکل بسته قیود کیفیت توان و شبکه را فراهم نمی کند. بهینه سازی، چندین بار تا رسیدن به همگرایی تکرار می شود. به علاوه، این الگوریتم به لحاظ محاسباتی سنگین است و همگرایی را تضمین نمی کند