ژنراتورهای القایی علاوه بر سیستم های تبدیل انرژی بادی متصل به شبکه می توانند به تنهایی نیز مورد استفاده قرار گیرند و در محدوده قابل ملاحظه ای توانایی کار با سیستم های سرعت ثابت و فرکانس ثابت همانند سیستم های سرعت متغیر و فرکانس ثابت را دارد. این پایان نامه ضمن مرور به تحقیقات انجام شده ژنراتورهای القایی به مشخصه و رفتار باد، تحلیل توربین بادی و شبیه سازی آن، سیستم های تولید توان راکتیو و معرفی ماشین القایی و شبیه سازی آن ها پرداخته شده است. کمیت های الکتریکی و مکانیکی (ممان اینرسی) یک ماشین القایی به قدرت 5/7 کیبو وات شناسایی و شبیه سازی حالت های مختلف ژنراتور القایی مستقل از شبکه و وابسته به آن توسط نرم افزار matlab انجام گردید. در شبیه سازی ماشین القایی وابسته به شکل از تبدیل qdo در قالب مرجع گردان با سرعت سنکرون استفاده شده است و در حالت مستقل از شبکه، ضمن حفظ معادلات حاکم بر ماشین، توان راکتیو توسط جبران ساز خازن ثابت-سلف کنترل شده با تریستور (fc-tcr) تامین و شرایط انتقال توان راکتیو برای پایداری خود تحریکی ماشین لحاظ گردیده است. سپس تست عملی ژنراتور در شرایط مختلف بی باری و بارداری وابسته به شبکه و مستقل از آن به روش های اندازه گیری مستقیم و نمونه برداری رایانه ای در حالت های توان راکتیو ثابت و تنظیم شده انجام گرفته است. در ادامه نتایج بدست آمده از روش های فوق ارایه و باهم مقایسه شده اند. با استفاده از کمیت درصد افت ولتاژ در ژنراتورها امکان مقایسه و بررسی خود تحریکی و پایداری آن در حالت های بی باری، ولتاژ فرکانس ثابت در توربین های تنظیم شده و همان پارامترها در ژنراتور با توربین تنظیم نشده فراهم گردیده است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی و تست عملی نشانگر آن است که با بکارگیری سیستم های کنترل ولتاژ در ژنراتور و کنترل دور در توربین میتوان ضمن استحصال حد اکثر انرژی از باد، پایداری سیستم را تامین و شرایط فروپاشی ولتاژ را در ژنراتورهای خود تحریک حدف نمود.

امروزه کوره های القایی به صورت گسترده ای در صنایع سنگین و سبک استفاده می شوند و کوره های سوخت فسیلی به سرعت جای خود را به کوره القایی می دهند. کوره های القایی دارای مزایای متعددی نسبت به سایر کوره ها می باشند که مهمترین مزیت آن ها بازده بالا، سرعت خروجی بالا و تمیزی آن ها می باشد. کوره های القایی باعث آلودگی محیط و آلیاژ تهیه شده نمی گردند و نگهداری و بهره برداری از آن ها نسبت به کوره های سوخت فسیلی ارزانتر می باشد. در این پایان نامه طراحی و شبیه سازی کوره القایی با استفاده از اینورتر منبع ولتاژی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است و یک کوره القایی آزمایشگاهی به منظور ذوب فلزات با توان 10 کیلو وات ساخته شده است. در این پروژه ابتدا روابط مغناطیسی برای کوره القایی مطرح شده و سپس با استفاده از روابط بیان شده، مدار معادل کویل و طراحی آن بیان و پارامترهای موثر در طراحی کویل معرفی و شبیه سازی شده است. همچنین، در این پروژه طراحی بخش های مختلف کوره که شامل فیلتر بخش جریان مستقیم، اینورتر و حفاظت های الکتریکی آن، ترانس تطبیق امپدانس و بار می باشد بیان و به منظور اثبات روابط تیوری بیان شده، نتایج تیوری، سازی و آزمایشگاهی بایکدیگر مقایسه گردیده اند. روش های مختلف کنترل توان در کوره های القایی مطرح و مزایا و معایب عر یک نشان داده شده و در نهایت بایکدیگر مقایسه گردیده اند. همچنین روش های مختلف کنترل توان، شبیه سازی شده است و روش کنترل توان با استفاده از تغییر در فرکانس کلیدزنی، به صورت عملی پیاده سازی شده است. در انتها کوره القایی ساخته شده معرفی و نتایج مربوط به چندین آزمایش نشان داده شده است. همچنین در این پروژه از نرم افزار matlab برای انجام شبیه سازی ها استفاده شده است.

در این پروژه میکروب زدایی در مواد غذایی مایع با استفاده از میدان های الکتریکی پالسی ولتاژ بالا (pef) مورد بررسی قرار گرفته است. مدارات تولید پالس های ولتاژ بالا با شکل موج های مختلف، تحلیل و با استفاده از نرم افزار ار کد شبیه سازی شده اند. متداول ترین شکل موج ها در سیستم های pef شامل پالس های نمایی، نوسانی میراشونده و پالس های دو قطبی می باشند. در این پروژه از پالس های دو قطبی برای غیر فعال کردن میکروب اشریشیا کلای در آب مقطر و شیر استفاده شده است. اثر تغییر پارامترهای مختلف الکتریکی بر میزان غیر فعال سازیی به طور عملی مشاهده شد. این پارامترها شامل دامنه ولتاژ اعمال شده و تعداد پالس های ولتاژ بالا می باشند. دامنه ولتاژ در محدوده 30 تا 47 کیلوولت و تعداد پالس در محدوده 1200 تا 3600 پالس تغییر داده شد. نتایج آزمایشات توسط آزمایشگاه میکروبیولوژی مشخص شد. روشی که برای غیر فعال سازی میکروب ها، در آزمایشگاه تحقیقاتی انجام شده است، روش تماس غیر مستقیم الکترود با محیط عملیات و سیستم به صورت ساکن می باشد. به منظور ایجاد ولتاژ های بالا از یک اینورتر تمام پل تکفاز با ولتاژ dc 12 تا 360 ولت و یک ترانسفورماتور سه سیم پیچه استفاده شده است. با افزایش دامنه ولتاژ اعمال شده تا حدود 85% میکروب ها غیر فعال شد. با افزایش تعداد پالس های ولتاژ بالا، داده شده به محیط عملیات افزایش می یابد و به دنبال آن نسبت بقای میکروارگانیسم ها کاهش می یابد. تاثیر رسانایی الکتریکی در غیر فعال سازی میکروارگانیسم ها، در عمل مشاهده شد.

این پروژه به مدل سازی دینامیکی سیستم موتور القایی خطی لوله ای با منبع تغذیه سینوسی و بررسی عملکرد حالت گذرای موتور در پرتاب های متوالی پرداخته است. اضافه بر آن، بررسی حالت های مختلف کاری و ساختمانی و همچنین بررسی پارامتری این موتورها از جهات مختلف ساختمانی و تغذیه انجام شده است. موتورهای القایی خطی لوله ای سریع موج سیار در صنعت، موسوم به پرتاب کننده های القایی خطی هستند. پایان نامه حاضر در چهار فصل تدوین شده است. در فصل اول، نتایج برخی تحقیقات اساسی درباره تکنولوژی موتورهای القایی خطی لوله ای کرور شده است. این بررسی شامل تاریخ، انواع، کاربردها، تیوری ها و تحلیل ها، طراحی و تغذیه پرتاب کننده های پیچکی با تاکید بر نوع القایی موج سیار است. تیوری های مختلفی برای تحلیل عملکرد موتورهای القایی خطی لوله ای موج سیار با تغذیه ژنراتوری در حالت های دایمی و گذرا وجود دارد. در فصل دوم، مدل مداری فیلامان جریان معرفی شده است که از جدیدترین و سریع ترین روش های مدل سازی گذرای موتورهای خطی لوله ای است و از دقت بالایی برخوردار و مورد تاکید و استفاده برای تحلیل عملکرد موتور در این پایان نامه است. مدل سازی موتور در حالت های مختلف ساختمانی و تغذیه تشریح شده است. در فصل سوم، نتایج شبیه سازی موتور القایی خطی لوله ای موج بسیار با تغذیه ژنراتوری با استفاده از مدل سازی های انجام شده در فصل دوم و نرم افزار رایانه ای تدوین شده ارایه شده است. در این فصل، پس از شبیه سازی دینامیکی موتور ساده، بررسی های مختلفی انجام شده است که عبارتند از: بررسی اثر برخی پارامترها بر عملکرد موتور، شبیه سازی موتور با اتصالات مختلف الکتریکی، دستیابی به حالت دایمی با فرض پرتابه بسیار بلند، شبیه سازی دینامیکی پرتاب متوالی، بررسی برخی اثرات تغذیه بر عملکرد پرتاب کننده ها، شبیه سازی پرتاب کننده چند قطبی، شبیه سازی پرتاب کننده با موتورهای موازی، شبیه سازی پرتاب کننده دواستاتوره، با تغذیه متوالی و شبیه سازی موتور خازن اضافه شده موازی و سری. بر خلاف موتورهای القایی دوار، اثر بسیاری از پارامترها بر سرعت نهایی (دهانه) غیر خطی است. سرعت دهانه می تواند از سرعت سنکرون بیسشتر باشد، در دستیابی به حد اکثر سرعت دهانه، فاصله لقی دارای مقدار بهینه غیر صفر است. در موتورهای خزنده، با افزایش طول استاتور از طریق تعداد قطب ها، فازها و موتورهای موازی می توان به افزایش سرعت دهانه دست یافت. همیشه سرعت دهانه از سرعت اولیه بیشتر نیست بلکه گاهی کمتر است. وضعیت اولیه بهینه منفی به دست آمده است. مقدار متوسط سرعت حالت دایمی بی باری به دلیل اثر لبه استاتور کمتر از سرعت سنکرون است. جریان پرتابه به خاطر توزیع غیر سینوسی جریان استاتور دارای نوساناتی است، ضمن این که هر بخش از آن هنگام ترک پیچک آخر دارای یک پالس جریان است. به دلیل هارمونیکی بودن جریان پرتابه، نیروی پرتابه نیز هارمونیکی است. می توان با خازن موازی، جریان تغذیه را کاهش و با خازن سری، در موتور کند سرعت دهانه را افزایش داد. شبیه سازی ها، اندازه گیریها، مقایسه نتایج شبیه سازی با آزمایش ها و مراجع تایید مدل سازی ها و برنامه های نوشته شده در این راستا از جزء به کل و بصورت مرحله ای انجام شده و فصل چهارم به این امر اختصاص یافته است. سرانجام، در فصل پنجم نتیجه گیری و پیشنهادهایی برای ادامه کار ارایه شده است.

موتورهای القایی خطی در کاربردهایی نظیر وسایل نقلیه زمینی سریع السیر و شهری از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. معمولا برای شناورسازی قسمت متحرک در این موارد از سیستمهای مجزای تعلیق استفاده می شود که از تکنولوژی نسبتا پیچیده و گرانی برخوردار می باشند. هدف از اجرای این پروژه ارائه روش جدیدی برای کنترل مستقل نیروهای رانش و قائم در موتورهای القایی خطی یک طرفه است بطوریکه بتوان قسمت متحرک را به حالت تعلیق درآورد. به این خاطر، موتور القایی خطی یک طرفه از نوع اولیه کوتاه و ثانویه طولانی ساخته شده و سیستم کنترل پیشنهادی بر روی آن مورد آزمایش قرار گرفته است . در این موتور قسمت اولیه بصورت معلق در زیر ثانویه حرکت می کند. با توجه به ویژگیها و پیچیدگیهای خاص موتورهای القایی خطی از جمله اثر لبه های طولی، نیروی قائم و پدیده اشباع هسته ثانویه، برای شبیه سازی رفتار این موتورها روشهای جدیدی ارائه شده اند که بکارگیری آنها در محاسبات منجر به تطابق بهتری بین نتایج تئوری و آزمایشگاهی می شود. بعلاوه، برای بررسی رفتار این موتورها در حالت گذرا با استفاده از تئوری جامع ماشینها فرمول بندی معادلات دیفرانسیل مداری حاصل شده است که در حالتهای گذرا و ماندگار با تغذیه جریان یا ولتاژ قابل استفاده می باشند. به این ترتیب معادلات دینامیکی حرکت برای سیستمهای رانش و تعلیق بدست آمده اند که برای حل آنها در شبیه سازی روش جدیدی ارائه شده است . کنترل برداری تطبیق میدان اولیه با استفاده از روش هیسترزیس و اینورترهای چند سطحی برای کنترل مستقل نیروی رانش و فلوی اولیه بکار گرفته شده است . برای کنترل نحوه کلیدزنی اینورتر روش مدولاسیون فضای برداری به عنوان یکی از بهترین روشهای pwm بکار رفته است . رابطه جدیدی ارائه و اثبات شده که تعداد بردارهای ولتاژ مجزا را بر حسب تعداد سطوح ولتاژ اینورتر محاسبه می کند. به این ترتیب میزان بهبود عملکرد سیستمهای کنترل با توجه به تعداد سطوح ولتاژ اینورتر قابل پیش بینی است . از جمله کارهای دیگری که در این پروژه صورت گرفته می توان به روش جدیدی برای تخمین نیروی رانش و فاصله هوایی در موتورهای القایی خطی اشاره کرد. در این روش حجم محاسبات به قدری کاهش یافته که می توان در سیستمهای کنترل به هنگام از آن استفاده کرد. برای آزمایش صحت عملکرد سیستم کنترل و روشهای جدید محاسباتی مدار اینورتر پنج سطحی به کمک کلیدهای قدرت از نوع gto طراحی و ساخته شده که کنترل آن از طریق کامپیوتر و به کمک زبان c صورت می گیرد. با نمونه برداری از سرعت حرکت موتور و جریانهای اولیه آن نیروهای رانش و جاذبه تخمین زده می شوند و برای کنترل فاصله هوایی و نیروی رانش فرمانهای لازم از طریق کامپیوتر به کلیدهای قدرت می رسند. در نهایت نتایج حاصل از شبیه سازی با مقادیر آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته اند.

