آشنایی با ابررساناها و کاربرد آن‌ها در ژنراتورها و موتورهای الکتریکی

47 صفحه در قالب word

فهرست مطالب

مقدمه

* فصل اول

آشنايي با ابررساناها و كاربرد آن‌ها در ژنراتورها و موتورهاي الكتريكي

ابر رسانايي.........................................  2

كاربردهاي ابر رسانه .........  4

 SMESچيست......................................................  5

اولين سيستم SMES ..............................................  6

SMES و مدل‌سازي آن .........................  7

چگونگي انجام كار ابر رسانايي ................  9

ابر رساناها و ژنراتورهاي هيدروديناميك مغناطيسي ......  10

كاربرد ابر رسانا در محدود سازهاي جريان خطا............................................................... 12

كاربرد ابر رسانا در ذخيره‌سازهاي مغناطيسي....................................................................................... 14

كاربرد ابر رسانا در موتورها و ژنراتورها.................... 17

كاربرد ابر رسانا درترانسفورماتورها.................................................. 18

* فصل دوم

آشنايي با گاورنر و اينورتورها

ويژگي گاورنر ......................................  19

محدوده فشار خروجي گاورنرها ....................................  20

سيستم كنترل توربين‌هاي گازيEGATROL ..................................................  22

انواعASD ....................................................  24

سيستم‌هايASDجهت كنترل سرعت موتورهاي القايي .................  25

 ASDاز نوع ولتاژ متغيير و فركانس ثابت ....................................................................  27

 ASDاز نوع ولتاژ و فركانس متغيير......................  29

* فصل سوم

آشنايي با ژنراتورهاي سنكرون

مولدهاي همزماني سنكرون ........................................  31

اندازه‌گيري پارامترهاي مدل مولد همزمان ..........  35

آزمون مدار باز .............................  35

تعيين راكتانس همزمان .....................................................  37

اثر تغييرات باربر كار مولد همزمان ......................  38

شرايط لازم موازي كردن مولدها .....................  41

روش كلي موازي كردن مولدها ..........................  42

مشخصه‌هاي بسامد- توان مولد همزمان .........  43

مقادير نامي مولد همزمان ...............................................  44

توان ظاهري و ضريب توان نامي .............................  45

كار كوتاه مدت و ضريب سرويس ......................  46

مقدمه

در چند دهه‌ی اخير سيستم‌های ذخيره‌ساز انرژی با انگيزه‌های متفاوتی به منظور بهبود عملکرد سيستم قدرت، موردتوجه قرار گرفته‌اند. بطور معمول در سيستم قدرت بين قدرتهای الکتريکی توليدی و مصرفی تعادل لحظه‌ای برقرار است و هيچ‌گونه ذخيره انرژی در آن صورت نمی‌گيرد. بنابراين لازم است ميزان توليد شبکه، منحنی مصرف منطقه را تغقيب کند. واضح است بهره‌برداری از سيستم بدين طريق، با توجه به شکل متعارف منحنی مصرف غير اقتصادی است.

استفاده از ذخيره‌سازی‌های انرژی با ظرفيت بالا به منظور تراز سازی منحنی مصرف و افزايش ضريب بار، از اولين کاربردهای ذخيره انرژی در سيستم قدرت در جهت بهره‌برداری اقتصادی می‌باشد.

علاوه بر اين، اغتشاش‌های مختلف در شبکه (تغييرات ناگهانی بار، قطع و وصل خطوط انتقال و...) خارج شدن سيستم از نقطه تعادل را به دنبال دارد. در اين شرايط ابتدا از محل انرژی جنبشی محور ژنراتورهای سنكرون انرژی برداشت می‌شود، سپس حلقه‌های کنترل سيستم فعال شده و تعادل را بر قرار می‌سازند. اين روند، نوسان متغيرهای مختلف مانند فرکانس، توان الکتریکی روی خطوط و... را موجب می‌شود که مشکلات مختلفی را در بهره‌برداری از سيستم قدرت به دنبال دارد. هر گاه در سيستم مقداری انرژی ذخيره شده باشد، با مبادله سريع آن با شبکه در مواقع مورد نياز به حد قابل توجهی می‌توان مشکلات فوق را کاهش داد. به عبارت ديگر، ذخيره‌ساز انرژی را می‌توان در بهبود عملکرد ديناميکی سيستم نيز بکار برد.

از اوايل دهه‌ي هفتاد مفهوم ذخيره‌سازی انرژی الکتريکی به شکل مغناطيسی مورد توجه قرار گرفت. با ظهور تکنولژی ابر رسانايی، کاربردهاي گوناگونی برای اين پديده فيزيکی مطرح شد. از معروف ترين اين کاربردها می‌توان به SMES اشاره کرد. در SMES  انرژی در يک سيم‌پيچ با اندوکتاس بزرگ که از ابر رسانا ساخته شده است، ذخيره می‌شود. ويژگی ابر رسانايی سيم‌پيچ موجب می‌شود که راندمان رفت و برگشت فرايند ذخيره انرژی بالا و در حدود  95% باشد. ويژگی راندمان بالای SMES آن را از ساير تکنيکهای ذخيره انرژی متمايز می کند. همچنين از آنجايی که در اين تکنيک انرژی از صورت الکتريکی به صورت مغناطيسی و يا برعکس تبديل می‌شود، SMES دارای پاسخ ديناميکی سريع می‌باشد. بنابراين می‌تواند در جهت بهبود عملکرد ديناميکي نيز بکار رود. معمولاً واحدهای ابر رسانايی ذخيره‌سازی انرژی را به دو گونه ظرفيت بالا (MWh 500) جهت ترازسازی منحنی مصرف، و ظرفيت پايين(چندين مگا ژول) به منظور افزايش ميرايی نوسانات و بهبود پايداری سيستم می‌سازند.

بطور خلاصه مهم‌ترين قابليت  SMESجداسازی و استقلال توليد از مصرف است که اين امر مزايای متعددی از قبيل بهره‌برداری اقتصادی، بهبود عملکرد ديناميکی و کاهش آلودگی را به دنبال دارد.

ابررسانايي

در سال 1908 وقتي كمرلينگ اونز هلندي در دانشگاه ليدن موفق به توليد هليوم مايع گرديد حاصل شد كه با استفاده از آن توانست به درجه حرارت حدود يك درجه كلوين برسد.

يكي از اولين بررسي‌هايي كه اونز با اين درجه حرارت پايين قابل دسترسي انجام داد مطالعه تغييرات مقاومت الكتريكي فلزات بر حسب درجه حرارت بود. چندين سال قبل از آن معلوم شده بود كه مقاومت فلزات وقتي دماي آن‌ها به پايين‌تر از دماي اتاق برسد كاهش پيدا مي‌كند. اما معلوم نبود كه اگر درجه حرارت تا حدود كلوين تنزل يابد  مقاومت تا چه حد كاهش پيدا مي‌كند.  آقاي اونز كه با پلاتينيم كار مي‌كرد متوجه شد كه مقاومت نمونه سرد تا يك مقدار كم كاهش پيدا مي‌كرد كه اين كاهش به خلوص نمونه بستگي داشت. در آن زمان خالص‌ترين فلز قابل دسترس جيوه بود و در تلاش براي بدست آوردن رفتار فلز خيلي خالص اونز مقاومت جيوه خالص را اندازه گرفت. او متوجه شد كه در درجه حرارت خيلي پايين مقاومت جيوه تا حد غيرقابل اندازه‌گيري كاهش پيدا مي‌كند كه البته اين موضوع زياد شگفت‌انگيز نبود اما نحوه از بين رفتن مقاومت غير منتظره مي‌نمود. موقعي كه درجه حرارت به سمت صفر تنزل داده مي‌شود به‌جاي اين‌كه مقاومت به آرامي كاهش يابد در درجه حرارت 4 كلوين ناگهان افت مي‌كرد و پايين‌تر از اين درجه حرارت جيوه هيچ‌گونه مقاومتي از خود نشان نمي‌داد. همچنين اين گذار ناگهاني به حالت بي‌مقاومتي فقط مربوط به خواص فلزات نمي‌شد و حتي اگر جيوه ناخالص بود اتفاق مي‌افتاد.آقاي اونز قبول كرد كه پايين‌تر از 4 كلوين جيوه به يك حالت ديگري از خواص الكتريكي كه كاملاً با حالت شناخته شده قبلي متفاوت بود رفته است و اين حالت تازه «حالت ابر رسانايي» نام گرفت. بعداً كشف شد كه ابررسانايي را مي توان از بين برد (يعني مقاومت الكتريكي را مي توان مجددا بازگردانيد).  و در نتيجه معلوم شد كه اگر يك ميدان مغناطيسي قوي به فلز اعمال شود اين فلز در حالت ابر رسانايي داراي خواص مغناطيسي بسيار متفاوتي با حالت درجه حرارت‌هاي معمولي مي‌باشد.

تاكنون مشخص شده است كه نصف عناصر فلزي و همچنين چندين آلياژ در درجه حرارت‌هاي پايين ابر رسانا مي‌شوند. فلزاتي كه ابررسانايي را در درجه حرارت‌هاي پايين از خود نشان مي‌دهند (ابر رسانا) ناميده مي‌شوند. سال‌هاي بسياري تصور مي‌شد كه تمام ابررساناها بر طبق يك اصول فيزيكي مشابه رفتار مي‌كنند. اما اكنون ثابت شده است كه دو نوع ابررسانا وجود دارد كه به نوع I و II مشهور مي‌باشد. اغلب عناصري كه ابررسانا هستند ابررسانايي از نوع I را از خود نشان مي‌دهند. در صورتي‌كه آلياژها عموماً ابررسانايي از نوع II را از خود نشان مي‌دهند. اين دو نوع چندين خاصيت مشابه دارند. اما رفتار مغناطيسي بسيار متفاوتي از خود بروز مي‌دهند.

چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود، ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می‌باشد.
متن کامل با فرمت word را که قابل ویرایش و کپی کردن می باشد، می توانید در ادامه تهیه و دانلود نمائید.

تصویر ثابت