کنترل مستقیم گشتاور در موتورهای القایی دو تغذیه

کنترل مستقیم گشتاور در موتورهای القایی دو تغذیه

و شیوه­ های بهبود عملکرد این روش

129 صفحه در قالب word

چکیده

در سال­های اخیر روش­های بهبود عملکرد کنترل مستقیم گشتاور (DTC ) در موتورهای القایی دو تغذیه مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. موضوع اصلی روش کنترل مستقیم گشتاور چگونگی انتخاب بردار ولتاژ مناسب برای کنترل گشتاور و دیگر کمیات مورد کنترل می­باشد.

روش کنترل مستقیم گشتاور کلاسیک در موتورهای القایی دو تغذیه مانند موتورهای القایی معمولی دارای نقاط ضعفی می­باشد. ضمنا با توجه به اینکه ماشین القایی دو تغذیه اغلب به صورت ژنراتور در نیروگاه بادی استفاده می­گردد. ایجاد شرایط لازم برای اتصال نیروگاه به شبکه و امکان ایجاد کنترل جریان راکتیو و ضریب توان در شبکه دارای اهمیت بسیاری می­باشد.

در این پروژه علاوه بر بیان روش­هایی برای ازبین بردن عیوب کنترل مستقیم گشتاور کلاسیک نظیر کاهش کاهش و تثبیت فرکانس کلیدزنی و کاهش ریپل شار و گشتاور به بیان ساختارهایی از روش کنترل مستقیم گشتاور می­پردازیم که در آن بتوان سنکرونیزم ژنراتور با شبکه را فراهم کرد و یا جریان راکتیو و ضریب توان را توسط این ساختار کنترل کرد. 

فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه

1-1-  اهمیت کنترل موتور القایی. 2

1-2- محرکه های با کارایی بالا در کنترل موتورهای القایی. 2

1-3- کنترل برداری موتور القایی. 2

1-4- کنترل مستقیم گشتاور 2

1-5- اهمیت استفاده از ماشین القایی دو تغذیه. 2

فصل دوم: اصول کلی کنترل مستقیم گشتاور

2-1- مقدمه. 2

2-2- بردارهای اینورتر منبع ولتاژ سه فازه ) VSI ( 2

2-3- کنترل مستقیم شار : 2

2-4- کنترل مستقیم گشتاور : 2

2-5-تشکیل جدول کلید زنی. 2

فصل سوم: کنترل مستقیم گشتاور با دو جدول کلیدزنی

3-1- مدل VSI   2

3-2- مدل DFIM   2

3-3- مدل نهایی. 2

3-4- کنترل مستقیم گشتاور 2

3-4-1- اصول DTC.. 2

3-4-2- DTC به کار رفته برای موتور القایی دو تغذیه. 2

3-5- نتایج آزمایش... 2

فصل چهارم: کاهش ریپل گشتاور در موتور القایی با جاروبک

4-1- موتور القایی دو تغذیه. 2

2- مطالعه تاثیر بردارهای ولتاژبر موتور القایی دو تغذیه-4. 2

4-3- استراتژی DTC  پیشبین برای حداقل کردن ریپل گشتاور در فرکانس سوئیچینگ ثابت2

4-4- استراتژی کنترل DTC برای کاهش ریپل گشتاور و شار و فرکانس کلیدزنی کم. 2

4-5-کاهش تلفات توان در حالت کلید زنی. 2

4-6- نتایج شبیه سازی. 2

فصل پنجم: کنترل مستقیم گشتاور ژنراتور القایی دوتغذیه با ضریب توان قابل تنظیم روتور

5-1- مدل توربین بادی. 2

5-2- اصول کنترل مستقیم گشتاور 2

5-3- کنترل ضریب توان قابل تنظیم روتور 2

5-4- ارتباط میان ضریب توان استاتور و ضریب توان روتور 2

5-5- تعیین سیستم کنترل مستقیم گشتاور درDFIG.. 2

5-6- تخمین سکتور شار روتور 2

5-7- انتخاب بردار ولتاژ روتور 2

5-8-کنترل مستقیم گشتاور با ضریب توان قابل تنظیم استاتور 2

5-9- نتایج شبیه سازی. 2

فصل ششم: سنکرونیزم با شبکه برای ماشین­های القایی دو تغذیه توسط کنترل مستقیم گشتاور

