ژنراتور، بهینه‌سازی، روش‌های، آهنربای، ماشین‌های، سنکرون

پیشنهاد میگردد. برای این امر لازم است سرعت نامی ژنراتور بکارگرفته شده در توربین بادی تا سطح سرعت باد، پایین آورده شود. حال آنکه شرط لازم برای پایین آوردن سرعت نامی ژنراتور افزایش تعداد قطب ماشین درنتیجه بالا رفتن قطر ماشین را درپی دارد. افزایش قطر ژنراتور برای توربینهای بادی خود مشکلات زیادی را بهمراه دارد. اکنون این گزینه مطرح میگردد که با قطر ثابت سطح مفید برای بالا بردن تعداد قطب را افزایش دهیم. همین عامل باعث انتخاب ژنراتور مغناطیس دائم با ساختار روتور بیرونی گردید.
1-3-3- روش‌های تحلیل و بهینه‌سازیدر این بخش، بعضی از مهم‌ترین مقالاتی که بر روش‌های تحلیل و بهینه‌سازی ماشین‌های آهنربای دائم تاثیرگذار بودند مرور می‌شوند. در کل سه روش برای تحلیل ماشین‌های سنکرون آهنربای دائم (PMSM) استفاده می‌شوند که عبارتند از: روش‌های آنالیز تحلیلی، روش اجزای محدود (FEM) دو بعدی یا سه بعدی (2D FEM/3D FEM) و نیز مدار معادل مغناطیسی (MEC).
روش‌ آنالیز تحلیلی به منظور محاسبه‌ی دقیق شار زیر هر قطب و نیز نیرو محرکه‌ی الکتریکی (EMF)، با در نظر گرفتن مولفه‌های شعاعی و مماسی چگالی شار، در سال 1974 توسط کمپل معرفی شدند [2]. این مقاله به بیان دو نکته‌ی اساسی پرداخت که در مسیر طراحی و بهینه‌سازی ماشین‌ها نقش اساسی داشت. اول اینکه اهمیت پارامتر ضریب گام قطب (نسبت قوس قطب به گام قطب) در عملکرد ماشین را پررنگ کرد و دوم اینکه نشان داد نسبت قطر داخلی به قطر خارجی ماشین یک پارامتر بحرانی بوده و می‌توان به راحتی مقدار بهینه‌ای برای آن در نظر گرفت. به طوریکه نشان می‌داد برای حصول توان حداکثر، 1/3 بهترین مقدار برای این پارامتر است. مولفین این مقاله موفق شدند در سال 1974 روش‌های عددی محاسبه‌ی نیرو محرکه‌ی مغناطیسی را به صورت سه بعدی بیان کنند [4] و نیز در سال 1981 روند طراحی و الگوریتم بهینه‌سازی موتورهای سنکرون آهنربای دائم را به طور کامل معرفی کردند [5]. روش تحلیل اجزای محدود سه بعدی از سال 1983 مورد توجه بیشتر قرار گرفت [28] و گام‌های اولیه که به نرم‌افزارهای موجود امروزه در بازار منتهی می‌شدند در همان سال‌ها طی شد.
پس از هموار شدن مسیر طراحی بهینه ماشین‌های سنکرون آهنربای دائم، به تدریج راه‌حل‌هایی برای مشکلات مربوط به این ماشین‌ها پیشنهاد شد. از اولین مسائلی که مورد بحث قرار گرفت مشکل گشتاور دندانه‌ای بود. در سال 1986 استفاده از معادلات پواسون برای به حداقل رساندن گشتاور دندانه‌ای پیشنهاد شد [8]. مورب سازی آهنربا از اولین راه‌حل‌هایی بود که به طور جدی به آن پرداخته شد، به طوریکه امروزه نیز یافتن زاویه‌ی مورب‌سازی بهینه برای آهنربا مورد تحقیق و بررسی می‌باشد. در سال 2000 میلادی عوامل موثر بر گشتاور دندانه‌ای به ترتیب: عرض دهانه‌ی شیار، ترکیب تعداد قطب و شیار، زاویه مورب‌سازی آهنربا و نیز قوس قطب معرفی شدند [30]. در این مقاله پس از معرفی عوامل تاثیر گذار بر گشتاور دندانه‌ای، روش‌های کاهش آن مورد بررسی قرار گرفتند. روشی برای انتخاب تعداد قطب وشیار مناسب معرفی شد. رابطه‌ای برای محاسبه‌ی بهترین قوس قطب ارائه شد و نیز زاویه مورب سازی بهینه محاسبه گردید. در سال 2008 میلادی، روبل و ملور تاثیر نسبت تعداد قطب به تعداد شیار بر گشتاور دندانه‌ای را به طور مو شکافانه‌‌تری بررسی کردند و آن را با نتایج تجربی مقایسه نمودند [29].
ساختار پایان نامه
در فصل اول توربین‌های بادی بسته به انواع ژنراتورهای استفاده شده در آنها تقسیم‌بندی شده و مزایا و معایب هر دسته بیان شد. سپس به معرفی دقیق‌تر ژنراتورهای سنکرون با آهنربای دائم مورد استفاده در توربین‌های بادی پرداخته شده و تاریخچه و تحقیقات انجام شده در زمینهی این دسته از ژنراتورها بیان گردید.
فصل دوم به بررسی ساختار و شرح کامل عوامل انتخاب ژنراتور روتور بیرونی آهنربای دائم می‌پردازد. سپس با مقایسه‌ی این ساختارها، ژنراتور مناسب برای کاربرد توربین بادی با اتصال مستقیم انتخاب می‌شود.
فصل سوم روابط حاکم بر روند طراحی ماشین‌های سنکرون مغناطیس دائم و محاسبات ابعاد آنها را بیان می‌کند. همچنین به محاسبه‌ی پارامترهای مهمی همچون بازده، چگالی توان و ولتاژ خروجی ژنراتور پرداخته می‌شود. پیش از پرداختن به طراحی ژنراتور، طراحی سیم‌پیچی و روند انتخاب تعداد قطب و شیار بیان شده و در نهایت نتیجه‌ی طراحی اولیه‌ی ژنراتور با ساختار روتور بیرونی 48 قطب و 72 شیار ارائه می‌گردد.
فصل چهارم به بهینه‌سازی طراحی اختصاص داده شده است. در این فصل پس از معرفی مختصر روش‌های بهینه‌سازی پرکاربردتر در مباحث طراحی ماشین‌های الکتریکی، روش الگوریتم ژنتیک انتخاب می‌شود. بهینه‌سازی ابتدا با هدف بهبود بازده و در مرحله‌ی بعد با هدف بهبود همزمان بازده و چگالی توان انجام می‌شود.



قیمت: 11200 تومان

Author:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *