تحقیق: ژنراتور القایی رتور سیم پیچی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 37

ژنراتور القایی رتور سیم پیچی (عملکرد دایمی)

مقدمه :

ژنراتورهای القایی رتور سیم پیچی شده (WRIG) با سیم پیچی های سه فاز روی رتور و استاتور ساخته می شوند. این ژنراتورها ممکن است از طریق هر دو ترمینال های استاتور و رتور تغذیه شوند و به این دلیل به آنها ژنراتورهای القایی تغذیه دوگانه (DFIG) یا ژنراتورهای القایی خروجی دوگانه (DOIG) می نامند.

در حالت ژنراتوری، WRIG ، ولتاژ VS با فرکانس قدرت f1 که بصورت ثابت (یا کنترل شده) هستند را بوسیله استاتور تأمین می نماید، در حالی که رتور از طریق مبدل قدرت استاتیکی با ولتاژ Vr و فرکانس fr که متغیر هستند تغذیه می شود. سرعت رتور با توجه به تعداد قطب های ماشین بصورت زیر می باشد :

(1)

P1 : تعداد جفت قطب ها

: سرعت مکانیکی رتور

w1 : فرکانس زاویه ای ولتاژ استاتور

w2 : فرکانس زاویه ولتاژ رتور

پیکربندی اساسی یک WRIG بصورت شکل (1) می باشد.

شکل 1-1) قسمت a **********

دو حالت عملکردی ماشین القایی رتور سیم پیچی، حالت های زیر سنکرون و فوق سنکرون می باشند که در ادامه بطور مفصل به آنها پرداخته می شود.

- حالت های عملکرد ماشین القایی رتور سیم پیچی

می دانیم که لغزش ماشین القایی بصورت زیر تعریف می گردد :

(2)

در حالتی که ماشین در عملکرد زیر سنکرون و در صورتی که دارای فوق سنکرون می باشد. بر اساس این تعریف حالت های عملکردی ذیل برایماشین های القایی بیان می گردند.

1- حالت زیر سنکرون

هنگامی که توالی فاز رتور به مانند استاتور بوده یعنی هنگامی که است، این حالت بوجود می آید. شکل 2 شمای یک ژنراتور القایی را در این حالت عملکرد، نشان می دهد.

شکل 8-15 ) قسمت a شکل 1-1 قسمت b *********

جهت عملکرد موتوری، استاتور توان اکتیو جذب نموده و جهت انتقال توان رتور معکوس خواهد بود.

2- حالت فوق سنکرون

هنگامی که توالی فاز رتور در جهت عکس استاتور بوده یعنی هنگامی که است، این حالت بوجود می آید. شکل 3 شمای یک ژنراتور القایی را در این حالت عملکرد نشان می دهد.

شکل 8-15) قسمت b شکل 1-1) قسمت c ********

جهت عملکرد موتوری، استاتور توان اکتیو جذب نموده و جهت انتقال توان رتور معکوس خواهد بود.

3- حالت ؟؟؟؟؟ بدون جاروبک

این حالت عملکرد به ندرت بکار می رود و قدرت تولیدی در رتور جهت بارهای DC مورد استفاده قرار می گیرد. شکل 4 شمای چنین عملکردی را نشان می دهد.

شکل 1-1) قسمت d **************

جهت کنترل ولتاژ یا جریان DC بار، ولتاژ استاتور با فرکانس ثابت w1 بوسیله یک تغییردهنده ولتاژ سه فاز جریان سه فاز متناوب کم هزینه، کنترل می شود. به هنگام افزایش سرعت، ولتاژ استاتور به منظور ثابت نگه داشتن جریان بار DC متصل به رتور کاهش داده می شود (w2 = w1 + wm ).

به این حالت عملکردی، حالت عملکردی ژنراتور سنکرون با تحریک جریان AC سه فاز در فرکانس رتور نیز می گویند.

هنگام عملکرد ژنراتوری ماشین القایی جهت داشتن خروجی فرکانس ثابت، فرکانس رتور w2 باید بصورت پله ای با تغییر سرعت، اصلاح گردد. از این رو، سرعت متغیر در فرکانس (ولتاژ) ثابت بوسیله کنترل ولتاژ، فرکانس و توالی فاز مدار رتور تحت کنترل قرار می گیرد. قدرت اکتیو اصلی خروجی از طریق استاتور ارسال می گردد، با اشاره به این مطلب که در حالت عملکرد فوق سنکرون، بخشی از توان، در حدود قدرت لغزشی استاتور، از طریق مدار رتور جابه جا می شود. با رنج تغییر سرعت محدود، با تغییرات لغزش از تا ، توان مبدل استاتیکی طرف رتور (با قدرت راکتیو صفر) بصورت زیر خواهد بود :

(3)

بطور نمونه با بین تا 0.25 ، توان هزینه های مبدل قدرت استاتیکی 20 تا 25 درصد توان خروجی تحویلی استاتور می باشد.

قدرت الکتریکی اضافی تحویلی در WRIG در صورتی که استاتور توان را در سرعت ماکزیمم wm = w1 تحویل دهد بصورت زیر خواهد بود :

(4)

قدرت اضافی در سرعت بالاتر از سرعت سنکرون انتقال داده می شود که این سرعت بصورت زیر خواهد بود :

تحقیق در مورد ژنراتور 11 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 11 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

چکیده:

در دهه اخیر، تکنولوژی هایی های جدیدی در زمینه ی ذخیره سازی انرژی به بازار آمده اند .این تکنولوژی ها انتقال سریع انرژی را فراهم می نمایند. این پیشرفت نسبت به باطری های الکتروشیمیایی قدیمی به قدری عجیب و جالب توجه بود که می توان آن را با پیدایش الکترومغناطیس های فوق سرد و یا موتورهای استارت سریع (که با کمک انرژی پنوماتیک یا هیدرولیک ساخته شدند) مقایسه کرد .

اخیرا صنعت شاهد پیدایش مجدد یکی از قدیمی ترین تکنولوژی های ذخیره سازی انرژی یعنی فلایویل بوده است . چرخ طیار های جدید دارای اشکال متنوعی هستند. از چرخ طیار های کامپوزیتی که برای سرعت های دورانی بسیار بالا مناسب هستند گرفته تا چرخ های فولادی قدیمی که به موتور های دورانی کوپل می گردند . در این مقاله، ما انواع مختلفی از چرخ طیارها که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند را بررسی می کنیم. علاوه بر آن به برسی باطری های فعال مکانیکی نیز می پردازیم. واحدی که یکی از جالب ترین گونه های چرخ طیارهای نوین و قدیمی می باشد. این سیستم در حالیکه فضایی در حدود 11 فوت مربع را اشغال می کند قادر است توانی برابر 500 کیلو وات را منتقل نماید.

در این مقاله علاوه بر مقایسه چرخ طیار های قدیمی و جدید به معرفی یکی از محصولات شرکت CleanSource نیز پرداخته می شود.

معرفی:

چرخ طیارها نسبت به تکنولوژی های قدیمی ذخیره انرژی دارای برتری های خاصی می باشند .یکی از این برتری ها به ساختار ساده ذخیره انرژی در آنها بر می گردد. یعنی ذخیره انرژی به صورت انرژی جنبشی در یک جرم در حال دوران .

سالها از این ایده برای نرم و یکنواخت کردن حرکت موتورها استفاده می شد. در بیست سال اخیر به تدریج یک منبع جدید انرژی در اختیار طراحان و مخترعان قرار گرفت و طراحان از این منبع جدید در وسایل نقلیه الکتریکی و تجهیزات کنترل ماهواره استفاده کردند. این منبع دارای ویژگی های زیر بود:

ایمنی بالا ، حجم کم، سازگاری با محیط زیست ، پایین بودن هزینه تعمیر و نگه داری و داشتن عمر مفید بالا و قابل پیشبینی.

اخیرا برای کنترل و ثابت نگه داشتن سرعت وقتی که منبع اصلی انرژی به طور متناوب قطع و وصل می شود از چرخ طیار استفاده می گردد. .به دلیل نارضایتی مصرف کننده گان از باطری های الکتروشیمیایی و از طرف دیگر به علت پایین بودن هزینه تولید و عمر مفید بالای چرخ طیار اکنون در بسیاری از سیستم ها از این وسیله استفاده می شود .

پس از پیشرفت های پی در پی در زمینه ی الکترونیک قدرت اولین بار از چرخ طیار به عنوان محافظ رادار استفاده شد و امروزه یک ابزار قدرت مند و کم هزینه ،در حجم بالا به بازار تجهیزات انتقال قدرت ارائه می شود.

چرخ طیار های قدیمی:

پیش از این، تنها کاربرد چرخ طیار ، در مجموعه موتور-ژنراتور بود. که در آن چرخ های فولادی به سیستم کوپل می شدند تا در زمان قطع و وصل شدن متناوب نیرو، دوران پایدارو طولانی تری را فراهم کنند. این امر توسط افزایش اینرسی دورانی و افزایش انرژی جنبشی ذخیره شده انجام می گرفت.

شکل1: ترکیب سنتی چرخ طیار با مجموعه موتور- ژنراتور

افزایش موثر زمان دوران برای چنین سیستم هایی به ندرت از حد یک ثانیه در بار نامی فراتر می رفت. این مشکل به این علت ایجاد می شد که تنها 5 درصد انرژی ذخیره شده از چرخ طیار به موتور انتقال می یافت. انتقال بیشتر انرژی موجب کاهش سرعت دورانی و نتیجتا کاهش فرکانس الکتریکی می شد که امری نامطلوب بود.

با وجود اینکه این سیستم ها مانع ضعیف شدن و یا قطع طولانی مدت جریان برق می شدند، ولی تواناییِ تامین برق کافی برای یک فرایندre-closure کامل یا تامین انرژی لازم برای استارت یک ژنراتور را نداشتند.

با اعمال چند تغییر در طرح می توان زمان انتقال قدرت را در سیستم نشان داده شده در شکل یک افزایش داد. تحت تمامی بارها ، کاهش فرکانس و ولتاژ و همچنسن کاهش سرعت دورانی ژنراتور نامطلوب می باشد. با اضافه کردن یک یکسو کننده بعد از ژنراتور ، سیستم این قابلیت را پیدا می کند تا 75 درصد انرژی چرخ طیار را منتقل کند. پس از آن جریان DC باید فیلتر شده و مجددا به جریان AC با فرکانسی برابر با 60 هرتز تبدیل شود. افزودن یک محرک چند سرعته به سیستم این امکان را به ما میدهد تا بتوانیم از سرعت های دورانی پایین ، اینرسی زیادی را به دست بیاوریم و در نتیجه به موتور کوچک تری برای تامین این منبع انرژی نیاز باشد.

شکل 2: سیستمی با یک محرک چند سرعته به همراه تجهیزات الکترونیکی مانند یکسو کننده و مبدل

همانطور که در شکل 2 مشخص است، افزایش موثر در مدت زمان حرکت که توسط سیستم بهبود یافته چرخ طیار ایجاد می شود، حفاظت بهتری را نسبت به نوع قدیمی فراهم می آورد. اما این افزایش در مدت زمان حرکت لزوما هزینه بر هم خواهد بود. در ضمن به تجهیزات و فضای بیشتری نیز نیاز دارد.

نمونه های قدیمی چرخ طیار نیز نسبت به تنواع مدرن خود دارای مزایایی می باشند. در این چرخ طیار ها از فولاد استفاده می شد. ماده ای که به سهولت قابل دسترسی است و به راحتی می توان شرایط مکانیکی آن را پیشبینی کرد. فولاد این امکان را برای طراحان فراهم می آورد تا علاوه بر ملاحظات مالی، شرایط ایمنی را نیز به خوبی تحت کنترل داشته باشند.

به دلیل اینکه چرخ طیار های فولادی نسبت به انواع کامپوزیتی دارای وزن بیشتر و همچنین مقاومت بالاتری هستند، باید در سرعت های دورانی نسبتا پایینی کار کنند. این ویژگی باعث می شود که برای چرخ طیار های فولادی بتوان از یاتاقان های مدل قدیمی استفاده کرد.

اما یکی از معایب چرخ طیار های فولادی این است که آنها نسبت به چرخ های کامپوزیتی جدید ، انرژی و قدرت پایین تری دارند. چرخ طیار های قدیمی معمولای در هوا کار می کنند. که این مسئله باعث می شود تا استهلاک بالایی داشته باشند و همچنین هنگام فعالیت صدای بیشتری تولید کنند. علاوه براین ، یک سیستم چرخ طیار خارجی نیاز به چندین مجموعه یاتاقان دارد. که این مسئله خود باعث می شود که قابلیت اعتماد کل مجموعه پایین آمده و هزینه تولید آن بالا برود.

مزایا و معایب چرخ طیار های قدیمی:

مزایا

· جنس فولادی- ایمن – قابل پیشبینی

· سرعت های دورانی پایین که باعث ساده شدن طراحی می شود.

· مواد اولیه ارزان قیمت باعث کاهش هزینه تمام شده می گردد.

معایب

· انرژی و قدرت پایین

· نیاز به چندین مجموعه یاتاقان

· استهلاک آیرودینامیکی و صدای بیشتر

چرخ طیار های سرعت بالا:

در راستای تلاش برای رسیدن به انرژی و قدرت بالاتر و بهره گیری از مواد کامپوزیتی جدید و تکنولوژی های الکترونیک قدرت، طراحان موفق به تولید چرخ طیار های فشرده شدند. که دارای قابلیت کار در سرعت های خطی بسیار بالا می باشند. از این چرخ طیار های نوین در وسایل الکتریکی و هیبرید الکتریکی و همچنین در تجهیزات کنترل سرعت ماهواره ها استفاده می شود. مطلبی که در کاربرد های فوق حائز اهمیت است این است که بیشترین مقدار ممکن انرژی ذخیره و منتقل گردد همچنین کمترین وزن و فضای ممکنه اشغال شود.

از آنجا که انرژی ذخیره شده در داخل چرخ طیار با مربع سرعت دورانی آن رابطه مستقیم دارد، برای افزایش انرژی ذخیره شده در چرخ طیار باید سرعت دورانی آن را افزایش داد. البته واضح است که تمامی طرح ها دارای محدودیت هایی در سرعت می باشند. منشاء این مشکل، به وجود آمدن تنش در چرخ بر اثر نیرو ها و اینرسی های دورانی می باشد.

چرخ های کامپوزیتی دارای وزن کمتری می باشند. بنابراین در یک سرعت دورانی خاص تنش های کمتری در آنها ایجاد می شود. علاوه براین مواد کامپوزیتی جدید اغلب مقاوم تر از مواد مهندسی قدیمی می باشند. در مقایسه با چرخ طیار های قدیمی این وزن کمتر و مقاومت بالاتر ِچرخ طیار های کامپوزیتی، قابلیت دوران در سرعت های بسیار بالا را نیز فراهم میکند.