6-1- مقدمه. 2

6-2- تشریح سیستم DFIG.. 2

6-2-1 DTC برای مبدل سمت روتور 2

6-2 -2- کنترل برداری مبدل سمت منبع. 2

6-3- فرایند سنکرونیزم با شبکه. 2

6-4- کنترل مستقیم گشتاور برای ایجاد سنکرونیزم. 2

6-5- باز بست خودکار 2

6-6- کنترل مستقیم گشتاور مجازی برای ماشینهای القایی دو تغذیه متصل به شبکه. 2

6-6-1- اصول کنترل مستقیم گشتاور مجازی. 2

6-7- نتایج شبیه سازی. 2

فصل هفتم: کنترل مستقیم گشتاور برای موتورهای القایی دو تغذیه بدون جاروبک

7-1- مقدمه. 2

7-2- ماشین مدل. 2

7-3- سرعت عملکرد سنکرون. 2

7-4- کنترل مستقیم گشتاور 2

7-4-1- معادلات توصیف کننده مشتق شار و گشتاور 2

7-4-2- جدول بردارهای ولتاژ 2

7-5- استراتژی حداقل کردن ریپل گشتاور 2

    7-6- نتایج شبیه سازی. 2

 نتیجه گیری. 2

  مراجع  2

مقدمه 1-1-  اهمیت کنترل موتور القایی

موتورهای القایی از نظر هزینه و سادگی ساخت نسبت به انواع دیگر موتورها برتری دارند و  به طور وسیع در صنعت مورد استفاده قرار گرفته­اند. از این رو کنترل این نوع موتورها از اهمیت خاصی برخوردار است. اما با وجود سادگی ساختار ماشین القایی کنترل دور و موقعیت آنها برای داشتن سرعت و گشتاور دلخواه، پیچیده تر از سایر موتورها در صنعت می­باشد]3[.

1-2- محرکه های با کارایی بالا در کنترل موتورهای القایی

در سال 1986 که ایده روش کنترل مستقیم گشتاور[1](DTC) اولین بار توسط Takashi مطرح شد و نیز در طی آن تا سال 1996 که اولین درایو DTC توسط شرکت ABB به بازار عرضه شد، روش کنترل برداری تنها روش کارآمد و کاربردی با پاسخ دینامیکی گشتاور مناسب و مورد استفاده در صنعت بود ]1[.  یکی از مشکلات اصلی کنترل برداری علاوه بر زیاد بودن حجم محاسبات به دلیل تبدیلات متوالی و پیچیده برای از بین بردن کوپلاژ بین محورها و ساده شدن روابط شار و گشتاور،  نیاز به استفاده از سنسور دقیق به منظور پیدا کردن موقعیت شار روتور است، که در کاربردهای ارزان قیمت صرف هزینه برای سنسور قابل قبول نیست و درصورت استفاده از روش کنترل برداری بدون سنسور، که هم اکنون تحقیق و بررسی بر روی این روشها ادامه دارد،  منجر به افزایش پیچیدگی و حجم محاسباتی بسیار زیاد و استفاده از  DSPهای پرقدرت و گران قیمت می­شود. به طور کلی، محرکه­های موتورهای القایی مبتنی بر کنترل گشتاور برای استفاده در کاربرد­های با کارایی بالا، دو نوع هستند:

-  محرکه های مبتنی بر کنترل جهت دار بردار ([2]FOC)

-  محرکه های مبتنی بر کنترل مستقیم گشتاور (DTC)

   

ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است

متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است

دانلود پایان نامه رشته مهندسی برق بررسی مبحث سایز کابل یا Cable sizing

مقدمه:

امروزه در تمامی مکان های صنعتی از لوازم و دستگاههای برقی و الکترونیکی برای مقاصد مختلف استفاده می گردد.این وسایل برای انجام کار خود احتیاج به انرژی برق دارند و این انرژی بایستی بوسیله هادیهای الکتریکی به این وسایل انتقال یابد.تعیین اندازه این هادیها برای انتقال مقدار انرژی مورد نیاز این دستگاهها امری لازم وضروری است.در این قسمت با نحوه تعیین سایز کابلها آشنا می شویم.

در این بخش ابتدا چند نکته لازم در مورد فیزیک کابلها وعلایم اختصاری آنها را یادآوری می کنیم وسپس به تئوریات مربوط به تعیین سایز وبعد از آن به سایز کردن کابلها در عمل می پردازیم.

یادآوری چند نکته در مورد فیزیک کابلها:

**اساسا در کابلها از مس استفاده می گردد.در مس مقاومت مخصوص عبارت است

724×(10^-8 ) Ωm

**از آلومینیوم نیز ممکن است در کابلها استفاده گردد.مقاومت مخصوص آلومینیوم 1.65 برابر مقاومت مخصوص مس می باشد.

**فرمول مقاومت مخصوص در دماهای مختلف برای مس عبارتست از:

ρ(t)=1.724×(10^-8)×0.68×(10^-10)×(t-20)

این مقاومت برای جریان مستقیم بکار می رود.

**برای بدست آوردن مقاومت کابل در جریانهای متناوب ودر دماهای مختلف از فرمول زیر

114 صفحه فایل ورد قابل ویرایش با فونت 12

 استفاده می شود:

      R(t)=(k1×k2×k3×ρ(t))/(n×Π/4×d^2)

k1  :ضریب افزایش مقاومت در برابر جریان متناوب در فرکانسHz 50 (05/1 >k1 >02/1 ).

 k2:ضریب افزایش  مقاومت به دلیل چرخش رشته ها در طول کابل(04/1> k2 > 02/1).

:k3ضریب افزایش مقاومت به دلیل چرخش سیمها در کابلهای چند سیمی(04/1>k3 >02/1).

n : تعداد رشته ها.       d : قطر هر رشته بر حسب mm .

علائم مشخصه کابلها:

با استفاده از این علامتها  نوع هادی / نوع عایق /نوع غلاف /نوع زره ونوع روپوش خارجی

کابل مشخص می شود.

حرف اول:   بیانگر نوع فلز است:

 N: مس.              NA:آلومینیوم.

حرف دوم:   بیانگر نوع عایق است:

 Y: علامت پلاستیک  G:علامت لاستیک.

و اگرعلامتی نبود:علامت کاغذ.

حرف سوم:  بیانگر نوع غلاف است:

 Y:علامت پلاستیک.  K:علامت سرب.

Cable sizing

 Kl:علامت آلومینیوم.

حرف چهارم: بیانگر نوع زره است: B:علامت سیمهای فولادی. 

Gb:علامت فولاد گالوانیزه

حرف پنجم:  بیانگر جنس روپوش خارجی است:  A:الیاف گیاهی(جوت).

مثال:NYYGb:کابل با هادی مسی /عایق و غلاف پلاستیکی / زره فولاد گالوانیزه.

مثال:NKBA:کابل با هادی مسی/ عایق کاغذ / غلاف سرب / زره فولادی/روپوش جوت.

پس از آشنایی نسبی با فیزیک کابلها به بررسی تئورییات مربوط به سایز کردن کابلها می‌پردازیم سپس نحوة Calbe Sizing را در عمل مورد بحث قرار می‌دهیم.

تئوری مربوط به تعیین مقاطع کابلها:

مقاطع کابلها و سیم‌ها توسط جریان مجاز، جریان اتصال کوتاه و حداکثر افت ولتاژ تعیین می‌شود. برای تعیین مقاطع کابل‌ها بر اساس جریان مجاز، بحث خود را به دو قسمت مدارهای تک فاز و مدارهای سه فاز تقسیم می‌نماییم:

1-1-1 مدارهای تک فاز:

در این مدارها جریان از فرمول  بدست می‌آید که در آن

 W: توان ورودی V:ولتاژ مدار  ضریب تان مدار است.

 در این فرمول فرض بر این است که تمام تجهیزات با هم، همزمان کار می‌کنند، ولی در عمل چنین چیزی پیش نخواهد آمد لذا یک ضریب kd به فرمول جریان اضافه می‌نماییم. این ضریب عبارتست از حداکثر توان مصرفی همزمان به کل توان بارها، که به ضریب مصرف یا ضریب همزمانی معروف است. پس داریم

................

ابزار برقی نیمه هادی

ابزار برقی نیمه هادی

93 صفحه در قالب word

ابزار برقی نیمه هادی

دوران جدید از علم الکترونیک هیدرولیکی برقی با معرفی تراستورها در اواخر دهه 1950 آغاز شد. امروزه انواع مختلفی از ابزار برقی و هیدرولیکی برای کاربرد در فرکانس ها و قدرت های بالا در دسترس وجود دارد. برجسته ترین ابزار برقی و هیدرولیکی تراستورهای محل ورود گیت و خروج روشن خاموش ترانزیستور های دارلینگتون هیدرولیکی برقی و ترانزیستورهای دوقطبی گیت روکشدار شده (iGBIs) می بشند. ابزار هیدرولیکی قبرقی نیمه هادی مهمترین عناصر عملکردی در تمامی کاربردهای تبدیل قدرت برق محسوب می شود.

ابزار برقی اساساً به عنوان سوئیچ هایی برای تبدیل قدرت از یک شکل به شکل یدیگر به کار برده می شوند. آنها در سیتسم های کنترل موتوری ذخایر برقی متداوم انتقال جریان مستقیم با ولتاژ بالا ذخایر قوه گرم سازی القایی و در بسیاری از سایر کاربردهای تبدیل قدرت به کار برده می شوند. بررسی ویژگی های اصلی این ابزارهای موتوری در این فص آمده است.

تیراستور و ترایاک (مهار نیرو)

از تراستورها همچنین یک کننده گاهی کنترل شونده سیلیکونی نام برده می شود. که اساساً یک دستگاه pnpn هم کنشگر سه قسمتی چهار لایه می باش.د که دارای 3 ترمینال یا پایانه می باشد:

آند، کاتد و گیت محل ورودی، خروجی این دستگاه به واسطه ایجاد یک پالس کوتاه در مسیر گیت و کاتد روشن می شود.

به محض روشن شدن دستگاه گیت کنترل خود را برای خاموش کردن دستگاه از دست می دهد. و خاموش شدن به واسطه ایجاد ولتاژ برعکس در آند و کاتد رخ می دهد. شکل تراستور و ویژگی های ولتاژ آمپر آن در نمودار 3001 آمده است. اصولاص 2 طبقه بندی در مورد تیراستورها وجود دارد: دستگاه حرکت برگردان (که جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می کند و حرکت وارون می سازد که جریان مستقیم را به متناوب تبدیل می کند) تفاوت میان یک دستگاه تیراستور برگردان و وارون ساز زمان پایین خاموش شدن دومی می باشد. تیراستورهای برگردان پایین است و در کاربردهای دگرسو سازی های طبیعی استفاده می شوند. تیراستورهای وارون ساز در کاربردهای تبدیل برق اضطراری همچون جاپرها dc-dc و وارون سازی dc-ac استفاده می شوند. تیراستورهای وارون ساز به ویسله تبدیل جریان به صفر با استفاده از یک مدار خارجی تبدیل برق خاموش می شوند. و این امر مستلزم اجزای سازنده تبیدل برق اضافی می باشد. از این رو خسارات اضافی در دستگاه وارون ساز جریان را موجب می شود.

تیراستورها در شرایط جریان های موقتی و قابلیت dv/dt بسیار قوی و نیرومند عمل می کنند. ولتاژ پیشین در تیراستورها حدود 5/1 تا 2 ولت می باشد. و حتی در جریان های بیشتر در ترتیب A1000 اغلب به 3 ولت هم می رسد.

