مدل سازی فرکانس بالای سيستم زمين با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس :پایان نامه ارشد مهندسی برق-قدرت

مدل سازی فرکانس بالای سيستم زمين با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس :پایان نامه ارشد مهندسی برق-قدرت

پایان نامه ای که به شما همراهان صمیمی فروشگاه مسترداک معرفی میگردد از سری پایان نامه های جدید رشته  مهندسی برق-قدرت و با عنوان مدل سازی فرکانس بالای سيستم زمين با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس در ۱۱۰ صفحه با فرمت Word (قابل ویرایش) در مقطع کارشناسی ارشد تهیه و نگارش شده است. امیدواریم مورد توجه کاربران سایت و دانشجویان عزیز مقاطع تحصیلات تکمیلی رشته های جذاب مهندسی برق قرار گیرد.

چکیده مدل سازی فرکانس بالای سيستم زمين با استفاده از مفاهیم کیفی جدید در الکترومغناطیس:

سیستم زمین به مجموعه ای از هادیها با ساختارهای متفاوت اطلاق می شود که در خاک قرار داده می شوند تا حفاظت از تجهیزات، ایمنی انسان در برابر برق گرفتگی، جلوگیری از اضافه ولتاژهای ناخواسته و آسیب دیدن تجهیزات HV را بر عهده بگیرد و از طرفی مبنا بودن برای ولتاژ صفر در پدیده های گذرا، مانند صاعقه و کلیدزنی بر عهده سیستم زمین است.

اهمیت مقاومت زمین از آن جهت است که نقش مهمی در حفاظت از سیستم قدرت بر عهده دارد لذا مقدار آن را اندازه گیری می کنند تا از یک مقدار استاندارد مشخص در هر سیستمی تجاوز ننماید.

در روشهای عملی فعلی با استفاده از شیوه های مرسوم مقدار امپدانس DC زمین که همان مقدار اهمی است اندازه گیری  و ثبت می شود در حالی که جریان صاعقه با توجه به نوع شکل موج آن، شامل فرکانسهای مختلفی است که امپدانس متفاوتی از آنچه گفته شد از خود نشان می دهد و دانستن مقدار این امپدانس جهت حفاظت شبکه حائز اهمیت فراوان است.

برای محاسبه امپدانس زمین روشهای مختلفی ارائه شده است که آخرین روشهای مذکور شامل روش مداری، خط انتقال و الکترومغناطیسی می باشد. در دو روش اول با استفاده از فرضهای ساده شونده و با تقریب، مسئله حل می شود در حالی که در روش الکترومغناطیسی با روش دقیق، محاسبه انجام می شود.لازم به ذکر است روشهای تحلیلی و حل مستقیم بسیار سخت و زمانبر بوده و روش های عددی نیز به به نوبه خود با مشکلات زیادی روبرو می باشند.

در این پایان نامه رفتار سیستم زمین در حوزه فرکانس بررسی و با استفاده از یک شیوه فازی جدید مدلسازی شده است. بدین صورت که امپدانس سیستم زمین که در حوزه فرکانس در مختصات قطبی دارای یک حرکت دایروی می باشد با استفاده از تئوری فازی مدلسازی شده است. ضمن آنکه بدون استفاده از تقریب های نادرست و با استفاده از داده اولیه دقیق به دست آمده از روش الکترومغناطیسی،اثر پارامترهای مختلف مانند شعاع میله زمین و مقاومت ویژه زمین نیز لحاظ شده است. همچنین با حفظ دقت زمان شبیه سازی نیز کاهش یافته و با استفاده از قابلیت های منطق فازی تحلیل ها و تفسیرهای مهمی نیز از پارامترهای موثر بدست آمده است.

مقدمه

سیستم زمین به مجموعه ای از هادیها با ساختارهای متفاوت اطلاق می شود که در خاک قرار داده می شوند تا اهداف زیر را برآورده سازند:

  1. حفاظت از تجهیزات با میرا نمودن خطا
  2. ایمنی انسان در برابر برق گرفتگی
  3. جلوگیری از اضافه ولتاژهای ناخواسته و آسیب دیدن تجهیزات HV
  4. مبنا بودن برای ولتاژ صفر

انواع سیستمهای زمین به کار رفته در شبکه های الکتریکی به شکل الکترود صفحه ای، الکترود میله ای،مش وچاه زمین هستند.

یکی از متداولترین سیستم های زمین، استفاده از میله رسانای عمودی(راد) جهت اتصال زمین است؛ در این نوع سیستم زمین پارامترهای مختلفی بر رفتار دینامیکی آن دخیل هستند. این پارامترها عبارتند از رسانایی زمین، پرمابیلیته زمین، یونیزاسیون خاک، جنس و شعاع هادی های مدفون در زمین و … .

در مورد اثر پارامترهاي مختلف زمين بر رفتار سيستم ارتينگ[۱] و درنتيجه اضافه ولتاژ صاعقه بطور خلاصه مي توان گفت كه از بين رسانايي و پرمابيليته[۲]، رسانايي زمين بيشترين اثر را بر پاسخ گذراي هادي لخت مدفون در زمين دارد. و اثر افزايش مقاومت زمين بر سيستم ارتينگ در نهايت موجب افزايش اضافه ولتاژ صاعقه خواهد شد.

 

 

يكي از موارد مهم حالتهاي گذرا صاعقه مي باشد. بمنظورارزیابی مناسب اضافه ولتاژ ناشی از صاعقه، فهم مناسب میدان الکترومغناطیسی در طول مسير موج صاعقه مورد نیاز می باشد.[۲]یکی از مهمترین بخشها درمسیر موج صاعقه، سیستم زمین می باشد و از این رو است که اندازه گیری یا محاسبه امپدانس زمین حائز اهمیت فراوان می باشد.از طرف دیگر روش های مختلفی برای حل این نوع مسائل الکترومغناطیسی وجود دارند. روابط ماکسول به عنوان مدل اصلی و قانون کلی حاکم بر مسائل الکترومغناطیس بوده و بسیاری دیگر از روش ها از این روابط شروع شده و یا از آنها استخراج شده اند. به عنوان مثال به موازات روشهاي متداول حل مسائل الكترومغناطيسي، روشهاي عددي نيز به عنوان ابزاري ارزشمند در حل اينگونه مسائل مورد توجه قرار گرفته و در سال های اخیر توسعه یافته و کاربردهای گسترده ای نیز پیدا کرده اند. فلوچارت پیش رو نمایشی ساده از روشهای حل مسائل الکترومغناطیسی کلاسیک را نشان می دهد:[۳]

 

روشهای عددی و تحلیلی هر يك به نوبه خود مشکلاتی به همراه داشته و در برخورد با مسائل عملی محدودیت هایی به همراه دارند. در ذیل به برخی از مهمترین مشکلات روشهای عددی حل مسائل الکترومغناطیسی اشاره شده است:

  • زمانبر بودن آنالیزهای عددی
  • روابط تحلیلی پیچیده
  • سخت بودن مدل سازيها
  • عدم توانایی در درک و تفسیر صحیح اطلاعات صرفا با روشهای حل فیزیکی

از آنجا که سرعت حل این گونه مسائل از اهمیت بالایی در نظر مهندسین برخوردار است، لذا تلاش های بسیاری برای یافتن روشهای بهینه، سریع و دقیق صورت گرفته است. از اینرو یافتن راه حل های جدید همواره مدنظر محققین این عرصه بوده است.[۳]

 

منطق فازی در مهندسی

با معرفي تئوري فازي بوسيله زاده و سپس منطق فازي بوسيله ممداني، اين روشها به عنوان واسطه در حل بسياري از مسائل مورد استفاده قرار گرفت.

از مهمترين مزاياي منطق فازي در مسائل مهندسي مي توان به موارد زير اشاره نمود:

  • استخراج نتايج دقيق از داده هاي غير دقيق
  • سرعت بالاي محاسبات
  • مدل سازي ساده سيستم هاي پيچيده
  • شناسایی الگوها
  • تحلیل سیستم های MIMO

از اينرو استمداد از اينگونه روشها در حل عددي مسائل الكترومغناطيسي نيز ميتواند راهگشا باشد.[۳]

منطق فازي در حل عددي مسائل الكترومغناطيسي

آنچه كه انسان از مسائل الكترومغناطيسي استنباط مي كند در حالت عادي فقط بوسيله پارامترها و قوانين معمول است.از اينرو شناسايي و فرمول بندي پارامترهاي موثر در حل مسئله در روشهاي رايج حل مسائل الكترومغناطيسي هنوز چالشي اساسي است. اين بدان علت است كه در بسياري از موارد ممكن است اطلاعات اوليه مسئله گنگ و مبهم بوده، بوسيله مغز انسان قابل درك نبوده، تعداد متغيرها زياد باشد و … . اما اگر بتوان پارامترهاي ثانويه اي- كه تفسير جديدي از اطلاعات به ما ارائه مي دهند و بوسيله انسان قابل درك تر  هستند- را از اطلاعات اوليه استخراج نمود و با اين اطلاعات ثانويه به حل مسئله پرداخت آنگاه ممكن است گشايشي قابل توجه در حل مسئله حاصل مي شود.[۳]

در حقيقت يكي از مهمترين نقش هاي منطق فازي در حل عددي مسائل الكترومغناطيسي، استخراج پارامترهاي ثانويه از اطلاعات اوليه و سپس ارائه راه حل مناسب مي باشد. علاوه بر آن متغیرهای زبانی نیز در تبيين و حل مسئله مورد اشاره موثر است. همچنين تحليل مسائل چند ورودي –چند خروجي با تركيب چند سيستم تك ورودي از ديگر مزاياي اين روش مي باشد.[۳]

در ذیل به چند ویژگی منطق فازی که می تواند در حل عددی مسائل الکترومغناطیس موثر واقع شود اشاره شده است:[۳]

  • امکان کار با تعداد زیاد متغیرها و ورودی ها
  • استخراج نتایج دقیق از داده های غیر دقیق
  • سرعت بالای محاسبات
  • مدلسازی ساده سیستم های پیچیده
  • شناسایی الگوها و در نتیجه توانایی مدلسازي
  • تحلیل ساده سیستم های MIMO

در این پایان نامه از یک روش فازی که برای حل برخی مسائل الکترومغناطیسی پیشنهاد شده است استفاده شده و بوسیله آن طیفی از مسائل الکترومغناطیسی در حوزه روابط مربوط به سيستم زمين تحلیل شده است.

 

 

 

 

مراحل خرید فایل دانلودی
اگر محصول را می پسندید لطفا آنرا به اشتراک بگذارید.

دیدگاهی بنویسید

0