تعداد صفحه : 7 صفحه {فونت 14، فاصله سطور 1/15}(بی نازنین)
آماده برای پرینت
مقاله ترجمه شده تحلیل نیروهای الکترومغناطیسی در مبدل های توزیع تحت خرابی های مدار-کوتاه داخلی مختلفچکیده
خرابی های مدار کوتاه داخلی علت اصلی شکست های مبدل نیرو هستند. خرابی ها اگر بسرعت شناسایی نگردند، معمولاً به خرابی های جدی تبدیل می گردند که منجر به آسیب های برگشت ناپذیری به مبدل و متوقف سازی های غیرمتوقبه و هزینه های متعاقب خواهند شد. خرابی های مدار کوتاه داخلی ممکن است منجر به جریان شدیدی در فازهای کوتاه و مارپیچ های کوتاه گردد. افزایش جریان باعث افزایش نیروی الکترومغناطیسی در سیم پیچ های مبدل می شود. نیروهای الکترومغناطیسی گذرا در مسیرهای محوری و شعاعی، فشار مکانیکی بحرانی سیم پیچ ها و مبدل ها را تحریک می کند. در این مقاله ما نیروی الکترومغناطیسی شعاعی و محوری را در نوع مبدل هسته سه مرحله ای تحت خرابی های مدار کوتاه داخلی مختلف محاسبه میکنیم. ما همچنین تأثیر موقعیت و شدت خرابی کوتاه داخلی بر روی نیروی محوری و شعاعی را بررسی میکنیم. برای محاسبه نیروها در مبدل خرابی، از روش عناصر اجزای محدود گام زمانی (TSFE) استفاده می کنیم.
کلمات کلیدی: مبدل توزیع، نیروی شعاعی و محوری الکترومغناطیسی، مدار کوتاه سه مرحله ای
مقدمه
مبدل های قدرت از مؤلفه های مهم و باارزش انتقال انرژی و فرآیند توزیع برای کاربردهای الکتریکی هستند. درصد خرابی های مختلف در مبدل های توزیع در شکل 1 نشان داده شده است. می توان گفت که حدود 33 درصد شکست ها بعلت خرابی در سیم پیچ ها هستند.
شکل 1 توزیع شکست معمول برای مبدل ها
وقتی که مبدل تحت خرابی های مدار کوتاه داخلی باشد، ممکن است منجر به افزایش جریان در مارپیچ های کوتاه گردد. با تغییر نوع خرابی های مدار کوتاه داخلی، مانند گردش به گردش ولتاژ بالا (HV)، گردش به گردش ولتاژ پایین (LV)، لایه به لایه، بین HV و LV، و غیره، شدت جریان مدار کوتاه داخلی را می توان تغییر داد، وقتی که مبدل مطیع یک شرایط مدار کوتاه داخلی می گردد، نیروهای الکترومغناطیسی که در مبدل افزایش می یابد به داخل سیم پیچ ها وارد می گردد. نیروهای گذرا باعث آسیب های مکانیکی جدی می گردند که ممکن است مبدل را خم کند یا خراب کند و یا حتی باعث انفجار آن شود. بنابراین طراحی مبدل های توزیع که یک دستگاه اصلی و کلیدی در سیستم های قدرت الکتریکی است، بخاطر نتایج خرابی آنها برای تعمیر یا جایگزینی پرهزنیه، حائز اهمیت زیادی است. اینکار ممکن است منجر به تلفات قدرت الکتریکی با هزینه بالایی گردد. قبل از نصب مبدل در سیستم قدرت الکتریکی، نیروی الکترومغناطیسی بخاطر جریان مدار کوتاه داخلی باید برای عملیات ایمن پیش بینی گردد.
تعدادی از مقالات نیروی الکترومغناطیسی را تحت خرابی مدار کوتاه مبدل بررسی میکنند. Hyun-mo Ahn تأیید تجربی و تحلیل عناصر متناهی نیروی الکترومغناطیسی تک فاز را معرفی کرد. در منبع شماره 5 تحلیل مدار کوتاه برای مبدل سیم پیچ-دونیم با استفاده از راهکار مدار-میدان جفت شده معرفی می گردد. و منبع 6 به تحلیل عناصر دو بعدی و سه بعدی نیروی مدار کوتاه برای مبدل قدرت نوع هسته ای می پردازد. در منبع 6 شرایط مدار کوتاه در یک مبدل قدرت بزرگ تحلیل شده است و این نتیجه گیری بیان شده است که نیروی محوری داخلی در هر دو قسمت پایانی سیم پیچ بزرگتر از نیروی محوری داخلی در قسمت های میانی سیم پیچ است. در منبع 2 رفتار مبدل در مدارهای کوتاه داخلی مختلف بررسی می گردد.
در این مقاله، از روش اجزای محدود برای محاسبه نیروهای الکترومغناطیسی گذار استفاده شده است که در سیم پیچ های مبدل توزیع تحت مدارهای کوتاه داخلی مختلف عمل میکنند. ما یک مبدل 200 KVA فاز را انتخاب کردیم و خرابی های داخلی مختلف را در سیم پیچ مدلسازی کردیم. برای محاسبه دقیق نیروی الکترومغناطیسی تحت مدار های کوتاه داخلی مختلف، سیم پیچ HV به 110 بخش و سیم پیچ LV به 20 بخش تقسیم می گردد.
مدلسازی اجزای محدود مبدل خرابی
یک مبدل نوع هسته ای سه پایه سه مرحله ای توسط بسته FE دو بعدی بردار مدلسازی می گردد. در این مقاله نرام افزار ماکسل برای مدلسازی مبدل مورد استفاده قرار می گیرد.
خصوصیات مبدل پیشنهادی در جدول 1 معرفی شده است. شکل 2 طرح مبدل مدل را نشان میدهد. در این مدل، هسته با ابعاد واقعی دقیق مشابه با هسته واقعی مبدل آزمایشگاهی مدلسازی می گردد. سیم پیچی های HV و LV نیز با ابعاد واقعی مدلسازی می گردند. برای توصیف دقیق رفتار مبدل، مدل مخزن با ابعاد واقعی نیز مد نظر قرار داده می شود. همه ابعاد مبدل از مبدل آزمایشگاهی بدست می آید. از خصوصیات مغناطیس پذیری ماده هسته فراهم شده توسط شرکت تولید کننده استفاده شده است.
جدول 1 خصوصیات مبدل
بخاطر حجم متفاوت چگالی گدازا در هر بخش از هسته، برای محاسبه دقیق نیروی الکترومغناطیسی تحت مدار های کوتاه داخلی مختلف، سیم پیچ های HV به 110 قسمت و سیم پیچ های LV به 20 قسمت تقسیم می گردند؛ و سپس نیروی الکترومغناطیسی شعاعی و محوری در هر قسمت از سیم پیچ ها محاسبه می گردد.
شکل 2 مدلسازی مبدل
در مسئله دو بعدی بررسی شده در اینجا برای تحلیل گذرای مبدل، میدان الکترومغناطیسی و راهکار مدار جفتی بر مبنای فرمول A-V-A داده شده است. از معادلات ماکسل، محاسبه میدان مغناطیسی در بخش متقاطع مبدل بر مبنای فرمول A-V-A دو بعدی با معیار کولن، منجر به معادله زیر می گردد
که A پتانسیل بردار مغناطیسی، چگالی جریان منبع، نفوذپذیری مغناطیسی، رسانایی الکتریکی و معیار کولن است. بطور کلی، تحلیل گذرای مبدل دو قسمت اصلی دارد: فرمول FE الکترومغناطیسی و ارتباط های مدار خارجی. هر بخش معادلات ماتریس خاص خود را دارد که جفت شده اند و بصورت همزمان در هر گام زمانی حل می شوند و به ما اجازه می دهند که رفتار دینامیک گذرای مبدل را مدلسازی کنیم. همانطور که در بخش های بعدی مشخص می گردد، وقتی که یک خرابی داخلی در سیم پیچ های مبدل رخ میدهد، توزیع میدان مغناطیسی داخل مبدل و همچنین مقادیر نهایی در دامنه مدار اساساً تغییر میکند. البته چون معادلات ماکسل رفتار فیزیکی هر سیستم الکترومغناطیس را صرفنظر از نوع و شرایط سیستم توصیف میکنند، رفتار مبدل خرابی برای معادلات ماکسل مناسب است و حل میدان مغناطیسی در مبدل خرابی کاهش داده می شود تا این معادلات حاکم بر مدار-میدان جفت شده را حل کند. اصول بکار رفته برای مدلسازی خرابی سیم پیچی داخلی اینست که سیم پیچ را به دو بخش تقسیم کنیم: بخش مدار کوتاه و مارپیچ های باقیمانده در مدار. شکل 3 مدار مطابق و نمایش دامنه FE مارپیچ مبدل را نشان میدهد، با فرض اینکه یک خرابی داخلی در فاز B از سیم پیچ های ولتاژ بالای مبدل (HV) وجود دارد.
