دانلود شبیه سازی مقاله طراحی انواع مقره ها با استفاده از جعبه ابزار PDE در متلب

پروژه طراحی عایق در متلب

مقره های ترکیبی لاستیک سیلیکان، که اکنون مورد استفاده گسترده قرار گرفته اند، تا دهه 1970 ابداع نشده بودند و آلمان اولین کشوری است که این نوع مقره ها را توسعه و مورد استفاده قرار داده است. در مقایسه با مقره های پورسیلان و شیشه ای متداول، مقره های کامپوزیت، مانند مقره لاستیک سیلیکان، مزیت های بیشتری از نظر کاربردی فراهم می کند. سابقه استفاده از مقره های محیط بیرون از ساختمان، به زمان معرفی خطوط تلگراف، در قرن 19 بر می گردد. سابقه سرویس دهی و توسعه محصول با مقره های فشار قوی ساخته شده از مواد شیشه ای و چینی، از بیش از صد سال پیش حاصل شده است. تا زمان معرفی انواع پلیمری مقره ها، انواع پورسیلان و شیشه ای، کاملاً بر بازار حاکم بوده اند. اولین مقره پلیمری (اپوکسی) در سال 1959 در ایالات متحده آمریکا ساخته شد اما از مشکلات ترک برداری و فرسایش شدید رنج می برد.

بطور مشابه، برای مقره های فشار قوی، در 75 سال اول قرن 20 ام، تنها ماده انتخاب شده برای مقره فشار قوی محیط بیرون، پورسیلانی بود. رزین های موجود در طبیعت و صمغ هایی که در اوایل قرن 20 ام، در بازار موجود بودند، از نوع لاک شیشه ای بود. بعداً، در سال 1907، لاستیک، توسط دکتر بائکلند بوسیله فرملادهید فنول سنتزی، ساخته شد. این دو ماده پلیمر اولیه، خواص فضای داخل خوبی داشتند، اما بخاطر ارگانیک بودن با ستون اصلی کربن در زنجیره آن، مقاومت در برابر ترک خوردگی بسیار ضعیف داشت. بعداً، در دهه 1930 و 1940، رزین های سنتزی جدیدتری توسعه یافتند و تعدادی از اولین مقره های پلیمری از مواد بوتیل و آکریلیک ساخته شدند. اما درحالی که از تعدادی موفقیت تجاری بهره می بردند، سریعاً بخاطر هزینه زیاد، تولید محدود، شکننده بودن و مهمتر از همه عملکرد ناکافی برای کاربردهای فشار قوی در فضای بیرون، منسوخ شدند. توسعه و کاربرد اپوکسی سیکلوآلیفاتیک به رفع مشکلات رزین کمک کرد اما نتوانست مسئله ضریب انبساط حرارتی در میله فایبرگلاس یا لایه مرزی محفظه (housing interface) را رفع کند. ترکیب مواد برای تصحیح این مسئله سازگاری باعث دپلیمریزاسیون شدن محافظ های قالب ریزی شده (molded sheds) در محیط های گرم و مرطوب می شود که این منجر به شکست الکترومکانیکی ساختار یک مقره پلیمری می شود همانگونه که در شکل زیر نشان داده شد.

طراحی پایه یک عایق پلیمری به این صورت است؛ هسته «پلاستیک تقویت شده با الیاف» (FRP)، متصل شده با دو گیره فلزی، به عنوان سازه نگهدارنده بار، استفاده می شود. وجود خاک و رطوبت در ترکیب با تنش الکتریکی، باعث رخداد تخلیه محلی و در نتیجه تنزل مواد، مانند ترک برداشتن و فرسایش، می شود. برای حفاظت از هسته FRP در برابر تنش های محیطی مختلف، مانند ماورابنفش، اسید، اوزون و غیره و ایجاد یک فاصله نشتی در یک طول محدود مقره تحت شرایط آلوده و خیس، محافظ های آب و هوایی (weather sheds) خارج از هسته FRP نصب می شوند. لاستیک سیلیکان عمدتاً برای مقره های پلیمری یا مقره های کامپوزیت به عنوان مواد احاطه کننده، استفاده می شود.

توسعه اولیه مقره های پلیمری مدرن را می توان به کار تولید کننده آلمانی روزنتال، که بعداً Hoechst Ceram Tec نامیده شد، نسبت داد. توسعه آنها در سال 1964 شروع شد و نمونه اولیه ها برای نصب میدانی در سال 1967 ارائه شدند. اما، این کار تا اواسط دهه 1970 قبل از اینکه تعدادی از سازندگان، محصولات تجاری از نسل اول مقره های خط انتقال پلیمری، ارائه دادند.

در این پروژه، توزیع میدان الکتریکی و پتانسیل برروی مقره های پلیمری لاستیک سیلیکان حفاظ مستقیم و حفاظ جایگزین، تحت شرایط آلودگی تمیز و متنوع، با استفاده از FEM با ملاحظه یک سطح لاستیک سیلیکان با قطره های آب و خاک به عنوان آلاینده بر سطح لاستیک سیلیکان، مورد بررسی قرار گردند و نتیجه گیری شد که توزیع پتانسیل مقره حفاظ مستقیم، بزرگتر از مقره نوع حفاظ جایگزین است. این وضعیت، امکان شروع تخلیه sport و تخلیه الکتریکی احتمالی در شرایط عملکردی را بوجود می آورد.

همانطور که ذکر شد، این پروژه با استفاده از جعبه ابزار PDE و در محیط نرم افزار متلب، انجام شده است. در ادامه، تعدادی از تصاویر مربوط به این شبیه سازی از گزارشکار آن، قرار داده شده است: