مـقـدمـه

ميدانيم امروزه ماشينهاي الكتريكي نقش بسيار مهمي در تمام صنايع بالا دستي و پايين دستي ايفاء مينمايند. سوختن ماشينهاي الكتريكي علاوه بر خسارتهاي مالي، سبب بروز مشكل در ادامه توليد يا خدمات ميگرددبه خصوص در صنايع نفتي بخش استخراج توقف تنها چند ساعت ماشين الكتريكي سبب خسارت چند صد هزاردلاري مي گردد.
تعمير ماشينهاي الكتريكي به مراتب از ساخت و يا تعويض آنها كم هزينه تر است خصوصاً ماشينهاي الكتريكي DC كه قيمت برخي از آنها با كاربرد خاص بيش از 15 »پانزده« برابر قيمت تعمير آنها ميباشد.
سوختن ماشينهاي الكتريكي بخاطر مسائلي نظير استفاده از سيم نامرغوب، عايق غيراستاندارد، شمارش اشتباه سيمها در هر شيار (پس از تعمير) و از آن مهمتر برخي مسائل مهم مكانيكي نظير عدم هم محوري، عدم بالانس، عدم تقارن و… روي ميدهد. در صنعت، اغلب مهندسان برق از محاسبات مربوط به انتقال حرارت ناشي از مسائل مكانيكي كه بار اضافي به موتور تحميل ميكند بخاطر پيچيده بودن و يا اطلاع اندكشان از اين عامل مهم، صرفنظر ميكنند.
نظربه اينكه يكي از مهمترين مواردي كه سبب مي شود دمادر برخي از نقاط ژنراتورو الكتروموتور افزايش يابد وجود انتقال حرارت ، به صورتهاي تشعـشع، هـدايت و جابجـايي مـي باشـد كـه براسـاس جـنس مـواد، نحـوه سـاخت وچيـدمان المانهـاي مختلف(مونتاژ) ومشخصات طراحي صورت مـي پـذيرد . هريـك از راههـاي مـذكورباعث تاثيراتي مي گردد كه در نهايت سبب سوختن موتورياژنراتوريا كاهش عمر مفيدآنها مي گردد كه بررسي حرارتي در ژ نراتورها وبيـان امكـان سـوختن آنهـاز اهـداف مساله است . استفاده از اطلاعات حاصل از فعاليتهاي تجربي در زمينه انتقال حرارتاز ديگر فعاليتهاي مهم بوده است كه زمينه پيش بيني سوختن زنراتور وعامـل آنـرا تـاحدودي مشخص ساخته است باشد كه اين موضوع سبب توجه و علاقه بيشترمهندسان مكانيك گردد و در اين مزرعه بكـر و كمتـر دسـتخورده فعاليتهـاي علمـي و پژوهـشيصورت پذيرد . اين پايان نامه شامل 5فصل مي باشد كه در فصل اول جزييات ساختمانيژنراتور ،فصل دوم روشهاي انتقال حرارت در ماشين هاي الكتريكي فصل سوم گراديـاندمـا ،فـصل چهـارم فعاليتهـاي تجربـي ودر نهايـت فـصل پـنجم شـامل نتيجـه گيـري وپيشنهادات مي باشد. در نهايت اميدوارم اين كار علمي- صنعتي درجهت كاهش هزينـههاي صنعت ريلي كشور سودمندباشد.

جزئيات ساختماني ژنراتورواگن و بررسی و مدل سازی انتقال حرارت در آن

جزئيات ساختماني ژنراتورواگن و بررسی و مدل سازی انتقال حرارت در آن

فصل اول : جزئیات ساحتمانی ژنراتور واگن

ژنراتور………………………………………………………………………………………….. 8
1ـ1 ـ استاتور………………………………………………………………………………….. 8
1ـ1ـ1ـ قطبهاي اصلي…………………………………………………………………………..8
1ـ1ـ2ـ سيم پيچي ميدان اصلي……………………………………………………………….9
1ـ2ـ آرميچر (روتور)……………………………………………………………………………….9
91ـ2ـ1ـ سيم پيچي آرميچر……………………………………………………………………10
1ـ3 ـ گيربكس………………………………………………………………………………….10
1ـ4 ـ موادهادي………………………………………………………………………………..11

سيمهاي گرد نازك بمقدار زياد براي سيم پيچي بــوبين دستگاههاي اندازه گيري، دستگاه هاي الكترومغناطيسي و ماشينهاي الكتريكي بكار ميرود. خصوصياتي كه براي مواد عايق اين سيمها لازم است عبارتند از : قابليت انعطاف، ظرافت، سرعت عمل، استقامت در مقابل تنشها و خراشيدگي در حين عمل سيم پيچي، موادي كه عمدتاً براي اين منظور بكار ميرود عبارتند از : لعاب، پنبه، ريون (الياف مصنوعي سلولزي)، ابريشم و الياف شيشه اي

1ـ4ـ1ـ موادهادي مورداستفاده دروسايل حرارتي…………………………………………. 14
1ـ4ـ2ـ درجه حرارت وموادعايق………………………………………………………………. 16
1ـ4ـ3ـ تقسيم بندي موادعايق………………………………………………………………..19
1ـ4ـ4ـ موادعايق براي سيمها…………………………………………………………………20
1ـ4ـ5ـ موادعايق براي ماشينها ………………………………………………………………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 هدايت…………………………………………………………………………………. 23
2ـ1ـ2ـ تشعشع………………………………………………………………………………. 26
2ـ1ـ3ـ جابجايي………………………………………………………………………………. 30

جابجايي طبيعي……………………………………………………………………………………. 30

جابجايي مصنوعي…………………………………………………………………………………. 31

ـ2ـ قانون نيوتن براي خنك كردن…………………………………………………………………….. 32
2ـ3ـ ذوب فلزات………………………………………………………………………………………. 34

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

فصل سوم : گراديان درجه حرارت

3ـ1ـ درجه حرارت داخلي……………………………………………………………………………… 38

تلفات در ماشينهاي الكتريكي داخل هسته هاي آهن و سيم پيچيها بصورت حرارت درمي آيد اين تلفات كه در داخل ماشين توليد شده توسط سيال خنك كننده به سطح ماشين انتقال مي يابد. اين جريان حرارتي داخلي از قسمتهايي كه در آنها توليد ميشود و انتقال آنها با سيال واسطه به سطوح خنك كننده براي تعيين نقاط گرم و درجه حرارت مواد عايقي كه با آنها مواجهند مهم ميباشد. اگر سطح مقطع پيچك يا هسته كه در آن تلفات بوجود مي ايد خيلي بزرگ و يا عايق اطراف آنها خيلي ضخيم باشد معمولاً خطر افزايش درجه حرارت داخلي وجود دارد حتي وقتي كه درجه حرارت سطح خارجي زير مقدار حداكثر مجاز باشد. براي اينكه به مواد عايق آسيبي نرسد بايد درجه حرارت گرمترين نقاط را تعيين نماييم.  بنابراين مسئله عبارتست از : تعيين اختلاف تقريبي درجه حرارت بين سطح خارجي كه از آن حرارت پراكنده ميشود و گرمترين نقطه داخـــلي (سيم پيچي) كه از آن حرارت بخارج انتقال مييابد. اين مسئله چندانكه ساده بنظر مي آيد سهل نيست زيرا بعلت پيچيدگي طبيعت خود ماشين و اينكه طراح فرمولهاي تجربي بكار برده و از نتايج تجربي استفاده كرده است.

3ـ1ـ1ـ محاسبه درجه حرارت داخلي ……………………………………………………………….. 39
3ـ1ـ2ـ گراديان دما در هسته ها ……………………………………………………………………. 40

هسته يك ماشين الكتريكي در شكل 3ـ2و3 نشان داده شده است. هسته از ورقهاي فولاد تشكيل شده كه بوسيله ورني نسبت بهم عايق شده اند. هسته با شار متفاوت مواجه
است و بنابراين در آن تلفات حرارتي بوجود خواهد آمد.گرمترين قسمت هسته نقطه O است و حرارت از مركز به سطوح A و B هدايت ميشود.  مسير انتقال حرارت در طول محور x در عرض ورقهاست در حالي كه مسير انتقال حرارت در طول محور y در طول ورقها

