عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی و طراحی بهینه مولد فشرده کننده میدان مغناطیسی جهت استفاده در ساختار کلیدهای قدرت نوین
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 38462;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 1518
- تاریخ دفاع
- ۳۰ شهریور ۱۳۸۷
- دانشجو
- جویا جدیدیان
- استاد راهنما
- امیر عباس شایگانی اکمل
- چکیده
- چکیده پایان¬نامه کارشناسی ارشد از میان انواع گوناگون مولّدهای فشرده کننده شار مغناطیسی (FCG)، نوع حلزونی آن دارای مزیت-های متعددی مانند حجم کمتر و راندمان بالاتر است. در این پژوهش، از قابلیتِ ویژه¬ی FCG حلزونی در تولید پالسهای بسیار قوی میدان مغناطیسی و نیز جریان الکتریکی با انرژی فوق¬العاده بالا، برای افزایش قابلیت قطع کلید خلاء، در شبکه¬های تولید، انتقال و توزیع انرژی الکتریکی جریان متناوب و نیز جریان مستقیم (HVDC) بهره گرفته شده است. بدین منظور، اثر میدان پالسیِ فوق العاده قوی تولید شده توسط FCG، به صورت میدان مغناطیسی محوری روی قوس پرجریان خلاء درون محفظه قطع کلیدهای خلاء مورد بهره¬برداری در شبکه ac، مورد مطالعه قرار گرفته است. تا به حال، تمامی تحقیقات در این باره روی میدان¬های محوری حداکثر تا چندصد میلی تسلا انجام شده است. آنچه از نتایج برمی¬آید این روش (افزایش AMF تا بیش از ده تسلا)، بدون افزایش ابعاد کلید، قابلیت قطع کلید خلاء را به طور چشمگیری بهبود می¬بخشد. از طرف دیگر در شبکه HVDC، از FCG به عنوان منبع جریان پالسی برای تزریق جریانِ معکوس و ایجاد صفر جریان در کلید خلاء بهره گرفته شده است. با توجه به بازیافت سریع قوس خلاء و به تبع آن قابلیت فوق العاده کلید خلاء در قطع جریان¬های با فرکانس بالا، این روش قطع جریان مستقیم کاملاً موفق است. مهمترین مزیت این روش، کاهش ابعاد، وزن و قیمت کلیدهای HVDC است. به منظور توصیف کمی و کیفی رفتار FCG حلزونی، معادلات مناسب توصیف کننده پدیده انفجار، معادلات الکترومغناطیسی (متغیر با زمانِ ماکسول) به صورت عددی (اجزای محدود) و نیز روابط مداری، برای هندسه¬های مختلف ژنراتور به صورت همزمان حل شده¬اند. بر اساس این مطالعات، تغییرات جدیدی در ساختمان FCG حلزونی، به منظور کاهش زمان صعود خروجی آن صورت گرفته است. برای مطالعه قوس الکتریکی پرجریان در خلاء در حضور میدان مغناطیسی محوری، روش MHD به کار گرفته شده است.
- Abstract
- SIMULATION AND OPTIMIZATION OF FLUX COMPRESSION GENERATORS TO BE APPLIED IN INNOVATIVE CIRCUIT BREAKER DESIGN By: Jouya Jadidian Supervisor: Dr. K. Niayesh, Dr. A. A. Shayegani Field: Electrical Engineering Date: 20 September 2008 Abstract of M. Sc. Thesis Flux Compression Generators (FCGs) are widely used to generate extremely high power pulses. The ability of Helical FCGs in producing ultra high magnetic field pulses has been employed in this study for improving interruption capability of vacuum circuit breaker facilities in the alternating current (ac) power transmission and distribution systems. With increasing Axial Magnetic Field (AMF) in vacuum interrupter, the multiple arc mode region extends to higher arc currents. This is used in vacuum interrupters to keep the arc in diffused mode. Because of the very fast recovery of the vacuum arcs burning in diffused mode, the fault currents can be easily interrupted. The magnetic field amplitudes considered in the preceding studies are all less than hundreds of mT. The interaction of the vacuum arcs with much more intense magnetic fields of several Teslas which has been generated by a cascaded FCG, are considered. Also, a method has been proposed to decrease volume and cost of conventional vacuum interrupter based High Voltage Direct Current (HVDC) circuit breakers. In this method, helical FCG has been used to generate the reverse high current pulse to be injected in the HVDC circuit breaker’s interruption chamber and create the artificial current-zero points. Simultaneous detonic, electromagnetic and circuit simulations are used to study the characteristics of helical FCGs. For this purpose, the magnetic field diffusion and losses, due to the induced currents in metallic components are considered in more detail. Based on the results of these theoretical considerations, new modifications for the FCG are proposed. It will be shown that the proposed modified FCG geometries, yield output current rise times that are about 60% of those achieved with conventional helical FCGs generating the same current pulse amplitudes. In addition, the Magneto-hydrodynamic (MHD) approach has been applied to predict the behavior of the vacuum arc in the high current mode. The results indicate the feasibility of helical FCG application for improving the interruption capability of vacuum interrupters in both ac and dc power systems.
