گزارش فاز یک تاسیسات مکانیکی و الکتریکی هتل آپارتمان

اختصاصی از فایلکو گزارش فاز یک تاسیسات مکانیکی و الکتریکی هتل آپارتمان دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

گزارش فاز یک تاسیسات مکانیکی و برقی هتل اپارتمان(زائرسرا)

پروژه فوق داری کاربری حسینه،آشپزخانه صنعتی، اتاق های اقامتی،

سالن اجتماعات و رستوران میباشد. در این گزارش در فاز مکانیک به موارد زیر پرداخته شده است،

مبانی طراحی دمای طرح داخل و خارج

بررسی شرایط اقلیمی پروژه

اصول طراحی سیستم کانال کشی

بررسی اصول لوله کشی

میزان هوای تازه مورد نظر

معرفی سیستم ها

پیشنهاد سیستم پروژه

اطفا حریق

سیستم ابرسانی و دفع فاضلاب

انتخاب جنس مصالح

در گزارش فاز یک تاسیسات برقی به موارد زیر پرداخته شده است،

براورد مصرف برق پروژه

سیستم روشنایی و پریز

مقایسه انواع لامپ های روشنایی

جداول استفاده شده جهت لوکس نوری پروژه 

پایان نامه بررسی عددی تاثیر ذرات نانو در مواد تغییر فاز دهنده در یک محفظه بسته مربعی سه بعدی

اختصاصی از فایلکو پایان نامه بررسی عددی تاثیر ذرات نانو در مواد تغییر فاز دهنده در یک محفظه بسته مربعی سه بعدی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:150

فهرست مطالب:
عنوان                                                                                                                   شماره صفحه
 
فصل اول    1
مقدمه    1
1-1        مقدمه    1
1-3 نانو تکنولوژی    4
1-3-1 چرا «نانو» تکنولوژی؟    5
1-4 تاریخچه نانو فناوری    5
1-5 کاربرد نانو سیالات    6
1-6 روش¬های ذخیره انرژی    7
1-6-1 ذخیره انرژی به صورت مکانیکی    7
1-6-2 ذخیره الکتریکی    7
1-6-3-1 ذخیره گرمای محسوس    8
1-6-3-2 ذخیره گرمای نهان    8
1-6-3-3 ذخیره انرژی ترموشیمیایی    8
1-7 ویژگی¬های سیستم ذخیره نهان    10
1-8 ویژگی¬های مواد تغییر فاز دهنده    10
1-10-1-1 پارافین¬ها    12
1-10-1-2 غیر پارافینها    13
1-10-2 مواد تغییر فاز دهنده غیرآلی    14
1-10-2-1 هیدرات¬های نمک    14
1-10-2-2 فلزات    15
1-10-3 اوتکتیک¬ها    15
1-11 کپسوله کردن مواد تغییر فاز دهنده    15
1-12 سیستمهای ذخیره انرژی حرارتی    17
1-12-1 سیستمهای گرمایش آب خورشیدی    17
1-13 کاربرد¬های مواد تغییر فاز دهنده در ساختمان    17
1-14 کاربرد مواد تغییر فاز دهنده در دیگر زمینه ها    18
1-15  تکنیک¬های افزایش کارایی سیستم ذخیره¬ساز انرژی    19
1-15-1 استفاده از سطوح گسترش یافته    19
1-15-2 استفاده از شبکهای از PCMها در سیستم    20
1-15-3 افزایش هدایت حرارتی PCM    21
1-15-4 میکروکپسوله کردن PCM    23
فصل دوم    25
پیشینه موضوع و تعریف مسئله    25
2-1- مقدمه    25
2-2- روش¬های مدلسازی جریان نانوسیال    25
2-3- منطق وجودی نانو سیالات    28
2-4- پارامترهای انتقال حرارت در نانوسیالات    31
2-4-1- انباشتگی ذرات    31
2-4-2- نسبت حجمی ذرات نانو    32
2-4-3- حرکت براونی    33
2-4-4- ترموفورسیس    33
2-4-5- اندازه نانوذرات    34
2-4-6- شکل نانوذرات    34
2-4-7- ضخامت لایه سیال بین ذرات نانو    35
2-4-8- دما    36
2-5- انواع نانو ذرات    36
2-5-1- نانو سیالات سرامیکی    36
2-5-2- نانو سیالات فلزی    37
2-5-3- نانو سیالات، حاوی نانو لوله های کربنی و پلیمری    38
2-6- نظریه هایی بر نانو سیالات    39
2-6-1- روابط تئوری ارائه شده در زمینه ضریب رسانش حرارتی موثرنانوسیال    39
2-6-2- کارهای تجربی انجام شده در زمینه ضریب رسانش حرارتی موثر نانوسیال    43
2-6-3- کارهای تجربی انجام شده در زمینه ویسکوزیته موثر نانوسیال    44
2-7- کارهای تجربی انجام شده در زمینه¬ی انتقال حرارت در نانوسیال    44
2-8- کارهای عددی انجام شده در زمینه¬ی انتقال حرارت در نانوسیال درداخل حفره‌ی مربعی    45
2-9- کارهای انجام شده در زمینه¬ی تغییر فاز ماده    45
2-10- تعریف مسئله    48
فصل سوم    49
معادلات حاکم و روشهای حل    49
3-1 فرض پیوستگی    49
3-2- معادلات حاکم بر رژیم آرام سیال خالص    50
3-3- مدل بوزینسک    51
3-4- خواص نانوسیال    51
3-5 - معادلات حاکم بر تحقیق حاضر    52
3-6- شرایط مرزی و اولیه    53
3-7- روش بررسی تغییر فاز در این پژوهش    54
3-7-1 تغییر فاز با مرز مجزا    54
3-7-2 تغییر فاز آلیاژها    54
3-7-3 تغییر فاز پیوسته    54
3-8- معادلات حاکم بر روش آنتالپی    56
3-8-1 معادله حاکم بر انتقال حرارت بر پایه روش آنتالپی    56
3-8-2 معادلات نهایی حاکم بر انتقال حرارت بر پایه روش آنتالپی تعمیم یافته    58
3-9  مروری بر روش¬های عددی    61
3-9-1  روش حل تفکیکی    62
3-9-2 روش حل پیوسته    64
3-9-3 خطی سازی: روش ضمنی و روش صریح    65
3-9-4 انتخاب حل کننده    67
3-10  خطی سازی    69
3-10-1 روش بالادست مرتبه اول    70
3-10-2  روش بالادست توان-پیرو    70
3-10-3 روش بالادست مرتبه دوم    72
3-10-4 روش QUICK    73
3-11  شکل خطی شده معادله گسسته شده    74
3-12 مادون رهایی    75
3-13  حل کننده تفکیکی    75
3-13-1  گسسته سازی معادله ممنتوم    75
3-13-1-1 روش درونیابی فشار    76
3-13-2  گسسته سازی معادله پیوستگی    77
4-13-3 پیوند فشار- سرعت    78
3-13-3-1 SIMPLE    79
3-13-3-2 SIMPLEC    80
3-13-3-3 PISO    80
3-14  انتخاب روش گسسته سازی    81
3-14-1  مرتبه اول و مرتبه دوم    81
3-14-2 روش های توان- پیرو و QUICK    82
3-14-3  انتخاب روش درونیابی فشار    82
3-15  انتخاب روش پیوند فشار- سرعت    83
3-15-1  SIMPLE و SIMPLEC    83
3-15-2  PISO    84
3-17 مدلسازی¬های وابسته به زمان    84
3-17-1 گسسته سازی وابسته به زمان    85
3-17-2 انتگرال گیری زمانی ضمنی    85
3-17-3 انتگرال¬گیری زمانی صریح    86
3-17-4  انتخاب اندازه بازه زمانی    87
3-18 انتخاب روش¬های حل    87
3-19 شبکه بندی و گام زمانی    89
3-19-1 آزمون عدم وابستگی نتایج به تعداد نقاط شبکه و گام زمانی    89
3-20- مراحل حل مسئله    91
فصل چهارم    92
بررسی نتایج عددی    92
4-1 اعتبار سنجی مسئله    93
4-2  اثر افزودن نانو ذرات    98
4-3 بررسی اثر افزودن ذرات نانو در مدل¬های گفته شده در قسمت اعتبار سنجی    114
فصل پنجم    124
5-1 نتیجه گیری    124
5-2 فعالیت های پیشنهادی برای ادامه کار    ...................................................................................    126
مراجع    127

 
فهرست شکل ها
عنوان                                                                                                                 شماره صفحه

شکل 1-1 دیدگاه کلی ذخیره انرژی حرارتی    9
شکل 1-2 دسته¬بندی مواد تغییر فاز دهنده    12
شکل1-3- سیستم¬های حاوی چند PCM    21
شکل1-4- ساختارهای فلزی مورد استفاده در سیستم ذخیره¬سازی انرژی    23
شکل1-5: نمونه¬ای از میکروکپسوله PCM، (A) روش اسپری خشک، (B) روش تودهای    24
شکل 2-2- رژیم¬های جریان گاز بر پایه¬ی عدد نادسن.    28
شکل 2-3- نمودار تغییرات ضریب رسانش حرارتی نسبت به زمان برای مخلوط آب اکسید مس [8].    32
شکل 2-4- افزایش انباشتگی نانوذرات باافزایش زمان برای مخلوط آب اکسیدمس (1/0=)  الف) 20 دقیقه ب) 60 دقیقه ج) 70 دقیقه [8]    32
شکل 2-5- نمودار تغییرات ضریب رسانش حرارتی نسبت به نسبت حجمی ذرات نانو [10]    33
شکل 2-6- نمودار تغییرات ضریب رسانش حرارتی موثر نسبت به نسبت حجمی و اشکال متفاوت نانوذرات برای مخلوط آب - اکسید آلومینیم [14].    35
شکل 2-7- نمودار تغییرات ضریب رسانش حرارتی موثر نسبت به ضخامت لایه سیال پیرامون نانوذرات [16 و 17].    36
شکل 2-8- نمودار تغییرات ضریب رسانش حرارتی موثر نسبت به دما برای مخلوط آلومینیوم–آب [12]    36
شکل 2-9-  افزایش رسانایی گرمایی K بخاطر افزایش نسبت حجمی    از توده های با رسانایی بالا. نمودار شماتیک به ترتیب موارد زیر را نشان می دهد. (I) ساختار قرارگیری بصورت فشرده FCC از ذرات (II) ترکیب قرارگیری مکعبی ساده (III) ساختار بی نظم ذرات که در تماس فیزیکی با هم قرار دارند (IV) توده از ذرات که بوسیله لایه نازکی از سیالی که اجازه جریان گرمای سریع در میان ذرات را می دهد از یکدیگر جدا شده اند.    41
شکل 2-10- شکل هندسه مورد نظر    49
شکل 3-1: بررسی انتقال حرارت در هندسه مورد نظر    57
شکل 3-2-  نمای کلی مراحل حل¬کننده تفکیکی    64
شکل 3-3- نمای کلی حل کننده پیوسته    65
شکل 3-4-  حجم کنترل استفاده شده برای نمایش گسسته¬سازی    70
شکل 3-5- تغییر متغیر   بین X=0 و X=L (معادله 4-21)    72
شکل 3-6- حجم کنترل یک بعدی    74
شکل 3-7- زمان لازم برای انجماد کامل سیال در گراشف 105 و نسبت حجمی 1/0 برای مش¬های مختلف    89
شکل 3-8- زمان لازم برای انجماد کامل سیال در گراشف 105 و نسبت حجمی 1/0 برای گام های زمانی مختلف    90
شکل 4-1- توزیع ناسلت موضعی روی دیواره¬ی گرم  0.71 =و 0=Φ الف) 105 = ، ب) 106  =    94
ج)    107  = ]63[    94
شکل4-2- مقایسه پروفیل دما در برش میانی حفره مربعی (2/6=  ، 105=  و 05/0= Φ )    95
شکل 4-3-  مقایسه زمان لازم برای انجماد سیال در دمای      96
شکل 4-4- پروفیل دما در خط مرکزی برای ارتفاع  20    97
شکل 4-5- زمان لازم برای انجماد کامل سیال در سیال خالص در مقایسه با افزودن ذرات نانو را در عدد گراشف 105    97
شکل 4-6-  پروفیل¬های الف) دما و ب) سرعت در برش میانی حفره مربعی    98
شکل 4-7- تغییرات ناسلت موضعی نانوسیال آب روی دیواره گرم در نسبت منظری (L/H=1) و105=   برای نسبتهای حجمی متفاوت    99
شکل 4-8-الف- کانتور   برای درصد حجمی )0% ،10% و20% ( و گراشف 105 (زمان برحسب دقیقه) در صفحه 005/0 Z=    101
شکل 4-8-ب- کانتور    برای درصد حجمی )0% ،10% و20% ( و گراشف 106 (زمان برحسب دقیقه) در صفحه 005/0 Z=    103
شکل 4-9- زمان لازم برای انجماد کامل سیال در سیال خالص در مقایسه با افزودن ذرات نانو را در  سه عدد گراشف الف) 105 ، ب) 106 و ج) 107.    104
شکل 4-10-  مقایسه زمان لازم برای انجماد کامل سیال در سیال خالص و نسبت حجمی 1/0Φ در سه گراشف 105، 106 و 107    105
شکل 4-11- مدت زمان از بین رفتن اثر انتقال حرارت جابجایی در سیال خالص در گراشف 105    105
شکل 4-12- مقایسه مدت زمان ناچیز شدن اثر انتقال حرارت جابجایی در سیال خالص و نانو سیال با در صد حجمی ذرات نانو 1/0Φ و 2/0Φ در گراشف 105    106
شکل 4-13- مقایسه اثر انتقال حرارت جابجایی بر ناحیه خمیری شکل در سه گراشف 105، 106 و 107    106
شکل 4-14- خطوط جریان در 10ثا نیه نخست فرایند انجماد در گراشف105 با در صد حجمی ذرات نانو 20% در صفحه 005/0=Z    108
شکل4-15- مقایسه خطوط جریان در زمان 0 و 10 ثانیه فرایند انجماد در گراشف 105 ، 106 و 107 با در صد حجمی ذرات نانو 20%    109
شکل 4-16- توزیع درجه حرارت را بر روی خط مرکزی حفره مربعی در دو زمان الف)5   دقیقه و ب) 12 دقیقه در گراشف  105    110
شکل 4-17- مقایسه مدت زمان لازم برای انجماد کامل سیال با اختلاف در جه حرارت بین دو دیوار چپ و راست    110
شکل 4-18- زمان لازم برای انجماد کامل سیال در سیال خالص در مقایسه با افزودن ذرات نانو را در گراشف 105 برای الف) C  20 =T ب C  30 =T ج) C  50 =T د) C  80 =T    111
شکل 4-19- مقایسه خطوط همدما بین سیال خالص و نانوسیال آب در 05/0= Φ  و نسبت منظریهای مختلف    112
شکل 4-20- مقایسه مدت زمان لازم برای انجماد کامل سیال الف) برای نسبت های منـــظریهای مختلف  ب) برای نسبت های منـــظریهای 5/0 برای گراشف 105 و  نسبت حجمی مختلف    113
شکل 4-21- مقایسه مدت زمان لازم برای انجماد کامل سیال در عدد گراشف 105 با سیال پایهی آب و ذرات نانو مختلف    114
شکل 4-22-  حفره مربعی در پژوهش      114
شکل 4-23- کسر حجمی ماده تغییر فاز یافته در دما و درصد حجمی محتلف از نانو ذرات    116
شکل 4-24- مرز ناحیه تغییر فاز در درجه حرارت مختلف دیوار چپ و زمان الف)   10 ب)   50    116
شکل 4-25- میدان سرعت نانو سیال با درصد حجمی مختلف و در زمانهای مختلف    118
شکل 4-26- خطوط جریان در 10ثا نیه نخست فرایند انجماد برای دیوار چپ با  و در صد حجمی ذرات نانو 20%    119
شکل 4-27- منحنی توزیع دما بر خط مرکزی افقی حفره در دمای مختلف دیواره چپ و درصد حجمی مختلف از نانو ذرات    120
شکل 4-28-  حفره مربعی در پژوهش      120
ج)    122
شکل 4-29- منحنی توزیع دما بر خط مرکزی افقی حفره در دمای مختلف دیواره چپ و درصد حجمی مختلف از نانو ذرات الف)   ب)  ج)      122
شکل 4-30- کسر حجمی ماده تغییر فاز یافته برای درصد حجمی محتلف از نانو ذرات و ارتفاع مختلف    123
الف)   ب)  ج)      123
 

فهرست جدول ها
عنوان                                                                                                                   شماره صفحه
جدول 1-1 نقطه ذوب و گرمای نهان پارافین‌ها    13
جدول 1-2-  نقطه ذوب و گرمای نهان غیر پارافین‌ها    14
جدول 1-3-  نقطه ذوب و گرمای نهان هیدرات¬های نمک    16
جدول 1-4-  نقطه ذوب و گرمای نهان فلزات    17
جدول 1-5-  نقطه ذوب و گرمای نهان اوتکتیک¬ها    17
جدول 3-1 الگوریتم¬های حل انتخاب شده    88
جدول 4-1-خواص ترموفیزیکی سیالات و نانوذرات    92
جدول 4-2 خواص سیال پایه، ذرات مس و نانوسیال در نسبت حجمی مختلف    93
جدول 4-3 مقادیر ناسلت متوسط  برای عدد رایلی مختلف    94
جدول 4-4 خواص سیال پایه، ذرات مس و نانوسیال در نسبت حجمی 2/0، 1/0، 0= Φ    115
جدول 4-5- خواص سیال پایه، ذرات مس و نانوسیال در نسبت حجمی 2/0، 1/0، 0= Φ    121

چکیده :
افزایش انتقال حرارت و همچنین افزایش راندمان سیستم های ذخیره کننده انرژی با توجه به محدودیت منابع طبیعی و با هدف کاهش هزینه¬ها همواره یکی از اساسی ترین دغدغه¬های مهندسین و محققین بوده است. این امر به خصوص در سیالات به دلیل کوچکی ضریب رسانش حرارتی از اهمیت بیشتری برخوردار است. یکی از مهمترین راه¬های دستیابی به این امر ،که در سال¬های اخیر به آن توجه زیادی شده، افزودن ذرات جامد با رسانش حرارتی بالا در ابعاد نانو می باشد. انتقال حرارت به همراه تغییر فاز در بسیاری از کاربردها بویژه در سیستم¬های ذخیره انرژی حرارتی از اهمیت فوق العاده¬ای برخوردار است. در این واحد¬های ذخیره انرژی، هدف استفاده از گرمای نهان ذوب در طول فرایند تغییر فاز است. هدف از این تحقیق بررسی اثر افزودن  ذرات نانو به سیال تراکم ناپذیر پایه در انتقال حرارت و تغییر فاز ماده می باشد. در این تحقیق از یک سیال پایه¬ی آب و چهار نوع نانو ذره¬ی جامد مس (Cu)، آلومینیم (Al)، TiO2 و اکسید آلومینیم (Al2O3) برای شش نسبت حجمی متفاوت (2/0، 15/0، 1/0، 05/0، 025/0، 0=φ) استفاده شده است. جریان آرام و در محدوده فرض بوزینسک در نظر گرفته شده و نتایج برای سه عدد گراشف 105، 106 و 107 ارائه گردیده است. با استفاده از نرم افزار FLUENT مدلسازی تغییر فاز در جریان آرام سیال انجام شده است و افزودن ذرات نانو به سیال پایه با نوشتن UDF صورت پذیرفته است. نتایج نشان داده است که وجود نانو ذرات معلق در سیال باعث افزایش نرخ انتقال حرارت و کاهش زمان لازم برای انجماد کامل سیال می¬شود. همچنین نتایج نشان داده است که عدد ناسلت قبل از شروع تغییر فاز با افزایش نسبت حجمی ذرات نانو افزایش می¬یابد. همچنین افزودن ذرات مس در ابعاد نانو نسبت به افزودن دیگر ذرات نانو به سیال پایه زمان لازم برای انجماد کامل را بیشتر کاهش می دهد. مقایسه¬ی نتایج حاصل از حل جریان با تحقیقات پیشین نشان دهنده¬ی همخوانی قابل قبول این نتایج می-باشد.
واژه‌های کلیدی: انتقال حرارت (Heat Transfer)، نانوسِیال (Nanofluid)، تراکم¬ناپذیر(Incompressible) ، حفره (Cavity)، نسبت منظری (Aspect Ratio)

نقشه فاز 2 مدرسه به همراه دتایل ها

اختصاصی از فایلکو نقشه فاز 2 مدرسه به همراه دتایل ها دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

این فایل : یک مدرسه دو طبقه همراه با: نما, برش,

سایت پلان, پلان بام و شیب بندی, پلان فونداسیون, پلان طبقات,

پلان ستون گذاری,پلان تیر ریزی,پلان آکس بندی و.......

به همراه بزرگ نمایی و برش از درها و پنجره ها و.......

و دتایل های مورد نیاز / فایل مورد نظر اتوکد میباشد.

دروس مربوطه دانشگاهی : معماری و عمران
موضوع : نقشه فاز 2 مدرسه به همراه دتایل ها
فرمت : dwg - اتوکد
حجم : 9 MB

دانلود پایان نامه بررسی پارامترهای طراحی ترانسفورماتورهای قدرت تکه فاز و ارائه الگوریتم مناسب

اختصاصی از فایلکو دانلود پایان نامه بررسی پارامترهای طراحی ترانسفورماتورهای قدرت تکه فاز و ارائه الگوریتم مناسب دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

بررسی پارامترهای طراحی ترانسفورماتورهای قدرت تکه فاز و ارائه الگوریتم مناسب برای طراحی بهینه آن با استفاده از نرم افزار MATLAB

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه:144

پروژه مقطع کارشناسی برق – قدرت

فهرست مطالب :

مقدمه

فصل اول: مفاهیم اساسی در طراحی

فصل دوم: هسته ترانسفورماتور

فصل سوم: سیم پیچی ترانسفورماتور

فصل چهارم: طراحی ترانسفورماتور

منابع و مراجع

چکیده :

در میان مباحث مختلف علوم بحث طراحی یکی از مهمترین موضوعاتی است که در مورد آن باید تحقیقات وسیعی انجام شود. در مورد دستگاهها و وسایل الکتریکی نیز موضوع طراحی جایگاه ویژه ای دارد.

شاید پرکاربردترین وسیله ای که در اغلب دستگاههای الکتریکی و الکترونیکی بصورت مستقیم یا غیرمستقیم و در اندازه های کوچک و بزرگ استفاده می شود، ترانسفورماتور می باشد.

ترانسفورماتورها از نظر کاربرد انواع مختلفی دارند: ترانسفورماتورهای ولتاژ (VT) ، ترانسفورماتورهای جریان (CT) ، ترانسفورماتورهای قدرت (PT) ، ترانسفورماتورهای امپدانس، ترانسفورماتورهای ایزولاسیون و اتوترانسفورمرها . هر کدام از این نوع ترانسفورماتورها کاربرد و تعریف خاص خود را دارند.

در روند طراحی ترانسها مسایل مختلفی مطرح می شود، و مراحل متعددی باید طی شود تا یک طراحی بصورت پایدار و مناسب ، قاب ساخت و استفاده بصورت عملی باشد.

در این پروژه، بعد از بررسی مقدماتی و تعریف بعضی از پارامترهای مهم در مبحث ترانس، از جمله میل مدور (CM) ، ضریب شکل موج (Form Factor) و نیز ضریب انباشتگی سطح مقطع (Stacking factor) به معرفی دو فرمول اساسی مورد استفاده در روند طراحی پیشنهادی در این پروژه می پردازیم و در فصول بعدی به معرفی ضرایب مورد استفاده در طراحی هسته و سیم پیچی و نیز معرفی و ارایه کاتالوگها و نمودارهای موردنیاز برای طراحی انواع هسته و سیم پیجی، که از مباحث اساسی در ترانسفورماتورها می‌باشد، پرداخته میشود.

در ادامه مبحث اصلی و در واقع نتیجه ای که از مباحث قبلی گرفته شده است، در جهت ارائه یک نتیجه کلی، روندی برای طراحی ترانسفورماتورهای قدرت بصورت یک الگوریتم و روش برای طراحی آورده شده است.

در انتها نیز یک برنامه کامپیوتری در جهت بهبود روند طراحی و سرعت بخشیدن به انجام فرایند حجیم محاسباتی مبحث طراحی و بهبود بعضی از پارامترهای مهم از جمله راندمان، ارائه شده است. در پایان این بخش نیز نتایج چند طراحی آورده شده است.

فصل اول

مفاهیم اساسی در طراحی

در این قسمت به عنوان توضیح بعضی از تعاریف و مقدمات و چند مبحث بصورت گذرا مطرح می شود، که با توجه به اهمیت آشنایی با این مفاهیم در بحث طراحی می تواند بسیار مفید باشد.

تعاریف و مفاهیم:

مدل مدور (Circular Mil) :

میل مدور یکی از واحدهای متداول بین کننده سطح مقطع هادیها می‌باشد. وقتی که قطر هادی برابر با یک میل (mil) باشد، سطح مقطع هادی طبق روابط زیر و با توجه به شکل یک میل مدور خواهد بود.

(mil) قطر هادی D =

(CM) سطح مقطع هادی A=

1 mil = 0.001 inch

1 inch = 2.54 cm

(1-1)

ضریب شکل موج (From Factor) :

ضریب شکل موج برابر با نسبت مقدار rms موج ولتاژ مورد استفاده به مقدار میانگین این شکل موج است، که بدین ترتیب برای هر شکل موج مشخصه موجود، این ضریب متفاوت خواهد بود. برای مواردی که از موج متناوب سینوسی استفاده می شود، مقدار این ضریب برابر با 11/1 در نظر گرفته خواهد شد.

(2-1)  

در شکل موج سینوسی روابط 3-1 و 4-1 برقرار می باشند:

(3-1)  و (4-1)

و از روابط قبل برای موج سینوسی بدست می آید:

(5-1)

ضریب انباشتگی در سطح مقطع (Stacking Factor) :

ضریب انباشتگی در سطح مقطع برای بیان این واقعیت مطرح می‌شود که، سطح مقطع محاسبه شده هسته همیشه از مقدار واقعی سطح مقطع آهن هسته بیشتر است. بنابراین برای استفاده از پارامتر سطح مقطع در فرمولها باید این ضریب را که مقدار آن اغلب عددی نزدیک یک بوده و تقریباً 0.9 و یا 0.95 می باشد، به مقدار سطح مقطع ضرب کرد.

در اغلب موارد و نیز در این پروژه فاکتور انباشتگی با حرف کوچک s نمایش داده می شود.

معرفی دو فرمول اساسی در طراحی‌ها:

در طراحی ترانسها دو فرمول اساسی کاربرد زیادی دارند که در زیر آورده شده اند. با استفاده از این دو فرمول می توان به نتایج ارزشمندی رسید و روند طراحی را بصورت مدون و مشخص ارائه نمود. در این روابط مقدار ضریب انباشتگی سطح مقطع (s) را تقریباً برابر با یک در نظر گرفته ایم.

فرمول ولتاژ:

در این فرمول مقدار موثر تولید شده در یک سیم پیچی توسط رابطه (6-1) بیان می شود:

(6-1)

F : ضریب شکل موج

f : فرکانس (Hz)

a : سطح مقطع هسته

N : تعداد دور سیم پیچی

B : چگالی شار مغناطیسی

: ولتاژ تولید شده در سیم پیچی (ولت)

با استفاده از این رابطه می توان یکی از مهمترین پارامترهای طراحی یعنی تعداد دور به ازای هر ولت را براحتی محاسبه کرد و با توجه به شکل موج ولتاژ مورد استفاده یک رابطه مشخص بین این پارامتر و پارامترهای دیگر بدست آورد:

(7-1)

اگر در رابطه (7-1) مقدار a بجای برحسب بیان شود و نیز مقدار F هم برای موج سینوسی شکل در فرمول جاگذاری شود، رابطه (8-1) بدست خواهد آمد:

(8-1)

فرمول ظرفیت توان:

این فرمول مقدار توانی را که در یک هسته مشخص با چگالی جریان مشخص و در یک فرکانس معین می تواند تولید شود بیان می‌شود:

(9-1)

J : چگالی جریان سیم

f : فرکانس (Hz)

W : مساحت پنجره هسته

a : سطح مقطع هسته

B : چگالی شار مغناطیسی

P : ظرفیت توان تولیدی (ولت آمپر)

با استفاده از این رابطه نیز می توان یکی دیگر از فاکتورهای مهم در طراحی را بدست آورد. این فاکتور که در واقع حاصلضرب دو پارامتر W و a می باشد، با نام حاصلضرب Wa ، شناخته می شود و در حالتی که مقدار a و W را با واحد ، و مقدار J را بر حسب بیان شده و رابطه (9-1) را مرتب کنیم، رابطه (10-1) بدست خواهد آمد که از مهمترین و پرمصرف ترین روابط در طراحی می‌باشد:

(10-1)

در روابط (9-1) و (10-1) ، اگر میزان چگالی جریان را با پارامتر دیگری که دارای واحد اندازه گیری معکوس چگالی جریان قبلی است، بیان کنیم و پارامتر جدید را با S نمایش دهیم، بعد از اعمال سایر ضرایب معادل سازی، روابط (11-1) و (12-1) بدست خواهد آمد که در آن واحد سنجش چگالی جریان جدید (S) برابر با میل مدور بر آمپر بیان می گردد:

(11-1)

(12-1)

تلفات و افت ولتاژ در ترانسفورماتورها:

فلز هسته مانند سیمهای مسی توسط یک شار مغناطیسی متغیر لینک می شود. در نتیجه این شار یک جریان گردشی در هسته القا می‌شود. این جریان که eddy current نامیده می شود به همراه اثری دیگر بنام هیسترزیس یک تلفات توان به شکل گرما در آهن هسته ایجاد می کنند، که اغلب آن را تلفات آهن می گویند.

همچنین جریان بی باری در سیم پیچی اولیه با مقاومت سیم مسی روبرو می شود که باعث ایجاد تلفات و نیز افت ولتاژ می شود. این تلفات مستقل از بار بوده و به همراه تلفات آهن بخش عمده تلفات بی باری را تشکیل می دهند.

علاوه بر موارد بالا جریان بار که از مقاومت سیمهای اولیه و ثانویه عبور می کنند، تلفات را بوجود می آورد که سیمهای مسی را گرم می کند و ایجاد افت ولتاژ می کند. این تلفات را تلفات بار می گویند. تلفات توان هسته آهنی و جریان های بار سیم پیچ اولیه هم فاز می‌باشد و بنابراین بطور مستقیم جمع پذیرند. این تلفات قسمت غالب تلفات توان را جواب می دهند و اغلب تنها فاکتوری می باشند که در طراحی ها به حساب آورده می شوند.

منابع دیگر تلفات از جمله تلفات ناشی از جریان مغناطیس کنندگی نیز وجود دارند. این جریان به راکتانس سیم پیچی اولیه مربوط می‌باشد و مستقل از بار است. بخاطر اینکه این جریان نسبتاً راکتیو است، تلفات ناشی از آن نیز با تلفات توان هسته و جریان های بار هم فاز نمی باشد و نمی تواند بطور مستقیم با آنها جمع شود و زمانیکه این مقادیر باید به حساب آورده شوند (که البته تقریباً به ندرت و در تعداد کمی از ترانسهای قدرت) باید بصورت برداری وارد محاسبات گردند. خازن پراکنده و اندوکتانس نشتی دو فاکتور مهمی هستند که در تلفات و سایر پدیده های نامطلوب اثر می گذارند.

خاصیت خازنی پراکنده به طور حتم در بین دور سیمها، بین یک سیم پیچی با سیم پیچی دیگر و نیز بین سیم پیچی ها و هسته وجود دارد. این خازنها در عملکرد ترانس ایجاد اختلال می کنند، ولی با توجه به اینکه این خازنها به غیر از فرکانس های نسبتاً بالا تأثیر قابل توجهی روی مقادیر ترانس ندارند در شرایط معمولی و کار با فرکانس های پایین از آنها چشم پوشی می کنیم.

اندوکتانس نشتی بخاطر اینکه مقداری از خطوط شار سیم پیچی را در درون هسته لینک نمی کنند و مسیر فلو را در خارج هسته کامل می‌کنند، بوجود می آید. این نشت در هر دو سیم پیچ اولیه و ثانویه وجود دارد، ولی اگر هر دو سیم پیچ اولیه و ثانویه در روی یک ستون و بصورت روی هم پیچیده شوند مقدار آن بشدت کاهش خواهد یافت. اثر این اندوکتانس در فرکانسهای پایین بسیار کم خواهد بود.

در طراحی ترانسهای قدرت از اکثر فاکتورهای تلفات پراکنده بجز در موارد خاص که یک مقدار راکتانس کوچک را در نظر می گیریم، چشم‌پوشی می شود. به عنوان مثال فاصله های هوایی در هسته هایی که بصورت نامناسب ساخته شده اند، یا حرکت هسته به درون ناحیه اشباع اندوکتانس سیم پیچ اولیه و بنابراین راکتاس را کاهش می دهد. این امر باعث می شود که جریان مغناطیس کنندگی بالا رفته و به دنبال آن افت ولتاژها و تلفات مس در درون سیم پیچ اولیه زیاد شود.

در شکل (2-1) یک مدار معادل دقیق از ترانسفورماتور آورده شده است که در آن همه پارامترها منظور شده اند. شکل (3-1) برای حالت فرکانسهای پایین تنظیم شده است و فقط پارامترهای موثر در نظر گرفته شده اند.

با در نظر گرفتن شکل (3-1) بعنوان شکل مورد استفاده در این پروژه مطالعات زیر را انجام می دهیم.

از روابط جریان ها داریم:

(13-1)  

(15-1) و (14-1)

(17-1)  و (16-1)

برای ایجاد رابطه بین نسبت ولتاژها و تعداد دورها داریم:

(18-1)

(19-1)

از رابطه (19-1) می توان نتیجه بسیار مهم دیگری را بدست آورد. کاربرد این رابطه در بدست آوردن نسبت تعداد دورها در حالت جبران سازی افت ولتاژها برای حالتی که یکی از تعداد دورها و نیز افت ولتاژ سیم پیچی ها مشخص باشند، است.

اگر تعداد دور اولیه مشخص باشد، برای اینکه بدانیم با چه تعداد دوری در طرف ثانویه علاوه بر ایجاد نسبت ولتاژ مناسب، افت ولتاژها را جبران نماییم، از رابطه (20-1) استفاده می کنیم:

(20-1)

در حالتی که تعداد دور سیم پیچی در ثانویه مشخص باشد، تعداد دور اولیه با شرایط بالا بدست خواهد آمد:

(21-1)

تخمین تلفات ترانسفورماتور برای راندمان ماکزیمم:

یکی از آسانترین و مفیدترین اعداد و ارقامی که به عنوان فرض از آن استفاده فراوانی خواهد شد، راندمان می باشد. راندمان را با نشان می دهیم. از نظر قاعده ترانسفورماتورها ادوات کم تلفاتی هستند و اغلب راندمانی بین 75/0 و 95/0 دارند. بنابراین هر عددی در این فاصله می تواند مقدار مناسبی برای یک حدس اولیه باشد.

با استفاده از این عدد اولیه براحتی می توان مقدار توان مورد نیاز ورودی برحسب وات را محاسبه کرد:

(22-1)

بصورت منطقی از مقدار توان ورودی می توان جریان اولیه را برحسب آمپر محاسبه کرد:

(23-1)

برای ایجاد حالت بهینه در راندمان و نیز اقتصادی تر کردن طراحی باید دو موضوع مهم را در نظر بگیریم:

1- تلفات سیم پیچ اولیه و ثانویه با هم برابر باشند.

2- تلفات آهنی با تلفات مسی کل برابر باشند.

به بیان دیگر یعنی نصف کل تلفات در آهن هسته و نصف دیگر در مس باشند و تلفات مسی بصورت برابر بین سیم پیچی اولیه و ثانویه تقسیم شود.

در این حالت به تجربه فرمول دیگری را می توان بدست آورد که نسبت تعداد دور اولیه و ثانویه را از طریق راندمان به نسبت ولتاژها مربوط می‌سازد:

(24-1)  

برای ایجاد راندمان حداکثر از روش فوق باید فضای قابل دسترس برای سیم پیچی ها در هسته بصورت مساوی بین اولیه و ثانویه تقسیم شود، یعنی سیم پیچی اولیه نصف فضای کل در دسترس برای سیم پیچی ها در هسته را اشغال کند و مجموعه سیم پیچی های ثانویه نیز همگی با هم نصف دیگر فضای در دسترس را اشغال نمایند. منظور از فضای سیم پیچی حجم قسمتی است که توسط سیم در هر سیم پیچی اشغال شده است. شکل های (4-1) و (5-1) این مطلب را توضیح می دهند.

در مواردی ممکن است برای طراحی مقدار رگولاسیون ولتاژ داده شده باشد و از طریق آن باید مقدار راندمان را برای شروع روند طراحی حدس زد. در مورد ارتباط بین رگولاسیون ولتاژ و راندمان می توان رابطه زیر را با تقریب مناسبی بیان کرد:

(25-1)   و

از رابطه بالا رابطه (26-1) بدست خواهد آمد:

(26-1)  و

فصل دوم

هسته در ترانفسورماتورها

در این فصل در مورد انواع هسته و نیز مواد مورد استفاده در هسته ترانسفورماتورهای امروزی مطالبی آورده شده است که با توجه به اهمیت انتخاب هسته در روند طراحی می تواند یکی از قسمتهای مهم این پروژه و نیز پروژه‌های مشابه باشد.

تا کنون ماده هسته به طور مکرر با عنوان آهن بیان می شد. در واقع بیشتر مواقع آهنی وجود ندارد ولی آهن هم می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

معمولاً ماده هسته آلیاژهایی در یک کلاس کاملاً کم آهن می باشد که شامل 85% نیکل به علاوه مقدار کمی آهن و سایر مواد می باشد. ماده دیگری نیز وجود دارد که اصلاً فلز نمی باشد و در واقع یک نوع سرامیک می باشد.

معمولترین نوع هسته فولاد ترکیب شده با آهن با مقدار کمی از سایر مواد می باشد که سایر مواد به صورت قابل ملاحظه سیلیکون می باشد.

مشخصه‌های مواد هسته:

به طور معمول پنج مشخصه هسته باید در نظر گرفته شود:

1- Permeability :

پرمابیلیته توانایی هدایت فلو است و از نظر ریاضی برابر است با نسبت چگالی فلو (B) به نیروی مغناطیس کنندگی ایجاد کننده آن.

(1-2)  

وقتی که B برحسب H رسم گردد منحنی بدست آمده مغناطیس شوندگی یا منحنی اشباع یا به صورت ساده منحنی B-H نامیده می شود (شکل 1-2).

این منحنی B-H برای یک ماده نمونه است که قبلاً کاملاً مغناطیس زدایی شده است و سپس به تدریج در معرض افزایش تدریجی نیروی مغناطیسی کنندگی قرار گرفته و در هر لحظه چگالی فلو اندازه گیری شده است. شیب منحنی در هر نقطه داده شده پرمابیلیته در آن نقطه می باشد. زمانی که محاسبه شود و برحسب B یا H رسم شود مشهود است که ثابت نیست. مقدار تغییر می کند و بنابراین مقدار آن در یک نقطه B یا H داده شده مشخص می شود (شکل 2-2).

در مقادیر کوچک H پرمابیلیته اولیه نامیده می شود. درجات معمولی مواد هسته از قبیل فولاد کم کربن و فولاد سیلیکون دار دارای اولیه کمی می‌باشد آلیاژهی زیادی از جمله انواع آهن نیکل دار در چندین دهه اخیر تلاش شده است برای اینکه اولیه آنها حتی به صورت نامحدود افزایش یابد.

یک اصطلاح دیگر که به صورت متناوب در طراحی ترانسفورماتور مواجه می شویم افزایشی است که بعضی وقتها ظاهری یا ac گفته می‌شود این زمانی است که یک نیروی مغناطیس کنندگی ac روی یک نیروی مغناطیس کنندگی dc گذاشته شود که یک وضعیت مشابه در بعضی انواع مدارهای الکترونیکی می باشد.

اثر این مقدار dc بردن آهن به نزدیک نقطه اشباع است و سپس برای ac این کاهش می یابد در چنین وضعیتی پرمابیلیته بهبود می یابد با در نظر گرفتن یک فاصله هوایی با اندازه بهینه در مدار مغناطیسی شکل 3-2 ، اثر تغییرات فاصله هوایی هسته را روی اندوکتانس سیم پیچی با هسته آهنی را نمایش می‌دهد. سه سطح dc جریان برای یک سطح ثابت نشان داده شده است.

و...

NikoFile