تحليل چندفيزيكه و بهينه سازي موتور سنكرون ابررسانا توان بالا

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

برق

كارشناسي ارشد

امروزه با پيشرفت هاي چشمگير در فناوري ساخت مواد ابررسانا، استفاده از اين مواد افزايش بسيار زيادي داشته كه مي توان به مهندسي پزشكي، قدرت و الكترونيك اشاره كرد. استفاده از سيم هاي ابررسانا در ماشين هاي الكتريكي اعم از ترانسفورماتورها، ژنراتورهاي سنكرون و موتورهاي پيشران نيز در سال هاي اخير پيشرفت زيادي داشته كه محدوديت بارگذاري هاي ماشين را بهبود مي بخشد. يكي از مهم ترين چالش ها براي سيم هاي ابررسانا قيمت زياد اين سيم ها بوده كه با پيشرفت هاي شكل گرفته در اين حوزه مانند سيم هاي پايه آهن (آلياژ آهن)، اين چالش نيز تا حد خوبي مرتفع شده است. در اين پايان نامه، يك موتور سنكرون ابررسانا 36/5 مگاوات و 120 دور بر دقيقه با سيم پيچ‌هاي ميدان متشكل از سيم هاي ابررساناي پايه آهن طراحي و مورد مطالعه قرار گرفته است. سيم ابررساناي پايه آهن در قسمت ميدان استفاده شده است كه به دليل مقادير بحراني زياد (تا 5^10 آمپر بر ميلي متر مربع) و قيمت مناسب (كمتر از 10 دلار) پتانسيل رقابت در حوزه ماشين هاي ابررسانا را افزايشمي دهد. همچنين در اين پايان نامه، روشطراحي موتور سنكرون ابررسانا و چگونگي پيش بيني ميدان هاي مغناطيسي در بخش هاي مختلف موتور به همراه تحليل چندفيزيكه انجام شده است. طراحي يك الكتروموتور ابعاد مختلفي داشته كه نمي توان تنها در صورت دريافت تاييديه از تحليل الكترومغناطيسي طراحي انجام شده را كامل و يا قابل اجرا دانست بنابراين، بررسي چندفيزيكه براي طراحي يك ماشين الكتريكي ضروري است. موتور ابررساناي طراحي شده در اين پايان نامه به دليل وجود برخي از تفاوت ها در ساختار و مواد استفاده شده در موتور، اهميت انجام تحليل چندفيزيكه را براي اين موتور افزايش مي دهد. استفاده از سي مپيچ هاي مسي در قسمت آرميچر سبب ايجاد منابع حرارتي با مقدار زياد در اين قسمت از الكتروموتور شده كه مي بايست قابليت تحمل اين حرارت در ساختار موتور و مواد جديد استفاده شده وجود داشته باشد. تحليل حرارتي موتور سنكرون طراحي شده در اين مطالعه انجام و نتايج بررسي ارائه شده است. نيروي اعمال شده بر دندانه هاي آرميچر نيز به دليل استفاده از ماده جديد نياز به بررسي داشته بنابراين، معيار فون ميزس در اين بخش از موتور بررسي شد. موتورهاي سنكرون ابررسانا 36/5 مگاوات ساخته شده با مواد ابررساناي دما بالا و موتور مشابه بازطراحي شده با ابررساناي دما پايين با موتور پيشنهادي مقايسه شده و در نهايت موتور سنكرون ابررساناي بهينه اي با هدف استفاده در سيستم پيشران كشتي ارائه شده كه داراي راندمان بيش از %99 است. نتايج ارزيابي هاي اين موتور، مدل قابل قبولي را براي آن نشان مي دهند.

219009

الكترونيك قدرت و ماشين‌هاي الكتريكي

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان