پایان نامه بررسی امواج الکترومغناطیس در اطراف سیمهای برق فشار قوی و تاثیرات آن

اختصاصی از کوشا فایل پایان نامه بررسی امواج الکترومغناطیس در اطراف سیمهای برق فشار قوی و تاثیرات آن دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

این فایل در قالب ورد و قابل ویرایش در 102 صفحه می باشد.

 

 فهرست

چکیده
مقدمه
فصل اول
امواج الکترومغناطیسی
میدانهای الکتریکی و مغناطیسی
امواج متحرک روی یک خط انتقال
فتونها و امواج
فتونها
میدانهای الکترومغناطیسی در فرکانس قدرت
فصل دوم
ثابت‌های خطوط انتقال
جنس‌ هادی و ساختمان آن
مقاومت خط
ضریب القائی خط
خطوط سه فاز
هادیهای متساوی‌الفاصله
مساوی کردن ولتاژهای القائی بوسیله پیچیدن خط
ظرفیت خط
ظرفیت خط سه‌فاز
فصل سوم
محاسبه پارامترهای خط انتقال و کابلها قدرت برش اجزاء محدود
مدل ریاضی
معادلات میدانها
انرژی و تلفات
فصل چهارم
تداخل امواج الکترومغناطیسی با شبکه‌های مخابراتی
اثرات الکترومغناطیسی
اثرات الکترواستاتیکی
کاهش اثر تداخل
فصل پنجم
تأثیر میدانهای الکترومغناطیسی ۵۰هرتز بر جنین مرغ، قبل یا در حین انکوباسیون
مقدمه
شرح تحقیق
نتیجه‌گیری
فصل ششم
میدانهای الکترومغناطیسی ELF و سلامت انسان
استانداردهای حدود تابش
استانداردهای حریم خطوط انتقال برق در ایران
اندازه‌گیری شدت میدانهای ELF
بحث و تفسیر نتایج اندازه‌گیری شدت میدان در مشهد مقدس
پیشنهادات
فصل هفتم
اثر امواج الکترومغناطیسی در فرکانسهای قدرت بر انسان
استانداردهای ایمنی
بررسی پارامترهای EM در بدن
آثا و سندرومهای حاصل
اثر امواج الکترومغناطیسی روی شیردهی گاوها و حیوانات دیگر
اثر میدانهای مغناطیسی فرکانس پائین
فصل هشتم
بررسی آثار بیولوژیک خطوط انتقال و توزیع نیرو و مروری بر حد حریم مجاز اطراف آن
پدیده فیزیکی
اثرات بیولوژیک
اثرات کرونا در محیط زیست
اثرات میدان مغناطیسی روی موجودات زنده
بررسی شدت میدانهای الکتریکی در اطراف خطوط انتقال نیرو
منابع

منابع

]۱[- نکاتی در مورد میدانهای الکتریکی و مغناطیسی تولید شده بوسیله سیستمهای انتقال نیرو – محمد رضا طوسی پناه.

]۲[-اصول مقدماتی الکتریسیته – تألیف مهندس غلامعلی سرابی تبریزی – ۱۳۵۷٫

]۳[-میدانها و امواج. تألیف: دکتر همایون عریضی – دانشگاه علم و صنعت ایران.

]۴[-طیف الکترومغناطیس و گسیل القائی – دکتر علی معصومی.

]۵[-طراحی خطوط انتقال، قاضی زاهدی-امیر منصور – رنجبر، جلد اول – وزارت نیرو.

]۶[-الکترومغناطیس، میدان و موج، دیورک چنگ، مترجم: دکتیر پرویز جبه دار و مهندس قوامی.

]۷[-انتقال و توزیع انرژی الکتریکی تألیف H-Cotton و H-Barler، ترجمه: مهندس انسانی

]۸[-رضا جعفری – مهدی معلم – محاسبات پارامترهای انتقال و کابلها به روش اجزاء محدود، سیزدهمین کنفرانس بین المللی برق. ۹۸٫ ۲۱۵-۲۱۹٫

]۹[-رضا جعفری – معلم مهدی – محاسبات میدانهای الکترو مغناطیسی – حرارتی در کابلها سه فاز به روش اجزاء محدود، چهارمین کنفرانس مهندسی برق ایران. آبان ۱۳۷۵

]۱۰[-معلم مهدی، جعفری رضا، محاسبه تلفات جریانهای گردابی در خطوط و کابلها انتقال به روش اجزاء محدود، دهمین کنفرانس مهندسی برق ایران، اردیبهشت ۱۳۷۴

[۱۱]-Silvester, P. and Ferrari, R.: Finte Element for Electrical Engineering Compridge university press.1983.

[12]-Extra high Voltage Transmission in Sweden, State Power Poard, 1985.

]13[-حریم از نظر فنی و حقوق و قوانین مربوطه، جلد اول، مرتضی سرمد، چاپ درخشان.

]۱۴[-تأثیرات نئوزولوژیک خطوط فشار قوی – دکتر هنری لای.

]۱۵[-خطوط فشار قوی و سلامتی شما – دکتر لاپلاس و مایک.

]۱۶[-هیت ویلیام. الکترو مغناطیس مهندسی، مترجم جلایری.

]۱۷[-خدیجه شریفینا – مریم شمش لاهیجانی – حسن رجبی – تأثیر میدانهای الکترو مغناطیسی، ۵۰هرتز بر جنین تخم مرغ، سیزدهمین کنفرانس بین المللی برق ۹۸٫

]۱۸[-دکتر محمد حسن بحرینی طوسی – دکتر میر صالحی و.. آقای مهندس آزاد – میدانهای EIF و سلامت انسان – سیزدهمین کنفرانس بین الملی برق.

[۱۹]- H.W.Whittington، B.W.Flynn & D.E.Macpherson، “Switched Mode Power Supplies Design & Construction ” ،New York، John Wiley & Sons Inc. ، ۱۹۹۲

]۲۰[ C.K.Chu ، P.B.Spisak & Walczak، “High power asymmetrical Thyristors”، IEEE Applications Society Conference Record ، Process.، ۱۹۸۵٫

]۲۱[ S. C?k and R. D. Middlebrook، “ Advances in switched mode power conversion” ،IEEE Transactions on Industrial Electronics، Vol. IE30، No. 1، ۱۹۸۳

امواج الکترومغناطیسی

اتمهای یک ماده می‌توانند بطریق مختلف از محیط اطراف خود انرژی جذب کنند. مثلاً اگر ماده‌ای در معرض تابش حرارت قرار گیرد تمام یا مقداری از انرژی حرارتی که به ماده میرسد، توسط اتمهای آنها جذب میشود و در نتیجه اتمها به حالت تهییج درمی‌آیند.

هر یک از اتمهای تهییج شده ممکن است در بازگشت به حال عادی خود، انرژی جذب شده را بصورت پرتوهایی از خود تابش کند، این پرتوها را پرتوهای الکترو مغناطیس گویند.

اصطلاح الکترومغناطیسی بدان جهت است که هر کدام از این پرتوها همواره با دو میدان الکتریکی و مغناطیسی که جهت آنها بر جهت حرکت پرتو عمودند، همراه است.

 امواج الکترو مغناطیسی دارای طیف یا اسپکتروم وسیعی می‌باشند که شامل امواج رادیوئی رادار، مادون قرمز، نور مرئی ماوراء بنفش و بالاخره اشعه‌های ایکس و گاما میباشد.

امواج الکترو مغناطیس دارای تعداد خواص مشترک هستند، مثلاً سرعت تمام آنها در خلاء یکسان است. این سرعت را سرعت سیر نور گویند و مقدار آن برابر است با ۳´۱۰^۸m/s متر بر ثانیه یا ۳۰۰٫۰۰۰km/s کیلومتر در ثانیه

میدانهای الکتریکی و مغناطیسی

بین بارهای الکتریکی نسبت بهم نیروئی بوجود میآید، بطوریکه بارهای همنام یکدیگر را دفع می‌کند و بارهای غیر همنام یکدیگر را جذب می‌کنند و این شبیه نیروهای مغناطیسی است، همانطوری که قوای مغناطیسی از میدان مغناطیسی حاصل می‌شود – قوای جذب و دفع الکتریکی از میدان الکتریکی سرچشمه می‌گیرد. وقتی که جریانی از سیم می‌گذرد در اطراف سیم خطوط میدان مغناطیسی که بشکل دایره‌ای متحدالمرکز هستند تشکیل میگردند. ولی خطوط میدان الکتریکی بصورت شعایی از سطح سیم بخارج میروند. ]۲[

مقدار فلوی مغناطیسی با افزایش مقدار جریان و شدت میدان الکتریکی با افزایش مقدار ولتاژ زیاد می‌شود. بنابراین در ولتاژهای بالا (اطراف سیمهای برق فشار قوی) شدت میدان الکتریکی بیشتر است ولی در فرکانس بالا شدت میدان مغناطیسی بیشتر است.]۶[

امواج متحرک روی یک خط انتقال

راههای زیادی برای انتشار امواج وجود دارد. به هر حال قبل از ادامة مطلب، فهم کامل پدیدة خط انتقال اساسی است زیرا بسیاری از مفاهیم بنیادی مانند ثابت انتشار در شکلهای پیچیده‌تر از انتقال انرژی نمایان می‌شود.

