مقاله ترجمه شده تحلیل نیروهای الکترومغناطیسی در مبدل ها

اختصاصی از حامی فایل مقاله ترجمه شده تحلیل نیروهای الکترومغناطیسی در مبدل ها دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

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

کتاب مقدمه ای بر تحلیل تنش و طراحی مبدل ها با استفاده از کرنش سنج

اختصاصی از حامی فایل کتاب مقدمه ای بر تحلیل تنش و طراحی مبدل ها با استفاده از کرنش سنج دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

در بیشتر اوقات لازم است در مراکز صنعتی و کارگاه ها نیروهایی که بر یک جسم وارد می شود را اندازه بگیریم. مثلا برای کنترل پایداری یک پل که هر روز هزاران هزار اتومبیل از روی آن می گذرند باید میزان نیروهایی که بر آن وارد می شوند را حساب نماییم. برای اندازه گیری نیروهای وارد بر یک جسم از مبدل هایی استفاده می شود که نیروسنج نام دارند. وقتی بر جسمی نیرو وارد می گردد تنش (Stress) و کرنش (Strain) ایجاد می شود. تنش معرف مقاومت درونی جسم در مقابل نیرو است و کرنش در حقیقت بیانگر جابجائی و تغییر شکل جسم می باشد. استرین گیج (Strain Gauge) یا کرنش سنج در واقع برای اندازه گیری کرنش و تغییرات فیزیکی ناشی از اعمال فشار بر جسم طراحی گردیده است و معمولا استرین گیج ها را از سیم هایی با جنس مس نیکل می سازند و به شکل رفت و برگشت روی پلاستیک های مقاومی می چسبانند. ابعاد استرین گیج ها از چند میلی متر مربع تا چند سانتی متر مربع است و دارای مقاومتی از چند ده تا چند هزارم اهم می باشند. استرین گیج ها در اندازه گیری فشار، وزن در لودسل، گشتاور در ترک متر و همچنین سنسورهای موقعیت به وفور مورد استفاده قرار می گیرد. برای اندازه گیری تغییرات مقاومتی سنسور استرین گیج از پل وتسون استفاده می گردد...

کتاب مقدمه ای بر تحلیل تنش و طراحی مبدل ها با استفاده از کرنش سنج ها (An Introduction to Stress Analysis and Transducer Design using Strain Gauges)، توسط شرکت HBM گرد آوری شده است و به گونه ای کاربردی و علمی به مبحث  تحلیل تنش و طراحی مبدل ها (Transducer) با کرنش سنج ها (Strain Gauge) پرداخته شده است. این کتاب مشتمل بر 262 صفحه، در 9 فصل، به زبان انگلیسی، همراه با تصاویر به ترتیب زیر گردآوری شده است:

Chapter 1: Introduction

• Metal strain gages
• Semiconductor strain gages
• Vapor-deposited (thin-film) strain gages
• Capacitive strain gages
• Piezoelectric strain gages
• Photoelastic strain gages
• Mechanical strain gages
• Other systems
• The operating principle of the strain gage
• Metal strain gages
• Semiconductor strain gages
• The measurement system

Chapter 2: Terms and units of measurement used in strain gage technology

• Strain: Definition and unit of measurement
• Absolute change of length
• Relative change of length or strain
• Unit of measurement for strain
• Mechanical stress: Definition and unit of measurement
• Normal stress
• Shear stress
• Residual stress, thermal stress
• Stress states
• Material parameters
• Modulus of elasticity, definition and units
• Shear modulus
• Poisson's ratio
• Thermal expansion
• Strain gage loading
• Static measurements - zero referenced
• Quasi-static measurements
• Dynamic measurements - non-zero referenced

Chapter 3: Selection criteria for strain gages

• Range of application
• Stress analysis, model measurement techniques, biomechanics
• Transducer construction
• Types of strain gages
• Length of measuring grid
• Homogeneous field of strain
• Inhomogeneous strain field
• Dynamic strain conditions
• Multiple strain gages, their advantages and fields of application
• Strain gage chains for the determination of stress gradients
• Strain gage rosettes for the determination of stress conditions
• Strain gage rosettes for the investigation of residual stress
• Special strain gages
• Weldable strain gages
• Free-grid strain gages, high-temperature strain gages
• Weldable high-temperature strain gages
• Electrical resistance
• Useful temperature range
• Technical data
• Strain gage sensitivity (gage factor) for metal strain gages
• Gage factor for semiconductor strain gages
• Transverse sensitivity
• Temperature response of a mounted strain gage
• Temperature compensated strain gages
• Thermal drift
• The dependence of sensitivity on temperature
• Static elongation
• Dynamic strain measurement
• Continuous vibration characteristics
• The cut-off frequency
• Electrical loading
• Creep
• Mechanical hysteresis
• Environmental influences
• Temperature
• Humidity
• Hydrostatic pressure
• Vacuum
• Ionizing radiation
• The effects of ionizing radiation on strain gage measuring points
• Magnetic flelds
• Storage

Chapter 4: Materials used for mounting strain gages

• Strain gage bonding materials
• Mounting materials
• Cleaning agents
• Soldering agents
• Soldering devices
• Solders and fluxing agents
• Connection methods
• Solder terminals
• Lead material
• Methods of testing
• Visual inspection
• Electrical continuity
• Insulation resistance
• Protection of the measuring point

Chapter 5: The Wheatstone bridge circuit

• The circuit diagram of the Wheatstone bridge
• The principle of the Wheatstone bridge circuit
• Bridge excitation and amplification of the bridge output voltage

Chapter 6: Calibrating measurement equipment

• The operating principle of the compensation and calibration devices on a measuring amplifier
• Calibration using the calibration signal from the measuring amplifier
• Shunt calibration
• Calibration with a calibration unit
• Taking account of gage factors with a value other than 2

Chapter 7: The reduction and elimination of measurement errors

• Compensation of thermal output
• Compensation for thermal output using a simple quarter bridge circuit
• Thermal output of a quarter bridge in a three-wire configuration
• Temperature compensation of a quarter bridge with compensating
  strain gages
• Compensation of thermal output with the double quarter or diagonal
  bridge
• Compensation for thermal output using the half bridge circuit
• Compensation for thermal output with the full bridge circuit
• The influence of lead resistances
• Simple quarter bridge circuit
• Quarter bridge in a three-wire circuit
• Quarter bridge with compensating strain gage
• Double quarter or diagonal bridge
• Half bridge circuit
• Full bridge circuit
• Error correction using the gage factor selector
• Eliminating cable effects with special circuits in the measuring amplifier
• HBM bridge
• The six-wire circuit
• The influence of cable capacitances
• Capacitive unsymmetry
• Phase rotation
• Correction of the transverse sensitivity of a strain gage
• Corrections for individual measuring grids
• Correction for strain gage rosettes
• X rosettes
• Rosettes

Chapter 8: Hooke’s Law for the Determination of Material Stresses from Strain Measurements

• The uniaxial stress state
• The biaxial stress state
• The biaxial stress state with known principal directions
• The biaxial stress state with unknown principal directions
• Measurements with the 0°/45°/90° rosette
• Measurements with the 0°/60°/120° rosette
• The determination of the principal directions
• Other ways of determining the principal normal stresses and their
  directions
• Mohr's Stress Circle
• Determination of residual stresses according to the drill-hole method
• Strain measurements and stress analysis for various loading cases
• Measurement on a tension/compression bar
• Measurements on a bending beam
• Symmetrical and asymmetrical cross-sectional beams loaded with both an axial force and a bending moment
• Measurements on a shaft under torsion - twisted shaft
• Transferring the measuring signal from rotating shafts
• Measurement on a twisted shaft with superimposed axial force and
  bending moment
• Measurements on a shear beam
• Measurement of thermal stresses
• Comparison of measurements on a free and on a restrained object
• Measurement with a compensating piece
• Separate or later determination of the thermal output

Chapter 9: Measurement accuracy

• Causes of measurement errors
• Calculating the degree of random deviation in a measurement series
• Test requirements
• The Gaussian distribution
• Arithmetical mean
• standard deviation s and coefficient of variance v
• Confidence limits and confidence range for the expected value μ
• Measurement uncertainty u
• Measurement result

جهت خرید کتاب مقدمه ای بر تحلیل تنش و طراحی مبدل ها با استفاده از کرنش سنج ها (An Introduction to Stress Analysis and Transducer Design using Strain Gauges) به مبلغ استثنایی فقط 3000 تومان و دانلود آن بر لینک پرداخت و دانلود در پنجره زیر کلیک نمایید.

!!لطفا قبل از خرید از فرشگاه اینترنتی کتیا طراح برتر قیمت محصولات ما را با سایر محصولات مشابه و فروشگاه ها مقایسه نمایید!!

!!!تخفیف ویژه برای کاربران ویژه!!!

با خرید حداقل 10000 (ده هزارتومان) از محصولات فروشگاه اینترنتی کتیا طراح برتر برای شما کد تخفیف ارسال خواهد شد. با داشتن این کد از این پس می توانید سایر محصولات فروشگاه را با 20% تخفیف خریداری نمایید. کافی است پس از انجام 10000 تومان خرید موفق عبارت درخواست کد تخفیف و ایمیل که موقع خرید ثبت نمودید را به شماره موبایل [phone] ارسال نمایید. همکاران ما پس از بررسی درخواست، کد تخفیف را به شماره شما پیامک خواهند نمود.