گسترش روز افزون سیستم هایی نظیر پرتاپ کننده های الکترومغناطیسی، لیزرها، شکل دهنده ها و سخت کننده های فلزات ، تولیدکننده های میدان های قوی الکترومغناطیسی و ... که نیازمند پالسهای قدرت الکتریکی هستند، باعث توسعه تحقیقاتی و ساخت منابع پالس شده است . بعضی از منابع تغذیه پالسی موجود عبارتند از: - ژنراتور هموپلار (hpg)(homopolar generator) - آلترناتورپالس (puls alternator) - ژنراتور (magnetohydrodynamic)mhd - دیسک آلترناتور (disk alternator) - سلفها و کلیدهای بازشونده و منابع پالسی خازنی می باشد. در این پروژه با توجه به امکانات موجود برای ایجاد پالس جریان تحت به شدت 1ka و زمان یک تا حداکثر 10 میلی ثانیه از منابع خازنی همراه با شکل دهنده های پالس به دلیل داشتن ویژگیهائی نظیر قابلیت اطمینان زیاد، انعطاف پذیری زیاد و هزینه کم استفاده خواهد شد. سپس مداری که خروجی مطلوب را ارائه می کند انتخاب و سخت افزار و نرم افزار لازم برای سیستم طراحی خواهد شد. قسمتهای مختلف مدار مورد نظر شامل مدولهای بانک خازنی با ظرفیت های مختلف ، کلیدهای نیمه هادی، سلفهای شکل دهند پالس و بار اهمی خواهد بود. در نهایت نتایج آزمایشگاهی به دست آمده از مدار ساخته شده با نتایج تئوری حاصل از نرم افزار شبیه سازی مدار مورد مقایسه قرار خواهد گرفت .

موتورهای dc سری بعلت گشتاور راه اندازی بالا، در محرکهای dc مانند قطارها، اتوبوسهای برقی و متروها مورد استفاده قرار میگیرند. برای ترمز کردن این محرکها، می توان از ترمز مکانیکی یا الکتریکی استفاده نمود. ترمز مکانیکی بعلت وجود اصطکاک باعث فرسایش و نابودی کفشکهای ترمز می شود. استفاده از ترمز الکتریکی این مشکل را برطرف می کند. ترمز الکتریکی به چند صورت انجام می شود. در ترمز دینامیکی، که یکی از انواع ترمز الکتریکی است ، انرژی سیستم متحرک در یک مقاومت تلف می شود. این مساله علاوه بر اینکه باعث اتلاف انرژی می شود، در متروهای زیرزمینی باعث ایجاد گرما نیز می شود. نوع دیگر ترمز، ترمز ژنراتوری می باشد. در این نوع ترمز، انرژی سیستم متحرک به موتورهای مجاور و یا به منبع برگشت داده می شود و در این پروژه این نوع ترمز مورد تحلیل و شبیه سازی قرار می گیرد. سپس موتور، زمانیکه توسط یکسوساز تریستوری از منبع ac تغذیه می شود، مورد تحلیل و شبیه سازی قرار میگیرد و بعد از آن نیز تحلیل هارمونیکی انجام می شود. در نهایت نیز اثر ترمز ژنراتوری یک موتور روی موتورهای مجاور مورد بررسی قرار میگیرد.