پیش‌بینی پیشرفت نانوتکنولوژی با کمک شاخصهای علم و فناوری

چکیده

قرار است نانوتکنولوژی یکی از فناوریهای کلیدی و کارآمد قرن 21 شود. قابلیت اقتصادی آن، حاکی از وجود بازاری بالغ بر چندصد میلیارد یورو برای این فناوری در دهة بعد است. بنابراین نانوتکنولوژی موجب جهت‌دهی فعالیتهای بسیاری از بخشهای صنعتی و تعداد زیادی از شرکتها در جهت آماده‌سازی آنها برای این رقابت جدید شده است. در همین زمان دولتمردان در بخشهای تحقیق و توسعه در سراسر دنیا نیز در حال اجرای برنامه‌های تحقیقاتی خاص در زمینة نانوتکنولوژی هستند تا آیندة کشورهای خود را به وضعیتی مطلوب برسانند. هدف این مقاله، استفاده از شاخصهای تکنولوژیکی و علمی برای پیش‌بینی پیشرفت اقتصادی و مقایسة وضعیت کشورهای مختلف است.

1- مقدمه

علوم نانو در دو دهه گذشته، پیشرفت بزرگی حاصل کرده است. ما شاهد کشفیات علمی و پیشرفتهای تکنولوژیکی مهمی بوده‌ایم. به عنوان مثال، این پیشرفتها شامل اختراع میکروسکوپ تونل‌زنی پیمایشگر (STM) در سال 1982 ]1[ یا کشف فولرینها در سال 1985 می‌باشد]2[. در حال حاضر تعداد اندکی از محصولات مبتنی بر نانوتکنولوژی به استفادة تجاری رسیده‌اند. با این وجود، آیا دانش واقعی علمی، جوابگوی اشتیاق جهانی نسبت به این فناوری هست ؟ تا چه حد احتمال دارد که بازار جهانی در طی 10 تا 15 سال آینده به هزار میلیارد دلار در سال برسد]3[؟

ارزیابی قابلیت فناوریهای تکامل یافته کار آسانی نیست و برای یک فناوری جدید مثل نانوتکنولوژی، این کار دشوارتر است. البته در پیش‌بینی سعی می‌شود از شاخصهایی استفاده شود که توانشان در پیش‌بینی قابلیت دیگر فناوریهای جدید به اثبات رسیده باشد. دو تا از واضح‌ترین شاخصهای پیش‌بینی، تعداد مقاله‌های علمی و تعداد اختراعات ثبت شده هستند. اولی معمولاً شاخص خوبی برای فعالیتهای علمی و دومی برای قابلیت انتقال نتایج علمی به کاربردهای عملی است. شکل 1 تکامل تدریجی انتشارات و اختراعات نانوتکنولوژی از شروع دهة 1980 تا 1998 را نشان می‌دهد. اطلاعات انتشارات جهانی نانوتکنولوژی از داده‌های Science Citation Index (SCI) اقتباس شده است. اختراعات نانو، آنهایی هستند که در European Patent Office (EPO) در مونیخ ثبت شده‌اند. اختراعاتEPO داده‌های بسیاری از کشورها را در بر می‌گیرد. از نظر گسترة کار و هزینة بالا، منطقی به نظر می‌رسد که مخترعین از اختراعات به صورت تجاری بهره‌برداری کنند. لیستی از کلمات کلیدی علوم و فناوری نانو جهت دستیابی به انتشارات، اختراعات و روشها منتشر شده‌است]4[.

تعداد انتشارات در سالهای 1980 و 1985 نسبتاً اندک است، اما در سالهای بعد سیر صعودی می‌یابد و از سال 1986 به بعد سرعت افزایش آنها محسوس می‌باشد. این تغییر ناگهانی را می‌توان به اختراع میکروسکوپ تونل‌زنی پیمایشگر در چند سال قبل از آن]1[، آغاز حضور وسایل تحقیقاتی مفید در آزمایشگاههای تحقیقاتی، دانشگاهی و صنعتی و نیز توجه تحقیقات به سوی مقیاس نانو نسبت داد. افزایش سرعت انتشار مقالات همچنان ادامه پیدا کرده و سیر صعودی آنرا می‌توان ناشی از دسترسی به میکروسکوپ نیروی اتمی که گسترة کاربرد وسیعتری نسبت به STM در مواد غیرهادی دارد (اختراع در سال 1986 ]5[) و نیز کشف مولکول C60 در سال 1985 ]2[ و یا نانولوله‌های کربنی در سال 1991 ]6[ دانست. افزایش تعداد انتشارات در بازة زمانی 1989 تا 1998 بسیار چشمگیر است؛ جهش از 1000 مقاله تا بیش از 12000 مقاله در سال 1998.

میانگین رشد سالانه معادل 27 درصد بوده و رشد سالیانه از 10 تا 80 درصد در نوسان است. اطلاعات بدست آمده از دفتر ثبت اختراعات ایالات متحده]7[ نیز رشدی مشابه با اطلاعات اروپا نشان می‌دهد.

تعداد اختراعات ثبت شده، شاخص‌ مناسبی برای اندازه‌گیری ظرفیت آزمایشگاهها جهت انتقال نتایج تحقیقات به مصارف صنعتی می‌باشد. شکل (1) بیانگر گسترش تعداد اختراعات نانوتکنولوژی در EPO و انتشارات علمی در یک دوره یکسان می‌باشد. به طور معمول، تعداد اختراعات پیرو الگوی انتشارات علمی، البته با تأخیر زمانی محسوسی می‌باشد. منحنی فوق در تمام سالهای 1981 تا 1998 رشد مشخص 28 تا 180 عددی اختراعات را با ضریب رشد %7 در دهة 90 نشان می‌دهد. منحنی اختراعات نوسانات بیشتری را نسبت به منحنی انتشارات نشان می‌دهد. این امر به این علت است که هرگاه تعداد داده‌ها کمتر باشد، نوسانات آماری تاثیرات بیشتری بر روی آنها می‌گذارد. به علاوه پیشرفتهای صنعتی در هر سال تأثیر بیشتری بر روی اختراعات دارد.

تکامل فعالیتهای تکنولوژیکی و علمی نانوتکنولوژی را می‌توان با فناوریهای قبلی مقایسه کرد. در وهلة اول می‌توان از مدل توسعه تکنولوژیکی عمودی (Lineal) استفاده کرد. گراپ]8[، برای چنین مدلی که در شکل (2) به آن اشاره شده است، هشت مرحله را ارائه داده و تکامل از تحقیقات بنیادی تا ورود آن به تولیدات را تشریح نموده است. مرحلة (1) زمان شروع کار تحقیقاتی علمی را نشان می‌دهد. هنگامی که فناوری شروع به ظاهر شدن می‌کند، پیشرفت بیشتری در علوم مشاهده می‌شود (مرحله 2). در مرحلة (3) درک اصول علمی بیشتر شده و اولین نمونه‌های تکنولوژیکی ظاهر می‌گردند.

در مرحلة 4 مشکلات انتقال فناوری به کاربردهای تجاری نمایان می‌شود و در مرحلة 5 پیشرفت در علوم و فناوری راکد می‌ماند. با جهت‌دهی مجدد تحقیقات صنعتی، فرصتهای جدیدی ظاهر می‌شود (مرحله 6) و استفاده‌های تجاری که باعث شروع تحقیقات هزینه‌بر صنعتی می‌شود آشکار می‌گردد (مرحله 7). نهایتاً ورود به تمام بازارها انجام شده و با تولید محصولات حاصل از اختراعات، میزان تحقیقات انک اندک کاهش می‌یابد (مرحلة 8).

چنین مدلی که براساس شاخصهای اختراعات و انتشارات می‌باشد و زمانی که از آن برای بررسی فناوریهای رایج امروزی مانند بیوتکنولوژی یا فناوری میکروسیستمها استفاده ‌شود، نتایج خوبی در برخواهد داشت]9[.

با مقایسة اطلاعات مربوط به اختراعات و انتشارات نانوتکنولوژی (شکل 1) با مدل (شکل2) مشخص می‌شود که نانوتکنولوژی به طورکلی فعلاً در انتهای مرحلة (2) یا ابتدای مرحلة (3) می‌باشد. با فرض اینکه این مدل، اطلاعات را به درستی تشریح نماید، حداکثر فعالیت علمی در علوم نانو در 3 تا 5 سال آینده خواهد بود؛ بهره‌برداری عظیم از نتایج آن ممکن است تا 10 سال دیگر به طول انجامد. در یک تخمین اولیه، منحنی نانوتکنولوژی (به عنوان مجموع تمام فناوریهای مقیاس نانو) می‌تواند به عنوان حلقة ارتباط تعدادی از فناوریهای نانو با اهداف و زمان رشد مختلف در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، بازاری بزرگ برای وسایل الکترونیکی نانومتری پیش‌بینی می‌شود، ولی ممکن است 1 تا 15 سال تا ورود آنها به بازار، زمان نیاز باشد، هرچند هم‌اکنون نانوذرات TiO₂ به صورت مواد جاذب اشعة UV-B در کرمهای ضد آفتاب یا نانومواد کربنی برای افزایش مقاومت لاستیکها، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

هم اکنون حدوداً بیش از یک چهارم تمام اختراعات بر روی وسایل و ابزارآلات متمرکز شده است]7[. این امر نشان‌دهندة این دیدگاه است که نانوتکنولوژی در ابتدای مرحله توسعه فناوری قرار دارد که اولین هدف آن توسعه ابزار مناسب برای نانوساختارسازی سطوح، تولید نانومواد، آنالیز نانواشیاء و غیره می‌باشد. از نظر بخش صنعتی، مهمترین فناوریها، فناوری اطلاعات(IT)، فناوری دارویی و شیمیایی است. برای بخش اول ابزار ذخیره‌سازی اطلاعات، صفحه‌های نمایش تخت یا کاغذهای الکترونیکی جزء اختراعات مهم محسوب می‌شوند. به علاوه، CMOS گسترش یافته، پردازش اطلاعات در مقیاس نانو و وسایل نمایش یا ذخیره‌سازی اطلاعات نیز جزء این زمینه محسوب می‌شوند. زیرا طبق اطلاعات انجمنهای مواد نیمه‌هادی و سایر پیش‌بینیها ]11و10[ پیچیدگی مداوم مراحل فناوری CMOS به زودی به محدوده نانومتری خواهد رسید. (پیش‌بینی می‌شود که ابعاد پردازشگرها در سال 2011 به 22 نانومتر برسد.) صنایع نیمه‌هادی با آگاهی از مشکلات آینده، تاکنون به تحقیق برای یافتن راه‌حلهایی جهت گسترش CMOS به مقیاس نانو و ساخت وسایل جدید در این مقیاس دست زده‌اند.

در مورد صنایع شیمیایی و دارویی، تعداد زیادی از اختراعات برای یافتن روشهای دارورسانی، تشخیصهای پزشکی، درمان سرطان و غیره به ثبت رسیده‌اند، که این اختراعات قسمت عظیمی از بازار آینده را در بر خواهند گرفت. اختراعات نانوتکنولوژی در بخشهای دیگر نظیر صنایع هوایی، صنایع ساخت، فرآوری مواد غذایی، اتومبیل‌سازی، پالایش نفت، بازرسی محیط زیست و غیره هرساله با رشد همراه است. اما تعداد مطلق آنها با توجه به عرصه‌های مورد بحث (ابزارسازی، فناوری اطلاعات، داروسازی و پزشکی) اندک است.