هنگامی که میکروولتاژ پیشین کاهش برق دستگاه را در هر جریان ایجاد شده مشخص می کند کاهش برق تغییر یافته تبدیل به فاکتور مسلمی برای تحت تاثیر قرار دادن دمای هم کنشگر و بخش نیم رسانا در فرکانس های بسیار بالا م یشود. به همین علت ماکزیمم فرکانس های متغیر ممکن که از تیراستورها استفاده می کنند، در مقایسه با سایر دستگاه های برقی که در این فصل به آنها اشاره شده است محدودتر می باشد.

تیراستورها دارای قابلیت و توان مقاوم I2t می باشند و به وسیله فیزوها محافظت می شوند. قابلیت جریان فراتاخت بدون تکرار تیراستورها حدود 10 برابر جریان زاویه چهارگوشی دار میانگین ریشته رده بندی شده آنها می باشد. (rms) آنها باید توسط شبکه های اتصالی سربالایی به دلیل تاثیرات
di/d+ , dv محافظت شوند. اگر dr/dt مشخص شد. افزایش یابد تیراستورها ممکن است هدایت جریان را بدون استفاده یک پالس گیت (محل خروج و ورود) شروع کنند. در کاربردهای تبدیل جریان dc به ac لازم است از یک دیود غیر موازنی با میزان سرعت و براورد یکسان و مشابه در طول مسیر هر یک از تیراستورهای اصلی استفاده کنید. تیراستورها تا v 6000 و A 3500 قابل دسترسی و استفاده هستند.

یک ترایاک  در واقع به طور عملکرد یک جفت از تیراستورهای برگردان جریان که به طور غیرعادی با هم مرتبط اند می باش.د شکل ترایاک و ویژگی های ولت آمپر آن در نمودار 3002 نمایش داده شده است. بعلت تلفیق و یکی سازی، ترایاک از ویژگی dr/dt دوباره به کار برده شده ضعیف، حساسیت ضعیف جریان گیت ورودی و خروجی در زمان روشن بودن دستگاه طولانی تر بودن مدت زمان خاموشی برخوردار می باش.د ترایاک اساساً در کاربرد های کنترل فاز همچون تنظیم کننده ac برای روشن کردن و کنترل فن و همچنین در رله های حالت جامد به کار برده می شوند.

تیراستورهای خاموش کننده گیت: (GTO)

GTO در واقع ابزار برقی می باشند که با یک پالس کوتاه جریان گیت روشن شده و به واسطه ایجاد یک پالس گیت برعکس جریان خاموش می شوند. این دامنه نوسان جریان بالعکس گیت بستگی به جریان آندی دارد که خاموش می شود. بنابراین نیازی به یک مدار دگرسو سازی خارجی برای خاموش کردن آن نیست. زیرا خاموش شدن به واسطه میان پر زدن مستقیم رساناگر ها به مدار گیت تامین می شود و زمان خاموش شدن آن بسیار کوتاه می باشد. در نتیجه قابلیت بیشتری نسبت به ترانزیستورها برای عملکرد با فرکانس بالا در اخترا قرار می دهد. نماد GTO و ویژگی های خاموش شدنش در نمودار 30.3 نشان داده شده است.

GTO داارای قابلیت و توانایی مقاوم I2t می باشد و در نتیجه با فیزوهای نیم هادی قابل محافظت هستند. برای قابل اطمینان بودن عملکرد GTO جنبه های حیاتی و مهم طراحی مناسب از مدار خاموش کردن گیت و مدار اتصالات سربالایی آن می باشد.

یک GTO از دریافتی جریان خاموش کردن ضعیفی بنا به تعریف 4 به 5 برخوردار است. بعنوان مثال یک جریان اوج 2000 آمپری GTO ممکن است مستلزم یک جریان 500 آمپری از جریان گیت بالعکس باشد. همچنین در یک GTO تمایل به جفت شدن در دماهایی بالاتر از 125 درجه دارد. GTO تا جریان های حدود 4500 و 2500A قابل دسترسی هستند.

تیراستورهای بالعکس کننده جریان (RCT) و یکسو کننده کنترل شونده سیلیکونی نامتقارن (ASCR) معمولا در کاربردهای وارون سازی جریانی، یک دیود در حالت غیر موادی به تیراستور برای اهداف تبدیل جریان برق آزادسازی جریان متصل می شود. در RCT ها دیود با یک تیراستور تعویض متغیر جریان سریع در کی تراشه سیلیکوی تک ادغام شده است. بنابراین شمار ابزار موتوری و برقی قابل کاهش است.

این ادغام و ترکیب منجر به بهود و پیشرفت ویژگی های دینامیکی و استاتیکی راهی تندکارایی عملکرد نهایی مدار آن می شود. RTC ها اساساً برای کاربردهای خاصی همچون کشش طراحی شده اند. دیود ناموازی ولتاژ بالعکس را در مسیر تیراستور از 1 به 20 ولت تغییر محدود می کند. همچنین به خاطر عمل احیا بالعکس دیودها ممکن است زمانی که دیود از ولتاژ بالعکس خود دوباره پوشانده می شود تیراستور دوباره به کار برده شده در حد بسیار بالا به نظر آیند.

این امر استفاده وسیع شبکه های RC بزرگ و وسیع را برای حذف کردن ولتاژهای موقتی و گذرا ضروری ساخته است. همینطور که دامنه کاربرد تیراستورها و دیودها به فرکانس های بالاتر افزایش می یابد. شارژ بازیافت بالعکس آنها به طور روزافزونی مهمتر می شود. شارژ بازیافت و احیای بالعکس در سطح عالی و بالا به اتلاف انرژی و برق بیش از حد در هنگام انتقال منجر می شود.

ASCR، از قابلیت حذف و جلوگیری کردن جریان مشابهی همانند تیراستور وارون ساز جریان رخ می دهد. برخوردار است. اما دارای یک تیراستور محدود بالعکس از یک سرعت و برآ‎ورد مشابه می باشد. ASCR دارای این ویژگی خاص می باشد. زمان خاموش شدن سریع که در نتیجه می تواند در یک فرکانس بالاتر از یک SCR عمل می کند. از آنجائی که زمان خاموش شدن آن به وسیله یک عامل تقریباً 2 برابر پاینی کاهش آورده می شود. اندازه اجزای سازنده تبدیل جریان برق آن نیز به نصف کاهش می یابد. به همین علت خسارات و اتلاف انرژی در انتقال جریان نیز کاهش خواهند یافت. تکنیک های خاموش کردن با استفاده از گیت برای کاهش حتی بیشتر زمان خاموش کردن یک ASCR به کار برده می شوند. کاربرد یک ولتاژ منفی در یک گیت در مدت زمان خاموش بودن دستگاه کمک می کند. به تخلیه کردن بار الکتریکی ذخیره شده در دستگاه و هم چنین به مکانیزم احیاء و بازیافت نیز کمک می کند. این امر کاهش مدت زمان خاموش شدن را به وسیله یک فاکتور مهم تا حدود 2 برابر دستگاه های معمولی و سنتی تحت تاثیر قرار می دهد.

ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است

متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است

انرژی خورشیدی

انرژی خورشیدی

72 صفحه در قالب word

مقدمه:

در شرایط کنونی، تلاش در جهت خودکفایی و رفع وابستگی های تکنولوژی کشورمان، یکی از مبرمترین وظایف آحاد ملت ایران است و هرکس بنابه موقعیت خویش بایستی در این راستا گام بردارد. یکی از صنایع کشور که پیشرفت دیگر صنایع در گرو پیشرفت و توسعه آن است، صنعت برق می باشد. نیروگاههای موجود تولید برق از تکنولوژی بسیار بالایی برخوردارند، به طوری که در حال حاضر طراحی و ساخت آنها در انحصار چند کشور خاص می باشد. با توجه به اینکه رسیدن به این تکنولوژی در آینده نزدیک برای مان مقدور نیست، این سؤال پیش می آید که برای تأمین انرژی بدون نیاز به تکنولوژی وارداتی چه باید کرد؟ برج نیرو پاسخ مناسبی است به این سؤال چرا که از یک سو بحران انرژی را حل کرده و از سوی دیگر با داشتن تکنولوژی ساده و در عین حال مناسب برای شرایط اقلیمی کشورمان می تواند ما را در تأمین انرژی موردنیاز یاری نماید.

در ابتدا پیش گفتاری در مورد بحران انرژی در جهان آورده شده و در ادامه آن مقایسه ای اجمالی بین انواع انرژیهای موجود و لزوم استفاده از انرژی خورشید مورد بررسی قرار گرفته است.

در فصل اول پس از آشنایی مقدماتی با برج نیرو، مختصری در مورد کیفیت ساختمانی اجزاء برج و عملکرد آنها بیان شده و نهایتاً امکانات بهره برداری اضافی و افزایش راندمان در برجهای نیرو مطرح شده است.

فصل دوم به تئوری تشعشع خورشید اختصاص داده شده. در این قسمت با توجه به نیازی که مشاهده گردید ابتدا مکانیزم پدیده تشعشع و قوانین مربوط به آن به طور خیلی مختصر گفته شده است. در ادامه مطلب، تشعشع خورشید و عواملی که برروی شدت تشعشع آن اثر می گذارند و نهایتاً پوشش ها بررسی شده اند.

فصل سوم شامل محاسبات دودکش است. در این فصل فشار رانش دودکش، دمای هوای خروجی از دودکش، تلفات دودکش و بالاخره راندمان دودکش مطرح شده است.

در فصل چهارم به بررسی تئوریک توربین پرداخته شده است. ابتدا با داشتن افت فشار در دوطرف پروانه قدرت ماکزیمم توربین محاسبه شده و سپس با داشتن قدرت ماکزیمم، فاکتور بتز، برای این نوع توربین خاص بدست آمده است. نهایتاً توان واقعی و نیروی وارد بر پره ها، مورد بررسی قرار گرفته اند.

فصل پنجم شامل اطلاعات مختصری در مورد کلکتور است. در این فصل به بررسی بالانس انرژی در کلکتور، پرداخته شده است. همچنین مقایسه ای بین بالانس انرژی برجهای نیرو و سایر نیروگاههای خورشیدی انجام شده است.

فصل ششم به ارزیابی اقتصادی برجهای نیرو اختصاص داده شده. در این قسمت ابتدا، هزینه مخصوص اجزاء مختلف (دودکش، توربین، کلکتور) و سپس هزینه مخصوص کل پروژه برای دو نوع پوشش شیشه ای و پلاستیکی مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه برخی از مزیتهای برج نیرو نسبت به سایر نیروگاهها، بیان شده است.

در فصل آخر مشخصات و نتایج حاصل از اولین برج نیروی آزمایشی که در مانزانارس اسپانیا احداث گردیده آورده شده است.

پیش گفتار:

چرا انرژی خورشیدی؟

مصرف انرژی در جهان به طور سرسام آوری رو به ازدیاد است. بالارفتن سطح زندگی مردم که با جانشین شدن انرژی مکانیکی بجای انرژیهای انسانی و حیوانی همراه بوده است از یکسو و ازدیاد جمعیت از سوی دیگر باعث بالارفتن میزان مصرف انرژی شده اند. بشر مترقی امروز برای تولید آب آشامیدنی، برای تولید مواد غذایی و برای کلیه کارهای روزمره خود نیازمند استفاده از انرژی می باشد. بطوریکه بدون انرژی زندگی او کلاً مختل می گردد.

طبق برآوردهایی که دانشمندان نموده اند، از ابتدای خلقت تا سال 1852 میلادی، بشر معادل 1.2×1015 کیلووات ساعت و در فاصله 1852 تا 1952 نیز معادل 1.2×1015 کیلووات ساعت انرژی مصرف نموده است. پیش بینی می شود که در فاصله 1952 تا 2052 مصرف انرژی بشر به 30×1015 تا 120×1015 کیلووات ساعت برسد.

امروزه بین تقاضای انرژی و انرژیهای در دسترس و قابل مهار هماهنگی وجود ندارد و دنیای امروز با این بحران بزرگ روبروست. آنچه مسلم است منابع شناخته شده انرژی مورد استفاده بشر (نظیر ذغال سنگ، نفت، گاز و غیره) در صورتیکه صددرصد نیزقابل مهار و استخراج باشند نمی توانند پاسخگوی نیازهای آتی بشر باشند و دیری نخواهد پائید که این منابع نیز به اتمام خواهند رسید. در ضمن نگهداری و حفظ بعضی از منابع جهت کاربردهای فوق العاده ویژه نظیر تغذیه و داروسازی ضرورت دارد از سوی دیگر استفاده از اینگونه انرژیها با مشکلاتی توأم می باشد. مثلاً در مورد سوختهای هسته ای، امکان تبدیل آنها محدود بوده و همچنین استفاده از آنها تکنولوژی پیشرفته ای لازم دارد. بعلاوه از بین بردن فضولات آن نیز مشکلاتی ایجاد می کند.

در مورد سوختهای فسیلی نیز استفاده مداوم از هریک از آنها در درازمدت ضمن داشتن مخاطره های محیط زیست هزینه های اقتصادی فزاینده ای را به دنبال دارد.

منابع شناخته شده انرژی عبارتند از:

سوختهای فسیلی (شیمیایی) نظیر زغال سنگ، نفت، گاز طبیعیچوب، فضولات گیاهی، حیوانی و انسانی (بیوماس)مواد غذایی (انرژی مصرفی انسان و حیوان)جریان آبهای سطحی مانند رودخانه ها و آبشارهابادامواج دریاجزر و مدحرارت زیر پوسته زمین (ژئوترمال)حرارت آب سطح دریاهاواکنشهای هسته ایانرژی خورشید.

در این قسمت منابع مختلف انرژی بطور مختصر با یکدیگر مقایسه می شوند.

1- سوختهای فسیلی: سوختهای فسیلی مرسومترین منبع انرژی مورداستفاده بشر است. بشر برای اینکه از منابع سوختهای فسیلی استفاده کند مجبور است که آنها را سوزانده بصورت انرژی گرمایی درآورد تا هم برای مصارف گرمایی و هم برای تبدیل به سایر انرژیها مثل الکتریکی و مکانیکی مناسب باشد. مشهورترین اثر نامطلوب استفاده از سوختهای فسیلی، آلودگی محیط زیست می باشد، بخصوص سوختن زغال سنگ باعث تولید گازهای اکسید گوگرد، اکسید ازت، دی اکسید کربن و نیز ریزش بارانهای اسیدی می‌گردد. در ضمن گازکربنیک بصورت مانعی در مقابل تشعشع حرارتی زمین به آسمان عمل می کند و در درازمدت موجب افزایش دمای کره زمین می گردد که خود اثرات نامطلوبی برروی محیط زیست می گذارد. مشخصه دیگر سوختهای فسیلی محدود بودن منابع آن است و بشر فقط تا چند سال دیگر قادر خواهد بود که احتیاجات خود را از این منابع تأمین نماید. بدین ترتیب منابعی را که طبیعت در مدت چهار میلیون سال بوجود آورده، بشر در مدتی کمتر از چهارصد سال بکلی مصرف خواهد نمود.

البته کشور ما خوشبختانه بخاطر بهره از منابع عظیم نفت و گاز نسبت به بسیاری از کشورهای جهان، وضعیت خوبی دارد، ولی ناچار به جستجوی راههای مطمئن تر و پایدار تر برای تولید انرژی مصرفی در سالهای آتی هستیم. بخصوص که در وضعیت فعلی، مقدار زیادی از نفت استخراجی کشور در بازارهای جهانی به فروش می رسد.