مقاله ترجمه شده : مبدل های نوری جریان

اختصاصی از حامی فایل مقاله ترجمه شده : مبدل های نوری جریان دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

در قالب فایل  word  قابل ویرایش   20 صفحه با توضیحات و فرمولها و ...

برای سنجش جریان تأسیسات فشار قوی و خطوط انتقال نیرو، سنجش خطا و... می­توان از مبدل­های نوری جریان استفاده نمود. این مبدل­ها بر اساس اصول و قوانین فیزیکی عمل می­نمایند و به عنوان جایگزین CT [1]  های معمولی مطرح گردیده­اند. گرفته است. همچنین برخی از انواع مختلف چنین مبدل­هایی معرفی شده­اند و ویژگی­های عملکردی آنها در مقایسه با ترانسفورماتورهای جریان معمولی و نسل جدید CT ها  مورد ارزیابی قرار گرفته است .

دانلود مقاله مبدل های نوری

اختصاصی از حامی فایل دانلود مقاله مبدل های نوری دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مبدل های نوری

تقویت‌کنندهٔ نوری وسیله‌ای است که سیگنال نوری را - بدون نیاز به تبدیل آن به سیگنال الکتریکی - تقویت می‌کند. تقویت‌کنندهای نوری در مخابرات نوری و فیزیک لیزر کاربرد فراوانی دارند.

تقویت‌کنندهٔ نوری لیزری
به طور کلّی هر مادهٔ فعال که دارای ناحیهٔ بهره باشد و بتواند نور لیزری ایجاد کند را می‌توان به گونه‌ای پمپ کرد که یک سیگنال نوری در همان طول موج لیزر را تقویت کند. چنین تقویت کننده‌های نوری به طور گسترده‌ای برای ساخت سامانه‌های لیزری توان بالا استفاده می‌شوند.
تقویت‌کنندهٔ نوری نیمه‌رسانایی (SOA)
تقویت‌کننده‌های نوری نیمه‌رسانایی گونه‌ای از تقویت‌کننده‌های نوری هستند که برای تولید بهره از مواد نیمه رسانا استفاده می‌کنند. این تقویت‌کننده‌های نوری ساختاری شبیه به دیودهای لیزری فابری-پرو دارند با این تفاوت که در لبه‌های ناحیه بهره از طراحی ضد-بازتاب استفاده می‌شود تا ساختار به جای لیزر، تقویت کننده بشود. در طراحی‌های نوین با استفاده از پوشش‌های ضد بازتاب و موج‌بر کج می‌توان بازتابش نور از دو سطح انتهایی را به کمتر از ۰.۰۰۱% کاهش داد. این کار باعث هدر رفتن توان نور از درون حفره می‌شود، و از آن جا که اندازهٔ این تلفات بیشتر از میزان تقویت سیگنال درون حفره است، این طراحی مانع از ایجاد نوسان درون حفره و کار کرد این ساختار به صورت لیزر می‌شود.
تقویت‌کنندهٔ نوری رامان (Raman)
تقویت‌کنندهٔ نوری پارامتری (OPA)

مبدل¬های نوری جریان در سیستم¬های قدرت

چکیده: برای سنجش جریان تأسیسات فشار قوی و خطوط انتقال نیرو، می¬توان از مبدل¬های نوری جریان استفاده نمود. این مبدل¬ها بر اساس اصول و قوانین فیزیکی عمل می¬نمایند و به عنوان جایگزین CT های معمولی مطرح گردیده¬اند. در این مقاله اصول عملکردی مبدل¬هایی که بر اساس قانون فاراده عمل می¬کنند، مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین برخی از انواع مختلف چنین مبدل¬هایی معرفی شده¬اند و ویژگی¬های عملکردی آنها در مقایسه با ترانسفورماتورهای جریان معمولی مورد ارزیابی قرار گرفته است.
1- مقدمه
در چند سال اخیر پیشرفت فن¬آوری نوری بسیار چشمگیر بوده است، به طوری که این فن¬آوری در رشته¬های مختلف علوم و مهندسی وارد گردیده است. مهندسی برق از این قاعده مستثنی نبوده و امروزه در سطح جهان به خوبی از دستاوردهای این فن¬آوری در صنعت برق استفاده می¬شود، به گونه¬ای که بسیاری از ادوات ساخته شده مراحل تحقیقاتی خود را پشت سر گذارده و به مرحله کاربرد صنعتی رسیده¬اند. در میان کاربردهای مختلف، می¬توان به استفاده از این فن¬آوری در اندازه¬گیری] 1 و 2[، تعیین منطقه بروز خطا در سیستم¬های برقی ]3 – 7 [و ایجاد ارتباطات و مخابرات در شبکه برق]8 و 9[ اشاره نمود. این مقاله به بررسی روش¬های مختلف اندازه¬گیری جریان به طریقۀ نوری در سیستم¬های فشار قوی و ذکر اصول عملکرد هر روش می¬پردازد.
فن¬آوری نوری برای اندازه¬گیری جریان سیستم¬های فشار قوی، برای اولین بار در اواخر دهۀ 1960 به کار گرفته شده] 10 و 11[ و از آن زمان تاکنون پس از سپری مراحل تحقیقاتی به کاربرد عملی رسیده است ]10 [. ذکر این نکته الزامی است که تمامی روش¬های اندازه¬گیری جریان الزاماً بر مبنای تغییر سطح جریان با اصول ترانسفورماتوری نمی¬باشند و در برخی از ادوات نوری اندازه¬گیری جریان یا OCT ها از روش¬های دیگری استفاده می¬شود. این ادوات نوری – الکتریکی تنوع فراوانی دارند. اشکال (الف و ب) قسمت¬های عمدۀ سیستم OCT را نشان می¬دهد. همانطور که ملاحظه می¬شود، تغییر در هر یک از اجزای سیستم منجر به ایجاد یک سیستم جدید می¬گردد. مثلاً حسگر می-تواند نوری یا الکترونیکی باشد، قسمت مرتبط با ولتاژ زیاد می تواند فعال یا غیر فعال باشد، مقره¬ها و عایق¬ها می¬توانند از جنس سرامیک یا پلیمر انتخاب شوند و نیز OCT می¬تواند بر روی مقره نصب یا از آن آویزان باشد، به هر صورت در بیشتر این حالات و شرایط، کمیت اندازه¬گیری شده با استفاده از فیبرهای نوری انتقال می¬یابد. تنوع در نحوۀ انتقال سیگنال¬ها و کدگذاری آنها نیز وجود دارد. سیگنال سنجیده شده می¬تواند به یک رله، ثبات یا ... اعمال شود.

شکل 1 : اجزای اصلی یک سیستم اندازه¬گیری نوری جریان، الف: سیستم سنجش در یک پست فشار قوی که بر روی مقره متصل است ]10[؛ ب: شمای اجزای سیستم سنجش جریان ]5 [

سیستم اندازه¬گیری نوری جریان مزایای زیادی دارد. از آن جمله می¬توان به وزن اندک OCT در مقایسه با CTهای معمولی اشاره نمود. این وزن اندک سبب صرفه¬جویی در عملیات و مصالح نصب تجهیزات می¬گردد. به عنوان مثال در شکل 2 نمونه¬ای از یک OCT که بدون نیاز به مقره اختصاصی بر روی یک سکسیونر (ایزولاتور) نصب شده است مشاهده می¬گردد. مزیت دیگر OCTها پایداری در برابر اغتشاشات است. از سوی دیگر با جایگزین شدن رله¬های دیجیتالی به جای رله¬های الکتروستاتیک و قدیمی،‌ OCT ها را می¬توان به نحو مطلوبی در سیستم استفاده نمود.

2- انواع مختلف مبدل¬های نوری جریان:
روش¬هایی که برای اندازه¬گیری نوری جریان در این مقاله مورد اشاره قرار می¬گیرند، بر اساس میزان شباهت با روش اندازه¬گیری جریان در CT های معمولی ذکر می¬شوند.

2-1 نوع 1؛ CT معمولی با خروجی نوری:
در این روش، که در شکل 3 نشان داده شده است، خروجی ترانس جریان به یک مبدل سیگنال الکتریکی به سیگنال نوری وصل می¬شود. بدین ترتیب از فن¬آوری نوری می¬توان در کنار روش¬های قدیمی سنجش جریان استفاده نمود. به علت آنکه در خروجی این CT ها نیاز به عایق¬سازی فشار قوی همانند CT های معمولی وجود ندارد، می-توان در حجم هادی و عایق صرفه¬جویی نمود. به علاوه به علت اتصال CT به یک مبدل الکترونیکی،‌ توان کم و ثابتی در خروجی آن مصرف می¬شود که این امر منجر به کاهش ابعاد هسته CT می¬گردد. به همین دلیل می¬توان محاسبات طراحی هسته CT را با آزادی بیشتری انجام داد و در این گونه موارد از هسته¬های با فاصله هوایی یا هسته¬های فریت استفاده نمود تا عملکرد پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور جریان نیز بهبود یابد.

شکل 2 : نمونه¬ای از یک OCT بر روی سکسیونر متصل می¬شود ]7[

شکل 3 : CT معمولی با خروجی نوری ]10[

2-2- نوع 2؛‌ هسته مغناطیسی و سنجش نوری:
در این روش از یک هسته مغناطیسی دارای فاصلۀ هوایی که هادی را احاطه نموده است، استفاده می¬شود (شکل 4). بدین ترتیب میدان مغناطیسی پیرامون هادی اندازه¬گیری شده و به کمیت معادل نوری تبدیل می¬شود و انتقال می¬یابد. نحوة تبدیل کمیت مغناطیسی به کمیت نوری بر مبنای اثر فاراده صورت می¬پذیرد که در بخش¬های بعدی توضیح داده خواهد شد.

شکل 4 : مبدل نوری جریان با استفاده از هستۀ مغناطیسی ]10[

2-3 – نوع 3 : توده فعال نوری پیرامون هادی:
در این روش،‌ مطابق شکل 5، ماده¬ای که قابلیت تبدیل میدان مغناطیسی به انرژی نوری را دارد، پیرامون هادی قرار داده می¬شود و در داخل آن، همانند سیم¬پیچی CT های معمولی، فیبرهای نوری پیچیده می¬شوند. در این روش یک مسیری نوری بسته،‌ هادی را احاطه می¬نماید.

شکل 5 : مبدل نوری جریان با تودۀ فعال نوری ]10[

2- 4 – نوع 4؛ فیبر نوری پیرامون هادی:
در این روش نیز همانند روش پیشین یک مسیر نوری پیرامون هادی ایجاد می¬شود ولی تفاوت آن در نحوۀ پیچش فیبرهای نوری است (شکل 6). در این روش فیبرهای نوری مستقیماً دور هادی پیچیده می¬شوند. تعداد این فیبرهای نوری بر اساس میزان حساسیت مورد انتظار از OCT تعیین می¬گردد.

شکل 6 : مبدل نوری جریان با فیبر نوری ]10[

2-5- حسگر شاهد :
در این روش،‌ به منظور اندازه¬گیری جریان از تمام فصای پیرامون هادی استفاده نمی¬شود. بدین منظور مطابق شکل 7، یک حسگر میدان مغناطیسی در نقطه¬ای در نزدیکی هادی قرار می¬گیرد. از آنجا که در این روش از مسیری بسته استفاده نمی¬شود، این حسگر یک مبدل واقعی نمی¬باشد و تنها میدان را در یک نقطه می¬سنجد، ولی با فرض وجود میدان یکنواخت پیرامون هادی،‌ می¬توان حسگر را برای تعیین میزان جریان هادی کالیبره نمود.

شکل 7 : حسگر شاهد که برای سنجش جریان استفاده می¬شود ]10[

3- اصول و مبانی سنجش نوری جریان:
سابقه سنجش جریان از طریق اندازه¬گیری میدان مغناطیسی پیرامون آن به حدود یک قرن پیش باز می¬گردد ]10[ . بر این اساس، جریان با جمع شدت میدان بر روی یک مسیر بسته پیرامون هادی حامل جریان محاسبه می¬شود. توزیع فضایی میدان مغناطیسی به موقعیت هادی حامل جریان بستگی دارد. اما اگر عمل محاسبه مجموع میدان¬ها بر روی یک مسیر بسته انجام گیرد. مقدار جریان مستقل از شکل مسیر انتگرال¬گیری بدست می¬آید. مقدار جریان را می-توان طبق قانون آمپر محاسبه نمود ]12[:
(1)
که در رابطه بالا، I مقدار جریان، H شدت میدان مغناطیسی و d1 جزء مسیر انتگرال¬گیری می¬باشند. روش سنجش جریان مبدل نوع 1، همانند ترانسفورماتورهای جریان معمولی، استفاده از قانون آمپر می¬باشد. در مبدل¬های انواع 2 تا 4 معمولاً از اثر فاراده یا اثر مغناطیسی – نوری استفاده می¬شود.
پلاریزاسیون نور با تعیین خصوصیات بردار میدان الکتریکی E تعیین می¬شود. نور با هر پلاریزاسیون را می-توان مجموعی از دو مؤلفه عمود بر هم در نظر گرفت ]12[. چنانچه این دو مؤلفة هم اندازه هم فاز باشند، نور با پلاریزاسیون خطی یا صفحه¬ای خواهد بودو اگر مؤلفه¬های هم اندازه اختلاف فاز 90 داشته باشند، پلاریزاسیون نور دایروی خواهد بود. مفهوم پلاریزاسیون نور و تجزیه آن به مؤلفه¬هایی با چرخش مثبت و منفی مشابه مفهوم مؤلفه¬های توالی مثبت و منفی در سیستم¬های قدرت می¬باشد.
در حالت کلی، ضریب شکست نوری ماده نسبت به جهت انتقال نور یا نوع پلاریزاسیون آن متغیر می¬باشد. چنین خاصیتی را خاصیت دو شکستی می¬نامند. این خاصیت در شیشه بر اثر فشارهای دائمی یا گذرا به همراه تغییر حرارت محیط به وجود می¬¬آید، در حالیکه منش‍أ آن در کریستال¬ها ساختار داخلی آنهاست.

بیشترین و کمترین ضریب شکست نوری متناظر با کمترین و بیشترین سرعت انتقال نور در ماده می¬باشند. این اختلاف سرعت سبب ایجاد اختلاف فازی در مؤلفه¬های نور پلاریزه می¬گردد. اگر نور پلاریزه¬ای از درون ماده¬ای عبور نماید که در این گذر، فاز آن ثابت بماند ولی میان مؤلفه¬های آن تبادل انرژی به وجود آید، پس از عبور صفحۀ پلاریزاسیون آن کمی چرخش می¬نماید. این خاصیت با نام فعالیت نوری خوانده می¬شود.
اثر فاراده یک فعالیت نوری مدوله شده است، به گونه¬ای که چرخش صفحه پلاریزاسیون نور در حضور یک میدان مغناطیسی و متناسب با آن صورت می¬گیرد. این اثر اولین بار در سال 1845 توسط مایکل فاراده مشاهده گردید ]12[. مقدار چرخش صفحه پلاریزاسیون ،‌ در حضور میدان مغناطیسی H ، در طول مسیر dI از رابطه:
(2)
محاسبه می¬شود که در آن V ثابت وردت می¬باشد. این ثابت مقدار بسیار کوچکی دارد. تابعیت ثابت وردت نسبت به طول موج و دما باید در ساخت OCT ها در نظر گرفته شود. نمونه ای از یک حسگر فاراده در شکل زیر :

شکل 8 : نمونه¬ای از یک حسگر فاراده و اجزای داخلی آن ]5[
در OCT ها نور ورودی ابتدا پلاریزه می¬شود. این کار با قرار دادن فیلتری در راه مسیر ورودی نور و انتخاب پلاریزاسیون مناسب صورت می¬گیرد. پس از عبور از میدان مغناطیسی میزان انحراف در زاویه صفحه پلاریزاسیون باید سنجیده شود. این میزان انحراف به طور مستقیم قابل اندازه¬گیری نمی¬باشد، زیرا فتودیودها نسبت به شدت نور حساس هستند، برای سنجش میزان این انحراف از روش¬های مختلفی استفاده می¬شود که در این مقاله به برخی از آنها اشاره می¬گردد.

4- روش¬های سنجش میزان انحراف زاویه صفحه پلاریزاسیون:
4-1- روش AC/DC:
نور در قسمت خروجی OCT از یک فیلتر پلاریزاسیون دیگر عبور می¬کند تا اطلاعات مورد نیاز از آن قابل استخراج باشد. میزان شدت نور خروجی به زاویۀ چرخش دو فیلتر پلاریزه کننده نسبت به هم،  ، بستگی دارد. در این روش به دلایل عملی، این زاویه معمولاً برابر در نظر گرفته می¬شود. در نظر گرفته می¬شود. شدت توان خروجی، با فرض عدم وجود تلفات در داخل OCT، مطابق رابطه زیر به شدت توان ورودی مرتبط می¬شود:
(3)
اشکال 9 (الف و ب) می¬توانند در فهم بهتر مسئله مفید واقع شود. معمولاً به دلیل طولانی بودن فیبر نوری پلاریزاسیون نور خروجی ثابت نمی¬ماند . به ازای و بدون حضور میدان مغناطیسی، توان خروجی نصف توان ورودی خواهد بود. بدین ترتیب با وجود میدان مغناطیسی و بروز زاویۀ انحراف در صفحه پلاریزاسیون، طبق رابطه (3) توان خروجی به صورت:
(4)
درمی¬آید. می¬توان رابطه اخیر را به صورت مجموع دو جمله معرف AC و DC در نظر گرفت:
(5)
(6)
اطلاعات مربوط به جریان در جمله AC نهفته است، ولی به علت آنکه رابطه (5) از منبع انرژی نوری مستقل گردد، مقدار جریان از رابطه:
(7)
محاسبه می¬شود. رابطۀ اخیر با فرض زوایای انحراف کوچک نوشته شده است که در آن I(t) جریانی است که در پی اندازه¬گیری آن هستیم و A ثابتی است که بستگی به طراحی OCT دارد.

4-2- روش جمع و تفاضل:
در این روش در خروجی OCTاز دو فیلتر با زوایای استفاده می¬شود. اگر خروجی¬های این دو فیلتر PA1 و PA2 نامیده شوند:
(8) (
(9) (

شکل 9 : نحوه تغییر زاویه پلاریزاسیون نور در حضور میدان مغناطیسی ] 10و 7[
بدین ترتیب با سنجش نسبت تفاضل و مجموع خروجی¬ها می¬توان میزان جریان را محاسبه نمود. در این روش میزان حساسیت خروجی مانند روش پیشین است. با وجود آنکه این روش به سخت¬افزار پیچیده¬تری نیاز دارد، پایداری آن نسبت به نویز حالت مشترک بیشتر است.

5- الزامات عملکرد OCT¬ها:
5-1- استانداردها:
برای تعیین الزامات عملکرد ترانسفورماتورهای جریان معمولی CT ها معیارهای مشخصی تدوین گردیده و موجود می¬باشند. بسیاری از این الزامات در قالب استانداردهای معتبر مانند 1987:185 IEC و 13-1978 .ANSI/IEEE C57 مورد توجه قرار گرفته¬اند. این الزامات بیانگر تطبیق مشخصات CT با شرایط کاربر می¬باشند. متأسفانه نمی¬توان از استانداردهای CT برای OCT استفاده نمود. از جمله مشخصات اساسی عملکرد یک OCT می¬توان پاسخ فرکانسی، نسبت سیگنال به نویز،‌ اعوجاجات هارمونیکی،‌ پایدار و رنج دینامیکی را نام برد. البته فعالیت-هایی در جهت ایجاد استانداردهای مبدل¬های نوری جریان در کمیته¬های فنی IEEE آغاز شده است ]10[. ولی تا پیش از تدوین استانداردهای مربوطه،‌ مشخصات OCT بر اساس نیازهای موجود و به صورت توافقی میان سازنده و کاربر تعیین می¬شوند.

5-2- مدارات واسطه:
در بیشتر کاربردها جریان خروجی CT معمولی یکی از مقادیر 1 یا 5 آمپر می¬باشد. مقدار این جریان حدود یک سده قبل و بر اساس ملاحظاتی همچون پایداری در برابر نویز و نیز داشتن انرژی کافی برای تحریک رله¬های الکترومغناطیسی انتخاب شده است ]10[. از آنجا که در برخی از OCT ها از ادوات الکترونیکی فعال استفاده می-شود، وجود چنین جریان بزرگی سبب ازدیاد مصرف سیستم DC و باتری¬های پست خواهد بود. از سوی دیگر وجود چنین جریان بزرگی در خروجی OCT قابل توجیه نمی¬باشد،‌ چرا که این ادوات به علت داشتن ماهیت نوری در برابر نویز و اغتشاشات پایدار می¬باشند. همچنین برای تحریک وسایل جدید سنجش کمیات و رله¬های پیشرفته نیاز به انرژی زیاد نمی¬باشد. بنابراین مقدار جریان یا ولتاژ در خروجی OCT ها چند میلی¬آمپر یا میلی ولت خواهد بود. انتخاب OCT با خروجی جریانی یا ولتاژی به صورت استاندارد پذیرفته شده نیست و هر مصرف¬کننده¬ای می¬تواند OCT مورد نیاز خود را با مشخصات خروجی مطلوب تهیه نماید. به علاوه برای تبدیل خروجی OCT، که یک سیگنال نوری با توان نمونه¬ای چند میکرو ولت می¬باشد ]10[،‌ به کمیت اصلی که معرف جریان فشار قوی باشد، نیاز به وجود مدارات واسطه¬ای است. این مدارات در هر مدل OCTبنا بر شرایط طراحی و ساخته می¬شوند.

5-3- کالیبراسیون :
بر اساس استاندارد IEC 185 : 1987،‌ در سختگیرانه¬ترین شرایط کلاس دقت یک CT برای حداکثر خطای نسبت تبدیل برابر %1/0 می¬باشد ]10[. با فرض وجود شرایط مشابه برای OCT و نیز با فرض آنکه وسیله کالیبره کننده باید دست کم 10 برابر بیش از وسیله کالیبره شونده دقت داشته باشد، برای انجام عمل کالیبراسیون نیاز به وسایلی با دقت %1/0 یا ppm 100 خواهد بود. با این شرایط می¬توان از وسایلی که برای کالیبراسیون CT استفاده می¬شوند،‌ برای کالیبره نمودن OCT نیز استفاده نمود. در این شرایط باید با استفاده از یک تقویت¬کننده،‌ سیگنال خروجی OCT را به میزان جریان CT تقویت نمود. تا امکان کالیبراسیون وجود داشته باشد. روش¬های دیگری نیز برای کالیبراسیون OCT با جریان خروجی اندک (در حد میلی آمپر) وجود دارد ] 13 و 14[. هنگام کالیبراسیون OCT باید مشخصات آن مانند پاسخ فرکانسی،‌ رنج دینامیکی و پایداری نیز مورد نظر قرار گیرند.
یکی از ویژگی¬های OCT این است که این وسیله از قسمت¬های مختلفی ساخته می¬شود. بنابراین برعکس CT¬های معمولی با بروز خطا در OCT ها،‌ تنها قسمت معیوب تعویض می¬شوند و نیازی به جایگزین نمودن کل سیستم اندازه¬گیری نمی¬باشد. با در نظر گرفتن این شرایط، وجود روش¬های کالیبراسیون OCT که در محل تأسیسات فشار قوی قابل اجرا باشند، بسیار مفید خواهد بود.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  20  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

