مدل سازی و شبیه سازی ژنراتور نیروگاه سد مسجد سلیمان به روش المان محدود به منظور تحلیل خطای افزایش سرعت
چکیده
ژنراتور سنکرون به عنوان مبدل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی در انواع نیروگاه ها، جایگاه ویژه ای را به خود اختصاص داده است. یکی از انواع نیروگاه های موجود، نیروگاه آبی است که در آن از ژنراتورهای سنکرون دارای قطر استاتور بزرگ با تعداد قطب های بالا و فاصله هوایی بسیار کوچک استفاده می شود. از آن جا که ژنراتور سنکرون به عنوان قلب تولید در شبکه برق به حساب می رود، مدل سازی آن در مرحله طراحی و شبیه سازی آن در مرحله اجرا از موضوعات بسیار حایز اهمیت است. همچنین بررسی انواع خطاهای احتمالی در ژنراتور، مشاهده رفتار آن و پیش گیری از ایجاد خطاها باعث کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری می شود. طراحی یک ژنراتور سنکرون و بهینه سازی آن، شبیه سازی و مطالعه عملکرد و پایداری در سیستم های قدرت و همچنین زیر نظر گرفتن رفتار مغناطیسی و مکانیکی ژنراتور جهت نگهداری، حفاظت و تشخیص خطای به موقع و پیشگویانه، حل معادلات مغناطیسی حاکم بر ژنراتور را ضروری می سازد. همه این موارد بر لزوم ساخت مدلی نرم افزاری از ژنراتورها که تمام ویژگی های رفتاری آنها را به طور مناسب نشان دهد، تاکید می کنند. با استفاده از کامپیوتر، این امکان وجود دارد تا اشکال مختلف هندسی و شرایط مختلف کاری را بدون آن که نیاز به ساخت نمونه فیزیکی اولیه باشد، بتوان تحلیل نمود. نرم افزارهای اجزاء محدود، ابزارهای قدرتمندی در تحقیق و طراحی هستند. همچنین در فرآیند شبیه سازی عددی، صرف نظر از پیچیدگی شکل هندسی و غیرخطی بودن مواد به کار رفته، غالباً اطلاعات دقیق و مطمئنی در مورد رفتار ماشین فراهم می گردد.در پروژه پیش رو، مدلی از ژنراتور نیروگاه سد مسجد سلیمان ارائه شده که در آن ساختار هندسی ژنراتور، ویژگی مواد به کار رفته، نوع سیم پیچی در استاتور و روتور، سیم پیچ های دمپر و ساختار قطب ها و دیگر موارد در نظر گرفته شده است. برای اطمینان از صحت شبیه سازی ابتدا عملکرد بی باری و بار کامل شبیه سازی شده است. پس از آن با قطع شبکه از ژنراتور (مدار باز کردن) در حالی که هنوز توربین توان مکانیکی به ژنراتور می دهد، حادثه رخ داده شبیه سازی شده و تغییرات سرعت ژنراتور مورد بررسی قرار گرفته است، همچنین نیروهای الکترومغناطیسی ایجاد شده روی سیم پیچ روتور مشاهده شده است. برای این کار از نرم افزار magnetکه نرم افزاری مبتنی بر روش المان محدود است، استفاده شده است.