3
4
5
6
7
8
9
نواحي
دشارژ تاريک
دشارژ تابشی
حالت جرقه ای
حالت یونیزاسیون
حالت اشباع
حالت کرونا
حالت تاونزند
حالت شکست
حالت تابشی
شماره
10
11

سایت ما حاوی پایان نامه های زیادی است – می توانید جستجو کنید :

12
13
نواحي
حالت تابشی غیر عادی

مطالب مشابه در سایت

SABZFILE.COM

موجود است

حالت انتقالی از تابشي به جرقه
حالت حرارتي
حالت حرارتي با جرقه
3.1 جنبه هاي کاربردي منابع توان پالسي در پلاسما
اولين کاربرد منابع توان پالسي در دهه 1960 در نيرو گاه هاي هسته اي و تسليحات هسته اي براي توليد پالس هاي با ولتاژ مگاولت و توان هاي تراوات (1 تراوات، 1000 گيگاوات است) و عرض پالس هاي چند ده نانو ثانيه تا چند صد نانو ثانيه براي تحريک شتاب دهنده هاي الکتروني پلاسما بوده است]10[. محدوديت عناصر ذخيره کننده انرژي و نبود تکنولوژي کليدزني پالس قدرت، مانع از گسترش آن در حوزه هاي عمومي تر شده بود. اما هم اكنون با توسعه اين منابع و بهبود تکنولوژي ساخت خازن ها، اندوکتانس ها و كليدها، بسياري از مشكلات در توليد پالس هاي قدرت، با انرژي بالا و قيمت مناسب برطرف شده است. اخيرا يکي از اهداف اصلي و کليدي جهت افزايش راندمان و قابليت اطمينان سيستم های توان پالسی ،استفاده مکرر از مولدهاي توان پالسي باحداکثر توان در صنايع از جمله : صنعت مواد غذايي، معالجات پزشکي، آب و فاضلاب (تصفيه آب و…)، توليدگازهاي ازن ،بازيافت بتن ، سيستم احتراق ماشين بخار و کاشت يون در پلاسما مي باشد]11[. رايج ترين موارد استفاده از منابع توان پالسي مي توان به : مولد مارکس ، کمپرسورهاي پالسي الکترومغناطيسي ، عايق کاري ، خطوط انتقال و شکل دهي پالس اشاره کرد. هر چندکه مولدهاي توان پالسي نیز با حداکثر توان به صورت وسيعي در مصارف نظامي و گداخت هسته اي مورد بهره برداري قرار مي گيرد. هم چنين ميدان هاي الکتريکي پالسي2 کاربردهاي مستقيم و غير مستقيم بسياري در صنعت دارند و اخيرا کاربرد اين ميدان ها در استريليزه کردن مواد غذايي مورد توجه بسياري قرار گرفته است]12[. خلاصه اي از مشخصات منابع توان پالسي مورد نياز براي کاربردهاي متفاوت در جدول(1-2) شرح داده است.
4.1مباني عملکرد منابع توان پالسي مورد استفاده در پلاسما
اصول فناوري توان پالسي، از ذخيره سازي انرژي بيش از يک مدت زمان طولاني (معمولا ثانيه يا دقيقه) و سپس فرآيند تخليه انرژي الکتريکي را در طول کوتاه تر از زمان ذخيره انرژي (معمولا ميکروثانيه يا نانوثانيه)انجام پذيرد.
جدول (1-2) خلاصه اي از مشخصات منابع توان پالسي براي کاربردهاي مختلف
رديف
کاربردها
انرژي الکتريکي
طول پالس
حداکثرتوان پالس
توان متوسط
1
فيزيک پلاسما با چگالي انرژي بالا
20 مگا ژول
10 نانو ثانيه
کمتر از ده ترا وات
5 گيگا وات
2
راديو گرافي با پرتو الکتروني قوي
200 کيلو ژول
70 نانو ثانيه
بيشتر از يک ترا وات
10 گيگا وات
3
مايکروويو توان بالا (باندباريک)
10 کيلو ژول
100 نانو ثانيه
100 گيگا وات
100 کيلو وات
4
مايکروويو توان بالا (باندخيلي پهن)
10 ژول
1 نانو ثانيه
10 گيگا وات
10 کيلو وات
5
تبديل مواد با پرتو الکتروني
10 کيلو ژول
100 نانو ثانيه
30 گيگا وات
اندک
6
بيو الکتريک
1 ميلي ژول
100 نانو ثانيه
10 کيلو وات تا 100 مگا وات
چند ميلي وات تا چند وات
ساده ترين شکل سيستم هاي توان پالسي با توجه به شکل(1-3) شامل: یک منبع انرژی الکتريکي، ذخيره ساز میانی انرژي و بار است که مرحله تشکيل پالس بين آنها قرار دارد. سیستم توان پالسی در مرحله تشکیل پالس دارای يک کليد قدرت بالا است که می تواند انرژي ذخيره شده را به بار يا يک سيستم پيچيده تر (شامل شبکه اي از کليد هاي قدرت بالا) انتقال دهد.
کلید کلید
شکل (1-3)نماي کلي از ساختار منابع توان پالسي
با بررسي مطالعاتي درباره تکنولوژي هاي به کار رفته در منابع توان پالسي پلاسما، مي توان با توجه به عملکرد و کارايي، آنها را در 5 بخش اصلي خلاصه کرد که به شرح ذيل مي باشد:
1.4.1مشخصات پالس هاي قدرت بالا در منابع توان پالسي
همان طور که می دانید هر سيستم توان پالسي متشکل از يک منبع، شبکه ذخيره کننده انرژي، تجهيزات شکل دهنده پالس، کليد و بار الکتريکي است. منبع انرژي را در برخي از کاربردها مي توان باتري در نظر گرفت که به شبکه ذخيره کننده انرژي متصل و سپس در ارتباط با تجهيزات شکل دهنده پالس قرار مي گيرد و پس از کليد زني به صورت پالس ولتاژ بالا بر روي بار تخليه مي گردد]13[. با توجه به سطوح مختلف توان الکتريکي مورد نياز، فناوري توليد توان پالسي به دو شاخه پالس هاي کم قدرت و قدرت بالا تقسيم مي شود. پالس هاي قدرت بالا مرتبط با پالس هايي است که تواني در حد چند مگاوات يا بيشتر دارند که محدوده کميت هاي فيزيکي اين گونه پالس ها در جدول (1-3) به اختصار بيان شده است. توليد و کنترل پالس هاي قدرت بالا، نوعي فناوري پيشرفته و پيچيده به شمار مي رود و به ابزارها و تکنيک هاي خاصي جهت انجام آزمايش ها نيازمند است. در سيستم هاي توان پالسي انرژي به صورت الکتريکي ذخيره و به بار درطي يک پالس و يا پالس هاي کوتاه با نرخ تکرار کنترل شده ای تخليه مي گردد. مقدار قدرت ميدان الکتريکي، شکل پالس، مدت پالس و تعداد پالس ها و… بيشترين تاثير را بر راندمان و قابليت اطمينان منابع توان پالسي دارد.
جدول(1- 3) دامنه پالس هاي توليد شده در منابع توان پالسي
رديف
کميت فيزيکي
محدوده کميت فيزيکي
1
انرژي (ژول)
101 -107
2
توان (وات)
106 -1014
3
ولتاژ(ولت)
103 -107
4
جريان (آمپر)
103 -107
5
چگالي جريان (آمپر برمترمربع)
106 -1011
6
عرض پالس(ثانيه)
5-10 -10-10
با بالا و پايين رفتن شکل موج ولتاژ، طول مدت پالس بين چند نانوثانيه و يا چند ميکرو ثانيه اندازه گرفته مي شود. به عنوان نمونه در شکل (1-4) منحني يک پالس قدرت بالا را نشان داده شده است. زمان صعودی پالس، مدت زمان لازم براي رسيدن ولتاژ از10% به 90% ( مقدار ماکزيمم) تعريف مي شود و مي توان زمان نزولی را به روشي مشابه تعريف کرد.که هر دو زمان (صعودی و نزولی) یک پالس قدرت بالا به امپدانس بار بستگي دارد]14[.
در چند دهه اخير فناوري توليد پالس هاي ولتاژ بالا توسط کمپرسورهاي پالس مغناطيسي3 با توجه به کاربردهاي گوناگون آن در حوزه منابع توان پالسي بسيار حائز اهميت است . شکل (1-5) يک نمونه رايج از اين نوع کمپرسورها را نشان مي دهد.
شکل (1-4) منحني مشخصات يک پالس توليد شده در منابع توان پالسي
توپولوژي هاي مختلفي مي توان براي منابع توان پالسي با توجه به ادوات الکترونيک قدرت، مولدهاي پالسي و کمپرسورهاي پالس مغناطيسي در نظر گرفت . که از جمله مي توان به طراحي يک منبع توان پالسي مبتني بر کمپرسور جريان مغناطيسي خطي و شبکه شکل دهي پالس بلوملين براي ادوات الکتريکي نظامي (از جمله : شوک دهنده ها) اشاره کرد]15[.
شکل(1-5) نمونه اي از کمپرسور پالس مغناطيسي
2.4.1ذخيره سازي انرژي الکتريکي
انرژي مورد نياز منابع توان پالسي عموما از منابع انرژي کم توان جمع آوري و به مرور ذخيره مي شود. متناسب با کاربردها و احتياجات، ذخيره انرژي به شکل خازني ، سلفي يا ترکيبي از اين دو است. ذخيره سازي انرژي خازني، معمولا توسط تعدادي از خازن هاي ولتاژ بالا که اتصال آنها به صورت موازي يا سري است ، تشکيل مي شود. حالت اول را بانک خازني که در شکل (1-6) و حالت بعدي را مولد مارکس4 مي نامند.که در شکل (1-7) نمونه اي از مولد مارکس را نشان داده است]16[.
شکل (1-6) نمونه اي از بانک خازني بکار رفته در منابع توان پالسي
در هر دو حالت، خازن ها به صورت موازي شارژ مي شوند و معمولا به عنوان منبع جريان استفاده مي شوند. مولدهاي مارکس، ولتاژ و جريان بالا را فراهم مي سازند بنابراين در منابع توان بالاي پالسي پلاسما به صورت گسترده ای مورد استفاده قرار مي گيرند.
شکل(1-7) نمونه اي از مولد مارکس مورد استفاده در منابع توان پالسي
براي ذخيره سازي اندوکتيو انرژي از القاگرهاي مغناطيسي استفاده مي شود. بر خلاف حالت ذخيره سازي خازني که انرژي مستقيما با بستن کليد به بار منتقل مي شود در اين حالت نخست انرژي از ذخيره ساز القايي (که در اين حالت مي تواند يک سيم پيچ باشد) عبور کرده و سپس به بار منتقل می شود. براي تحويل انرژي ذخيره شده سلفی به بار، با باز کردن يک کليد قدرت بالا که جريان مدار نيز از آن عبور مي کند و با بار اتصال موازي دارد ، نياز است. براي تحويل انرژي ذخيره شده خازنی به بار، با بستن يک کليد قدرت بالا که جريان مدار نيز از آن عبور مي کند و اتصال سري با بار دارد ، نياز است . شکل (1-8) مدارهاي اصلي اين دو حالت را نشان مي دهد. براي بهبود پالس توليد شده مي توان از اين دو حالت به صورت ترکيبي در شرايط گوناگون با توجه به مشخصات بار مورد نياز استفاده کرد.
شکل (1-8) مدارهاي اصلي مورد استفاده در منابع توان پالسي با المان هاي ذخيره ساز انرژي
1.2.4.1 بانک خازني
در بانک هاي خازني براي توليد پالس هاي سريع، مطلوب است که ميزان اندوکتانس مدار در وضعیت حداقل قرار گيرد. چندين راه براي کاهش اندوکتانس سيستم توان پالسی وجود دارد: براي مثال، مي توان به استفاده از خازن هاي با ظرفيت کم، انتخاب ابعاد مناسب براي خطوط انتقال و سيم هاي رابط، استفاده از کليدهاي موازي چند کاناله و… اشاره کرد. مزيت استفاده از کليد چند کاناله اين است که جريان عبوري از هر کليد به طور قابل ملاحظه اي کاهش مي يابد و در نتيجه طول عمر کليد افزايش خواهد يافت ليکن هزينه ها افزايش مي يابد. در اين حالت، عملکرد هم زمان کليدهاي قدرت بالا سیستم توان پالسی پلاسما که به صورت موازی با هم اتصال دارند، ضروري است و در غير اين صورت ، سيستم به خوبي کار نخواهد کرد.براي حل اين مشکل مي توان از مدارکنترلی خارجي استفاده کرد به گونه اي که هريک از کليدها از خارج سیستم فعال شوند که در شکل (1-9) نشان داده است.

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید