شبیه سازی ژنراتورهای مغناطیسی دائمی

ژنراتورهای آهنربای دائمی یا همان طور که به آنها ژنراتورهای PM گفته می شود، بدون باتری برق تولید می کنند. ژنراتورهای PM از یک استاتور مغناطیسی سیم پیچی شده با سیم و یک چرخ با آهنرباهای دائمی تشکیل شده است که در داخل استاتور می چرخند. از موتور سیکلت گرفته تا مزارع بادی، ژنراتورهای PM را می توان در بسیاری از کاربردهای ماشین آلات الکتریکی استفاده کرد. بیایید نگاهی به نحوه عملکرد این نوع ژنراتورها و نحوه شبیه سازی آنها بیندازیم.

چگونه ژنراتورهای مغناطیسی دائمی کار می کنند

اساساً یک سیم به دور استاتور ساخته شده از مواد با نفوذپذیری نسبی بالا پیچیده می شود. در داخل استاتور یک چرخ یا روتور دارید که از یک مرکز (ساخته شده از همان ماده استاتور) و آهنرباهای دائمی تشکیل شده است که یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد می کند. این آهنرباهای دائمی معمولاً عناصر کمیاب هستند ، مانند ساماریوم.

هنگامی که روتور به حرکت در می آید جریانی القا می شود. دلیل آن این است که میدان های الکترومغناطیسی (EMF) آهنرباهای دائمی روی روتور از کنار استاتور سیم پیچی عبور می کنند. همانطور که آهنرباها مانند دندانه روی روتور از یکدیگر فاصله دارند، قدرت EMF با چرخش روتور به بالا و پایین تغییر می کند. این شار پیوسته است که جریان را به سیم استاتور القا می کند. طبیعتاً هرچه روتور سریعتر بچرخد ولتاژ خروجی بیشتر می شود.

شبیه سازی دوبعدی یک ژنراتور PM در COMSOL Multiphysics

هنگام مرور گالری برنامه آنلاین ما با یک نمونه عالی از یک ژنراتور PM مواجه شدم . این مدل نشان می دهد که چگونه چرخش روتور با آهنرباهای دائمی یک EMF القایی در سیم پیچ ایجاد می کند. ولتاژ به عنوان تابعی از زمان در طول چرخش محاسبه می شود. همچنین در مدل تأثیر پارامترهای مواد، سرعت چرخش و تعداد چرخش سیم پیچ بر ولتاژ نشان داده شده است.

شبیه سازی زیر توسط همکار من Valerio ساخته شده است تا بتوانید مدل را در عمل مشاهده کنید:

رنگ روشن تری را می توان در جایی که آهنرباهای دائمی روی روتور قرار دارند مشاهده کرد.

طبق معمول، اگر یک حساب کاربری COMSOL Access دارید، می‌توانید مستندات مدل مدل ژنراتور را دانلود کنید تا در مورد آن بیشتر بخوانید. اگر COMSOL Multiphysics و ماژول AC/DC را نیز دارید ، می‌توانید فایل‌های مدل را دانلود کنید و این مشکل چندفیزیکی را بیشتر بررسی کنید.

کاربردهای PM Generator

بر اساس مقاله منتشر شده در windpowerengineering.com ( ژنراتور 101 ) ژنراتورهای آهنربای دائم در صنعت باد عمدتاً به این دلیل استفاده می شوند که برای کار کردن به باتری نیاز ندارند. باد برای به حرکت درآوردن چرخ دوار استفاده می شود و خاموش می شود و جریان تولید می کند. جنبه صفر باتری بسیار مهم است زیرا مزارع بادی در مناطق دور افتاده قرار دارند. مهار نیروی باد از طریق ژنراتورهای PM نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری نسبت به ژنراتورهایی دارد که دارای باتری هستند که هر چند وقت یکبار نیاز به تعویض دارند.

اگر به موتورسیکلت علاقه مند هستید، ممکن است بدانید که از ژنراتورهای PM نیز می توان برای تغذیه دوچرخه خود استفاده کرد . من با مقاله جالبی در مورد نحوه مونتاژ دینام آهنربای دائم برای موتور سیکلت خود برخورد کردم . فکر کردم آن را با کسانی از شما که در فروشگاه دستی دارید به اشتراک بگذارم.

برنده چالش جهانی خورشیدی

برنده مسابقه افتتاحیه جنرال موتورز بود و یکی دیگر از خودروسازان معتبر فورد در جایگاه دوم قرار گرفت. اما این روزها، این دانشگاه ها هستند که بهترین طرح ها را می سازند و در صدر قرار می گیرند. در سال 2011، دانشگاه میشیگان سوم شد.

بخش کلیدی اصلاحات طراحی آنها مربوط به باتری ها بود. طبق قوانین مسابقه، ظرفیت باتری ها به 5 کیلووات ساعت محدود شده است و در طول مسابقه قابل تعویض نمی باشد. این ضروری است که آنها به خوبی طراحی شده باشند.

دانشجویان دانشگاه میشیگان با گرمای بیش از حد مشکل داشتند و با استفاده از مدل سازی، مناطق مقاومت داخلی و جاهایی که جریان بیش از حد وجود داشت را شناسایی کردند. فکر می کنم خواندن آن برای شما جالب خواهد بود: www.deskeng.com/articles/aabdpc .