محاسبه و آناليز و مدل سازی ظرفيت خازني پارازيتيك كويل ژنراتور تراكم شار مغناطيسي(MCG)

در اين پایان نامه عوامل موثر و پارامترهاي تاثيرگذار و يك متد جديد تحت عنوان مدل شش ضلعي منتظم لانه زنبوري جهت پيش بيني و اندازه گيري ظرفيت خازني پراكندگي در بين رشته سيم هاي هادي يك حلقه از كويل ((Css و در بين رشته-لاينر(Csl) و نيز ظرفيت خازني لايه-لايه ( (Cll بين لايه هاي يك حلقه از كويل و همچنين ظرفيت خازني حلقه-حلقه(Ctt) بين حلقه هاي همجوار و ظرفيت خازني حلقه-لاينر (Ctl) با چيدمان سطح مقطع مستطيلي شكل رشته سيم هاي درون حلقه كويل ژنراتور و همچنين ظرفيت خازني پراكندگي كلm حلقه (Cm) از كويل ژنراتورتراكم شار مغناطيسي هليكس( MFCG) ارائه مي گردد. روش ارائه گرديده در اين پروژه براساس يك روش تحليلي و ساختار مختصات هندسي رشته سيم هاي تك لايه اي و چند لايه اي در درون يك حلقه از كويل ژنراتور مي باشد. در اين روش سيم پيچ كويل چند رشته اي چند لايه اي به تعداد زيادي سلول الماني بسيار كوچك كه مشابه هم مي باشند ( سلول های المانی تحت عنوان شش ضلعی منتظم لانه زنبوری) تفكيك مي گردد. در پايان آناليز ميزان حساسيت پارامترهاي موثر در ايجاد ظرفيت خازني بين حلقه هاي كويل و بين حلقه هاي كويل و لاينر استوانه اي مركزي و نیز در مقدار ظرفيت خازني پراكندگي كويل ژنراتور مورد بحث و بررسي قرار گرفته است. بطور کلی در این پروژه در ابتدا تاريخچه اي مختصر از فعاليت هاي انجام شده درباره ژنراتور تراكم شار مغناطيسي كه در مراكز تحقيقاتي مختلف انجام شده است را ارائه مي نمائيم. سپس در فصل اول، اصول اوليه و روش كار اين نوع ژنراتورها را تشريح و انواع مختلف اين ژنراتور ها را معرفي خواهيم نمود . آنگاه درباره ژنراتورتراكم شار مغناطيسي كه تحريك آنها بواسطه مواد منفجره مي باشد و از مكانيزم اتصال كوتاه كردن حلقه هاي متوالي استفاده مي گردد كه در طي آن حجم شار مغناطيسي به تله افتاده در بين حلقه هاي كويل و لاينر استوانه اي مركزي كاهش مي يابد بحث خواهيم نمود و سپس انواع اين نوع ژنراتورها را مشخص و معرفي مي نمائيم و بعد معادلات حاكم را بررسي نموده و پارامترهاي مختلف آن را مورد بحث و بررسي قرار خواهيم داد. همچنين در اين بخش نگاه مختصري بر منابع گوناگون تلفات موجود در مكانيزمMFCGها داريم . در فصل دوم با استفاده از متد شش ضلعي منتظم لانه زنبوري به محاسبه ظرفيت خازني پراكندگي خودي بين رشته سيم هاي هادي در درون حلقه هاي كويل و همچنين به محاسبه ظرفيت خازني پراكندگي بين رشته سيم هاي هادي و لاينر استوانه اي مركزي و در حالت كلي و نهايي به محاسبه و بررسي ظرفيت خازني پراكندگي كل بين حلقه ها و بين حلقه هاو لاينر استوانه اي مركزي با سطح مقطع دايره اي شكل رشته سيم ها با چيدمان سطح مقطع مستطيلي و دايره اي شكل حلقه ها كه هر حلقه داراي k رشته سيم هادي يك يا چند لايه مي باشد مي پردازيم و فرمولها و كليه روابط پايه اي مورد نياز براي مراحل بعدي را بدست مي آوريم. در فصل سوم به محاسبه ظرفيت خازني پراكندگي بين حلقه هاي كويل داراي سطح مقطع يكپارچه دايره اي شكل و يا مستطيلي شكل تك لايه و بين حلقه هاي كويل و لاينر استوانه اي مركزي و سرانجام در حالت كلي و نهايي به محاسبه و بررسي ظرفيت خازني پراكندگي كل m حلقه با سطح مقطع يكپارچه دايره اي شكل حلقه ها كه هر حلقه داراي يك سيم هادي تك لايه مي باشد در دو حالت يك بار با پوشش عايقي و بار ديگر