2- فعالان جهانی

بسیاری از کشورها در علوم و فناوری نانو فعالند. 15 کشوری که در زمینه انتشار و اختراع بسیار فعال هستند در جدول (1) ذکر شده‌اند. انتشارات ثبت شده طی سالهای 1999-1997 بر حسب کشورهای منتشر کننده تفکیک شده است. داده‌های اختراعات، دورة طولانی را از سال 1991 تا 1999 در بر گرفته و شامل اختراعات ثبت شده در EPO و PCT می‌باشد. اختراعات PCT در WIPO در ژنو جمع‌آوری شده و سپس می‌تواند به هر دفتر ثبت اختراعی در دنیا یا EPO ارسال گردد. اطلاعات متفاوت بین PCT و EPO در این جدول نیامده است. تجزیه و تحلیل مضاعف اختراعات بین‌المللیPCT، انحرافهای آن با تعداد اختراعات EPO اروپا را کاهش می‌‌دهد. به علاوه تعداد بیشتر اختراعات مورد بررسی، ضریب اطمینان آماری در مقایسه کشورها را بالاتر می‌برد.

ایالات متحده، فعالترین کشور در تحقیقات نانو می‌باشد و حدوداً یک چهارم تمامی انتشارات را از آن خود کرده است. پس از آن ژاپن، آلمان، چین، فرانسه، انگلستان و روسیه قرار دارند. این هفت کشور دارای 70 درصد کل انتشارات علمی مربوط به نانوتکنولوژی در جهان می‌باشند. تمامی کشورهای عضو اتحادیه اروپا و برخی دیگر از کشورهای منتخب اتحادیه اروپا (غیر از لوکزامبورگ که هیچ دانشگاهی در آن وجود ندارد) جزو 50 کشور اول هستند. (که در این جدول نشان داده نشده‌اند.)

سهم چین و روسیه با توجه به حضور آنها در بانک اطلاعاتی SCI بسیار چشم‌گیر بوده و حاکی از حضور مشخص علوم نانو در تحقیقات آنها می‌باشد. جدول مشابهی نشانگر تعداد اختراعات در EPO بر حسب کشورها می‌باشد. مقایسه کشورهای فعال در امر انتشار با کشورهای فعال در امر اختراع، نشان دهنده این است که 15 کشور اول در هر دو مورد مشترکند. به هر حال دامنه اختلاف بین این کشورها مشخصاً وسیعتر می‌باشد، مثلاً انتشارات ایالات متحده 1619 برابر کشور پانزدهم یعنی سوئد می‌باشد، اما اختراعات ثبت شده‌اش 84 برابر این کشور است.

فهرست

مقالة ویژه: پیش‌بینی پیشرفت نانوتکنولوژی با کمک شاخصهای علم و فناوری.. 1

مرکز جدید نانوتکنولوژی ارتش آمریکا 11

همکاری تایوان با کانادا در زمینة نانوتکنولوژی.. 14

گزارشی از شرکتهای نانوتکنولوژی ژاپن.. 16

تلاش برای توسعة نانوتکنولوژی در اروپا 18

سرمایه‌گذاری در نانوتکنولوژی.. 18

امتیازی برای ساخت حسگرهای زیستی.. 20

اولین نمایشگاه بین‌المللی نانوتکنولوژی در سوئیس.... 21

اندازه‌گیری؛ چالشی در نانوتکنولوژی.. 23

ذخیرة 250 ترابیت در یک اینچ مربع. 25

حسگرهای هیدروژنی جدید. 27

تولید هزاران کیلو نانوذرات در یک شرکت نانومواد. 28

دو موفقیت بزرگ در ترانزیستور تک سلولی.. 30

تهیة زیروژلهای کروموفوریک.... 32

توسعة کریستال فوتونیک.... 34

انستیتو نانوتکنولوژی نظامی.. 35

اختراع ابزار آشکارسازی DNA با درجة تفکیک بالا.. 42

تشخیص خطای سیم بندی استاتور با آنالیز موجک و شبکه عصبی




چکیده:

در این پایان نامه ابتدا عیوب الکتریکی و مکانیکی در ماشینهای الکتریکی بررسی گردیده و عوامل به وجود آورنده و روشهای رفع این عیوب بیان شده است . به دنبال آن ، به کمک روش تابع سیم پیچی ماشین شبیه سازی و خطای مورد نظر یعنی خطای سیم بندی استاتور به آن اعمال و نتایج مورد بررسی قرار داده شده است. پارامتر اصلی که برای تشخیص خطا در این پایان نامه استفاده کرده ایم ، جریان سه فاز استاتور در حالت سالم و خطادار ،تحت بارگذاری های مختلف خواهد بود.

در قسمت بعدی تئوری موجک و همچنین شبکه عصبی مورد بررسی قرار گرفته است . مادر اینجا از برای استخراج مشخصات سیگنال استفاده کرده ایم ، مهمترین دلیلی که برای استفاده از این موجک داریم خاصیت متعامد بودن و پشتیبانی متمرکز سیگنال در حوزه زمان می باشد. شبکه عصبی که برای تشخیص خطا استفاده کرده ایم ، شبکه سه لایه تغذیه شونده به سمت جلو با الگوریتم آموزش BP و تابع فعالیت سیگموئیدی می باشد . در فصل چهارم روش تشخیص خطای سیم بندی استاتور در ماشین القایی بیان شده است که به صورت ترکیبی از آنالیز موجک و شبکه عصبی لست. روند کلی تشخص خطا به این صورت می باشد که ابتدا از جریان استاتور ماشین در حالت سالم و همچنین تحت خطاهای مختلف که در فصل دوم بدست آورده ایم استفاده شده و تبدیل موجک بروی آن اعمال گردیده است.سپس با استفاده از ضرایب موجک مقادیر انرژی در هر مقیاس استخراج و به عنوان ورودی شبکه عصبی جهت آموزش دادن آن برای تشخیص خطای سیم بندی استاتور مورد استفاده قرار گرفته است. در نهایت به کمک داده های تست، صحت شبکه مذکور مورد بررسی قرار داده شده است. در نهایت نتیجه گیری و پیشنهادات لازم بیان گردیده است.