شکل 3 مدل سیم پیچ مبدل
برای اعمال خرابی داخلی، لازم است که دامنه هندسی و همچنین مدانه مدار در FEM را تغییر دهیم. همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، مقاومت خرابی محدودکننده (Rf) برای آغاز خرابی بر روی سیم پیچ بکار برده می شود. شدت خرابی را می توان توسط مقادیر مختلفی از مقاومت خرابی در حلقه مدار کوتاه کنترل کرد. در واقع، مقاومت خرابی نشاندهنده مؤلفه مقاومتی ماده دی الکتریک در مدل مدار موازی معادل دی الکتریک گردش های کوتاه است. مسلماً شدت خرابی نه تنها به مقدار شدت جریان بستگی دارد، بلکه به تعداد گردش های کوتاه نیز بستگی دارد. بنابراین با FEM توسعه یافته مبدل، خرابی های داخلی با شدت و سطوح مختلفی در موقعیت های مختلف در سیم پیچ ها شبیه سازی می گردند.
شکل 4 جریان HV در حالت پایدار
شکل 5 جریان LV در حالت پایدار
شکل 6 سنجش آزمایش
جدول 2 مقایسه شبیه سازی با نتیجه آزمایشی
تایید مدل
شکل های 4 و 5 جریان LV و HV مبدل در حالت پایدار را نشان میدهد. برای تأیید نتیجه شبیه سازی با جریان نتیجه آزمایشی، ولتاژ و شدت گدازا در آزمایشگاه اندازه گیری می شود. شکل 6 مبدل را در آزمایشگاه نشان میدهد. نتیجه آزمایشی و شبیه سازی در جدول 2 با هم مقایسه شده است.
تحلیل نیروی الکترومغناطیسی جریان های کوتاه داخلی مختلف
برآورد گدازای نفوذ (شاره هرز)
وقتی که مبدل قدرت در حالت پایدار کار میکند، چگالی گدازا آهن و جریات در سیم پیچ ها نزدیک به رژیم اسمی است. اما زمانیکه در مدار کوتاه داخلی اتفاق بیفتد، جریان مدار چندین برابر از جریان اسمی بزرگتر خواهد بود.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 13 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
پروژه شبیه سازی پنهان سازی الکترومغناطیسی با نرم افزار CST
(ورد-تایپ شده) 46 صفحه
ساختارهای پنهان سازی
پنهان سازی آرایه ای از استوانه های فلزی
پنهان سازی یک استوانه بزرگ بجای آرایه استوانه ها
افزایش قطر ساختار واستوانه
کاهش طول استوانه داخلی
شبیه سازی ساختار پنهان ساز با دی الکتریک متفاوت
پنهان سازی بدون خطوط انتقال و با ساختاری مناسب
نتیحه گیری نهایی
آیا می شود اشیاء را از دید چشم ها و یارادارها پنهان کرد ؟
این سوالی است که توجه بسیاری از محققین و دانشمندان را به خود جلب کرده است.
اخیرا امکان طراحی دستگاههای پنهان ساز که قادر هستند اشیاء را از دید امواج الکترومغناطیسی پنهان کنند به طور بسیار فعالی مطالعه شده است .
تکنیک های مختلفی برای این کار پیشنهاد شده است که هر کدام دارای نقاط ضعف و قوت مخصوص به خود هستند .
