پایان نامه تحلیل رفتاری مغناطیسی ماشین القایی تحت ولتاژ هارمونیکی
چکیده:
به یک سیستم الکتریکی که قادر است سازگار با دیگر سیستم های الکتریکی انجام وظیفه کند و تداخلی در کار آنها ایجاد نکند و یا مستعد چنین وضعیتی نباشد «سازگار الکترومغناطیسی» با محیط اطلاق می شود. سازگاری الکترومغناطیسی یک موتور القایی از دو دیدگاه مطرح است. یکی اثر اختلال زای میدان مغناطیسی ناشی از آن در محیط پیرامون و دیگری سوء عملکرد آن که در اثر وجود منابع اختلالات الکترومغناطیسی ناشی از تجهیزات الکتریکی همچون «هارمونیک ها» ایجاد می شود. با استعمال روزافزون ادوات و تجهیزات الکتریکی و نیز مصرف تصاعدی انرژی الکتریکی این منابع الکترومغناطیسی مزاحم نیز افزایش یافته است. در این پایان نامه سازگاری الکترومغناطیسی موتور القایی، از دو دیدگاه یاد شده با استفاده از تحلیل اجزای محدود مورد بررسی قرار می گیرد. در حوزه دیدگاه اول، میدان های مغناطیسی پیرامون یک موتور القایی با مدلسازی سه بعدی موتور، محاسبه می گردد و با نوع دوبعدی آن مورد مقایسه قرار می گیرد. در حوزه دیدگاه دوم، یک مدل مناسب جهت تحلیل موتور القایی تغذیه شونده از ولتاژ غیر سینوسی معرفی می گردد. مزیت مدل فوق الذکر سادگی و دقت آن است. در انتها پایخ مدل پیشنهاد شده در حالات مختلف مورد بررسی قرار می گیرد.
مقدمه:
سازگاری الکترومغناطیسی یک موتور القایی از دو دیدگاه مطرح است. یکی اثر اختلال زای میدان مغناطیسی ناشی از آن در محیط پیرامون و دیگری سوء عملکرد آن که در اثر وجود منابع اختلالات الکترومغناطیسی ناشی از تجهیزات الکتریکی همچون «هارمونیک ها» ایجاد می شود.
در عمل وجود تجهیزات و عناصر با مشخصه غیرخطی و بخصوص ادوات الکترونیک قدرت در بخش های مختلف تولید، انتقال و مصرف موجب پیدایش اعوجاجات هارمونیکی در شکل موج های سینوسی جریان و ولتاژ در شبکه قدرت می شود و این اعوجاجات متاسفانه اثر نامطلوبی روی موتورهای الکتریکی که در صنایع به طور وسیعی مورد استفاده است، دارد.
نیاز به دقت بیشتر و بیشتر در طراحی و تحلیل ماشین های الکتریکی، استفاده از مدل های عددی جهت تعیین میدان های الکتریکی و مغناطیسی را ترویج داده است. به دلیل ساختار هندسی پیچیده ماشین و مشخصه های غیرخطی مواد بکار رفته در آن در بسیاری از موارد تنها روش حل عددی امکان پذیر است.
فصل اول
کلیات
با استعمال روزافزون ادوات و تجهیزات الکتریکی و نیز مصرف تصاعدی انرژی الکتریکی منابع الکترومغناطیسی مزاحم نیز افزایش یافته است.
بررسی آثار مخرب این منابع بر روی عملکرد تجهیزات الکتریکی مجاور نیز اهمیت بسزایی برخوردار است. ادوات الکترونیکی و کامپیوترهای شخصی امروزه در کلیه کارخانه ها و مجتمع های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد به طوری که سیستم های الکترونیکی اندازه گیری، حفاظتی و کنترلی به سرعت جایگزین تجهیزات مشابه مکانیکی و الکترومکانیکی می شوند. این موضوع تحت عنوان «سازگاری الکترومغناطیسی» که به صورت مختصر شده با EMC نیز بیان می گردد، مورد نظر بوده و ضرورت شناخت چگونگی عملکرد تجهیزات الکتریکی در کنار یکدیگر را بیش از پیش مطرح می سازد.
سازگاری الکترومغناطیسی یک موتور القایی از دو دیدگاه مطرح است. یکی اثر اختلال زای میدان مغناطیسی ناشی از آن در محیط پیرامون و دیگری سوء عملکرد آن که در اثر وجود منابع اختلالات الکترومغناطیسی ناشی از تجهیزات الکتریکی همچون «هارمونیک ها» ایجاد می شود.
در عمل وجود تجهیزات و عناصر با مشخصه غیرخطی و بخصوص ادوات الکترونیک قدرت در بخش های مختلف تولید، انتقال و مصرف موجب پیدایش اعوجاجات هارمونیکی در شکل موج های سینوسی جریان و ولتاژ در شبکه قدرت می شود و این اعوجاجات متاسفانه اثر نامطلوبی روی موتوهای الکتریکی که در صنایع به طور وسیعی مورد استفاده است، دارد.
نیاز به دقت بیشتر و بیشتر در طراحی و تحلیل ماشین های الکتریکی، استفاده از مدل های عددی جهت تعیین میدان الکتریکی و مغناطیسی را ترویج داده است. به دلیل ساختار هندسی پیچیده ماشین و مشخصه های غیرخطی مواد بکار رفته در آن در بسیاری از موارد تنها روش حل عددی امکان پذیر است. روش اجزاء محدود (FEM) روشی عددی است که برای این منظور مناسب است. این روش در سال 1940 پیشنهاد شد، اما برای اولین بار 10 سال بعد در زمینه طراحی های مرتبط با دانش هوانوردی و تحلیل سازه بکار گرفته شد. پس از گذشت سال ها، روش اجزای محدود به طور گسترده ای در تقریبا تمام مسائل فیزیک و ریاضی به کار گرفته شد. این روش قادر است تخمین خوبی از تحلیل عملکردی وسائل الکترومغناطیسی ارائه کند.
مقاله بررسی میدان مغناطیسی زمین در 19 صفحه ورد قابل ویرایش
مقدمه
پس از پایان جنگ جهانی دوم، دولتها برای جبران خسارت جنگ روی به منابع طبیعی آوردند با شروع جنگ سرد مکتشفان بدنبال منابع مطمئن در کشورهای نزدیک آمریکا بودند که کانادا بهترین کشور بود هم از نظر وسعت و هم از نظر منابع معدنی.
فلزات پایه مانند مس، سرب، روی و نیکل، از طرفی شرایط بد آب و هوایی از قبیل سرمای زیاد و یخبندان در قسمتی از سال اکتشافی را سخت می کرد و مهمترین عامل فاکتور زمان بود که تأخیر در هر مرحله باعث موکول شدن ادامه عملیات به فصل بعدی شود از طرفی روشهای کند ژئوفیزیکی نیز به این تأخیر کمک می کرد.
ژئوفیزیک به دلیل ویژگیهایی که دارد کم هزینه بودن و بیشترین سرعت بهترین راه برای برداشت بود اما متدهای گراویتی بدلیل دیگر مشکلات کنار گذاشته شد و روشهای قدیمی مغناطیس بدلیل وجود منبع میدان، وجود الکترود و تفسیر پیچیده کمتر استفاده شد. همین عوامل بعدها باعث توسعه روشهای ژئوفیزیکی شد، اولین تلاش برای استفاده از هواپیما در برداشت های EM توسط (1946) Hans land berg و این سیستم شامل 2 سیم پیچ که در کابین هلیکوپتر میباشد و تنها برای توده های مدفون در عمق 5 متری میباشد.
از طرفی با روی کار آمدن کامپیوتر سرعت و دقت محاسبات پیچیده این روش به عنوان سریعترین و بهترین روش بکار گرفته شد.
