پروژه مهندسی برق – چکیده
پروژه مهندسی برق – در این پایان نامه ابتدا مرور مختصری برانواع یاتاقان های مکانیکی و یاتاقان های مغناطیسی از نظر اصول عملکرد انجام گرفته است و مقایسه ای بین ویژگی های هرکدام از دسته بندی فوق صورت گرفته است .() یاتاقان های مکانیکی به دلیل مشکلاتی از جمله آلودگی، خرابی ناشی از بد جا زدن، نیاز به روان سازی با روغن، اصطکاک و مشکلات دیگری که به آن ها اشاره خواهد شد، کنار گذاشته می شوند و با توجه به مزایای یاتاقان های مغناطیسی نسبت به سایر یاتاقان ها، ازجمله کارکرد در سرعت های بالا و کارکرد بدون تماس و اصطکاک، تمرکز بر یاتاقان های مغناطیسی می باشد.
در ادامه پس از بررسی انواع یاتاقان-های مغناطیسی از جهات مختلف و با انتخاب یاتاقان مغناطیسی فعال چند قطبی، مدل سازی یک یاتاقان سه قطبی با استفاده از روش تحلیلی مدار معادل مغناطیسی انجام می پذیرد. سپس با استفاده از معادلات ماکسول و معادلات تحلیلی دو بعدی، مدل استاتیک دقیقی از یاتاقان های مغناطیسی فعال ارائه می گردد و نتایج حاصل شده از هر دو روش مدل سازی توسط روش های عددی ارزیابی می شود که نتایج مقایسه بیانگر دقت عمل مدل تحلیلی میباشد و در نهایت بر مبنای مدل مدار معادل مغناطیسی، طراحی بهینه ی یاتاقان های مغناطیسی انجام می پذیرد .
اهداف پایان نامه
بنابراین، هدف از این پروژه دستیابی به مدل دقیق یاتاقان های مغناطیسی و طراحی بهینه ی آن ها با در نظر گرفتن کاهش تلفات و کاهش حجم به عنوان توابع هدف و قابلیت تعلیق مورد نظر به عنوان قید می باشد. با توجه به اهمیت یاتاقان های مغناطیسی در کاربردهای سرعت بالا لزوم طراحی صحیح این ادوات الکترومغناطیسی به شدت احساس می شود. ناگفته پیداست که طراحی بهینه ی این ادوات، بدون دسترسی به مدل دقیق و با سرعت محاسبات بالا، امکان پذیر نمی باشد.
واژه های کلیدی: یاتاقان های مغناطیسی، مدل تحلیلی مدار معادل مغناطیسی، مدل تحلیلی دو بعدی، طراحی بهینه
پروژه ارشد مهندسی برق – فهرست
۱. فصل اول: مقدمه ۱
۱-۱- مقدمه ۲
۱-۲- تاریخچهی پیدایش و تکامل یاتاقانها ۳
۱-۳- شیوههای نوین ۵
۱-۴- هدف تحقیق و اهمیت آن ۷
۱-۵- نوآوری تحقیق ۷
۱-۶- ساختار گزارش ۸
۱-۷- بررسی زمینههای کاربردی و نظری موضوع ۱۰
۲. فصل دوم: معرفی انواع یاتاقانها و مروری بر کارهای انجام شده ۱۳
۲-۱- مقدمه ۱۴
۲-۲- تعاریف، اصول و مبانی نظری ۱۴
۲-۲-۱- اساس و عملکرد یاتاقانها ۱۴
۲-۲-۲- دستهبندی یاتاقانها ۱۵
۲-۲-۲-۱- یاتاقانها از نظر باری که به آنها وارد میشود ۱۵
۲-۲-۲-۲- یاتاقانها از نظر ساختمان ۱۶
۲-۲-۳- علل خرابی یاتاقانهای مکانیکی ۲۰
۲-۲-۴- انواع سیستمهای یاتاقانهای مغناطیسی ۲۲
۲-۲-۵- اساس کار یاتاقانهای مغناطیسی فعال ۲۴
۲-۲-۶- سیستم کنترل یاتاقانهای مغناطیسی فعال ۲۵
۲-۲-۷- یاتاقانهای شعاعی ۲۶
۲-۲-۷-۱- پیکربندی ساختمان الکترومگنتهای شعاعی ۲۷
۲-۲-۸- مقایسه بین یاتاقانهای هشت قطبی و سه قطبی ۲۹
۲-۲-۹- زاویهی جهتگیری قطب در یاتاقانهای مغناطیسی فعال سه قطبی ۳۲
۲-۲-۱۰- مزیت های یاتاقان های مغناطیسی ۳۶
۲-۳- مروری بر ادبیات موضوع ۳۷
۳. فصل سوم: مدل تحلیلی صفر بعدی (مدل مدار معادل مغناطیسی) ۴۶
۳-۱- مقدمه ۴۷
۳-۲- اصول روش مدار معادل مغناطیسی ۴۸
۳-۲-۱- محاسبهی رلوکتانس شکلهای منظم ۴۹
۳-۲-۲- منابع انرژی ۵۰
۳-۲-۳- مسیر شار مغناطیسی ۵۱
۳-۲-۴- مدار معادل مغناطیسی ۵۲
۳-۲-۴-۱- مدار معادل مغناطیسی ساده شده ۵۴
۳-۳- محاسبات شار مغناطیسی ۵۵
۳-۴- مشخصات یاتاقان مغناطیسی فعال سه قطبی مدلسازی شده به روش تحلیلی صفر بعدی ۵۷
۴. فصل چهارم: مدل تحلیلی دو بعدی ۶۰
۴-۱- مقدمه ۶۱
۴-۲- اصول روش تحلیلی دو بعدی ۶۱
۴-۲-۱- فرضیات ۶۲
۴-۲-۲- تقسیمبندی زیر ناحیهها ۶۲
۴-۲-۳- معادلات مشتقات جزئی حاکم ۶۳
۴-۲-۳-۱- معادلات مشتقات جزئی حاکم با در نظر گرفتن میدان ناشی از عکس العمل جریان گردابی ۶۶
۴-۲-۳-۲- معادلات مشتقات جزئی حاکم بدون در نظر گرفتن میدان ناشی از عکس العمل جریان گردابی ۶۷
۴-۲-۴- شرایط مرزی ۶۸
۴-۳- معادلات مشتقات جزئی حاکم بر یاتاقانهای مغناطیسی فعال ۶۸
۴-۳-۱- معادلات مشتقات جزئی حاکم مرتبهی صفر ۶۹
۴-۳-۲- شرایط مرزی مرتبهی صفر ۷۲
۴-۳-۳- محاسبهی چگالی شار میدان مغناطیسی مرتبهی صفر ۸۰
۴-۳-۴- معادلات مشتقات جزئی حاکم مرتبهی یک ۸۲
۴-۳-۵- شرایط مرزی مرتبهی یک ۸۴
۴-۳-۶- محاسبهی چگالی شار میدان مغناطیسی مرتبهی یک ۹۵
۵. فصل پنجم: نتایج مدلسازی، بهینهسازی ۹۷
۵-۱- مقدمه ۹۸
۵-۲- نتایج مدلسازی صفر بعدی ۹۸
۵-۳- نتایج مدلسازی دو بعدی ۱۰۰
۵-۳-۱- نتایج مدلسازی دو بعدی بدون وجود عدم هممرکزی ۱۰۰
۵-۳-۲- نتایج مدلسازی دو بعدی با وجود عدم هممرکزی ۱۰۲
۵-۴- بهینهسازی و طراحی یاتاقان مغناطیسی فعال سه قطبی ۱۰۷
۵-۴-۱- الگوریتم آموزش و یادگیری ۱۱۱
۵-۴-۲- نتایج الگوریتم آموزش و یادگیری برای یاتاقان مغناطیسی فعال سه قطبی ۱۱۴
۵-۵- تحلیل نتایج ۱۱۸
۶. فصل ششم: جمعبندی و پیشنهادها ۱۱۹
۶-۱- جمعبندی ۱۲۰
۶-۲- پیشنهادها ۱۲۱
مراجع ۱۲۲
پیوستها ۱۲۶
abstract
In this thesis, a brief review on different kinds of mechanical bearings and magnetic bearings based on their functions and operations has been presented, and a comparison between the characteristics of each of the classifications has been carried out. The mechanical bearings suffer from different types of problems such as pollution, malfunction because of bad foisting, requirement of lubrication, and friction.
magnetic bearings
Hence, it is not affordable to use them in industry. On the other hand, magnetic bearings can be used because of their remarkable advantages including well-functioning on high-speed without any oscillation and friction. In this thesis, the active heteropolar magnetic bearings are selected and the model of a three pole magnetic bearing using the magnetic equivalent circuit analysis approach has been presented.
Next, the particular static model of the active magnetic bearings by the use of Maxwell’s and two-dimensional analytical equations has been established.
In conclusion
Consequently, the optimally designed magnetic bearings using the magnetic equivalent circuit model is exploited. In conclusion, the results of the two proposed modelling approaches are evaluated by comparing with the results of the numerical methods.
The obtained results demonstrate the accuracy of the analytical model. Therefore, the aim of this thesis is to obtain the precise model of magnetic bearings and designing the optimal ones by considering the minimization of the power losses and volumes as the objective functions and the ability to suspend as required.
As a result, with respect to the importance of magnetic bearings in the high-speed applications, the necessity of designing such accurate electro-magnetic devices are highly recommended. The optimal design of them is not able to be derived without the availability of a perfect model with high-speed computing.
Keywords
Magnetic bearings, Magnetic equivalent circuit analysis model, Two dimensional analysis model, optimal design
درخواست تدریس خصوصی و معلم خصوصی برای دروس مهندسی برق قدرت درخواست معلم خصوصی سایت مدرسان امیرکبیر