با توجه به مطالب اشاره شده نتیجه می شود که با تشخیص به موقع هر کدام از عیوب اوّلیه در ماشین القایی می توان از پدید آمدن حوادث ثانویّه که منجر به وارد آمدن خسارات سنگین می گردد ، جلوگیری نمود . در این راستا سعی شده است که با تحلیل ، بررسی و تشخیص یکی از این نمونه خطاها، خطای سیم بندی استاتور یک موتور القایی قفس سنجابی ، گامی موثر در پیاده سازی نظام تعمیراتی پیشگویی کننده برداشته شود و با بکارگیری سیستم های مراقبت وضعیت بروی چنین ماشینهایی از وارد آمدن خسارات سنگین بر صنایع و منابع ملی جلوگیری گردد.




مقدمه:

موتورهای الکتریکی نقش مهمی را در راه اندازی موثر ماشینها و پروسه های صنعتی ایفا می کنند. بخصوص موتورهای القایی قفس سنجابی را که بعنوان اسب کاری صنعت می شناسند. بنابراین تشخیص خطاهای این موتورها می تواند فواید اقتصادی فراوانی در پی داشته باشد. از جمله مدیریت کارخانه های صنعتی را آسان می کند، سطح اطمینان سیستم را بالا می برد، هزینه تعمیر و نگهداری پایین می آید و نسبت هزینه به سود بطور قابل توجهی کاهش می یابد.

Bonnett و Soukup برای خرابیهای استاتور موتورهای القایی سه فاز قفس سنجابی، پنج حالت خرابی مطرح کرده اند که عبارت اند از: حلقه به حلقه، کلاف به کلاف، قطع فاز، فاز به فاز و کلاف به زمین[1]. برای موتورهای قفس سنجابی، خرابیهای سیم پیچی استاتور و یاتاقانها کل خرابیها به حساب می آیند و همچنین اکثر خرابیهای سیم پیچی استاتور موتور القایی از فروپاشی عایقی حلقه به حلقه ناشی می شود]2[. برخی از محققین خرابیهای موتور را چنین تقسیم بندی کرده اند: خرابی ساچمه ها ( یاتاقانها) %40-50، خرابی عایق استاتور %30-40 و خرابی قفسه روتور %5- 10 [3] که اگر خرابی حلقه به حلقه جلوگیری نشود، منجر به خطای فاز به زمین یا فاز به فاز می گردد، که خطای فاز به زمین شدید تر است. در مقالات[4] [5] نظریه تابع سیم پیچی و کاربرد آن در آنالیز گذرای موتورهای القایی تحت خطا شرح داده شده است. از این نظریه در مدلسازی خطای حلقه به حلقه استاتور استفاده شده است. علاوه بر روشهای فوق خطای استاتور موتور القایی را می توان به کمک بردارهای فضایی مورد مطالعه قرار داد[6].





فصل اول :

بررسی انواع خطا در ماشینهای القایی و علل بروز و روشهای تشخیص آنها

1-1- مقدمه:

خرابیهای یک موتور قفس سنجابی را می توان به دو دسته الکتریکی و مکانیکی تقسیم ‌کرد.هر کدام از این خرابیها در اثر عوامل و تنش های متعددی ایجاد می گردند . این تنشها در حالت کلی بصورت حرارتی ، مغناطیسی ، دینامیکی ، مکانیکی و یا محیطی می باشند که در قسمت های مختلف ماشین مانند محور ، بلبرینگ ، سیم پیچی استاتور ، ورقه های هسته روتور واستاتور و قفسه روتور خرابی ایجاد می کنند. اکثر این خرابیها در اثر عدم بکارگیری ماشین مناسب در شرایط کاری مورد نظر ، عدم هماهنگی بین طراح و کاربر و استفاده نامناسب از ماشین پدید می آید . در این قسمت سعی گردیده است ابتدا انواع تنشهای وارده بر ماشین ، عوامل پدید آمدن و اثرات آنها بررسی گردد .

قبل از بررسی انواع تنشهای وارده بر ماشین القایی بایستی موارد زیر در نظر گرفته شود :

1- با مشخص کردن شرایط کار ماشین می توان تنشهای حرارتی، مکانیکی ودینامیکی را پیش بینی نمود و ماشین مناسب با آن شرایط را انتخاب کرد . به عنوان مثال ، سیکل کاری ماشین و نوع بار آن ، تعداد دفعات خاموش و روشن کردن و فاصله زمانی بین آنها ، از عواملی هستند که تاثیر مستقیم در پدید آمدن تنشهای وارده بر ماشین خواهند داشت .

2- وضعیت شبکه تغذیه ماشین از لحاظ افت ولتاژ در حالت دائمی و شرایط راه اندازی و میزان هارمونیکهای شبکه هم در پدید آمدن نوع تنش و در نتیجه پدید آمدن خرابی در ماشین موثر خواهند بود .





1-2- بررسی انواع تنشهای وارد شونده بر ماشین القایی :

1-2-1- تنشهای موثر در خرابی استاتور : ]1[

الف ـ تنشهای گرمایی : این نوع از تنشها را می توان ناشی از عوامل زیر دانست:

◄ سیکل راه اندازی : افزایش حرارت در موتورهای القایی بیشتر هنگام راه اندازی و توقف ایجاد می شود . یک موتور در طول راه اندازی ، پنج تا هشت برابر جریان نامی از شبکه جریان می کشد تا تحت شرایط بار کامل راه بیفتد . بنابراین اگر تعداد راه اندازی های یک موتور در پریود کوتاهی از زمان زیاد گردد دمای سیم پیچی به سرعت افزایش می یابد در حالی که یک موتور القایی یک حد مجاز برای گرم شدن دارد و هرگاه این حد در نظر گرفته نشود آمادگی موتور برای بروز خطا افزایش می یابد . تنشهایی که بر اثر توقف ناگهانی موتور بوجود می آیند به مراتب تاثیر گذارتر از بقیه تنشها هستند .

◄ اضافه بار گرمایی : بر اثر تغییرات ولتاژ و همچنین ولتاژهای نامتعادل دمای سیم پیچی افزایش می یابد.

بنابر یک قاعده تجربی بازای هر %2/1-3 ولتاژ فاز نامتعادل دمای سیم پیچی فاز با حداکثر جریان خود، 25% افزایش پیدا می کند .

◄ فرسودگی گرمایی : طبق قانون تجربی با ºc10 افزایش دمای سیم پیچی استاتور عمر عایقی آن نصف می شود. بنابراین اثر معمولی فرسودگی گرمایی ، آسیب پذیری سیستم عایقی است .

ب ـ تنشهای ناشی از کیفیت نامناسب محیط کار : عواملی که باعث ایجاد این تنشهامی شود به صورت زیر است :

◄رطوبت



◄ شیمیایی

◄خراش ( سائیدگی)[1]

◄ ذرات کوچک خارجی

ج ـ تنشهای مکانیکی : عواملی که باعث ایجاد این تنشها می شوند به صورت زیر می باشند :

◄ ضربات روتور : برخورد روتور به استاتور باعث می شود که ورقه های استاتور عایق کلاف را از بین ببرد و اگر این تماس ادامه داشته باشد نتیجه این است که کلاف در شیار استاتور خیلی زود زمین می شود و این به دلیل گرمای بیش از حد تولید شده در نقطه تماس می باشند .

◄ جابجایی کلاف : نیرویی که بر کلافها وارد می شود ناشی از جریان سیم پیچی است که این نیرو متناسب با مجذور جریان می باشد ( F∝ ). این نیرو هنگام راه اندازی ماکزیمم مقدار خودش را دارد و باعث ارتعاش کلافها با دو برابر فرکانس شبکه و جابجایی آنها در هر دو جهت شعاعی و مماسی می گردد.

1-2-2- تنشهای موثر در خرابی روتور :

الف ـ تنشهای گرمایی : عواملی که باعث ایجاد این نوع تنشها در روتور می شود به صورت زیر است:

◄ توزیع غیر یکنواخت حرارت : این مسئله اغلب هنگام راه اندازی موتور اتفاق می افتد اما عدم یکنواختی مواد روتور ناشی از مراحل ساخت نیز ممکن است این مورد رابه وجود آورد. راه اندازی های مداوم و اثر پوستی، احتمال تنشهای حرارتی در میله های روتور را زیادتر می کنند .

◄جرقه زدن روتور : در روتورهای ساخته شده عوامل زیادی باعث ایجاد جرقه در روتور می شوند که برخی برای روتور ایجاد اشکال نمی کنند ( جرقه زدن غیر مخرب ) و برخی دیگر باعث بروز خطا می شوند ( جرقه زدن مخرب ) . جرقه زدن های غیر مخرب در طول عملکرد نرمال[2] موتور و بیشتر در هنگام راه اندازی رخ می دهد .

◄ نقاط داغ و تلفات بیش از اندازه : عوامل متعددی ممکن است باعث ایجاد تلفات زیادتر و ایجاد نقاط داغ شوند . آلودگی ورقه های سازنده روتور یا وجود لکه بر روی آنها ، اتصال غیر معمول میله های روتور به بدنه آن ، فاصله متغیر بین میله ها و ورقة روتور و غیره می تواند در مرحله ساخت موتور به وجود آید .البته سازندگان موتور ، آزمایشهای خاصی مانند اولتراسونیک را برای کاهش این اثرات بکار می برند.

ب ـ تنشهای مغناطیسی : عواملی مختلفی باعث ایجاد این تنشها بر روی روتور می شوند همانند، عدم تقارن فاصله هوایی و شارپیوندی شیارها ، که این عوامل و اثرات آنها در زیر مورد بررسی قرار داده شده است :

◄ نویزهای الکترومغناطیسی : عدم تقارن فاصله هوایی ، علاوه بر ایجاد یک حوزه مغناطیسی نامتقارن باعث ایجاد مخلوطی از هارمونیکها در جریان استاتور و به تبع آن در جریان روتور می گردد. اثرات متقابل هارمونیکهای جریان ، باعث ایجاد نویز یا ارتعاش در موتور می شوند . این نیروها اغلب از نا همگونی فاصله هوایی بوجود می آیند

◄ کشش نا متعادل مغناطیسی : کشش مغناطیسی نامتعادل باعث خمیده شدن شفت روتور و برخورد به سیم پیچی استاتور می شود. در عمل روتورها به طور کامل در مرکز فاصله هوایی قرار نمی گیرند. عواملی همانند، گریز از مرکز[3]، وزن روتور ، سائیدگی یا تاقانها و ... همگی بر قرار گیری روتور دورتر از مرکز اثر می گذارند .


◄ نیروهای الکترومغناطیسی : اثر شار پیوندی شیارها ناشی از عبور جریان از میله های روتور ، سبب ایجاد نیروهای الکترودینامیکی می شوند. این نیروها با توان دوم جریان میله ) ) متناسب و یکطرفه می باشند و جهت آنها به سمتی است که میله را به صورت شعاعی از بالا به پائین جابجا می کند . اندازه این نیروهای شعاعی به هنگام راه اندازی بیشتر بوده و ممکن است به تدریج باعث خم شدن میله ها از نقطه اتصال آنها به رینگ های انتهایی گردند.

ج ـ تنشهای دینامیکی : این تنشها ارتباطی به طراحی روتور ندارند بلکه بیشتر به روند کار موتورهای القایی بستگی دارند .

برخی از این تنشها در ذیل توضیح داده می شود :

◄ نیروهای گریز از مرکز[4] : هر گونه افزایش سرعت از حد مجاز ، باعث ایجاد این نیروها می شود و چون ژنراتورهای القایی در سرعت بالای سنکرون کار می کنند اغلب دچار تنشهایی ناشی از نیروی گریز از مرکز می گردند .

◄ گشتاورهای شفت : این گشتاورها معمولاً در خلال رخ دادن اتصال کوتاه و گشتاورهای گذرا تولید می شوند. اندازه این گشتاورها ممکن است تا 20 برابر گشتاور بار کامل باشد .