2- چوب، فضولات گیاهی، حیوانی و انسانی: این مواد که قابل تبدیل به انرژی هستند کلاً به نام بیوماس نامیده می شوند. روش تبدیل این مواد به انرژی به دو صورت زیر می‌باشد:

مواد گیاهی، حیوانی یا انسانی فوق الذکر را یا از طریق سوزاندن مستقیماً به حرارت تبدیل می کنند و یا اینکه تحت شرایط خاصی آنها را تخمیر کرده و با تولید بیوگاز، قسمتی از انرژی موردنیاز را تأمین می کنند.

اشکال روش فوق تکنولوژی نسبتاً پییچده آن است که استفاده از آن را در محیطهای روستایی با توجه به نیروی انسانی متخصص، محدود می کند.

مسأله قابل توجه این است که این گونه انرژیها نیز محدود بوده و نمی تواند به عنوان یک منبع انرژی مطمئن برای بشر محسوب گردند.

3- دیگر انرژیها: مانند انرژی جریان آبهای سطحی، رودخانه ها و آبشارها، انرژی باد، انرژی جزر و مد دریاها (که بدلیل جاذبه ماه ایجاد می شود) انرژی ژئوترمال ( که استفاده از آن محدود به نواحی است که به این انرژی دسترسی دارند). این انرژیها تا حدودی می‌توانند نیازهای انرژی جهان را برطرف کنند، لکن هیچیک از این انرژیها تکیه گاه مطمئنی برای انرژی بشر محسوب نمی گردد.

تنها انرژیهایی که می توانند به عنوان تأمین کننده نیازهای انرژی بشر در آینده موردبحث قرار گیرند، انرژی خورشید و انرژی واکنشهای هسته ای آن هم از نوع فیوژن می باشد.

در این مقاله با اینکه بر آن هستیم که کاربرد انرژی خورشیدی را مطرح کنیم، اما با توجه به اینکه پیش بینی می شود واکنشهای هسته ای فیوژن اهمیت زیادی در تأمین انرژی آتی بشر دارد، لازم می دانیم که تاحدودی نیز در این باره بحث گردد.

واکنشهای هسته ای: واکنشهای هسته ای که بشر می تواند از آنها کسب انرژی نماید عموماً بر دو نوع زیر می باشند.

الف- واکنش هسته ای فیژن:

واکنش هسته ای فیژن عبارتست از شکست هسته اتمهای سنگین و بهره برداری از انرژی حاصل از شکست هسته (فیژن). این کار در واقع در سال 1939 توسط گروهی به سرپرستی فرمی، آغاز شد. مسأله مبتنی بر فرمول معروف اینشتین یعنی E=mc2 بود. بدین ترتیب که وقتی هسته یک اتم سنگین مثل اورانیوم 235 ، بمباران نوترونی شود، اورانیوم به اتمهای سبکتری شکسته می شود بطوریکه مجموع جرم آنها (اتمهای سبک ایجاد شده و نوترونهای آزاد شده) از مجموع جرم اورانیوم و نوترون بمباران کننده کمتر خواهد بود. برطبق فرمول اینشتین این کاهش جرم بصورت انرژی آزاد می گردد. چنانچه این تبدیل جرم به انرژی بصورت زنجیره ای انجام گیرد، انرژی فوق العاده ای ایجاد می شود که قابل استفاده خواهد بود.

البته تمام انرژی آزاد شده توسط فیژن قابل استفاده و بهره برداری نیست و قسمتی از آن به صورت تشعشع در می آید، ولی بیشتر آن که قابل بهره برداری است، بصورت انرژی جنبشی توسط نوترونهای ساطع شده و ذرات حاصل از فیژن حمل می شود.

در عمل می توان توسط دستگاهی به نام رآکتور این انرژی را به سیالی مانند آب داده و از انرژی بخار آن بهره برداری کرد. طبق آمار سال 1982 جمعاً 277 نیروگاه هسته ای در 24 کشور جهان با ظرفیت تولیدی 160,000 مگاوات قدرت الکتریکی وجود داشته که تقریباً 15% از مصرف برق جهان را در این سال تأمین نموده است. با اینکه با کشف امکان استفاده از واکنش هسته ای فیژن برای تولید انرژی در سطح بسیار گسترده، به یک منبع جدید از انرژی متمرکز دست یافته شده، ولی این منبع نیز بخاطر محدودبودن منابع اورانیوم، نمی تواند نگرانی بشر را برای سالهای پربحران آینده که همچنان سیر صعودی افزایش مصرف ادامه خواهد داشت، رفع کند.

ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است

متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است

ابررسانا و ابررسانایی

ابررسانا و ابررسانایی

17 صفحه در قالب word

فهرست:

مقدمه

ریشه لغوی

ابر رسانایی

مهمترین خواص ابررساناها

اندازه گیرى مقاومت ابررسانا

تکنولوژى ابررسانا ها

انواع ابر رسانا

رفتار مغناطیسی ویژه یک ابر رسانا

خاصیت منحصر به فرد ابر رسانا

منابع

مقدمه:

اگردمای فلزات مختلف را تا دمای معینی(دمای بحرانی) پایین اوریم پدیده شگرفی در انها اتفاق می افتد که طی ان به ناگهان مقاومتشان را در برابرعبور جریان برق تا حد صفراز دست خواهند داد .وتبدیل به ابررسانا خواهند شد.(البته موادی مانند نقره نیز هستند که مقاومت ویژه شان حتی در دمای صفر درجه کلوین نیز صفر نمی شود).هرچند در این دما میتوان بسیاری از مواد را ابر رسانا نمود محققا ن برای رسیدن به چنین دمایی مجبورند از هلیم مایع ویا هیدرژن استفاده کنند که بسیار گرانند .

امروزه ابر رسانایی را در موادی ایجاد می کنند که دمای بحرانیشان زیادتر از ۷۷ درجه کلوین است که برای رسیدن به چنین دمایی از ازت مایع استفاده می کنند که نقطه جوشش ۷۷ درجه کلوین است.

ریشه لغوی

ابر رسانا به معنی فوق رسانا می‌باشد و در واقع می‌توان گفت که این واژه در مورد رسانایی فوقالعاده قوی بکار می‌رود و اجسامی را که دارای این خاصیت باشند، اجسام ابر رسانا گویند.

ابر رسانایی

رسانایى خاصیتى از مواد است که باعث انتقال انرژى الکتریکى در آنها مى شود. این خاصیت در مواد مختلف، یکسان نیست. طلا و نقره رسانا هاى خیلى خوبى هستند در حالى که شیشه یا پلاستیک اصلاً رسانا نیستند. مانعى در برابر رسانش الکتریکى است که مقاومت نامیده مى شود. تغییرات جزیى ترمودینامیکى و الکترو مغناطیسى، روى آن تاثیر مى گذارد.بشر همواره مى خواسته که راه هاى تولید انرژى را ارزان تر کند و یکى از بهترین گزینه ها براى کم کردن هزینه کشف موادى است که مقاومت کمترى دارند. اما در بعضى از مواد وقتى که به یک دماى خاص برسیم، تغییرى در حالت ماده به وجود مى آید که به آن ابررسانایى مى گویند. در این حالت مقاومت الکتریکى از بین مى  رود به طورى که جریانى که در یک حلقه ابررسانا تولید مى شود تا صد هزار سال بدون تغییر باقى مى ماند!

پژوهش برای بررسی تغییر مقاومت الکتریکی اجسام در دماهای پائین برای نخستین بار توسط دانشمند اسکاتلندی جیمز دئِور در اواسط قرن نوزدهم آغاز شد. در سال 1864، دو دانشمند لهستانی به نامهای زیگموند روبلوفسکی و کارل اولزفسکی که روشی برای برای مایع ساختن اکسیژن و نیتروژن، یافته بودند، به بررسی خواص فیزیکی عناصر و ازجمله مقاومت الکتریکی در دماهای خیلی کم ادامه دادند و پیش‌بینی نمودند مقاومت الکتریکی در دماهای کم به شدت کاهش می‌یابد. روبلوفسکی و اولزفسکی نتایج فعالیت خود را در سال 1880 منتشر ساختند. بعد از آن دِئور و فلمینگ نیز پیش‌بینی ‌خود را مبنی بر الکترومغناطیس شدن کامل فلزات خالص در دمای صفر مطلق بیان داشتند. البته دئور بعدها تئوری خود را اصلاح و اعلام داشت مقاومت اینگونه فلزات در دمای مورد اشاره به صفر نمی‌رسد اما مقدار بسیار کمی خواهد بود. والتر نرست نیز با بیان قانون سوم ترمودینامیک بیان داشت که صفر مطلق دست‌نیافتنی است. کارل لیند و ویلیام همپسون آلمانی در همین زمانها روش خنک‌سازی و مایع ساختن گازها با افزایش فشار را به ثبت رساندند.

در سال 1900، نیکلا تسلا که با سیستم خنک‌سازی لیند کار می‌کرد، پدیده تقویت سیگنالهای الکتریکی را با سرد شدن اجسام که درنتیجه کاهش مقاومت آنها بود، مشاهده و به ثبت رساند. سرانجام خاصیت ابررسانایی توسط پروفسور هلندی، کمرلینک اونز، در سال 1911 و زمانی‌که وی سرگرم آزمایش تئوری دئور بود، در دانشگاه لیدن مشاهده شد. اونز دریافت که اگر جیوه در هلیم مایع یعنی حدود 2/4 درجه کلوین قرار گیرد، مقاومت الکتریکی آن از بین می‌رود. سپس یک حلقه سربی را در دمای 7 درجه کلوین ابررسانا نمود و قوانین فارادی را بر روی آن آزمایش کرد و مشاهده نمود وقتی با تغییر شار در حلقه جریان القایی تولید شود، حلقه سربی بر عکس رساناهای دیگر رفتار می‌نماید. یعنی بعد از قطع میدان تا زمانی‌که در حالت ابر رسانایی قرار دارد، جریان الکتریکی را تا مدت زیادی حفظ می‌کند. به عبارت دیگر بعد از به وجود آمدن جریان الکتریکی ناشی از میدان مغناطیسی در یک سیم ابررسانا، سیم حتی بدون میدان خارجی یا مولد الکتریکی نیز می‌تواند حامل جریان باشد. اونز این رخداد را در آزمایشگاه دانشگاه لیدن با ایجاد جریان ابررسانایی در یک سیم‌پیچ و سپس حمل سیم‌پیچ همراه با سرد کننده‌ای که آن را سرد نگه می‌داشت به دانشگاه کمبریج به عموم نشان داد. یافته اونز منجر به اعطای جایزه نوبل فیزیک در سال 1913 به وی شد.

ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است

متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است