مدلسازی دینامیکی و شبیه سازی ژنراتورسنکرون 5 کیلو وات :پایان نامه ارشد برق قدرت

پایان نامه ای که به شما همراهان صمیمی فروشگاه دیجی لود معرفی میگردد از سری پایان نامه های جدید رشته  برق-قدرت و با عنوان مدلسازی دینامیکی و شبیه سازی ژنراتورسنکرون 5 کیلو وات در 126 صفحه با فرمت Word (قابل ویرایش) در مقطع کارشناسی ارشد تهیه و نگارش شده است. امیدواریم مورد توجه کاربران سایت و دانشجویان عزیز مقاطع تحصیلات تکمیلی رشته های جذاب مهندسی برق قرار گیرد.

مقدمه تحقیق مدلسازی دینامیکی و شبیه سازی ژنراتورسنکرون 5 کیلو وات:

در یک ژنراتور سنکرون یک جریان dc به سیم‌پیچ رتور اعمال می‌گردد تا یک میدان مغناطیسی تولید شود. سپس روتور مربوط به ژنراتور به‌وسیله یک محرک اصلی چرخانده می‌شود، تا یک میدان مغناطیسی دوار در ماشین به وجود آید . این میدان مغناطیسی یک ولتاژ سه فاز را در سیم‌پیچ‌های استاتور ژنراتور القاء می‌نماید.

در این ماشین دو عبارت در توصیف سیم‌پیچ‌ها بسیار مورد استفاده است: یکی سیم‌پیچ‌های میدان و دیگری سیم‌پیچ‌های آرمیچر است. به‌طورکلی عبارت سیم‌پیچ‌های میدان به سیم‌پیچ‌هایی گفته می‌شود که میدان مغناطیسی اصلی را در ماشین تولید می‌کند. عبارت سیم‌پیچ‌های آرمیچر به سیم‌پیچ‌هایی اطلاق می‌شود که ولتاژ اصلی در آن القاء می‌شود برای ماشین‌های سنکرون، سیم‌پیچ‌های میدان در رتور است.
روتور ژنراتور سنکرون در اصل یک آهن‌ربای الکتریکی بزرگ است. قطب‌های مغناطیسی در رتور می‌تواند از نوع برجسته و غیر برجسته باشد. قطب برجسته یک‌قطب مغناطیسی خارج شده از سطح رتور می‌باشد. از طرف دیگر یک‌قطب برجسته، یک‌قطب مغناطیسی هم‌سطح با سطح رتور است. یک رتور غیر برجسته یا صاف معمولاً برای موارد 2 یا چهار قطبی به کار می‌روند. در حالی که رتور های برجسته برای 4 قطب یا بیشتر مورد استفاده هستند. چون در رتور میدان مغناطیسی متغیر است برای کاهش تلفات، آن را از لایه‌های نازک می‌سازند. به مدار میدان در رتور باید جریان ثابتی اعمال شود. چون رتور می‌چرخد نیاز به آرایش خاصی برای رساندن توان DC به سیم‌پیچ‌های میدانش دارد.برای انجام این کار 2 روش موجود است :

1- از یک منبع بیرونی به رتور با رینگ‌های لغزان و جاروبک .
2- فراهم نمودن توان DCاز یک منبع توان DC ، که مستقیماًروی شفت ژنراتور سنکرون نصب می‌شود.

رینگ‌های لغزان به‌طور کامل شفت ماشین را احاطه می‌کنند ولی از آن جدا هستند. یک انتهای سیم‌پیچDC به هر یک از دو انتهای رینگ لغزان در شفت موتور سنکرون متصل است و یک جاروبک ثابت روی هر رینگ لغزان سر می‌خورد . جاروبک ها بلوکی از ترکیبات گرافیک مانند هستند که الکتریسیته را به‌راحتی هدایت می‌کنند ولی اصطکاک خیلی کمی دارند و لذا روی رینگ‌ها خوردگی به وجودنمی‌آورد. اگر سمت مثبت منبع ولتاژ DC به یک جاروبک و سر منفی به جاروبک دیگر وصل می‌شود. آنگاه ولتاژ ثابتی به سیم‌پیچ ، جدا از مکان و سرعت زاویه‌ای آن ، میدان در تمام مدت اعمال می‌شود. رینگ‌های لغزان و جاروبک ها به هنگام اعمال ولتاژ DC چند مشکل برای سیم‌پیچ‌های میدان ماشین سنکرون تولید می‌کنندآن‌ها نگهداری را در ماشین افزایش می‌دهند ، زیرا جاروبک بایدمرتبا به لحاظ سائیدگی چک شود. علاوه بر آن ، افت ولتاژ جاروبک ممکن است تلفات قابل‌توجه توان را همراه با جریان‌های میدان به دنبال داشته باشد . علیرغم این مشکلات رینگ‌های لغزان روی همه ماشین‌های سنکرون کوچک‌تر بکار می‌رود. زیرا راه اقتصادی‌تر برای اعمال جریان میدان موجود نیست .

در موتورها و ژنراتورهایبزرگ‌تر ، از محرک‌های بی جاروبک استفاده می‌شود تا جریان میدان DC را به ماشین برسانند یک محرک بی جارو بک ، یک ژنراتور AC کوچکی است که مدار میدان آن روی استاتور و مدار آرمیچر آن روی رتور نصب است خروجی سه فاز ژنراتور محرک یکسو شده و جریان مستقیم توسط یک مدار یکسو ساز سه فاز که روی شفت ژنراتور نصب است حاصل می‌شود که به‌طور مستقیم به مدار میدان DC اصلی اعمال می‌گردد. با کنترل جریان میدان DC کوچکی از ژنراتور محرک (که روی استاتور نصب می‌شود) می‌توان جریان میدان را روی ماشین اصلی و بدون استفاده از رینگ‌های لغزان و جاروبک ها تنظیم کرد. چون اتصال مکانیکی هرگز بین رتور و استاتور به وجودنمی‌آید ، یک محرک جاروبک نسبت به نوع حلقه‌های لغزان و جاروبک ها ، به نگهداری کمتری نیاز دارد. برای اینکه تحریک ژنراتور به‌طور کامل مستقل از منابع تحریک بیرونی باشد، یک محرک پیلوت کوچکی اغلب در سیستم لحاظ می‌گردد . محرک پیلوت ، یک ژنراتور AC کوچک با مگنت‌های (آهن‌ربا ) دائمی نصب شده بر روی شفت رتور و یک سیم‌پیچ روی استاتور است . این محرک انرژی را برای مدار میدان محرک به وجودمی‌آورد که این به‌نوبه خود مدار میدان ماشین اصلی را کنترل می‌نماید . اگر یک محرک پیلوتروی شفت ژنراتور نصب شود آنگاه هیچ توان الکتریکی خارجی برای راندمان ژنراتور لازم نیست .

بسیاری از ژنراتورهای سنکرون که دارای محرک‌های بی جاروبک هستند ، دارای رینگ‌های لغزان و جاروبک نیز هستند بنابراین یک منبع اضافی جریان میدان DC در موارد اضطراری در اختیار است . استاتور ژنراتور های سنکرون معمولاً در دو لایه ساخته می‌شوند : خود سیم‌پیچ توزیع‌شده و گام‌های کوچک دارد تا مؤلفه‌های هارمونیک ولتاژها و جریان‌های خروجی را کاهش دهد .

چون رتور به سرعتی برابر با سرعت میدان مغناطیسی می‌چرخد ، توان الکتریکی با فرکانس 50 یا 60 هرتز تولید می‌شود و از ژنراتور بسته به تعداد قطب‌ها باید با سرعت ثابتی بچرخد مثلا برای تولید توان 60هرتز در یک ماشین دو قطب رتور باید با سرعت 3600 دور در دقیقه بچرخد . برای تولید توان 50هرتز در یک ماشین 4 قطب ، رتور باید با سرعت 1500 دور در دقیقه دوران کند . سرعت مورد نیاز یک فرکانس مفروض همیشه از معادله زیر قابل محاسبه است [1]:

 1- فرکانس

2-  سرعت مکانی
3- تعدادقطب‌ها

ولتاژ القایی در استاتور به شار در ماشین ، فرکانس یا سرعت چرخش ، و ساختمان ماشین بستگی دارد . ولتاژ تولیدی داخلی مستقیما متناسب با شار و سرعت است ولی خود شار به جریان جاری در مدار میدان رتور بستگی دارد.

ولتاژ درونی برابر ولتاژ خروجی نیست چندین فاکتور ، عامل اختلاف بین این دو هست :
1- اعوجاج موجود در میدان مغناطیسی فاصله هوا به علت جریان جاری در استاتور که به آن عکس‌العمل آرمیچر می‌گویند.
2- خودالقایی بوبین های آرمیچر
3- مقاومت بوبین های آرمیچر
4- تأثیر شکل قطب‌های برجسته رتور
وقتی یک ژنراتور کار می‌کند و بارهای سیستم را تغذیه می‌کند آنگاه :
1- توان مستقیم و راکتیو تولیدی به‌وسیله ژنراتور برابر با مقدار توان تقاضا شده به‌وسیله بار متصل شده به آن است .
2- نقاط تنظیم گاورنر ژنراتور ، فرکانس کار سیستم قدرت را کنترل می‌نماید.
3- جریان میدان ( یا نقاط تنظیم رگلاتور میدان ) ولتاژ پایانه سیستم قدرت را کنترل می‌نماید.
این وضعیتی است که در ژنراتورهای جداوبه فواصل دور از هم وجود دارد.

فهرست مطالب

• 1  فصل اول:مقدمه ای از ماشین سنکرون  7
• 1.1        مقدمه: 8
• 2            فصل دوم:معادلات دینامیکی ماشین سنکرون  12
• 2.1        معادلات ولتاژدرمتغیرهای ماشین: 13
• 2.2        معادله‌ی گشتاوردرمتغیرهای ماشین: 19
• 2.3        معادلات ولتاژدرمتغیرهای دستگاه مرجع روتور- معادلات پارک: 20
• 2.4        سیستم پریونیت: 25
• 2.5        معادلات خطی شده‌ی ماشین سنکرون: 27
• 3 فصل سوم :روش انتگرال گیری عددی  28
• 3.1        روش اویلر 29
• 3.2        روش رانگ- کوتا 30
• 3.3          روش انتگرال گیری قاعده ی ذوزنقه ای  32
• 3.4        مروری برروش نیوتن – رافسون  34
• 3.5        حل همزمان معادلات DAEبا انتگرال‌گیری صریح  36
• 4            فصل چهارم:نتایج حاصل از شبیه سازی مدل خطی ماشین سنکرون  40
• 4.1        بررسی نتایج حاصل ازشبیه سازی درمدل دومحوری  41
• 4.2          عملکردژنراتورسنکرون دربارهای مختلف   46
• 4.2.1     حالت دوم: شرایط اضافه بار. 47
• 4.2.2     حالت سوم: کمترازبارگزاری پایه  49
• 5 فصل پنجم:پارامترهای ماشین سنکرون  52
• پارامترهای ماشین سنکرون  52
• 5.1        مقدمه  53
• 5.2        پارامترهای عملیاتی ماشین سنکرون  53
• 6 فصل ششم:مدل های ماشین سنکرون  58
• مدلهای ماشین سنکرون : 58
• 6.1        مدلهای مختلف ماشین سنکرون : 59
• 6.2        کاربردمدلهای مختلف: 60
• 6.3        تحلیل مدلهای ماشین سنکرون برای تعیین پارامترهای اساسی: 60
• 6.3.1     مدل(2.1) 60
• 6.3.2     مدل(0.0) 66
• 6.3.3     مدارمعادل مدل(0.0) 66
• 6.3.4     معادلات مداری مدل(0.0) 67
• 6.3.5     مدل(2.2) 67
• 6.3.6     مدارمعادل مدل(2.2) 67
• 6.3.7     معادلات مداری مدل(2.2) 68
• 7 فصل هفتم: نتایج شبیه سازی تعیین پارامترهای اساسی برای مدل مختلف   70
• 7.1        نتایج شبیه سازی مدل(0.0): 71
• 7.2        نتایج شبیه سازی مدل(2.1): 71
• 7.3        نتایج شبیه سازی مدل(2.2): 72
• 8            مراجع  99
• 9            ضمیمه ها 101
• 9.1        ضمیمه یک: شبیه سازی رفتارماشین سنکرون  101
• 9.2        ضمیمه دو :تعیین پارامترهای اساسی ماشین : 113

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، از کلیه کارتهای عضو شتاب میتوانید استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود فایل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.