د ـ تنشهای مکانیکی : برخی از مهمترین خرابی های مکانیکی عبارتنداز :

◄ خمیدگی شفت روتور

◄ تورق نامناسب و یاشل بودن ورقه ها

◄ عیوب مربوط به یاتاقانها

◄ خسارت دیدن فاصله هوایی

هـ ـ تنشهای محیطی : همانند استاتور تنشهای محیطی مختلفی، می تواند بر روی روتور تاثیر گذار باشد همانند رطوبت ، مواد شیمیایی، مواد خارجی و غیره

Abrasion -1

[2] - عملکرد نرمال تعریف می شود به صورت هر موتوری که در معرض افت ولتاژ، تغییر بار (نوسانات بار)، اغتشاشات سوئیچینگ و غیره قرار می گیرد.


فهرست مطالب



چکیده........................................................................................................................................................1

مقدمه..........................................................................................................................................................2

فصل اول: بررسی انواع خطا در ماشینهای القایی و علل بروز و روشهای تشخیص آنها

1-1-مقدمه................................................................................................................................................3

1-2-بررسی انواع تنشهای وارد شونده بر ماشین القایی..............................................................................4

1-2-1-تنشهای موثر در خرابی استاتور.....................................................................................................4

1-2-2- تنشهای موثر در خرابی روتور.....................................................................................................5

1-3- بررسی عیوب اولیه در ماشینهای القایی.............................................................................................8

1-3-1- عیوب الکتریکی اولیه در ماشینهای القایی....................................................................................10

1-3-2- عیوب مکانیکی اولیه در ماشینهای القایی......................................................................................17

فصل دوم: مدلسازی ماشین القایی با استفاده از تئوری تابع سیم پیچ

2-1-تئوری تابع سیم پیچ..........................................................................................................................21

2-1-1-تعریف تابع سیم پیچ.....................................................................................................................21

2-1-2-محاسبه اندوکتانسهای ماشین با استفاده از توابع سیم پیچ..............................................................26

2-2-شبیه سازی ماشین القایی..................................................................................................................29

2-2-1- معادلات یک ماشین الکتریکی باm سیم پیچ استاتور و n سیم پیچ روتور...................................32

2-2-1-1-معادلات ولتاژ استاتور.............................................................................................................32

2-2-1-2- معادلات ولتاژ روتور..............................................................................................................33

2-2-1-3- محاسبه گشتاور الکترومغناطیسی.............................................................................................35

2-2-1-4- معادلات موتور القای سه فاز قفس سنجابی در فضای حالت...................................................36

2-3- مدلسازی خطای حلقه به حلقه و خطای کلاف به کلاف..................................................................44

فصل سوم: آنالیز موجک و تئوری شبکه های عصبی

3-1-تاریخچه موجک ها...........................................................................................................................54

3-2-مقدمه ای بر خانواده موجک ها.........................................................................................................54

3-2-1-موجک هار...................................................................................................................................55

3-2-2- موجک دابیشز..............................................................................................................................55

3-2-3- موجک کوایفلت..........................................................................................................................56

3-2-4- موجک سیملت............................................................................................................................56

3-2-5- موجک مورلت.............................................................................................................................56

3-2-6- موجک میر...................................................................................................................................57

3-3- کاربردهای موجک.........................................................................................................................57

3-4- آنالیز فوریه.....................................................................................................................................58

3-4-1- آنالیز فوریه زمان-کوتاه..............................................................................................................58

3-5-آنالیز موجک....................................................................................................................................59

3-6- تئوری شبکه های عصبی.................................................................................................................69

3-6-1- مقدمه..........................................................................................................................................69

3-6-2- مزایای شبکه عصبی....................................................................................................................69

3-6-3-اساس شبکه عصبی.......................................................................................................................69

3-6-4- انواع شبکه های عصبی................................................................................................................72

3-6-5-آموزش پرسپترونهای چند لایه......................................................................................................76

فصل چهارم:روش تشخیص خطای سیم بندی استاتور در ماشین القایی(خطای حلقه به حلقه)

4-1- اعمال تبدیل موجک.........................................................................................................................79

4-2- نتایج تحلیل موجک..........................................................................................................................81

4-3- ساختار شبکه عصبی.........................................................................................................................94

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات..

نتیجه گیری.........................................................................................................................................................97

پیشنهادات..................................................................................................................................................98

پیوست ها..................................................................................................................................................99

منابع و ماخذ

فارسی....................................................................................................................................................100

منابع لاتین...............................................................................................................................................101

چکیده لاتین............................................................................................................................................105



شکل1-1 : موتور القایی با ساختار مجزا شده از هم........................................................

شکل1-2: شمای قسمتی از موتور و فرکانس عبور قطب........................................................................10

شکل1-3: (الف) اتصال کوتاه کلاف به کلاف بین نقاط b وa (ب) خطای فاز به فاز..........................15

شکل2-1: برش از وسیله دو استوانه ای با قرارگیری دلخواه سیم پیچ در فاصله هوایی.............................22

شکل2-2: تابع دور کلاف متمرکز باN دور هادی مربوط به شکل2-1......................................................23

شکل2-3: تابع سیم پیچی کلاف متمرکز N دوری مربوط به شکل2-1.....................................................25

شکل 2-4: ساختار دو سیلندری با دور سیم پیچA وB.............................................................................26

شکل2-5: تابع دور کلاف 'BB شکل2-................................................................. ...............................27

شکل2-6:(الف) تابع دور فازa استاتور (ب) تابع سیم پیچی فازa استاتور............................................30

شکل2-7: تابع سیم پیچی حلقه اول روتور.............................................................................................30

شکل2-8(الف) اندوکتانس متقابل بین فازA استاتور و حلقه اول روتور (ب) مشتق اندوکتانس متقابل بین فازa استاتور و حلقه اول روتور نسبت به زاویه ....................................................................................31

شکل2-9: شکل مداری در نظر گرفته شده برای روتور قفس سنجابی ...................................................34

شکل 2-10: نمودار جریان (الف) فازa (ب)فازb (ج) فازc استاتور در حالت راه اندازی بدون بار.....41

شکل2-11: (الف) نمودار سرعت موتور در حالت راه اندازی بدون بار(ب) نمودار گشتاور الکترومغناطیسی موتور در حالت راه اندازی بدون بار........................................................................................................42

