منبع تغذیه سوئیچینگ چیست ؟؟

admin مقالات خرداد 21, 1395

حدود 30 سال است که سیستمهای پر قدرت جای خود را حتی در مصارف خانگی هم باز کرده اند و این به دلیل معرفی سیستمهای جدید برای تغذیه مدارات قدرت است.
این منابع تغذیه کاملاً خطی عمل می نمایند. این نوع منابع را منابع تغذیه سوئیچینگ می نامند. این اسم از نوع عملکرد این سیستمها گرفته شده است. به این منابع تغذیه اختصاراً SMPS نیز می گویند. این حروف بر گرفته شده از نام لاتین Switched Mode Power Supplies است.

راندمان SMPS بصورت نوعی بین 80% الی 90% است که 30% تا 40% آنها در نواحی خطی کار می کنند. خنک کننده های بزرگ که منابع تغذیه رگوله قدیمی از آنها استفاده می کردند، درSMPSها دیگر به چشم نمی خورند و این باعث شده که از این منابع تغذیه بتوان در توانهای خیلی بالا نیز استفاده کرد.

در فرکانسهای بالای کلیدزنی از یک ترانزیستور جهت کنترل سطح ولتاژ DC استفاده می شود. با بالا رفتن فرکانس ترانزیستور، دیگر خطی عمل نمی کند و نویز مخابراتی شدیدی را با توان بالا تولید می نماید. به همین سبب در فرکانس کلید زنی بالا از المان کم مصرف Power MOSFET استفاده می شود. اما با بالا رفتن قدرت، تلفات آن نیز زیاد می شود. المان جدیدی به بازار آمده که تمامی مزایای دو قطعة فوق را در خود جمع آوری نموده است و دیگر معایب BJT و Power MOSFET را ندارد. این قطعة جدید IGBT نام دارد. در طی سالهای اخیر به دلیل ارزانی و مزایای این قطعه از IGBT استفادة زیادی شده است.

امروزه مداراتی که طراحی می شوند، در رنج فرکانسی MHZ و قدرتهای در حد MVA و با قیمت خیلی کمتر از انواع قدیمی خود می باشند.

فروشنده های اروپائی در سال 1990 میلادی تا حد 2 میلیارد دلار از فروش این SMPSها درآمد خالص کسب نمودند. 80% از SMPSهای فروخته شده در اروپا طراحی شدند و توسط کارخانه های اروپائی ساخت آنها صورت پذیرفت. درآمد فوق العاده بالای فروش این SMPSها در سال 1990 باعث گردیدکه شاخة جدیدی در مهندسی برق ایجاد شود، این رشته مهندسی طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ نام گرفت.
یک مهندس طراح منابع تغذیه سوئیچینگ بایستی که در کلیه شاخه های زیر تجربه و مهارت کافی کسب کند و همیشه اطلاعات بروز شده در موارد زیر داشته باشد:
1- طراحی مدارات سوئیچینگ الکترونیک قدرت.
2- طراحی قطعات مختلف الکترونیک قدرت.
3- فهم عمیقی از نظریه های کنترلی و کاربرد آنها در SMPSها داشته باشد.
4- اصول طراحی را با در نظر گرفتن سازگاری میدانهای الکترومغناطیسی منابع تغذیه سوئیچینگ با محیط انجام دهد.
5- درک صحیح از دفع حرارت درونی (انتقال حرارت به محیط) و طراحی مدارات خنک کنندة مؤثر با راندمان زیاد.
و …
دراین کتاب نیز سعی بر این است که طبق اصول نوین مهندسی طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ کلیه اطلاعات مورد نیاز در اختیار خواننده قرار گیرد.