از آن جمله می توان به تکنیکهای استفاده از مواد جاذب و بدون تلفات ویا طراحی خود اشیاء به طوری که از قسمتهای مختلف آن پراکندگی را حداقل کنند ویا استفاده از ساختارهایی که با خطوط انتقال بدون بار امواج را از برخورد با شیء محافظت کنند اشاره نمود .
تعداد صفحات: 46
نوع فایل: Word
قیمت: 3000 تومان
چکیده:
آیا می شود اشیاء را از دید چشم ها و یارادارها پنهان کرد ؟
این سوالی است که توجه بسیاری از محققین و دانشمندان را به خود جلب کرده است.
اخیرا امکان طراحی دستگاههای پنهان ساز که قادر هستند اشیاء را از دید امواج الکترومغناطیسی پنهان کنند به طور بسیار فعالی مطالعه شده است .
تکنیک های مختلفی برای این کار پیشنهاد شده است که هر کدام دارای نقاط ضعف و قوت مخصوص به خود هستند .
از آن جمله می توان به تکنیکهای استفاده از مواد جاذب و بدون تلفات ویا طراحی خود اشیاء به طوری که از قسمتهای مختلف آن پراکندگی را حداقل کنند ویا استفاده از ساختارهایی که با خطوط انتقال بدون بار امواج را از برخورد با شیء محافظت کنند اشاره نمود .
فهرست مطالب:
معرفی
مراجع
ساختارهای پنهان سازی
پنهان سازی آرایه ای از استوانه های فلزی
پنهان سازی یک استوانه بزرگ بجای آرایه استوانه ها
افزایش قطر ساختار واستوانه
کاهش طول استوانه داخلی
شبیه سازی ساختار پنهان ساز با دی الکتریک متفاوت
پنهان سازی بدون خطوط انتقال و با ساختاری مناسب
نتیحه گیری نهایی
فهرست مطالب
چکیده مقدمه فصل اول
امواج الکترومغناطیسی
میدانهای الکتریکی و مغناطیسی
امواج متحرک روی یک خط انتقال
فتونها و امواج
فتونها
میدانهای الکترومغناطیسی در فرکانس قدرت
فصل دوم
ثابت‌های خطوط انتقال
جنس هادی و ساختمان آن
مقاومت خط
ضریب القائی خط
خطوط سه فاز
هادیهای متساوی‌الفاصله
مساوی کردن ولتاژهای القائی بوسیله پیچیدن خط
ظرفیت خط
ظرفیت خط سه‌فاز
فصل سوم
محاسبه پارامترهای خط انتقال و کابلها قدرت برش اجزاء محدود
مدل ریاضی
معادلات میدانها
انرژی و تلفات
فصل چهارم
تداخل امواج الکترومغناطیسی با شبکه‌های مخابراتی
اثرات الکترومغناطیسی
اثرات الکترواستاتیکی
کاهش اثر تداخل
فصل پنجم
تأثیر میدانهای الکترومغناطیسی 50هرتز بر جنین مرغ، قبل یا در حین انکوباسیون
مقدمه
شرح تحقیق
نتیجه‌گیری
فصل ششم
میدانهای الکترومغناطیسی ELF و سلامت انسان
استانداردهای حدود تابش
استانداردهای حریم خطوط انتقال برق در ایران
اندازه‌گیری شدت میدانهای ELF
بحث و تفسیر نتایج اندازه‌گیری شدت میدان در مشهد مقدس
پیشنهادات
فصل هفتم
اثر امواج الکترومغناطیسی در فرکانسهای قدرت بر انسان
استانداردهای ایمنی
بررسی پارامترهای EM در بدن
آثا و سندرومهای حاصل
اثر امواج الکترومغناطیسی روی شیردهی گاوها و حیوانات دیگر
اثر میدانهای مغناطیسی فرکانس پائین
فصل هشتم
بررسی آثار بیولوژیک خطوط انتقال و توزیع نیرو و مروری بر حد حریم مجاز اطراف آن
پدیده فیزیکی
اثرات بیولوژیک
اثرات کرونا در محیط زیست
اثرات میدان مغناطیسی روی موجودات زنده
بررسی شدت میدانهای الکتریکی در اطراف خطوط انتقال نیرو