مـقـدمـه

میدانیم امروزه ماشینهای الکتریکی نقش بسیار مهمی در تمام صنایع بالا دستی و پایین دستی ایفاء مینمایند. سوختن ماشینهای الکتریکی علاوه بر خسارتهای مالی، سبب بروز مشکل در ادامه تولید یا خدمات میگرددبه خصوص در صنایع نفتی بخش استخراج توقف تنها چند ساعت ماشین الکتریکی سبب خسارت چند صد هزاردلاری می گردد.
تعمیر ماشینهای الکتریکی به مراتب از ساخت و یا تعویض آنها کم هزینه تر است خصوصاً ماشینهای الکتریکی DC که قیمت برخی از آنها با کاربرد خاص بیش از 15 »پانزده« برابر قیمت تعمیر آنها میباشد.
سوختن ماشینهای الکتریکی بخاطر مسائلی نظیر استفاده از سیم نامرغوب، عایق غیراستاندارد، شمارش اشتباه سیمها در هر شیار (پس از تعمیر) و از آن مهمتر برخی مسائل مهم مکانیکی نظیر عدم هم محوری، عدم بالانس، عدم تقارن و… روی میدهد. در صنعت، اغلب مهندسان برق از محاسبات مربوط به انتقال حرارت ناشی از مسائل مکانیکی که بار اضافی به موتور تحمیل میکند بخاطر پیچیده بودن و یا اطلاع اندکشان از این عامل مهم، صرفنظر میکنند.
نظربه اینکه یکی از مهمترین مواردی که سبب می شود دمادر برخی از نقاط ژنراتورو الکتروموتور افزایش یابد وجود انتقال حرارت ، به صورتهای تشعـشع، هـدایت و جابجـایی مـی باشـد کـه براسـاس جـنس مـواد، نحـوه سـاخت وچیـدمان المانهـای مختلف(مونتاژ) ومشخصات طراحی صورت مـی پـذیرد . هریـک از راههـای مـذکورباعث تاثیراتی می گردد که در نهایت سبب سوختن موتوریاژنراتوریا کاهش عمر مفیدآنها می گردد که بررسی حرارتی در ژ نراتورها وبیـان امکـان سـوختن آنهـاز اهـداف مساله است . استفاده از اطلاعات حاصل از فعالیتهای تجربی در زمینه انتقال حرارتاز دیگر فعالیتهای مهم بوده است که زمینه پیش بینی سوختن زنراتور وعامـل آنـرا تـاحدودی مشخص ساخته است باشد که این موضوع سبب توجه و علاقه بیشترمهندسان مکانیک گردد و در این مزرعه بکـر و کمتـر دسـتخورده فعالیتهـای علمـی و پژوهـشیصورت پذیرد . این پایان نامه شامل 5فصل می باشد که در فصل اول جزییات ساختمانیژنراتور ،فصل دوم روشهای انتقال حرارت در ماشین های الکتریکی فصل سوم گرادیـاندمـا ،فـصل چهـارم فعالیتهـای تجربـی ودر نهایـت فـصل پـنجم شـامل نتیجـه گیـری وپیشنهادات می باشد. در نهایت امیدوارم این کار علمی- صنعتی درجهت کاهش هزینـههای صنعت ریلی کشور سودمندباشد.

جزئیات ساختمانی ژنراتورواگن و بررسی و مدل سازی انتقال حرارت در آن

جزئیات ساختمانی ژنراتورواگن و بررسی و مدل سازی انتقال حرارت در آن

فصل اول : جزئیات ساحتمانی ژنراتور واگن

ژنراتور………………………………………………………………………………………….. 8
1ـ1 ـ استاتور………………………………………………………………………………….. 8
1ـ1ـ1ـ قطبهای اصلی…………………………………………………………………………..8
1ـ1ـ2ـ سیم پیچی میدان اصلی……………………………………………………………….9
1ـ2ـ آرمیچر (روتور)……………………………………………………………………………….9
91ـ2ـ1ـ سیم پیچی آرمیچر……………………………………………………………………10
1ـ3 ـ گیربکس………………………………………………………………………………….10
1ـ4 ـ موادهادی………………………………………………………………………………..11

سیمهای گرد نازک بمقدار زیاد برای سیم پیچی بــوبین دستگاههای اندازه گیری، دستگاه های الکترومغناطیسی و ماشینهای الکتریکی بکار میرود. خصوصیاتی که برای مواد عایق این سیمها لازم است عبارتند از : قابلیت انعطاف، ظرافت، سرعت عمل، استقامت در مقابل تنشها و خراشیدگی در حین عمل سیم پیچی، موادی که عمدتاً برای این منظور بکار میرود عبارتند از : لعاب، پنبه، ریون (الیاف مصنوعی سلولزی)، ابریشم و الیاف شیشه ای

1ـ4ـ1ـ موادهادی مورداستفاده دروسایل حرارتی…………………………………………. 14
1ـ4ـ2ـ درجه حرارت وموادعایق………………………………………………………………. 16
1ـ4ـ3ـ تقسیم بندی موادعایق………………………………………………………………..19
1ـ4ـ4ـ موادعایق برای سیمها…………………………………………………………………20
1ـ4ـ5ـ موادعایق برای ماشینها ………………………………………………………………20

دمای قسمت های داخلی نتایج تجربی نمونه تازه تعمیر شده

دمای قسمت های داخلی نتایج تجربی نمونه تازه تعمیر شده

فصل دوم : روشهای انتقال حرارت

2ـ1ـ انتقال حرارت…………………………………………………………………………….. 23
2ـ1ـ1ـ هدایت…………………………………………………………………………………. 23
2ـ1ـ2ـ تشعشع………………………………………………………………………………. 26
2ـ1ـ3ـ جابجایی………………………………………………………………………………. 30

جابجایی طبیعی……………………………………………………………………………………. 30

جابجایی مصنوعی…………………………………………………………………………………. 31

ـ2ـ قانون نیوتن برای خنک کردن…………………………………………………………………….. 32
2ـ3ـ ذوب فلزات………………………………………………………………………………………. 34

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل سوم : گرادیان درجه حرارت

3ـ1ـ درجه حرارت داخلی……………………………………………………………………………… 38

تلفات در ماشینهای الکتریکی داخل هسته های آهن و سیم پیچیها بصورت حرارت درمی آید این تلفات که در داخل ماشین تولید شده توسط سیال خنک کننده به سطح ماشین انتقال می یابد. این جریان حرارتی داخلی از قسمتهایی که در آنها تولید میشود و انتقال آنها با سیال واسطه به سطوح خنک کننده برای تعیین نقاط گرم و درجه حرارت مواد عایقی که با آنها مواجهند مهم میباشد. اگر سطح مقطع پیچک یا هسته که در آن تلفات بوجود می اید خیلی بزرگ و یا عایق اطراف آنها خیلی ضخیم باشد معمولاً خطر افزایش درجه حرارت داخلی وجود دارد حتی وقتی که درجه حرارت سطح خارجی زیر مقدار حداکثر مجاز باشد. برای اینکه به مواد عایق آسیبی نرسد باید درجه حرارت گرمترین نقاط را تعیین نماییم.  بنابراین مسئله عبارتست از : تعیین اختلاف تقریبی درجه حرارت بین سطح خارجی که از آن حرارت پراکنده میشود و گرمترین نقطه داخـــلی (سیم پیچی) که از آن حرارت بخارج انتقال مییابد. این مسئله چندانکه ساده بنظر می آید سهل نیست زیرا بعلت پیچیدگی طبیعت خود ماشین و اینکه طراح فرمولهای تجربی بکار برده و از نتایج تجربی استفاده کرده است.

3ـ1ـ1ـ محاسبه درجه حرارت داخلی ……………………………………………………………….. 39
3ـ1ـ2ـ گرادیان دما در هسته ها ……………………………………………………………………. 40

هسته یک ماشین الکتریکی در شکل 3ـ2و3 نشان داده شده است. هسته از ورقهای فولاد تشکیل شده که بوسیله ورنی نسبت بهم عایق شده اند. هسته با شار متفاوت مواجه
است و بنابراین در آن تلفات حرارتی بوجود خواهد آمد.گرمترین قسمت هسته نقطه O است و حرارت از مرکز به سطوح A و B هدایت میشود.  مسیر انتقال حرارت در طول محور x در عرض ورقهاست در حالی که مسیر انتقال حرارت در طول محور y در طول ورقها

3ـ1ـ3ـ انتقال حرارت در صفحه………………………………………………………………………. 42
3ـ1ـ4ـ مقاومت مخصوص حرارت سیم پیچی………………………………………………………. 44
3ـ1ـ5ـ گرادیان درجه حــــرارت در هادیهای واقع در شیــــارها……………………………………. 46
3ـ2ـ نظر یه گرم شدن جسم جامد …………………………………………………………………..49
3ـ2ـ1ـ گرم شدن 51 ثابت زمانی گرم شدن………………………………………………………… 54

3ـ2ـ2ـ خنک شدن 56 ثابت زمانی سردشدن 57 درجه حرارت نهایی پایدار ………………………58

ـ3ـ نکات برجسته منحنی گرم شدن………………………………………………………………….. 58
3ـ4ـ مقادیر نامی تعیین مقادیر نامی برای کار مداوم 62 تعیین مقادیر نامی برای کار کوتاه مدت….. 62
تعیین مقادیر نامی برای کار تناوبی 3ـ5ـ افزایش درجه حرارت در شرایط کار کوتاه مدت…………… 62
3ـ6ـ افزایش درجه حرارت در شرایط کار تناوبی…………………………………………………………. 64
3ـ7ـ گرم شدن سریع هادیها ………………………………………………………………………………66
3ـ8ـ محاسبه درجه حرارت نقاط گرم ماشین…………………………………………………………… 68
3ـ9ـ محاسبه افزایش درجه حرارت سطحی……………………………………………………………. 70
3ـ9ـ1ـ محاسبه افزایش درجه حرارت آرمیچر…………………………………………………………….. 72
3ـ9ـ2ـ محاسبه افزایش درجه حرارت پیچکهای تحریک………………………………………………… 74
3ـ10ـ اندازه گیری افزایش درجه حرارت…………………………………………………………………… 76

فصل چهارم روشهای تجربی

در مرکز ماشینهای الکتریکی ایران از زیرمجموعه های گروه پژوهـشی ماشـین بـه علـت  وجود موتور و ژنراتورهای مختلف مکانیزم کارتجربی مورد توجه قرارگرفت .  ابتدا ژنراتورهای واگن 20 کیلو وات به صورت رندم براساس حالت تعمیر شده و یا تعمیر  نشده انتخاب کردیم پس از انتخاب به منظور شبیه سـازی بـا محـیط واقعـی راه آهـن  آنها را بر روی فیکسچر هایی نصب نمودیم تا بتوانیم ضمن حرکت ژنراتور با ژنراتور دیگر  ضمن انتقال توان مکانیکی به الکتریکی از طریق گیربکس جهت بررسـی ،مـشابهت هایی را ایجاد نمودیم بدیهی است حالت فوق بجز لحظه روشن شدن که با شوک الکتریکی همراه  است حالتی پایدار فرض شد چرا که ژنراتور پس ازمدتی کاربـه حـداکثر دمـای خـودمی  رسد که آنرا دمای گرم شدن ماشین می نامند و از آن بالاتر نمی رود که کاملا محاسبات آن درفصل سوم تشریح گردیده است .  پس از نصب ژنراتورانـدازه گیـری دمـا با اسـتفاده از ترمـومتر لیـزری کـالیبره شـده  در زمانهای مختلف صورت پـذیرفت البتـه دمـادر قـسمتهای مختلـف بیرونـی و داخلـی سنجیده گردید ابتدا قسمتهای بیرونی دمایش سنجیده گردید و سپس به کمـک دمونتـاژ،  دمای قسمتهای داخلی مورد ارزیابی قرارگرفت که مشکل ازاین جا ناشی گردید که بـرای  اندازه گیری دما در قسمتهای داخلی بدون آسیب رساندن به ژنراتور واگـن راهـی وجـود  نداشت لذا با دمونتاژ و خروج زنرروتور از داخل استاتور یعنـی باوقفـه درکارماشـین،دما صورت پذیرفت وشببیه سازی گردید. بدیهی است به علت استفاده عملی ازنتایج دما درزنراتورهای مختلف اندازه گیـری شـد  و در نتایج امکان پیش بینی حاصل از دمـا فراهم گردیـد علاوه بـرآن ایـن در هـوای گـرم  وسرد صورت گرفت. دما درنقاط مختلف ژنراتوراندازه گرفته شـد مقـادیر آن ونمودارهـای ترسـیمی همگـی  درنتایج مشخص است.درضمن این مقادیر برای دمـای25،12و50سـانتیگراد صـاق مـی  باشد

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست جداول

ـ1ـ مقایسه مشخصات مس وآلومینیوم………………………………………………………………….. 11
1ـ2ـ اطلاعات مربوط به سیمهای مقاومت دار………………………………………………………… 14- 13
2ـ1ـمقادیر مقاوت مخصوص حرارتی برای موادمختلف………………………………………………… 26- 25
2ـ2ـ ضریب تشعشع…………………………………………………………………………………………… 27
2ـ3ـ حرارت مخصوص انتقالی بوسیله تشعشع……………………………………………………………… 29
2ـ4ـ حرارت مخصوص انتقالی بوسیله تشعشع وجابجایی در40درجه…………………………………….. 33
2ـ5ـ ضریب پرسی………………………………………………………………………………………………. 36

فهرست نمودار

منحنی گرم شدن 79 منحنی سرد شدن 80 دمای نقاط بیرونی ودرونی ژنراتور واگن تازه تعمیری……… 89- 90

دمای نقاط بیرونی ودرونی باقابلیت سوختن بخاطر گیربکس…………………………………………………….. 91-92

دمای نقاط بیرونی ودرونی باقابلیت سوختن بخاطر قطب…………………………………………………………… 93-94

دمای نقاط بیرونی ودرونی دراتاق گرم 95-96 دمای نقاط بیرونی ودرونی دراتاق سرد………………………… 97-98

Abstract
We know electrical machines have two main parts. Temperature rise is one of the most important specification in generators and motors. Some methods of heat transfer in electric machines are radiation, convection and conduction. Heat transfer in electric machines is substantial material , design, construction and assemble.
In this project modeling of heat transfer in generator is purpose. Heat transfer in AC and DC machines is noticed very less because it is a hard problem . Heat transfer methods in electrical machines are conduction, convection and radiation. New research Procedure is done in my project and Gradiant temperature for calculations, Gradiant temperature in rotor and stator, Gradiant temperature in conduct with heat transfer equation .Show in the project, the principle part of research that is most important. We try to measure temperature rise in electrical machines on the have of our experience. In fact we can precaution electrical machines burning from temperature rise survey in hot points

میدانیم ماشین های الکتریکی شامل دو قسمت عمده انـد اسـتاتور کـه خـود از قطبهـای  اصلی، کمکی، سیم پیچی قطب اصلی، سیم پیچی قطب کمکی و روتـور کـه آنهـم شـامل  سیم پیچی آرمیچر، کالکتور، جاروبکها بهمراه متعلقات، یاتاقان و… تشکیل گردیده است.
یکی از مهمترین مواردی که سبب می شود دمادر برخی از نقاط ژنراتور والکتروموتـور  افزایش یابد وجود انتقال حرارت ، به صورتهای تشعشع، هدایت وجابجـایی مـی باشـد
که براساس جنس مواد،نحوه ساخت وچیـدمان المانهـای مختلـف(مونتـاژ)ومشخـصات طراحی صورت میگیرد.  گرم شدن سیم پیچها به خاطر عبور جریان الکتریکـی ، افـزایش دمـای قطـب وافـزایش  سایر المانهای ماشین را به همراه دارد و به علت ایجاد اختلاف دما سبب انتقال حرارت  می گردد که در نهایت سبب سوختن موتوریاژنراتـور مـی گـردد کـه بررسـی دمـایی ماشین های الکتریکی بصورت عام وژنراتورهای واگن به صورت خاص از اهداف مساله است.
مکانیزمهای مختلف انتقال حرارت در الکتروموتورها هدایت، تشعشع وجابجایی بمانندتمام ماشینهای الکتریکی DC و AC هستند. شاید بدلایل پیچیدگی،کمتربه محاسبات انها توجه شده است، دراین پایان نامه بررسیهای نوینی صورت پذیرفت و گرادیان دما براساس محاسبه های داخلی، گرادیان دما در هسته اعم از روتور و استاتور، گرادیان دما در هادیها (سیم پیچی) با استفاده از روابط انتقال حرارت، معادلاتی ساده برای ماشینهای الکتریکی ارائه گردید،شایدکاربردی ترین واصلی ترین سمت این پژوهش بر اساس این زیر ساختهای علمی و تجربی میباشد.  درضمن بااستفاده از ترمومتر لیزری دمادرنقاط مختلف تعدادی ژنراتور واگن اندازه گیری گردیدوبا استفاده از اطلاعات تجربی بدست آمده، سعی نمودیم تا حدودی نقاط برجسته در گرم شدن و دمای آنرا مشخص نماییم تا بدین صورت علل افزایش دما را نشان دهیم و براساس آن اشاره ای به مهمترین عامل سوختن زنراتورهای واگن بنماییم که کاربردآن در صنعت می باشد.  درانتهابابررسی دمادرژنراتورهای مختلف اماازیک گروه به هدفمان که امکان پیش بینی سوختن ژنراتورهای فوق بعنوان مهمترین هدف عملی بوددست یافتیم.


مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.



فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

 فایل word

قیمت35000تومان