نیاز به کشف توده های عمیق باعث شد تا پس از دهه 1970 مطالعات و طراحی هایی در این زمینه صورت بگیرد. در این مسیر موفقیتهای (INPUT) (Induced Pulse Transient) (القا پالس زودگذر) چشمگیر بوده در دهه 1980 عمده شرکتهای معدنی بدنبال اکتشاف طلا بودند. در هر حال نیاز اورانیوم و فلزات پایه در نیمه دهه 1980 باعث شد روشهای اکتشاف عمیق استفاده شود شرکتهای Spectrem , Questem , Geotem در سال 1990 اقدام به ارائه این خدمات کردند.
فصل سوم
مبانی مغناطیس سنجی و تئوری
مقدمه:
میدان مغناطیسی زمین از دیرباز نظر محققان را به خود جلب کرده بود. همیشه این حقیقت که سوزن مغناطیسی شده آویزان از نخ همیشه در یک راستا قرار میگیرد دانشمندان را به فکر وامی داشت. تا اینکه ژیلبرت نظریه خود را حدود سه قرن پیش مبنی بر اینکه زمین مانند یک مغناطیس بزرگ و تا اندازه ای بی قاعده عمل میکند. این نظریه به همراه نظریه نیوتن در مورد گرانش را میتوان پایه های ژئوفیزیک دانست. در واقع به کمک ژئوفیزیک میتوان کانسار مدفون در زمین را با اطمینان مدلسازی کرد.
مطالعات ژئوفیزیکی بر مبنای خاصیت فیزیکی مورد اندازه گیری به دو دسته کلی تقسیم میشوند. روشهایی که میدانهای طبیعی زمین را اندازه گیری میکنند (روشهای استاتیک) که عبارتند از روشهای ثقل سنجی، مغناطیسی سنجی، تلوریک، پتانسیل خودزا و رادیومتری و روشهایی که از میدانهای مصنوعی ایجاد شده استفاده میکنند (روشهای دینامیک) که شامل دو دسته مهم می باشند. روشهای الکتریکی و روشهای لرزه نگاری، روشهای استاتیک نسبت به روشهای دینامیک سریع و کم خرج هستند و عموماً در اکتشاف نیمه تفصیلی و شناسایی ساختمانی زمین شناسی استفاده میشوند و بیشتر اطلاعات کیفی بدست می دهند. در روشهای دینامیکی با مطالعه تغییرات میدان مصنوعی ایجاد شده در اثر حضور مواد مختلف میتوان آنالیزهای بهتر و مشخص تری همراه با تفسیرهای کمی و کیفی انجام داد. روشهای دینامیک اغلب وقت گیر و پرهزینه هستند ولی تجارب علمی و نتایج بدست آمده، کاربرد موفقیت آمیز این روشها را ثابت کرده است.
3-1-2- میدان مغناطیسی زمین
نمود.
این منابع ساده پایة آنومالیهای بسیار پیچیده را تشکیل می دهند. اگر r فاصلة بین نقطة p که در (x , y , z) واقع شده و نقطة که در قرار داده باشد، آنگاه تبدیل فوریة یک پایة بحث مربوط به میادین پتانسیلی است چرا که این میادین به انواع مشتقات بستگی دارد. با داشتن تبدیل فوریه و قضایای خاصیت دیفرانسیل گیری تبدیل فوریه، می توانیم انواع محاسبات را انجام دهیم. اسپکتور و باتاچاریا (1966) از یک استراتژی مشابه جهت به دست آوردن توابع چگالی انرژی طیفی و توابع خود همبستگی برای آنومالیهای دایپلی و منابع خطی بکار گرفتند. اگر p را به یک سطح افقی محدود کنیم که در ارتفاع z0 واقع شده و با فرض آنکه نقطه در موقعیت قرار گرفته باشد، بطوریکه باشد، آنگاه تبدیل فوریة دو بعدی با رابطة زیر داده میشود:
از آنجائیکه تابع بطور استوانه ای حول محور z متقارن است، با تبدیل مختصات به مختصات قطبی خواهیم داشت:
آنگاه تبدیل فوریة دو بعدی فوق به صورت زیر در میآید:
انتگرال بر روی دارای فرم تابع بسل از مرتبة صفر است چرا که:
و لذا با جایگزینی این تعریف برای تابع بسل در تبدیل فوریه، یک تبدیل هانکل از مرتبة صفر حاصل میشود:
این انتگرال یک نتیجة عمومی را نشان میدهد و آن اینکه تبدیل فوریة دو بعدی یک تابع با تقارن استوانه ای به یک تبدیل هانکل تبدیل میشود. جواب این تبدیل در منابع مختلف و بویژه Bracewell (1965) داده شده است:
(21)
با تاچاریا روش مشابهی و لیکن با یک روش دیگر بدست آورده است. حال با استفاده از رابطة فوق می توانیم تبدیل فوریة میادین پتانسیل ایجاد شده از منابع ساده را محاسبه نمود. باید توجه داشته باشیم که هر چند تبدیل فوریة را پیدا کردیم، اما شرط نامساوی لازم برای تبدیل فوریه را ارضا نمی کند. چون:
که این انتگرال اخیر نامعین است و بنابراین تبدیل فوریة وجود نداشته و این حقیقتی است که ناشی از معادلة (21) و طبیعت تعریف نشدة در طول موج بینهایت در میباشد. اما از آنجائیکه مشتقات فضائی در آنومالیهای مغناطیسی و گراویتی حضور دارند. لذا نامساوی مربوطه در این حالت ارضاء خواهد شد یعنی هر مشتق افقی دارای تبدیل فوریه میباشد.
2-5- منابع توپوگرافیک (Topographic sources)
به منظور بکار بردن قضیة کانولوشن، معادلة (31) بایستی به یک کانولوشن تبدیل گردد. و این فقط در صورتی ممکن است که توزیع منبع بین دو صفحة افقی z2 , z1 محدود شده و تنها در جهت افقی قابل تغییر می بود.
تحلیل ترمودینامیکی و طراحی سیکل تبرید مغناطیسی
هم اکنون تلاش زیادی برای توسعه مواد مغناطیس-گرمایی، که مبرد های یخچال های مغناطیسی هستند در بخش پژوهش در حال انجام است. این امر منجر به توسعه مداوم مواد جدید با عملکرد بهتر و تغییرات آنتروپی بالاتر، تغییرات دمای آدیاباتیک بالاتر و هیسترزیس پایین تر شده است. تمامی این فعالیت ها منجر به بالا رفتن پتانسیل این فناوری در بازار تبرید شده است. بازار های دیگری نیز در زمینه تهویه مطبوع، فراوری غذا، اتومبیل سازی، پزشکی و حتی گرمایش وجود دارند. با وجود اینکه این فناوری تا به حال برای دماهای بسیار پایین به کار می رفته است ولی همانطور که گفته شد در آینده نزدیک کاربرد آن در دماهای نزدیک به محیط نیز بسیار مورد توجه قرار خواهد گرفت به همین ترتیب در این مقاله محوریت با دماهای نزدیک به محیط است.
فهرست مطالب
چکیده1
مقدمه2
فصل اول فصل اول – معرفی سیکل تبرید مغناطیسی5
تاریخچه6
مبانی تبرید9
مبانی مغناطیس11
اثر مغناطیس-گرمایی17
فصل دوم – فاکتورهای مهم در طراحی سیکل تبرید مغناطیسی22
معرفی مواد مغناطیس-گرمایی23
منگانیت ها28
گادولینیوم47
تحلیل ترمودینامیکی سیکل تبرید مغناطیسی50
سیکل برایتون67
سیکل اریکسون69
سیکل کارنو74
فصل سوم –انواع و کاربرد ها و مزایا و معایب تبرید مغناطیسی77
نتیجه گیری82
منابع و مآخذ83
پروژه کارآفرینی تسمه مغناطیسی در 27 صفحه ورد قابل ویرایش
فهرست مطالب
عنوان صفحه
2-1. تعریف محصول
2-2. موارد مصرف و کاربرد
2-3. کالاهای رقیب یا جانشین
2-4. قیمت فروش محصول تولیدی
3. بررسی های فنی
3-1. بررسی تکنولوژی های مختلف
3-2. بررسی روشهای مختلف تولید محصول
3-3. بررسی شیوه های کنترل تولید محصول
3-4. مشخصات مواد اولیه
3-5. مشخصات ماشین آلات و تجهیزات خط تولید و ...
3-6. نقشه استقرار ماشین آلات در خط تولید
3-7. مشخصات ماشین آلات و تجهیزات حمل و نقل در ارتباط با تولید
3-8. برآورد زیربنا و زمین مورد نیاز
3-9. محاسبه میزان برق و آب و سوخت
3-10. نیروی انسانی مورد نیاز
3-11. پلان کلی کارخانه
3-12. نمودار گردش مواد
4. بررسی های مالی
4-1. برآورد سرمایه ثابت
4-2. برآورد سرمایه در گردش
4-3. برآورد کل سرمایه مورد نیاز
4-4. نحوة تأمین مالی
4-5. محاسبه هزینه استهلاک
4-6. محاسبه هزینه های نگهداری و تعمیرات
4-7. محاسبه قیمت تمام شده و قیمت فروش
4-8. توجیه اقتصادی و مالی طرح
4-8-1. مقایسه قیمت فروش محصول و قیمت عمده فروشی در بازار
4-8-2. نقطة سر بسر طرح
4-8-3. نرخ بازگشت سرمایه
4-8-4. زمان برگشت سرمایه
4-8-5. سود بعد از کسر مالیات
4-8-6. درصد مواد اولیه خارجی طرح
4-8-7 . ارزش افزوده طرح
4-8-8 . صرفه جوئی ارزی طرح
4-8-9 . سرمایه ثابت سرانه طرح
1- خلاصه طرح :
عنوان محصول | : ته مغناطیسی دائمی |
ظرفیت سالیانه | : یکصد تن |
تعداد روز کار | : 270 |
تعداد شیفت | : 2 شیفت |
مساحت زمین | : 594 متر مربع |
سطح زیر بنا | : 199 متر مربع |
سرمایه ثابت | : 5/330 میلیون ریال |
سرمایه کل | 3/370 میلیون ریال |
تعداد کارکنان | : 20 نفر |
فروش کل محصول | : 500 میلیون ریال |
سود ویژه | : 3/110 میلیون ریال |
ارزش افزوده | 4/390 میلیون ریال |
سرمایه گذاری سرانه | : 6/10 میلیون ریال |
ظرفیت در نقطه سر به سر | : 70 تن |
نرخ بازده سرمایه | : 33% |
صرفه جوئی ارزی سالیانه | : 1.300.000دلار |
درصد صرفه جوئی ارزی | : 30% |
2- مطالعات اقتصادی
2-1- تعریف محصول
تسمه مغناطیسی محصولی است ساخته شده از فریت مغناطیسی که پس از عبور از یک میدان مغناطیسی قوی به آهنربای دائمی تبدیل می شود.
دانسیته تسمه مذکور حدود 7/3 – 6/3 گرم بازای هر سانتیمتر مکعب، سختی آن حدود 90-85 (در شاخص A ) و قدرت جذب مغناطیسی به مقدار 37/0 – 3/0 پوند بازای هر اینچ مربع (26-21 گرم بر سانتیمتر مربع) می باشد.
مقطع تسمه و ابعاد آن متناسب با کاربرد آن و سفارش مشتری بایستی انتخاب شود یک نمونه از آن در شکل زیر نشان داده شده است. کاربرد نمونه مذکور در اطراف درب یخچال می باشد. در حال حاضر استاندارد ملی برای این محصول وجود ندارد.
2-2- موارد مصرف و کاربرد
تسمه مغناطیسی مورد نظر معمولاً در اطراف درب یخچال و فریزر و به میزان کمتر در لوازمی از قبیل جعبه های جامدادی و ساخت علائم مورد استفاده در «وایت برد» و تخته های مهندسی می باشد. تسمه مذکور در داخل نوار پلاستیکی اطراف درب یخچال و فریزر قرار گرفته و باعث می شود پس از اعمال گشتاور به درب وپس از نزدیک شدن در به بدنه یخچال، با جاذبه بیشتری درب به یخچال نزدیک شده و پس از تماس از آن جدا نشود. و به این ترتیب از تبادل حرارت و اتلاف انرژی جلوگیری بعمل آید.
2-3- کالاهای رقیب یا جانشین :
در حال حاضر رقیب یا جانشین برای این محصول در بازار وجود ندارد.
2-4- قیمت فروش بازار :
با توجه به محاسبات قسمت (2-7-4) قیمت فروش هر کیلو تسمه تولیدی 1690 ریال تعیین گردیده است.
دستگاه مغناطیسی کنننده : دستگاه مغناطیسی کننده دستگاهی است که الکتروموتور آن یک مولد برق مستقیم را به حرکت در آورده و با استفاده از برق مستقیم تولید شده یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد می نماید بطوریکه تسمة تولیدی پس از عبور از این میدان به یک مغناطیسی دائمی تبدیل می شود. سرعت عبور تسمه از میدان نیز قابل تنظیم می باشد. قیمت دستگاه مذکور 200.000 دلار و هزینه های ریالی مربوطه 3.500.000 ریال برآورد میگردد توان برق مصرفی دستگاه فوق حدود 6 کیلووات می باشد.
3- پرس پنوماتیکی : جهت برش تسمه تولیدی به طول های مورد نظر به یکدستگاه پرس پنوماتیکی با نیروی 200 کیلوگرم نیاز می باشد. پس مذکور بر روی یک میز فولادی نصب می شود تسمة تولیدی از یکطرف وارد قالب شده و از طرف دیگر که در مقابل آن شابلونی جهت تنظیم طول برش وجود دارد خارج می شود با رسیدن سر تسمه به شابلون و اندازه مورد نظر پرس مذکور توسط پدال پنوماتیکی عمل کرده و سر تسمه را با زاویه مورد نظر قطع می کند. مصرف هوای فشرده این پرس حدود 10 لیتر در دقیقه می باشد هزینه پرس، میز فولادی و شابلون مذکور بترتیب 3.000.000 ریال و 600.000 ریال و 300.000 ریال برآورد می گردد.
5- آسیاب : جهت خرد کردن مجدد ضایعات به یکدستگاه آسیاب نیاز می باشد با فرض اینکه حدود 5% محصول تولیدی به ضایعات تبدیل می شود روزانه حدود 20 کیلوگرم ضایعات تولید می باشد. با این حساب یک آسیاب با ظرفیت 20-10 کیلوگرم در ساعت کافی می باشد توان برق مصرفی آسیاب 2 کیلووات و هزینة آن 3.000.000 ریال برآورد می گردد.
محاسبه متوسط ممان مغناطیسی هسته در یک میدان H و دمای T
Application of canonical distribution in (Nuclear Magnetism)
ماده را در نظر می گیریم که دارای N0 هسته در واحد حجم باشد. و در یک میدان مغناطیسی H قرار گرفته باشد.
هر هسته دارای اسپین و ممان مغناطیسی است.
ممان متوسط مغناطیسی ماده (در جهت H) در درجه حرارت T چقدر است؟
فرض می کنیم که هر هسته دارای برهم کنش ضعیف با سایر هسته ها و سایر درجات آزادی است. همچنین یک هسته را بعنوان سیستم کوچک در نظر می گیریم و بقیه هسته ها و سایر درجات آزادی را بعنوان منبع حرارتی می گیریم.
هرهسته میتواند دارای دوحالت باشد+یا همجهت بامیدان واقع در تراز انرژی پائین
یا در خلاف جهت میدان واقع در تراز انرژی بالا
(Cثابت تناسب است )
چون این حالت دارای انرژی متر است پس احتمال یافتن هسته در آن بیشتر است.
از طرفی احتمال یافتن هسته در حالت تراز بالای انرژی برابر است با
و چون این حالت دارای انرژی بیشتری است پس احتمال یافتن هسته در آن کمتر است. (چون تعداد حالات بیشتر است با افزایشE، افزایش می یابد و ذره شکل پیدا می شد در حالت بخصوص)