پروژه آموزشی مبدل گشتاور نیرو

اختصاصی از حامی فایل پروژه آموزشی مبدل گشتاور نیرو دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:29

فهرست مطالب:

1.    طراحی وکاربرد
    طراحی
    کاربرد مبدل گشتاور
     کاربرد وسیله چرخنده یا چرخان
 2 .  گردش یا دایره روغن
      2.1 کلی (عمومی)
      2.2  گردش کاری روغن مبدل گشتاور
      2.2  هر دایره یا مسیر کنترل روغن
2.4  گردش سایندگی وسرد کنندگی روغن
2.5  گردشکاری روغن _ وسیله گردان
3.    سوپاپ یا دریچه کنترل
3.1  کنترل
3.2  تنظیم و تعدیل
 4.   راهنمای تنظیم پره
4.1  کلی (عمومی)
4.2  محرک کار انداز
 5.   طراحی وانتقال
 6.   تاسیس ونصب
6.1  اطلاعات کلی
6.2  مسیر اشتباه میله به عملکرد منتهی می شود دقت صف بندی مسیر
6.3  چک کردن رئوس برای پایه
6.4  پایه مبدل گشتاور روی فنداسیون (شالوده)  
6.5  محل پایپاورک
6.6  نگاه دارنده یا محافظ
6.7  حفظ وصیانت بعد از نصب
6.8  نصب الکتریکی
 7.  کاربرد روغن ایجاد ساییدگی ولغزندگی
  8.  نمایندگی
     8.1  تست راه اندازی و آمادگی
     8.2  تست اداره کردن
     8.3  مراحل گرفته شده در دور
       9.  عملکرد مبدل گشتاور
     9.1  راه اندازی واحد   
     9.2  گردش واحد به وسیله تسمه گشتاور  
     9.3  راهنمای عملکرد فوری روی کنترل گردش :اشغال وتصرف
    9.4  واحد خاموش
    9.5  داده های عملی
    9.6  اعمالی که بر فشار روغن دلالت دارد
    9.7  نما یشگرفشارکار روغن
   9.8  نشانگر دمایی کارکرد روغن به همراه نمایشگر
   10.  حفظ وبقا ی فاصته واندازه ها ی گرفته شده
  10.1 اندازه هایی که گرفته می شود زمانیکه واحد در حال راه اندازی واداره کردن است
 10.2 اندازه هایی که می تواند تنها زمانیکه دستگاه خاموش است گرفته شود
  11.  تعمیر کامل مبدل یا تسمه گشتاور
  12.  جدا کردن و دوباره سوار کردن torque  converter
12.1  کلی
12.2  کارهای مقدمای  
12.3  پیاده کردن خانه های کنترل
12.4  پیاده کردن اجزا داخلی و خارجی
12.5  تنظیم فاصله       bearin
12.6  جمع آوری مجدد چرخ توربین واجزای خارجی وبیرونی
 12.7 جمع اوری مجدد خانه کنترل
 12.8 حفظ و نگهداری
1 . طراحی وکاربرد
  1.1  طرح torque  converter یک کارانتقال هیدرودینامیکی برای اصلfottinger  torque  converter
دو مرحله ای مرکب ازقسمت های اصلی زیر:
      1.   میله درونی
2.    پمپ تزریق یا وادارکننده
3.    چرخهای دورتوربین
4.    میله خارجی
5.    اعضای بازپس خوردچرخ های راهنما ( R1)ثابت چرخ راهنما قابل تنظیم
6.    مکانیزم تنظیم    *
7.    یراق
8.    سوپاپکنترل
9.    دهانک ها یا لوله های خرطومی به لوله درونی یا پمپ پروانه موتور مربوط شده است
لوله بیرونی باچرخ توربین مرتبط شده است . هر دولوله انتقال حرارت به وسیله تکیه گاه ضد اصطکاک
حمایت می شوند . میله درونی برای یک مارپیچ استفاده می شود ومیله بیرونی برای یک مارپیچ با یک حلقه افتاده می شود.
تنظیم پره : چرخ راهنما به طور مکانیکی با دو پیستون مرتبط است وبه پایندگی وعملگر انتقال مرتبط است آنها از 0  تا  100درصد حرکت داده شده اند.پمپ ایمپلروپره راهنماوچرخ های توربین ازچرخه روغن با هم با مبدل لایه بندی می شود.تسمه گشتاورقسمت های درونی کنترل تهیه روغن وتخلیه روغن راحمایت می نماید یک مکان کنترل به محل تهیه مبدل وابسته شده است ونیزبه تسمه گشتاور با اپراتور روغن دوسوپاپ کنترل در مکان جایکاه کنترل نصب شده اند اولین دریچه برای پر کردن وتخلیه تسمه گشتاوراستفاده می شود هر دهانه گشتاور با توانایی  توربین گاز متناسب شده اند.