ترانسفورماتورهای HTS

اختصاصی از فی توو ترانسفورماتورهای HTS دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

ترانسفورماتورهای HTS

88 صفحه در قالب word

چکیده

در این گزارش ، ابتدا برای آشنایی با ابررسانایی، به اختصار مطالبی راجع به ابررسانایی، خواص آن و انواع سیم­های ابررسانا آورده شده و سپس نکات فنی ترانسفورماتورهای قدرت و وضعیت فناوری ترانسفورماتورهای HTS در جهان بیان می شود. در ادامه مزایا، کاربردها و مشکلات فناوری ترانسفورماتورهای HTS ذکر شده و سپس مشخصات عرضه کننده­گان این فناوری، در دو گروه تولیدکنندگان ترانسفورماتور قدرت و تولیدکنندگان تجهیزات مربوط به ابررسانا بیان می­شود. همچنین هزینه خرید، روش­های انتقال تکنولوژی HTS و منابع مورد نیاز برای انتقال و انطباق فناوری در کشور به ترتیب ارائه می­شوند. در پایان نیز، طول عمر فناوری ترانس HTS و زمان استفاده موثر از آن آورده خواهد شد.

پیشگفتار

تقاضای روز افزون در بخش انرژی،  نیاز به توسعه شبکه الکتریکی را امری ضروری و اجتناب ناپذیر ساخته و کشورها را با چالشی بزرگ روبرو کرده است. استفاده از تکنولوژی­های جدید از یک سو و کاهش آلودگی­های زیست محیطی از سوی دیگر موجب تشویق کشورها برای انتقال فناوری­هایی با کارایی بالا و حداقل آلودگی شده است.

در این میان، استفاده از  فناوری‌ ابررسانایی، به عنوان یک تکنولوژی جدید، در سطوح  تولید، انتقال و توزیع انرژی الکتریکی، در کشورهای پیشرفته بسیار قابل توجه بوده و سالانه بودجه­­های هنگفتی برای تجهیز شبکه الکتریکی به این تکنولوژی اختصاص داده می­شود.

در کشور ما نیز لازم است اقدامی مناسب جهت شناسایی کاربردها، مزایا و مشکلات، روش­های انتقال فناوری ابررسانایی و نحوه­ی انطباق آن با دانش علمی و فنی کشور صورت گیرد. گزارش حاضر، برای رسیدن به اهداف فوق تهیه شده است. امید است که تهیه­ی این گزارش گامی نه چندان بزرگ در نیل به این اهداف برداشته باشد.

فهرست 

چکیده 1

مقدمه. 1

فصل اول- معرفی فناوری در حد شناخت کلی.. 2

1-1- مقدمه. 2

1-2- ابررسانایی.. 2

1-2-1- مهمترین خواص ابررساناها 3

1-2-2- تئوری عبور جریان. 3

1-2-3- تغییر فاز در ابررسانا 4

1-3- ابررساناهای با دمای بحرانی بالا یا HTS.. 5

1-3-1- اصطلاحات فنی سیم های HTS.. 7

1-3-2- متعلقات تجهیزات HTS.. 8

1-4- ترانسفورماتورهای HTS.. 9

1-4-1- ترانسفورماتورهای ابررسانا                                                11

1-4-2- آزمایش موفقیت آمیز ترانسفورماتورهای ابررسانای HTS.. 12

1-4-3- فناوری ترانسفورماتورهای HTS در جهان. 14

1-5- نتیجه گیری.. 20

فصل دوم- مزایا، کاربرد و موارد استفاده از فناوری.. 21

2-1- مقدمه. 21

2-2- مزایای ترانسفورماتورهای HTS.. 21

2-2-1- حجم و وزن کمتر نسبت به ترانس های معمولی.. 21

2-2-2- طول عمر بیشتر. 22

2-2-3- راندمان بالاتر 22

2-2-4- محدود کردن جریان خطا 22

2-2-5- بی ضرر بودن برای محیط اطراف ترانسفورماتور 22

2-2-6- مزایای اقتصادی.. 23

2-2-7- انتقال و انطباق فناوری.. 23

2-3- کاربردهای فناوری HTS.. 23

2-3-1- کاربرد ابررسانا در ذخیره سازهای مغناطیسی.. 23

2-3-2- محدود کننده جریان خطا 26

2-3-3- سوئیچ های ابررسانا 27

2-3-4- آهنربای مغناطیسی.. 27

2-3-5- کابل HTS.. 28

2-3-6- موتورها و ژنراتورها 29

2-3-7- ژنراتورهای هیدرودینامیک مغناطیسی.. 29

2-3-8- ترانسفورماتورهای HTS.. 30

2-3-9- کاربرد ابررسانا در فیلترهای رادیویی.. 30

فصل سوم- مشکلات موجود در به کارگیری فناوری ترانسفورماتور HTS.. 31

3-1- مقدمه. 31

3-2- راندمان کم سیستم تبرید. 31

3-3- استحکام مکانیکی سیم های ابررسانا 32

3-4- تلفات AC... 33

3-5- مواد عایقی.. 33

3-6- هسته. 33

3-7- هزینه. 34

3-8- مشکلات اجرایی.. 35

فصل چهارم- مشخصات عرضه کنندگان فناوری ترانسفورماتور HTS.. 36

4-1- مقدمه. 36

4-2- تولیدکنندگان کنندگان تجهیزات ابررسانا 36

4-2-1 شرکت AMSC... 36

4-2-2- شرکت SuperPower. 40

4-2-3- شرکت Sumitomo Electric. 41

4-3- تولیدکنندگان ترانسفورماتورهای قدرت... 42

4-3-1- شرکت Waukesha Electric Systems. 42

4-3-2- شرکت ABB... 43

4-3-3- شرکت Fuji Electric. 43

4-3-4-  شرکت TBEA... 44

فصل پنجم- هزینه خرید و انتقال فناوری ترانسفورماتور HTS.. 49

5-1- مقدمه. 49

5-2- هزینه خرید و انتقال فناوری ترانسفورماتور HTS.. 49

فصل ششم- روش های انتقال فناوری ترانسفورماتور HTS.. 54

6-1- مقدمه. 54

6-2- ملاحظات مربوط به انتقال فناوری HTS.. 54

6-3- روش های انتقال تکنولوژی.. 56

6-3-1- انتقال تکنولوژی از طریق سرمایه گذاری مشترک (Joint Venture) 57

6-3-2- انتقال تکنولوژی از طریق استخدام پرسنل علمی و فنی.. 57

6-3-3- انتقال تکنولوژی از طریق واردات کالاهای سرمایهای و ماشینآلات.. 58

6-3-4- بیع متقابل، سرمایه گذاری خارجی.. 58

6-3-5- لیسانس... 58

6-3-6- مهندسی معکوس... 59

6-3-7- ‏روش کلید در دست (آماده بهره برداری) 59

6-4- مقایسه روش های انتقال فناوری ترانسفورماتور HTS.. 60

6-5-  نتیجه گیری.. 61

فصل هفتم- منابع مورد نیاز برای انتقال و انطباق فناوری در کشور 63

7-1- مقدمه. 63

7-2- انطباق فناوری ترانسفورماتور HTS در ایران.. 64

7-2-1- ایجاد واحدهای تحقیق و توسعه. 64

7-2-2- استفاده از پتانسیل های موجود در کشور 65

7-2-3- بازاریابی.. 66

7-2-4- آموزش پرسنل.. 67

7-2-5- انطباق فنی ترانسفورماتورهای HTS.. 67

7-2-6- امکان سنجی اقتصادی ترانس های HTS.. 68

فهرست جداول        

جدول ( 1-1 ) - بازار ترانسفورماتورهای قدرت در سالهای 1995 و 1996

15

جدول (1-2): پروژه های ترانسفورماتورHTS  در جهان

15

جدول( 1-3 ): مشخصات نوارهای HTS و توالیهای سیم پیچی در ترانسفورماتور HTS ساخت SEC- Fuji و دانشگاه Kyushu

17

جدول (1-4): پارامترهای طراحی ترانسفورماتور(Fuji)

18

جدول (1-5): مشخصات برخی از ترانس های مورد استفاده در کشور

19

جدول (1-6): مشخصات برخی از ترانس های HTS که در جهان به صورت آزمایشی ساخته شده اند

19

جدول (4-1) : مشخصات ابررسانای 344 superconductors

37

جدول (4-2) : مشخصات ابررسانای HTS Hermetic Wire

38

جدول (4-3) : مشخصات ابررسانای HTS Cryoblock wire

38

جدول (4-4) : مشخصات ابررسانای HTS Compression Tolerant Wire

39

جدول (4-5) : مشخصات ابررسانای HTS High Current Density Wire

39

جدول (4-6) : مشخصات ابررسانای HTS High Strength Plus Wire

40

جدول (4-7) : مشخصات ابررسانای شرکت Sumitomo

41

جدول (4-8) : شرکت های فعال در زمینه فناوری HTS

46

جدول (4-9) : شرکت یا مرکز تحقیقاتی موجود در ایران که قابلیت همکاری در انتقال فناوری HTS را دارند

48

جدول (5-1) : بودجه هایی که توسط شرکت های تولیدی و تحقیقاتی خصوصی و سازمان انرژی امریکا (DOE) برای تحقیق در زمینه کاربردهای مختلف HTS ، صرف شده است.

51

جدول (5-2): بودجه اختصاصی بر حسب میلیون دلار که توسط لابراتور ملی Oak Ridge در بخش های توسعه و مدیریت و تحقیقات علمی مرتبط با فناوری ابررسانا هزینه شده است

52

جدول (6-1): روش های عملی تر انتقال فناوری HTS در کشور به همراه مزایا، معایب، سابقه و امتیاز دهی آنها

62

فهرست اشکال

شکل(1-1): تغییرات ظرفیت گرمایی(cv) و مقاومت یک ابررسانا (ρ) به ازای تغییرات دما

4

شکل (1-2): دو گروه اصلی این سیم های HTS محصول شرکت AMSC

5

شکل (1-3): سیم های HTS نسل دوم شرکت AMSC

6

شکل(1-4): سیم های مسی در برابر نوارهای HTS

7

شکل(1-5): ترانسفورماتور قدرت HTS

12

شکل (1-6): ترانس HTS آزمایشی 1MVA

13

شکل (1-7) ترانسفورماتور HTS ساختSEC – Fuji  و دانشگاه Kyushu

18

شکل(2-1): مقایسه میزان مصرف شبانه روزی با و بدون ذخیره سازی انرژی

24

شکل(2-2): نمونه ای از کابل HTS

28

شکل (3-1): سیستم تبرید به صورت شماتیک

32

شکل(7-1): نمودار فروش ترانس های توزیع بر حسب میلیون ریال در سال در شرکت ایران ترانسفو

66

شکل(7-2): نمودار فروش ترانس های فوق توزیع و قدرت بر حسب میلیون ریال در سال در شرکت ایران ترانسفو

66

شکل(7-3): تخمین میزان نفوذ محصولات HTS (ترانسفورماتور، موتور، ژنراتور و کابل HTS) در بازار امریکا

68

شکل(7-4): تخمینی از تولید سیم های HTS و واحد هزینه بر متر، در امریکا

69

مقدمه

ترانسفورماتور در سطح شبکه برق برای تغییر سطح ولتاژ و در نتیجه سطح جریان استفاده می شود و یکی از قدیمی ترین عناصر شبکه انتقال و توزیع الکتریکی می باشد. از بخش تولید، که در آن برای تزریق توان به شبکه، نیاز به سطح ولتاژ بالایی می باشد، تا بخش مصرف که در آن از ولتاژهای 100 تا230 ولت استفاده می شود، به طور وسیعی از ترانسفورماتور برای تبدیل ولتاژ  استفاده می شود. در هر مرحله از تبدیل ولتاژ توسط ترانس، در اثر میدان های متغیر الکتریکی و مغناطیسی، مقداری از انرژی عمدتاً به صورت گرما در سیم پیچ، هسته و بدنه ترانس تلف می شود. با افزایش ولتاژ در نقطه تولید، می توان قدرت الکتریکی را به فواصل دورتر انتقال داد و در سطح توزیع با کاهش ولتاژ می توان انرژی مورد نیاز مصرف کنندگان را تامین کرد. در ترانسفورماتورهای متداولی که در سطح شبکه استفاده می شود، به علت تلفات اهمی[1] سیم پیچ ها و تلفات هسته[2] ، ترانسفورماتور به شدت گرم می شود و به همین دلیل باید از مواد خنک کننده شیمیایی مانند روغن های مخصوص استفاده شود. نشت این روغن ها در ترانس بسیار خطرناک و اشتعال زا است.

ترانسفورماتور HTS[3] در واقع ترانسفورماتوری است که به جای سیم پیچ های مسی در آن، از سیم های HTS استفاده می شود. سیم HTS از مواد ابررسانا تشکیل شده است و با توجه به ساختار ابررساناها باید حداکثر در دمای 125 درجه کلوین، خنک نگه داشته شود. البته در عمل این دما بستگی به جریان عبوری از آن دارد. بنابراین به طور کلی فرق بین ترانسفورماتورهای HTS و ترانسفورماتورهای معمولی، استفاده از مواد ابررسانا است که باعث عبور جریان بیشتر و در نتیجه انتقال قدرت زیاد می شود.

در فصل اول این گزارش با توجه به اهمیت تکنولوژی سیم های ابررسانا، ابتدا برای آشنایی با ابررسانایی، به اختصار مطالبی راجع به ابررسانایی، خواص آن و انواع سیم های ابررسانا آورده شده و سپس نکات فنی ترانسفورماتورهای قدرت بیان می شود. در فصل­های دوم و سوم مزایا، کاربردها و مشکلات فناوری HTS آورده می­شود. در فصل چهارم مشخصات عرضه کننده­گان ترانسفورماتورهای HTS، در دو گروه تولیدکنندگان ترانسفورماتور قدرت و تولیدکنندگان تجهیزات مربوط به ابررسانا بیان می­شود. در فصل­های پنجم و ششم هزینه خرید و روش­های انتقال تکنولوژی HTS آورده شده و سپس در فصل هفتم منابع مورد نیاز برای انتقال و انطباق فناوری در کشور بیان می­گردد. در پایان و در فصل هشتم نیز، طول عمر فناوری ترانس HTS و زمان استفاده موثر از آن آورده خواهد شد.

 

فصل اول

معرفی فناوری در حد شناخت کل

1-1- مقدمه

شناخت ترانسفورماتورهای HTS مستلزم درک مفهوم ابررسانایی است. بدین منظور در این فصل ابتدا برای آشنایی با ابررسانایی، به اختصار مطالبی راجع به ابررسانایی، خواص آن و سیم های ابررسانا آورده می­شود. در ادامه انواع سیم­های ابررسانا و متعلقات تجهیزات HTS بیان شده و در پایان نکات فنی ترانسفورماتورهای قدرت و وضعیت فناوری ترانسفورماتورهای HTS در جهان پرداخته می­شود.

1-2- ابررسانایی

ابررسانایی[1] پدیده ای است که در بعضی از مواد در دمای بسیار پایین اتفاق می افتد. در این حالت مقاومت الکتریکی و میدان مغناطیسی در این مواد به صفر می رسد.

مقاومت الکتریکی هادی های فلزی معمول، مثل مس و نقره، نیز با کاهش دما کم می شود، با این حال در اثر وجود ناخالصی در این هادی ها، حتی در دمای صفر مطلق نیز، مقاومت الکتریکی آنها صفر نخواهد بود. اما مقاومت الکتریکی یک ابررسانا، با کاهش دمای آن به زیر دمای مشخصی، که دمای بحرانی (TC) نامیده می شود، به صفر خواهد رسید[1].

خاصیت ابررسانایی در مواد مختلفی، شامل عناصر ساده همانند آلومینیوم و قلع، آلیاژهای فلزی مختلف و بعضی از نیمه هادی ها که به شدت به آنها ناخالصی افزوده شده است، رخ می دهد. لیکن این خاصیت در فلزات نجیب، مثل طلا و نقره، و در فلزات فرومغناطیسی اتفاق نمی افتد.

بعضی از خواص فیزیکی مواد ابررساناها با یکدیگر متفاوت است. از جمله ی این خواص، ظرفیت گرمایی و دمای بحرانی است که در آن خاصیت ابررسانایی از دست می رود. از طرفی خواص دیگری نیز وجود دارد که مستقل از نوع ماده به کار رفته می باشد. برای مثال همه ی ابررساناها در نبود میدان مغناطیسی، دقیقاً دارای مقاومت الکتریکی صفر هستند.

ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است

متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است