به عنوان نقطه شروعی برای تعمیم مطالب، مسئلة کلاسیک خط انتقال را به جای دیدگاه مداری از دیدگاه میدانی در نظر می‌گیریم. از نظریه مقدماتی میدان می‌دانیم همانطوری که در شکل ۳ نشان داده شده است، میدانهای الکتریکی و مغناطیسی در کنار ولتاژ و جریان خط میدانهای الکتریکی و مغناطیسی وجود دارند. همان طور که به ظاهر ولتاژ و جریان در امتداد خط و در جهت انتشار حرکت می‌کنند میدانهای همراه با آنها نیز، مانند سایه‌ای آنها را دنبال می‌کنند.

 از آنچه گذشت چون این موضوع صرفاً یک دیدگاه است می‌توان این طور فکر کرد که میدانهای ذکر شده جریانها را در سیم القاء می‌کنند و نه برعکس، بنابراین از این دیدگاه می‌بینیم که به ظاهر میدانهای الکتریکی و مغناطیسی باهم و با یک سرعت در فضا حرکت کرده و سیم‌ها صرفاً کار «هدایت» موج را در جهت خاص انجام می‌دهند.

امواج و فوتونها 

امواج- معمولاً پرتوهای الکترو مغناطیسی را بصورت امواجی فرض می‌کنند که در فضا حرکت کرده و انرژی را با خود از نقطه‌ای به نقطه دیگر حمل می‌کنند (شکل ۴). این نوع موج را موج عرضی (Wave Tran sverse) گویند. زیرا امتداد نوسان موج بجهت حرکت آن عمود است.

 یک موج عرضی دارای چهار پارامتر اصلی است این پارامترها عبارتند از:

۱-طول موج (Ware Length): که آن عبارتند از فاصله یک نقطه با نقطه مشابه به راز آن l

2-فرکانس (Freguency): عبارتند از تعداد امواج (سیکلها) که در یک ثانیه تولید شده: واحد HZ

3-سرعت (Velocity): مسافتی که امواج در یک ثانیه طی میکنند V

4-دامنه (Amplitude): فاصله بین نقطه شروع تا مقدار حداکثر آن، آنرا قدرت موج نیز توصیف می‌کنند.

طول موج، فرکانس و سرعت یک موج با یکدیگر ارتباط دارند. زیرا مسافتی را که امواج در مدت یک ثانیه طی می‌کنند، برابر است با تعداد امواج در ثانیه (فرکانس) ضربدر طول موج یعنی

فوتونها

اگرچه با نظریه موجی بودن پرتونها الکترو مغناطیسی بعضی از پدیده‌های تشعشع را میتوان توضیح داد ولی کاربرد این فرضیه در بعضی موارد کاملاً رضایت بخش نیست. برای مثال: از فرضیه موجی بودن اینطور استنباط میشود که انرژی پرتوهای الکترو مغناطیس به صورت پیوسته و بدون انقطاع منتشر میشود. در حالی که ما می‌دانیم اینطور نیست و انرژی بصورت بارانی از ذرات کوچک و مستقل از هم بنام فوتون از جسم منتشر میشود (شکل ۵۹٫ هر فوتون دارای مقدار معینی انرژی است و اغلب یک فوتون را یک کوانتوم (quantum) انرژی گویند. (نظریه ذره‌ای و موجی بودن پرتوهای الکترو مغناطیسی). مقدار انرژی یک فوتون (E)، در نظریه ذره‌ای،‌با فرکانس پرتو (V)، از نظر موجی، توسط رابطه زیر بهم مربوط می‌شوند.

۲)E=hn

که در این رابطه h ضریب ثابت پلانک است.

خواص عمومی پرتوهای الکترو مغناطیسی

۱-همه آنها در فضا آزاد (خلاء) دارای سرعتی یکسان هستند.

 ۲-همه پرتوها، انرژی را به شکل کوانتا یا (فوتون) از نقطه‌ای به نقطه دیگر منتقل می‌کنند. انرژی (E) یک فوتون بطریق زیر با فرکانس بستگی دارد.  E=hn

3-در فضای آزاد (خلاء) همه به خط مستقیم حرکت می‌کنند.

میدانهای الکترو مغناطیسی در فرکانس قدرت 

اگر در یک نقطه مقداری بارالکتریکی مثبت وجود داشته باشد خطوط نیروی میدان الکتریکی (E) حاصل بطور عمودی از آن خارج می‌شوند و بر عکس، و ضمناً میدانیم که هر گاه بار الکتریکی حرکت کند، جریان داریم که عبور جریان از سیم هادی در اطراف آن میدان مغناطیسی بوجود می‌آورد.

 حال اگر در یک سیم جریان متناوب بفرستیم در اطراف آن یک میدان الکترو منیتیک (H) تشکیل می‌شود، که این دو میدان (E) و (H) عمود بر یکدیگر بوده و بردار انرژی را میسازد که با سرعت نور انتشار می‌یابد.

P=E.H.sin90

که در این حالت خاص می‌دانیم که میدان الکتریکی حاصل،‌ مستقیماً با مقدار ولتاژ (بار الکتریکی) و عکس فاصله مربوط است یعنی  و میدان مغناطیسی حاصل، با مقدار جریان و عکس فاصله متناسب است و یا  ، واحد میدان الکتریکی V/m (ولت بر متر) و واحد میدان مغناطیسی A/m (آمپر بر متر) است، لذا واحد دانسیته بردار انرژی (وات بر متر مربع) خواهد بود.

به موجب رابطه ماکس پلانک E=H.f که در آن h ثابت پلانک و f فرکانس و E انرژی است. میتوان نشان داد که هرچه فرکانس زیادتر باشد انرژی بیشتر است و لذا هرچه طول موج کوچکتر باشد قدرت نفوذ و تخریب آن بیشتر است، اما دانشمندان فرکانس ۵۰ تا۶۰ هرتز را فرکانس قدرت نامیده‌اند. ]۱[

فصل دوم

ثابت‌های خطوط انتقال

یک خط انتقال هوائی از یک گروه سیم تشکیل شده که بموازات یکدیگر روی دکلها کشیده شده اند و بنابراین هادیها نسبت بیکدیگر و بین هر هاری و زمین با هوا عایق میشوند. هادیها مقاومت معینی بسته به سطح مقطع و جنس آنها دارند و چون میدان مغناطیسی ناشی از عبور جریان در یک هادی هادیهای دیگر را قطع می‌کند (در برمیگیرد – یا تراوش میکند) هر سیم مقاومت القائی نیز دارد. بعلاوه بین جفت هادیها و بین هر هادی و زمین نیز ظرفیت الکتریکی موجود است. بالاخره عایق‌ها کامل نیستند و در نتیجه جریان نشتی بزمین خواهیم داشت این اثر را میتوان بصورت مقاومت نشتی که بین سیم و زمین قرار می‌گیرد در نظر گرفت. برای اینکه خط را بتوان بعنوان قسمتی از یک شبکه کامل قدرت قرار داد مقادیر فوق بایستی مشخص باشد و در این فصل محاسبه آنها را خواهیم دید.

جنس هادی و ساختمان آن

معمولیترین نوع هادی مورد استفاده در خطوط انتقال مس و آلومینیوم می‌باشد. آلومینیوم با هدایت خوب و وزن کم برای دهنه‌های بزرگ مناسب است. علیرغم اینکه ضریب انبساط بالا و مقاومت کششی کمی دارد.

مس یا آلومینیوم را باید برای دهنه (فاصله بین دو کابل) کوچک بکار برد و برای فشار قوی که دهنه خط بزرگ میشود هادیهای آلومینیوم با هسته فولادی مجهز می‌شوند تا استقامت آنها بالا رود.

مقاومت خط

مقاومت اهمی یک هادی یکنواخت بطول L و سطح مقطع a چنین است.

 که Pمقاومت مخصوص بستگی به جنس هادی و درجه حرارت آن دارد. که برای دو درجه حرارت داریم.

 که a ضریب حرارتی مقاومت هادی است و روابط زیر را داریم:

 در هنگام بکارگیری فرمول بالا لازم است توجه داشته باشیم که هادی ممکن است افشان باشد بنابراین افزایش مقاومت در مقایسه با هادی یکپارچه با همان سطح مقطع در حدود %۱ یا %۲ خواهد بود.

افزایش بیشتر در مقاومت ممکن است ناشی از اثر پوسته باشد. وقتی از یک هادی جریان مستقیم عبور میکند جریان بطور یکنواخت در تمام سطح مقطع توزیع می‌شود در حالی که اگر جریان متناوب عبور کند میدان مغناطیسی متناوب در اطراف هادی تولید میشود که با نفوذ جریان به مرکز هادی مخالفت میکند بطوریکه چگالی جریان در لایه‌های خارجی افزایش یافته و در نتیجه در وسط سیم کاهش می‌یابد. چون افت توان متناسب با I²است اثر پوسته (توجه شود اثر پوسته نتیجه میدان مغناطیسی می‌باشد) باعث میشود که افت مس برای جریان معین افزایش یابد یعنی اثر آن مثل اینست که مقاومت اهمی افزایش یابد. اثر پوسته با ضریب نفوذ و سطح مقطع هادی و فرکانس افزایش مییابد (چون میدان مغناطیسی نیز با افزایش آنها افزایش می‌یابد). بعلت وابستگی آن به سطح مقطع برای هادیهای افشان کمتر از هادی یکپارچه است. برای فرکانس HZ50 افزایش مقاومت برای هادیهای یکپارچه تا قطر mm10 قابل صرفنظر کردن است ولی هادی تا قطر mm25 حدود%۸ افزایش می‌یابد. اثر پوست برای آلومینیوم معادل مس است.