برای یک هندسه خاص ،چگالی انرژی یک چرخ طیار(انرژی ِواحد جرم)، با نسبت مقاومت ماده به چگالی وزنی آن رابطه مستقیم دارد . این نسبت مقاومت مخصوص نامیده می شود. جدول زیر این ویژگی را برای مواد کامپوزیتی جدید ، نشان می دهد.:

مقاومت مخصوص (اینچ مکعب)

ماده سازنده

3509000

گرافیت / اپوکسی

2740000

بور / اپوکسی

1043000

تیتانیوم و آلیاژ های آن

982000

تحقیق در مورد ژنراتور سنکرون

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .docx ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 10 صفحه

 قسمتی از متن .docx : 

ژنراتور سنکرون

هدف از انجام این تحقیق بررسی سیر تحقیقات انجام شده با موضوع طراحی ژنراتور سنکرون است. به این منظور، بررسی مقالات منتشر شده IEEE که با این موضوع مرتبط بودند، در دستور کار قرار گرفت. به عنوان اولین قدم کلیه مقالات مرتبط در دهه‌های مختلف جستجو و بر مبنای آنها یک تقسیم‌بندی موضوعی انجام شد.سپس سعی شد بدون پرداختن به جزییات، سیرتحولات استخراج‌ شود. رویکرد کلی این بوده است که تحولات دارای کاربرد صنعتی بررسی شود.با توجه به گستردگی موضوع و حجم مطالب، این گزارش در دو بخش ارایه شده است. در بخش اول ابتدا پیشرفتهای اولیه ژنراتورهای سنکرون از آغاز تا دهه ۱۹۷۰ بررسی شده است و در ادامه تحولات دهه‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ به تفصیل مورد توجه قرار گرفته‌اند. در پایان هر دهه یک جمعبندی از کل فعالیتهای صورت گرفته ارایه و سعی شده است ارتباط منطقی پیشرفتهای هر دهه با دهه‌های قبل و بعد بیان شود.ماشین سنکرون همواره یکی از مهمترین عناصر شبکه قدرت بوده و نقش کلیدی در تولید انرژی الکتریکی و کاربردهای خاص دیگر ایفاء کرده است.ساخت اولین نمونه ژنراتور سنکرون به انتهای قرن ۱۹ برمی‌گردد. مهمترین پیشرفت انجام شده در آن سالها احداث اولین خط بلند انتقال سه فاز از لافن به فرانکفورت آلمان بود. درکانون این تحول؛ یک هیدروژنراتور سه فاز ۲۱۰ کیلووات قرار گرفته بود.علیرغم مشکلات موجود در جهت افزایش ظرفیت وسطح ولتاژ ژنراتورها، در طول سالهای بعد تلاشهای گسترده‌ای برای نیل به این مقصود صورت گرفت.مهمترین محدودیتها در جهت افزایش ظرفیت، ضعف عملکرد سیستمهای عایقی و نیز روشهای خنک‌سازی بود. در راستای رفع این محدودیتها ترکیبات مختلف عایقهای مصنوعی، استفاده از هیدروژن برای خنک‌سازی و بهینه‌سازی روشهای خنک‌سازی با هوا نتایج موفقیت‌آمیزی را در پی داشت به نحوی که امروزه ظرفیت ژنراتورها به بیش از MVA۱۶۰۰ افزایش یافته است.در جهت افزایش ولتاژ، ابداع پاورفرمر در انتهای قرن بیستم توانست سقف ولتاژ تولیدی را تا حدود سطح ولتاژ انتقال افزایش دهد به نحوی که برخی محققان معتقدند در سالهای نه چندان دور، دیگر نیازی به استفاده از ترانسفورماتورهای افزاینده نیروگاهی نیست.همچنین امروزه تکنولوژی ژنراتورهای ابررسانا بسیار مورد توجه است. انتظار می‌رود با گسترش این تکنولوژی در ژنراتورهای آینده، ظرفیتهای بالاتر در حجم کمتر قابل دسترسی باشند.● تاریخچهژنراتور سنکرون تاریخچه‌ای بیش از صد سال دارد. اولین تحولات ژنراتور سنکرون در دهه ۱۸۸۰ رخ داد. در نمونه‌های اولیه مانند ماشین جریان مستقیم، روی آرمیچر گردان یک یا دو جفت سیم‌پیچ وجود داشت که انتهای آنها به حلقه‌های لغزان متصل می‌شد و قطبهای ثابت روی استاتور، میدان تحریک را تامین می‌کردند.به این طرح اصطلاحاً قطب خارجی می‌گفتند. در سالهای بعد نمونه دیگری که در آن محل قرار گرفتن میدان و آرمیچر جابجا شده بود مورد توجه قرار گرفت. این نمونه که شکل اولیه ژنراتور سنکرون بود، تحت عنوان ژنراتور قطب داخلی شناخته و جایگاه مناسبی در صنعت‌برق پیدا کرد. شکلهای مختلفی از قطبهای مغناطیسی و سیم‌پیچهای میدان روی رتور استفاده شد، در حالی که سیم‌پیچی استاتور، تکفاز یا سه‌فاز بود.محققان بزودی دریافتند که حالت بهینه از ترکیب سه جریان متناوب با اختلاف فاز نسبت به هم بدست می‌آید. استاتور از سه جفت سیم‌پیچ تشکیل شده بود که در یک طرف به نقطه اتصال ستاره و در طرف دیگر به خط انتقال متصل بودند.در واقع ایده ماشین جریان متناوب سه فاز، مرهون تلاشهای دانشمندان برجسته‌ای مانند نیکولا تسلا، گالیلئو فراریس، چارلز برادلی، دبروولسکی، هاسلواندر بود.هاسلواندر اولین ژنراتور سنکرون سه فاز را در سال ۱۸۸۷ ساخت که توانی در حدود ۸/۲ کیلووات را در سرعت ۹۶۰ دور بر دقیقه (فرکانس ۳۲ هرتز) تولید می‌کرد. این ماشین دارای آرمیچر سه فاز ثابت و رتور سیم‌پیچی شده چهار قطبی بود که میدان تحریک لازم را تامین می‌کرد. این ژنراتور برای تامین بارهای محلی مورد استفاده قرار می‌گرفت.در سال ۱۸۹۱ برای اولین بار ترکیب ژنراتور و خط بلند انتقال به منظور تامین بارهای دوردست با موفقیت تست شد. انرژی الکتریکی تولیدی این ژنراتور توسط یک خط انتقال سه فاز از لافن به نمایشگاه بین‌المللی فرانکفورت در فاصله ۱۷۵ کیلومتری منتقل می‌شد. ولتاژ فاز به فاز ۹۵ ولت، جریان فاز ۱۴۰۰ آمپر و فرکانس نامی ۴۰ هرتز بود. رتور این ژنراتور که برای سرعت ۱۵۰ دور بر دقیقه طراحی شده بود، ۳۲ قطب داشت.قطر آن ۱۷۵۲ میلیمتر و طول موثر آن ۳۸۰ میلیمتر بود.جریان تحریک توسط یک ماشین جریان مستقیم تامین می‌شد. استاتور آن ۹۶ شیار داشت که در هر شیار یک میله مسی به قطر ۲۹ میلیمتر قرار می‌گرفت. از آنجا که اثر پوستی تا آن زمان شناخته نشده بود، سیم‌پیچی استاتور متشکل از یک میله برای هر قطب / فاز بود. بازده این ژنراتور ۵/۹۶% بود که در مقایسه با تکنولوژی آن زمان بسیار عالی می‌نمود. طراحی و ساخت این ژنراتور را چارلز براون انجام داد.در آغاز، اکثر ژنراتورهای سنکرون برای اتصال به توربینهای آبی طراحی می‌شدند، اما بعد از ساخت توربینهای بخار قدرتمند، نیاز به توربوژنراتورهای سازگار با سرعت بالا احساس شد.در پاسخ به این نیاز اولین توربورتور در یکی از زمینه‌های مهم در بحث ژنراتورهای سنکرن، سیستم عایقی است. مواد عایقی اولیه مورد استفاده مواد طبیعی مانند فیبرها، سلولز، ابریشم، کتان، پشم و دیگر الیاف طبیعی بودند.همچنین رزینهای طبیعی بدست آمده از گیاهان و ترکیبات نفت خام برای ساخت مواد عایقی مورد استفاده قرارمی‌گرفتند. در سال ۱۹۰۸ تحقیقات روی عایقهای مصنوعی توسط دکتر بایکلند آغاز شد. در طول جنگ جهانی اولی رزین‌های آسفالتی که بیتومن نامیده می‌شدند، برای اولین بار همراه با قطعات میکا جهت عایق شیار در سیم‌پیچهای استاتور توربوژنراتورها مورد استفاده قرار گرفتند.این قطعات در هر دو طرف، با کاغذ سلولز مرغوب احاطه می‌شدند. در این روش سیم‌پیچهای استاتور ابتدا با نوارهای سلولز و سپس با دو لایه نوار کتان پوشیده می‌شدند. سیم‌پیچها در محفظه‌ای حرارت می‌دیدند و سپس تحت خلا قرار می‌گرفتند. بعد از چند ساعت عایق خشک و متخلخل حاصل می‌شد. سپس تحت خلا، حجم زیادی از قیر داغ روی سیم‌پیچ‌ها ریخته می‌شد.در ادامه محفظه با گاز نیتروژن خشک با فشار ۵۵۰ کیلو پاسکال پر و پس از چند ساعت گاز نیتروژن تخلیه و سیم‌پیچها در دمای محیط خنک و سفت می‌شدند. این فرآیند وی پی‌آی نامیده می‌شد.در اواخر دهه ۱۹۴۰ کمپانی جنرال الکتریک به منظور بهبود سیستم عایق سیم‌پیچی استاتور ترکیبات اپوکسی را برگزید. در نتیجه این تحقیقات، یک سیستم به اصطلاح رزین ریچ عرضه شد که در آن رزین در نوارها و یا وارنیش مورد استفاده بین لایه‌ها قرار می‌گرفت.در دهه‌های ۱۹۴۰ تا ۱۹۶۰ همراه با افزایش ظرفیت ژنراتورها و در نتیجه افزایش استرسهای حرارتی، تعداد خطاهای عایقی به طرز چشمگیری افزایش یافت. پس از بررسی مشخص شد علت اکثر

مقاله درمورد ژنراتور سنکرون

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 10

ژنراتور سنکرون

هدف از انجام این تحقیق بررسی سیر تحقیقات انجام شده با موضوع طراحی ژنراتور سنکرون است. به این منظور، بررسی مقالات منتشر شده IEEE که با این موضوع مرتبط بودند، در دستور کار قرار گرفت. به عنوان اولین قدم کلیه مقالات مرتبط در دهه‌های مختلف جستجو و بر مبنای آنها یک تقسیم‌بندی موضوعی انجام شد.سپس سعی شد بدون پرداختن به جزییات، سیرتحولات استخراج‌ شود. رویکرد کلی این بوده است که تحولات دارای کاربرد صنعتی بررسی شود.با توجه به گستردگی موضوع و حجم مطالب، این گزارش در دو بخش ارایه شده است. در بخش اول ابتدا پیشرفتهای اولیه ژنراتورهای سنکرون از آغاز تا دهه ۱۹۷۰ بررسی شده است و در ادامه تحولات دهه‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ به تفصیل مورد توجه قرار گرفته‌اند. در پایان هر دهه یک جمعبندی از کل فعالیتهای صورت گرفته ارایه و سعی شده است ارتباط منطقی پیشرفتهای هر دهه با دهه‌های قبل و بعد بیان شود.ماشین سنکرون همواره یکی از مهمترین عناصر شبکه قدرت بوده و نقش کلیدی در تولید انرژی الکتریکی و کاربردهای خاص دیگر ایفاء کرده است.ساخت اولین نمونه ژنراتور سنکرون به انتهای قرن ۱۹ برمی‌گردد. مهمترین پیشرفت انجام شده در آن سالها احداث اولین خط بلند انتقال سه فاز از لافن به فرانکفورت آلمان بود. درکانون این تحول؛ یک هیدروژنراتور سه فاز ۲۱۰ کیلووات قرار گرفته بود.علیرغم مشکلات موجود در جهت افزایش ظرفیت وسطح ولتاژ ژنراتورها، در طول سالهای بعد تلاشهای گسترده‌ای برای نیل به این مقصود صورت گرفت.مهمترین محدودیتها در جهت افزایش ظرفیت، ضعف عملکرد سیستمهای عایقی و نیز روشهای خنک‌سازی بود. در راستای رفع این محدودیتها ترکیبات مختلف عایقهای مصنوعی، استفاده از هیدروژن برای خنک‌سازی و بهینه‌سازی روشهای خنک‌سازی با هوا نتایج موفقیت‌آمیزی را در پی داشت به نحوی که امروزه ظرفیت ژنراتورها به بیش از MVA۱۶۰۰ افزایش یافته است.در جهت افزایش ولتاژ، ابداع پاورفرمر در انتهای قرن بیستم توانست سقف ولتاژ تولیدی را تا حدود سطح ولتاژ انتقال افزایش دهد به نحوی که برخی محققان معتقدند در سالهای نه چندان دور، دیگر نیازی به استفاده از ترانسفورماتورهای افزاینده نیروگاهی نیست.همچنین امروزه تکنولوژی ژنراتورهای ابررسانا بسیار مورد توجه است. انتظار می‌رود با گسترش این تکنولوژی در ژنراتورهای آینده، ظرفیتهای بالاتر در حجم کمتر قابل دسترسی باشند.● تاریخچهژنراتور سنکرون تاریخچه‌ای بیش از صد سال دارد. اولین تحولات ژنراتور سنکرون در دهه ۱۸۸۰ رخ داد. در نمونه‌های اولیه مانند ماشین جریان مستقیم، روی آرمیچر گردان یک یا دو جفت سیم‌پیچ وجود داشت که انتهای آنها به حلقه‌های لغزان متصل می‌شد و قطبهای ثابت روی استاتور، میدان تحریک را تامین می‌کردند.به این طرح اصطلاحاً قطب خارجی می‌گفتند. در سالهای بعد نمونه دیگری که در آن محل قرار گرفتن میدان و آرمیچر جابجا شده بود مورد توجه قرار گرفت. این نمونه که شکل اولیه ژنراتور سنکرون بود، تحت عنوان ژنراتور قطب داخلی شناخته و جایگاه مناسبی در صنعت‌برق پیدا کرد. شکلهای مختلفی از قطبهای مغناطیسی و سیم‌پیچهای میدان روی رتور استفاده شد، در حالی که سیم‌پیچی استاتور، تکفاز یا سه‌فاز بود.محققان بزودی دریافتند که حالت بهینه از ترکیب سه جریان متناوب با اختلاف فاز نسبت به هم بدست می‌آید. استاتور از سه جفت سیم‌پیچ تشکیل شده بود که در یک طرف به نقطه اتصال ستاره و در طرف دیگر به خط انتقال متصل بودند.در واقع ایده ماشین جریان متناوب سه فاز، مرهون تلاشهای دانشمندان برجسته‌ای مانند نیکولا تسلا، گالیلئو فراریس، چارلز برادلی، دبروولسکی، هاسلواندر بود.هاسلواندر اولین ژنراتور سنکرون سه فاز را در سال ۱۸۸۷ ساخت که توانی در حدود ۸/۲ کیلووات را در سرعت ۹۶۰ دور بر دقیقه (فرکانس ۳۲ هرتز) تولید می‌کرد. این ماشین دارای آرمیچر سه فاز ثابت و رتور سیم‌پیچی شده چهار قطبی بود که میدان تحریک لازم را تامین می‌کرد. این ژنراتور برای تامین بارهای محلی مورد استفاده قرار می‌گرفت.در سال ۱۸۹۱ برای اولین بار ترکیب ژنراتور و خط بلند انتقال به منظور تامین بارهای دوردست با موفقیت تست شد. انرژی الکتریکی تولیدی این ژنراتور توسط یک خط انتقال سه فاز از لافن به نمایشگاه بین‌المللی فرانکفورت در فاصله ۱۷۵ کیلومتری منتقل می‌شد. ولتاژ فاز به فاز ۹۵ ولت، جریان فاز ۱۴۰۰ آمپر و فرکانس نامی ۴۰ هرتز بود. رتور این ژنراتور که برای سرعت ۱۵۰ دور بر دقیقه طراحی شده بود، ۳۲ قطب داشت.قطر آن ۱۷۵۲ میلیمتر و طول موثر آن ۳۸۰ میلیمتر بود.جریان تحریک توسط یک ماشین جریان مستقیم تامین می‌شد. استاتور آن ۹۶ شیار داشت که در هر شیار یک میله مسی به قطر ۲۹ میلیمتر قرار می‌گرفت. از آنجا که اثر پوستی تا آن زمان شناخته نشده بود، سیم‌پیچی استاتور متشکل از یک میله برای هر قطب / فاز بود. بازده این ژنراتور ۵/۹۶% بود که در مقایسه با تکنولوژی آن زمان بسیار عالی می‌نمود. طراحی و ساخت این ژنراتور را چارلز براون انجام داد.در آغاز، اکثر ژنراتورهای سنکرون برای اتصال به توربینهای آبی طراحی می‌شدند، اما بعد از ساخت توربینهای بخار قدرتمند، نیاز به توربوژنراتورهای سازگار با سرعت بالا احساس شد.در پاسخ به این نیاز اولین توربورتور در یکی از زمینه‌های مهم در بحث ژنراتورهای سنکرن، سیستم عایقی است. مواد عایقی اولیه مورد استفاده مواد طبیعی مانند فیبرها، سلولز، ابریشم، کتان، پشم و دیگر الیاف طبیعی بودند.همچنین رزینهای طبیعی بدست آمده از گیاهان و ترکیبات نفت خام برای ساخت مواد عایقی مورد استفاده قرارمی‌گرفتند. در سال ۱۹۰۸ تحقیقات روی عایقهای مصنوعی توسط دکتر بایکلند آغاز شد. در طول جنگ جهانی اولی رزین‌های آسفالتی که بیتومن نامیده می‌شدند، برای اولین بار همراه با قطعات میکا جهت عایق شیار در سیم‌پیچهای استاتور توربوژنراتورها مورد استفاده قرار گرفتند.این قطعات در هر دو طرف، با کاغذ سلولز مرغوب احاطه می‌شدند. در این روش سیم‌پیچهای استاتور ابتدا با نوارهای سلولز و سپس با دو لایه نوار کتان پوشیده می‌شدند. سیم‌پیچها در محفظه‌ای حرارت می‌دیدند و سپس تحت خلا قرار می‌گرفتند. بعد از چند ساعت عایق خشک و متخلخل حاصل می‌شد. سپس تحت خلا، حجم زیادی از قیر داغ روی سیم‌پیچ‌ها ریخته می‌شد.در ادامه محفظه با گاز نیتروژن خشک با فشار ۵۵۰ کیلو پاسکال پر و پس از چند ساعت گاز نیتروژن تخلیه و سیم‌پیچها در دمای محیط خنک و سفت می‌شدند. این فرآیند وی پی‌آی نامیده می‌شد.در اواخر دهه ۱۹۴۰ کمپانی جنرال الکتریک به منظور بهبود سیستم عایق سیم‌پیچی استاتور ترکیبات اپوکسی را برگزید. در نتیجه این تحقیقات، یک سیستم به اصطلاح رزین ریچ عرضه شد که در آن رزین در نوارها و یا وارنیش مورد استفاده بین لایه‌ها قرار می‌گرفت.در دهه‌های ۱۹۴۰ تا ۱۹۶۰ همراه با افزایش ظرفیت ژنراتورها و در نتیجه افزایش استرسهای حرارتی، تعداد خطاهای عایقی به طرز چشمگیری افزایش یافت. پس از بررسی مشخص شد علت اکثر

تحقیق درباره: ژنراتور القایی رتور سیم پیچی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 37

ژنراتور القایی رتور سیم پیچی (عملکرد دایمی)

مقدمه :

ژنراتورهای القایی رتور سیم پیچی شده (WRIG) با سیم پیچی های سه فاز روی رتور و استاتور ساخته می شوند. این ژنراتورها ممکن است از طریق هر دو ترمینال های استاتور و رتور تغذیه شوند و به این دلیل به آنها ژنراتورهای القایی تغذیه دوگانه (DFIG) یا ژنراتورهای القایی خروجی دوگانه (DOIG) می نامند.

در حالت ژنراتوری، WRIG ، ولتاژ VS با فرکانس قدرت f1 که بصورت ثابت (یا کنترل شده) هستند را بوسیله استاتور تأمین می نماید، در حالی که رتور از طریق مبدل قدرت استاتیکی با ولتاژ Vr و فرکانس fr که متغیر هستند تغذیه می شود. سرعت رتور با توجه به تعداد قطب های ماشین بصورت زیر می باشد :

(1)

P1 : تعداد جفت قطب ها

: سرعت مکانیکی رتور

w1 : فرکانس زاویه ای ولتاژ استاتور

w2 : فرکانس زاویه ولتاژ رتور

پیکربندی اساسی یک WRIG بصورت شکل (1) می باشد.

شکل 1-1) قسمت a **********

دو حالت عملکردی ماشین القایی رتور سیم پیچی، حالت های زیر سنکرون و فوق سنکرون می باشند که در ادامه بطور مفصل به آنها پرداخته می شود.

- حالت های عملکرد ماشین القایی رتور سیم پیچی

می دانیم که لغزش ماشین القایی بصورت زیر تعریف می گردد :

(2)

در حالتی که ماشین در عملکرد زیر سنکرون و در صورتی که دارای فوق سنکرون می باشد. بر اساس این تعریف حالت های عملکردی ذیل برایماشین های القایی بیان می گردند.

1- حالت زیر سنکرون

هنگامی که توالی فاز رتور به مانند استاتور بوده یعنی هنگامی که است، این حالت بوجود می آید. شکل 2 شمای یک ژنراتور القایی را در این حالت عملکرد، نشان می دهد.

شکل 8-15 ) قسمت a شکل 1-1 قسمت b *********

جهت عملکرد موتوری، استاتور توان اکتیو جذب نموده و جهت انتقال توان رتور معکوس خواهد بود.

2- حالت فوق سنکرون

هنگامی که توالی فاز رتور در جهت عکس استاتور بوده یعنی هنگامی که است، این حالت بوجود می آید. شکل 3 شمای یک ژنراتور القایی را در این حالت عملکرد نشان می دهد.

شکل 8-15) قسمت b شکل 1-1) قسمت c ********

جهت عملکرد موتوری، استاتور توان اکتیو جذب نموده و جهت انتقال توان رتور معکوس خواهد بود.

3- حالت ؟؟؟؟؟ بدون جاروبک

این حالت عملکرد به ندرت بکار می رود و قدرت تولیدی در رتور جهت بارهای DC مورد استفاده قرار می گیرد. شکل 4 شمای چنین عملکردی را نشان می دهد.

شکل 1-1) قسمت d **************

جهت کنترل ولتاژ یا جریان DC بار، ولتاژ استاتور با فرکانس ثابت w1 بوسیله یک تغییردهنده ولتاژ سه فاز جریان سه فاز متناوب کم هزینه، کنترل می شود. به هنگام افزایش سرعت، ولتاژ استاتور به منظور ثابت نگه داشتن جریان بار DC متصل به رتور کاهش داده می شود (w2 = w1 + wm ).

به این حالت عملکردی، حالت عملکردی ژنراتور سنکرون با تحریک جریان AC سه فاز در فرکانس رتور نیز می گویند.

هنگام عملکرد ژنراتوری ماشین القایی جهت داشتن خروجی فرکانس ثابت، فرکانس رتور w2 باید بصورت پله ای با تغییر سرعت، اصلاح گردد. از این رو، سرعت متغیر در فرکانس (ولتاژ) ثابت بوسیله کنترل ولتاژ، فرکانس و توالی فاز مدار رتور تحت کنترل قرار می گیرد. قدرت اکتیو اصلی خروجی از طریق استاتور ارسال می گردد، با اشاره به این مطلب که در حالت عملکرد فوق سنکرون، بخشی از توان، در حدود قدرت لغزشی استاتور، از طریق مدار رتور جابه جا می شود. با رنج تغییر سرعت محدود، با تغییرات لغزش از تا ، توان مبدل استاتیکی طرف رتور (با قدرت راکتیو صفر) بصورت زیر خواهد بود :

(3)

بطور نمونه با بین تا 0.25 ، توان هزینه های مبدل قدرت استاتیکی 20 تا 25 درصد توان خروجی تحویلی استاتور می باشد.

قدرت الکتریکی اضافی تحویلی در WRIG در صورتی که استاتور توان را در سرعت ماکزیمم wm = w1 تحویل دهد بصورت زیر خواهد بود :

(4)

قدرت اضافی در سرعت بالاتر از سرعت سنکرون انتقال داده می شود که این سرعت بصورت زیر خواهد بود :