3ـ1ـ3ـ انتقال حرارت در صفحه………………………………………………………………………. 42
3ـ1ـ4ـ مقاومت مخصوص حرارت سيم پيچي………………………………………………………. 44
3ـ1ـ5ـ گراديان درجه حــــرارت در هاديهاي واقع در شيــــارها……………………………………. 46
3ـ2ـ نظر يه گرم شدن جسم جامد …………………………………………………………………..49
3ـ2ـ1ـ گرم شدن 51 ثابت زماني گرم شدن………………………………………………………… 54

3ـ2ـ2ـ خنك شدن 56 ثابت زماني سردشدن 57 درجه حرارت نهايي پايدار ………………………58

ـ3ـ نكات برجسته منحني گرم شدن………………………………………………………………….. 58
3ـ4ـ مقادير نامي تعيين مقادير نامي براي كار مداوم 62 تعيين مقادير نامي براي كار كوتاه مدت….. 62
تعيين مقادير نامي براي كار تناوبي 3ـ5ـ افزايش درجه حرارت در شرايط كار كوتاه مدت…………… 62
3ـ6ـ افزايش درجه حرارت در شرايط كار تناوبي…………………………………………………………. 64
3ـ7ـ گرم شدن سريع هاديها ………………………………………………………………………………66
3ـ8ـ محاسبه درجه حرارت نقاط گرم ماشين…………………………………………………………… 68
3ـ9ـ محاسبه افزايش درجه حرارت سطحي……………………………………………………………. 70
3ـ9ـ1ـ محاسبه افزايش درجه حرارت آرميچر…………………………………………………………….. 72
3ـ9ـ2ـ محاسبه افزايش درجه حرارت پيچكهاي تحريك………………………………………………… 74
3ـ10ـ اندازه گيري افزايش درجه حرارت…………………………………………………………………… 76

فصل چهارم روشهاي تجربي

در مركز ماشينهاي الكتريكي ايران از زيرمجموعه هاي گروه پژوهـشي ماشـين بـه علـت  وجود موتور و ژنراتورهاي مختلف مكانيزم كارتجربي مورد توجه قرارگرفت .  ابتدا ژنراتورهاي واگن 20 كيلو وات به صورت رندم براساس حالت تعمير شده و يا تعمير  نشده انتخاب كرديم پس از انتخاب به منظور شبيه سـازي بـا محـيط واقعـي راه آهـن  آنها را بر روي فيكسچر هايي نصب نموديم تا بتوانيم ضمن حركت ژنراتور با ژنراتور ديگر  ضمن انتقال توان مكانيكي به الكتريكي از طريق گيربكس جهت بررسـي ،مـشابهت هايي را ايجاد نموديم بديهي است حالت فوق بجز لحظه روشن شدن كه با شوك الكتريكي همراه  است حالتي پايدار فرض شد چرا كه ژنراتور پس ازمدتي كاربـه حـداكثر دمـاي خـودمي  رسد كه آنرا دماي گرم شدن ماشين مي نامند و از آن بالاتر نمي رود كه كاملا محاسبات آن درفصل سوم تشريح گرديده است .  پس از نصب ژنراتورانـدازه گيـري دمـا با اسـتفاده از ترمـومتر ليـزري كـاليبره شـده  در زمانهاي مختلف صورت پـذيرفت البتـه دمـادر قـسمتهاي مختلـف بيرونـي و داخلـي سنجيده گرديد ابتدا قسمتهاي بيروني دمايش سنجيده گرديد و سپس به كمـك دمونتـاژ،  دماي قسمتهاي داخلي مورد ارزيابي قرارگرفت كه مشكل ازاين جا ناشي گرديد كه بـراي  اندازه گيري دما در قسمتهاي داخلي بدون آسيب رساندن به ژنراتور واگـن راهـي وجـود  نداشت لذا با دمونتاژ و خروج زنرروتور از داخل استاتور يعنـي باوقفـه دركارماشـين،دما صورت پذيرفت وشببيه سازي گرديد. بديهي است به علت استفاده عملي ازنتايج دما درزنراتورهاي مختلف اندازه گيـري شـد  و در نتايج امكان پيش بيني حاصل از دمـا فراهم گرديـد علاوه بـرآن ايـن در هـواي گـرم  وسرد صورت گرفت. دما درنقاط مختلف ژنراتوراندازه گرفته شـد مقـادير آن ونمودارهـاي ترسـيمي همگـي  درنتايج مشخص است.درضمن اين مقادير براي دمـاي25،12و50سـانتيگراد صـاق مـي  باشد

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

فهرست جداول

ـ1ـ مقايسه مشخصات مس وآلومينيوم………………………………………………………………….. 11
1ـ2ـ اطلاعات مربوط به سيمهاي مقاومت دار………………………………………………………… 14- 13
2ـ1ـمقادير مقاوت مخصوص حرارتي براي موادمختلف………………………………………………… 26- 25
2ـ2ـ ضريب تشعشع…………………………………………………………………………………………… 27
2ـ3ـ حرارت مخصوص انتقالي بوسيله تشعشع……………………………………………………………… 29
2ـ4ـ حرارت مخصوص انتقالي بوسيله تشعشع وجابجايي در40درجه…………………………………….. 33
2ـ5ـ ضريب پرسي………………………………………………………………………………………………. 36

فهرست نمودار

منحني گرم شدن 79 منحني سرد شدن 80 دماي نقاط بيروني ودروني ژنراتور واگن تازه تعميري……… 89- 90

دماي نقاط بيروني ودروني باقابليت سوختن بخاطر گيربكس…………………………………………………….. 91-92

دماي نقاط بيروني ودروني باقابليت سوختن بخاطر قطب…………………………………………………………… 93-94

دماي نقاط بيروني ودروني دراتاق گرم 95-96 دماي نقاط بيروني ودروني 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

ميدانيم ماشين هاي الكتريكي شامل دو قسمت عمده انـد اسـتاتور كـه خـود از قطبهـاي  اصلي، كمكي، سيم پيچي قطب اصلي، سيم پيچي قطب كمكي و روتـور كـه آنهـم شـامل  سيم پيچي آرميچر، كالكتور، جاروبكها بهمراه متعلقات، ياتاقان و… تشكيل گرديده است.
يكي از مهمترين مواردي كه سبب مي شود دمادر برخي از نقاط ژنراتور والكتروموتـور  افزايش يابد وجود انتقال حرارت ، به صورتهاي تشعشع، هدايت وجابجـايي مـي باشـد
كه براساس جنس مواد،نحوه ساخت وچيـدمان المانهـاي مختلـف(مونتـاژ)ومشخـصات طراحي صورت ميگيرد.  گرم شدن سيم پيچها به خاطر عبور جريان الكتريكـي ، افـزايش دمـاي قطـب وافـزايش  ساير المانهاي ماشين را به همراه دارد و به علت ايجاد اختلاف دما سبب انتقال حرارت  مي گردد كه در نهايت سبب سوختن موتورياژنراتـور مـي گـردد كـه بررسـي دمـايي ماشين هاي الكتريكي بصورت عام وژنراتورهاي واگن به صورت خاص از اهداف مساله است.
مكانيزمهاي مختلف انتقال حرارت در الكتروموتورها هدايت، تشعشع وجابجايي بمانندتمام ماشينهاي الكتريكي DC و AC هستند. شايد بدلايل پيچيدگي،كمتربه محاسبات انها توجه شده است، دراين پايان نامه بررسيهاي نويني صورت پذيرفت و گراديان دما براساس محاسبه هاي داخلي، گراديان دما در هسته اعم از روتور و استاتور، گراديان دما در هاديها (سيم پيچي) با استفاده از روابط انتقال حرارت، معادلاتي ساده براي ماشينهاي الكتريكي ارائه گرديد،شايدكاربردي ترين واصلي ترين سمت اين پژوهش بر اساس اين زير ساختهاي علمي و تجربي ميباشد.  درضمن بااستفاده از ترمومتر ليزري دمادرنقاط مختلف تعدادي ژنراتور واگن اندازه گيري گرديدوبا استفاده از اطلاعات تجربي بدست آمده، سعي نموديم تا حدودي نقاط برجسته در گرم شدن و دماي آنرا مشخص نماييم تا بدين صورت علل افزايش دما را نشان دهيم و براساس آن اشاره اي به مهمترين عامل سوختن زنراتورهاي واگن بنماييم كه كاربردآن در صنعت مي باشد.  درانتهابابررسي دمادرژنراتورهاي مختلف اماازيك گروه به هدفمان كه امكان پيش بيني سوختن ژنراتورهاي فوق بعنوان مهمترين هدف عملي بوددست يافتیم.


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