شکل2-12: نمودار جریان (الف) فازa (ب) فازb (ج) فازC استاتور در حالت دائمی بدون بار.......43

شکل2-13: فرم سیم بندی استاتور وقتی که اتصال کوتاه داخلی اتفاق افتاده است (الف) اتصال ستاره (ب) اتصال مثلث ............................................................................................................................... 45

شکل2-14: تابع دور، فازD در حالت خطای حلقه به حلقه (الف) 35دور (ب) 20دور ج) 10دور..................................................................................................................................................48

شکل2-15: تابع سیم پیچی فازD در خطای حلقه به حلقه (الف)35دور (ب)20دور (ج) 10دور..................................................................................................................................................48

شکل2-16: (الف)تابع اندوکتانس متقابل بین فازC و حلقه اول روتور (ب) تابع مشتق اندوکتانس متقابل بین فاز C و حلقه اول روتور نسبت به زاویه ........................................................................................48

شکل2-17: (الف)تابع اندوکتانس متقابل بین فازD و حلقه اول روتور (ب) تابع مشتق اندوکتانس متقابل بین فاز D و حلقه اول روتور نسبت به زاویه..........................................................................................49

شکل2-18: نمودار جریان استاتور (الف) فازa (ب)فازb (ج) فازC در خطای 10 دور در حالت راه اندازی بدون بار ...............................................................................................................................50

شکل2-19: نمودار جریان استاتور (الف) فازa (ب) فازb (ج) فازC در خطای 35 دور در حالت راه اندازی بدون بار ...............................................................................................................................51

شکل2-20: (الف) گشتاور الکترو مغناطیسی در خطای 10دور (ب) خطای 35 دور .............................52

شکل2-21: نمودار سرعت موتور در خطای حلقه به حلقه (35دور) .......................................................52

شکل2-22:نمودار جریان استاتور (الف) فازa (ب) فازb ( ج) فازC درخطای (35دور) در حالت دائمی بدون بار ............................................................................................................................53

شکل3-1:(الف) تابع موجک هار Ψ (ب) تابع مقیاس هار ...............................................................55

شکل3-2: خانواده تابع موجک دابیشزΨ ................................................................................................55

شکل3-3: (الف) تابع موجک کوایفلت Ψ (ب) تابع مقیاس کوایفلت ............................................ 56

شکل3-4: (الف) تابع موجک سیملت Ψ (ب) تابع مقیاس سیملت ..............................................56

شکل3-5: تابع موجک مورلت Ψ ..........................................................................................................57

شکل3-6: (الف) تابع موجک میر Ψ (ب) تابع مقیاس میر ............................................................57

شکل3-7: تبدیل سیگنال از حوزه زمان-دامنه به حوزه فرکانس-دامنه با آنالیز فوریه ..............................58

شکل3-8: تبدیل سیگنال از حوزه زمان- دامنه به حوزه زمان –مقیاس با آنالیز موجک ...........................59

شکل3-9: (الف) ضرایب موجک (ب) ضرایب فوریه ....................................................................60

شکل3-10: اعمال تبدیل فوریه بروی سیگنال و ایجاد سیگنالهای سینوسی در فرکانسهای مختلف............61

شکل3-11: اعمال تبدیل موجک بروی سیگنال .....................................................................................61

شکل3-12: (الف) تابع موجک Ψ ب) تابع شیفت یافته موجک ................................................62

شکل3-13: نمودار ضرایب موجک.........................................................................................................63

شکل3-14: ضرایب موجک هنگامی که از بالا به آن نگاه شود ...............................................................63

شکل3-15: مراحل فیلتر کردن سیگنال S .............................................................................................65

شکل3-16: درخت آنالیز موجک ...........................................................................................................66

شکل 3-17:درخت تجزیه موجک ..........................................................................................................66

شکل3-18: باز یابی مجدد سیگنال بوسیله موجک ...................................................................................67

شکل3-19: فرایند upsampling کردن سیگنال ....................................................................................67

شکل 3-20: سیستم filters quadrature mirror .........................................................................67

شکل 3-21: تصویر جامعی از مرفولوژی نرون منفرد .............................................................................70

شکل3-22: مدل سلول عصبی منفرد ......................................................................................................71

شکل3-23: ANN سه لایه ....................................................................................................................71

شکل3-24: منحنی تابع خطی .................................................................................................................73

شکل3-25: منحنی تابع آستانه ای ........................................................................................................73

شکل3-26: منحنی تابع سیگموئیدی ......................................................................................................74

شکل3-27: پرسپترون چند لایه ..............................................................................................................75

شکل3-28: شبکه عصبی هاپفیلد گسسته(ونگ و مندل،1991) ................................................................75

شکل 4-1: ساختار کلی تشخیص خطا ...................................................................................................79

شکل4-2: ساختار کلی پردازش سیگنال در موجک .................................................................................81

شکل4-3: تحلیل جریان استاتور درحالت خطادار (35دور) با در بی باری .....................................82

شکل4-4: : تحلیل جریان استاتور درحالت خطادار (20دور) با در بی باری ..................................82

شکل4-5: : تحلیل جریان استاتور درحالت خطادار (10دور) با در بی باری ..................................83

شکل4-6: : تحلیل جریان استاتور درحالت سالم با در بی باری .....................................................83

شکل4-7: : تحلیل جریان استاتور درحالت خطادار(35دور)با در بارداری ......................................84

شکل4-8: : تحلیل جریان استاتور درحالت خطادار(20دور)با در بارداری .......................................84

شکل4-9: : تحلیل جریان استاتور درحالت خطادار(10دور)با در بارداری .......................................85

شکل4-10:تحلیل جریان استاتور در حالت سالم با در بارداری .........................................................85

شکل4-11: ضرایب موجک برای جریان استاتور ماشین خطادار(با خطای 35دور)در بی باری با …...86

شکل4-12: ضرایب موجک برای جریان استاتور ماشین خطادار(با خطای 20 دور)در بی باری با…...….87.

شکل4-13: ضرایب موجک برای جریان استاتور ماشین خطادار(با خطای 10دور)در بی باری با …...88

شکل4-14: ضرایب موجک برای جریان استاتور ماشین سالم در بی باری با ...................................89

شکل4-15: نمای شبکه عصبی ..............................................................................................................94

شکل4-16: خطای train کردن شبکه عصبی ........................................................................................95



جدول4-1 : انرژی ذخیره شده در ماشین سالم .......................................................................................90

جدول 4-2: انرژی ذخیره شده در ماشین خطا دار (10 دور) ................................................................91

جدول 4-3: انرژی ذخیره شده در ماشین خطا دار (20 دور) .............................................................. .92

جدول 4-4: انرژی ذخیره شده در ماشین خطا دار (35 دور) ............................................................... 93

جدول4-5: نمونه های تست شبکه عصبی ........................................................................................... 96





- Eccentricity2

- 1Centrifugal Force

تحقیق عربی در مورد طلاق

فصل اول: طلاق

طلاق از نظر لغوی

طلاق از نظر اصطلاحی و شرعی

طلاق از نظر حقوقی

فصل دوم: ارکان و شرایط طلاق

شرایط طلاق (مطلق)

بلوغ

عقل

اختیار

قصد

اقسام طلاق

طلاق بدعی

طلاق غیر امامی

اقسام طلاق سنی

طلاق بائن

طلاق رجعی

طلاق عدی

فصل اول- معانی طلاق

طلاق از نظر لغت

منجد الطلاب کلمه طلاق را این گونه معنا می کند

الطلق- الطلق- الطلق- الطلق- الطلق- الطلق[1] آزاد، یله، رها

طلق الشی فلاناً آن چیز را مفلانی داد

طلق املرئه زوجها شوهر زن خود را طلاق داد

طلقت المرئه من زوجها از شوهر خود طلاق گرفت

اطلق المرئه زن را طلاق داد

طلق قومه از قبیله خود جداشد، با آنها متارکه کرد

طالق جمع طلق- طالفع جع طوالق زن یا دختر طلاق گرفته

به نقل از کتاب معجم مفردات الفاظ القرآن

اصل الطلاق التخلیه من الوثاق یقال اطلقت البعیر من عقاله و طلقته و هو طالق او اطلقت اناقه هی ای حللت عقالها فارسلتها[2]

ریشه طلاق رهایی از بند را گویند همانطور که گفته شد شتر را از بند رها کردم و او رفت یعنی بند او را باز کردم و او را فرستادم.

طلق بلاقید و منه استعیر طلقت المراه نحو خلیتها فهی طالق مخلاه عن حباله النکاح.

طلق، هرچیز بدون قید را گویند و از این استعاره استفاده شده و گفته شده زن را رها کرد، پس او رهاست، یعنی از قید و بند نکاح رهاست.

قیل للحلال ای مطلق لاخطر علیه. یعنی برای کلمه حلال آنرا بکار برده اند یعنی مطلقی که بدون هیچ قید و مانعی است.

المطلق فی الاحکام ما لا یقع منه استثناه. مطلق در احکام آن چیزی را گویند که در آن استناد نباشد یعنی بدون هیچ قید و مانعی است.[3]

طلق یده و اطلقها عباده عن الجود دستش باز است یعنی او شخص باسخاوتی است.[4]

قاموس قرآن طلاق را بدیگونه معنا می کند.[5]

طلاق جدائی

طلاق به معنی تطلیق مثل کلام و سلام بمعنی تکلیم تسلیم.[6]

انطلاق رفتن

فانطلقا حتی اذا رکبا فی السفینه حزقها. (کهف- 71)

رفتند تا چون به کشتی سوار شدند آنرا سوراخ کردند.

انطلاق گشاده روئی- روانی زبان

و یضیق صدری و لا ینطلق لسانی. (شعراء 13)

سینه ام تنگی می کند و زبانم روان نیست.

در مجمع فرموده: طلاق باز کردن عقد نکاح است از جانب زوج بعلتی و اصل آن از انطلاق (رفتن و کنار شدن) می باشد.[7]

بعضی آنرا اسمی برای اطلاق ازاله قید دانسته اند،[8] مانند اطلقت الاسیر، یعنی اسیر از بند آزاد شد.[9]

بعضی طلاق را اسم مصدر از طلق- یطلق- تطلیقا و تطلیقه از باب تفعیل دانستند.[10]

طلق الوجه و طلیق الوجه اذا لم یکن کالحا گشاده روست.

طلق السلیم خلاه الوجع از درد آزاد است.[11]

در مجمع البحرین چنین می گوید: در حدیث آمده است.

خیر الخیل الاقرح طلق الید الیمنی الطلق بضم الطاء واللام، ذا لم یکن فی احد قوائمه تحجیل.[12]

[1] - الطلیف= الاسیر= یطلق عنه اساره، عتاب العین، ج 5 ص 102.

[2] - کتاب العین، ج 5 ص 101.

[3] - مطلق چیزی است که صاحبش در جمیع تصرفاتش متمکن است در حدیث آمده کل شیء لک مطلق حتی یرد فیه نهی، هر چیزی برای تو حلال است تا آنکه تو از آن نهی شوی (مجمع البحرین ج الربع الثالث ص 5).

[4] - معجم مفردات الفاظ قرآن در اغب اصفهانی، ص 316.

[5] - زبده البیان فی احکام القرآن ص 600

کنزالعرفان فی فقه القرآن ص 249

مجمع البحرین ج الربع الثالث ص 56.

[6] - قاموس قرآن، ج 4، ص 232.

[7] - قاموس قرآن، ج 4، ص 231.

[8] - کنز العرفان فی فقه القرآن، 249.

[9] - مجمع البحرین ج الربع الثالث ص 58.

[10] - پاورقی شرح لمعه، ج 6 ص 11 پاورقی سید محمد کلانتر.

[11] - معجم مفردات الفاظ قرآن ص 316.

[12] - معجم البحرین ج الربع الثالث ص 58 اقرب الموارد ج 1 ص 713.