بدون پوشش عايقي مي پردازيم و اثرات پوشش عايقي را در مقدار ظرفيت خازني كل مشاهده خواهيم نمود . و مدل سازي خود را براي محاسبه و لحاظ اثرات ظرفيت خازني ارائه مي دهيم و معادلات و روابط حاكم بر آن را بدست آورده و پس از تحليل خواهيم ديد كه پارامترهاي موثر چه مقدار بر روي ظرفيت خازني كل سيستم اثر گذار خواهند بود. در فصل چهارم به بررسي و آناليز ميزان حساسيت پارامترهاي موثر در ايجاد ظرفيت خازني بين حلقه هاي كويل( ) و ظرفيت خازني در بين حلقه هاي كويل و لاينر استوانه اي مركزي ( ) و در حالت كلي در ايجاد ظرفيت خازني كل ژنراتور مي پردازيم كه در همه حالات كليه عوامل و پارامترهاي موثر را يك به يك شبيه سازي نموده و ميزان اثرات پارامترها و حساسيت هر يك از عوامل را ذكر خواهيم نمود. در فصل آخر ( فصل پنجم) و در انتهای پروژه با استفاده از روابط و معادلات حاكم بدست آمده و نیز با استفاده از متدهاي ارائه گرديده و همچنین با استفاده از روابط حاصل از ظرفيت خازني پراكندگي در بين حلقه های کویل، یک مدل نهايي برای ژنراتورMCG ارائه می نمائیم که این مدل نهایی شامل مقاومت سري شده با اندوكتانس معادل هر حلقه و موازي با ظرفيت خازني بين حلقه هاي همجوار مي باشد. همانطور كه در شبيه سازي ها ملاحظه خواهیم نمود جهت كاهش ظرفيت خازني پارازیتیک كل ژنراتور MCG مي بايست مواردي همچون قطر حلقه هاي كويل، شعاع سيم مقطع دايره¬اي شكل و طول و عرض سيم مقطع مستطيلي شكل ، شعاع پوشش عايقي سيم ، نوع عايق پوششي سيم پيچ ، گام سيم پيچي و فاصله هوائي بين سيم پيچ و لاينر فلزي استوانه اي را در طراحي يك كويل ژنراتور تراكم شار مغناطيسي در نظر گرفت. بطور خلاصه مشاهده خواهیم نمود که ظرفيت خازني پارازیتیک ژنراتور تراكم شار مغناطيسي به مشخصات هندسي كويل بستگي خواهد داشت. در انتها مشاهده مي نمائيم كه با پيشروي انفجار و گسترش حجمي لاينر و كاهش تعداد حلقه هاي كويل ژنراتور، ظرفيت خازني كل ژنراتور در حين كاهش تعداد حلقه ها ، افزايش مي يابد كه اين افزايش ظرفيت خازني تا هنگامي كه تعداد حلقه هاي موجود در مدار به دو حلقه كاهش يابد ادامه خواهد يافت ولي هنگامي كه تنها فقط يك حلقه در مدار باقي مي ماند يك كاهش نزولي شديد در مقدار ظرفيت خازني كل ژنراتور رخ خواهد داد كه اين بدان علت است كه هنگامي كه در مدار فقط يك حلقه موجود مي باشد فقط ظرفيت خازني حلقه-لاينر خواهيم داشت . بطور کلی در انتهای پروژه با توجه به آناليز انجام شده مشاهده خواهیم نمود که جهت كاهش ظرفيت خازني پراكندگي حلقه-حلقه و حلقه- لاينر ژنراتور تراكم شار مغناطيسي با حلقه هاي كويل داراي سطح مقطع دايره اي و يا مستطيلي شكل مي بايست: 1- گام سيم پيچي را افزايش داد. 2- طول و عرض سطح مقطع مستطيلي شكل حلقه هاي كويل را كاهش داد. 4- قطرحلقه هاي كويل را كاهش داد. 5- فاصله هوايي بين حلقه و لاينر استوانه اي را افزايش داد. 6- ضخامت پوشش عايقي را افزايش داد. 7- قطر سطح مقطع دايره اي شكل حلقه هاي كويل را كاهش داد. 8- طول حلقه رشته سيم هاي هادي حلقه هاي كويل را كاهش داد. روش ارائه گرديده در اين پروژه براي طراحي ساختار ژنراتور تراكم شار مغناطيسي بسیار مفيد خواهد بود و نتايج حاصل از شبيه سازي ها در طراحي حلقه هاي كويل ژنراتور قابل استناد و معتبر می باشد. لازم بذکر است که اين طرح پژوهشي مي تواند مورد توجه سازمان هاي آفندي و پدافندي نظامي و بويژه وزارت نفت جهت اكتشاف ميادين نفتي قرارگيرد.