1.2. تعاریف عمومی در SMPSها
هر سیستم طراحی شده به طور طبیعی وابسته به منبع تغذیة خود می باشد. یعنی اولین پارامتر در طراحی مدار نوع منبع تغذیه و مقادیر وابسته به آن است. یکی از مباحث مهم در طراحی SMPS ها، سنگین وزن بودن و گرانی آن است، که کلیه اینها در یک منبع تغذیه از نوع SMPS به صورت دستگاه ارزان قیمت، سبک و کوچک تعریف خواهد شد.
وقتی که طراح سیستم شروع طراحی می کند، اولین تعریفی را که در نظر خود مجسم می کند، مقدار ولتاژ و جـریان ماکزیمم در SMPS است. بنابراین نسبت ولتاژ و جریان تعیین کننده انتخاب قطعات مورد نیاز برای طراحی است.

مقدار ولتاژ خروجی:
عموماً در بیشتر مدارات منطقی ولتاژ 5v مورد نیاز می باشد، اما در بعضی موارد نیاز به 5v- هم می باشد. در کامپیوترها برای ایجاد گشتاور در موتورهای متنوع به کار رفته در درایوهای مختلف مانند موتورهای CPU FAN ,CD ROM, F.D.D , H.D.D و … نیاز به ولتاژهای +12v ,-12v می باشد. در مصارف کنترل صنعتی جهت اعمال فرمان تحریک قطع و وصل در شیرهای برقی و رله های کنتاکتوری از طریق پورتهای PLC ولتاژ اعمالی به سیستمهای تحت کنترل دارای سطوح ولتاژی +24v ,-24v است. در اتومبیلهای برقی، ترکشن و HVDC به سطح ولتاژ بالاتری احتیاج است.

مقدار جریان:
در هر خروجی می بایست ماکزیمم جریان مصرفی در حالت پایداری مشخص شود. هر سیستم الکتریکی در روی بدنه خود پلاکی دارد که در آن تمام مقادیر نامی و مجاز مورد نیاز دستگاه از طرف کارخانه سازنده باتوجه به مشخصات طراحی و تستهای متعددی که بر روی دستگاه انجام شده است، مشخص می باشد. برای مثال در دیسک درایوها مقدار جریان راه اندازی و حالت پایداری مشخص می باشد و طراح منبع تغذیه بایستی حد مجاز جریان خروجی را بالاتر از جریان راه اندازی و حالت پایداری تعیین نماید. حتی در بعضی از مواقع سازنده دیاگرامهایی را همراه با دستگاه قرار می دهد که کمک بیشتری به طراح می کند.
ولتاژ ورودی:
ولتاژ ورودی می تواند از نوع AC یا DC و با رنج تغییرات مشخصی باشد. طراح حتماً باید به نوع ورودی و عملیاتی که می باید روی آن انجام دهد تا خروجی مطلوبی بدست آورد را همواره در نظر بگیرد. معمولاً فرکانس، دامنه و شکل موج ولتاژ ورودی در طراحی خیلی مهم است. همچنین نوع شبکه ای که تغذیه ورودی را بر عهده دارد مهم است. معمولاً در محیطهای صنعتی مانند کارخانجاتی که شبکه در شرایط سخت جهت تامین انرژی قوص الکتریکی و … کار می کند شکل موج ولتاژ و جریان ورودی غیر قابل پیش بینی است و باید با استفاده از سیستمهای جبرانساز شکل موجهای شبکه را تا حد قابل قبولی اصلاح کرد.

ایزولاسیون:
در بسیاری از کاربردها ایزولاسیون الکتریکی بین ورودی ها و خروجی های مدارات احتیاج می باشد، وحتی در بسیاری از موارد ایزولاسیون بین خروجی دستگاه با ورودی دستگاه دیگر نیز مورد نیاز است و طراح ملزم به اندیشیدن تدابیری خاص جهت برآورده سازی این امر می باشد.
ایزولاسیون الکتریکی اغلب توسط ترانسفورماتور در منابع تغذیه ایجاد می شود که استفاده از ترانسفورماتور باعث حجیم شدن منبع تغذیه می شود. در مصارفی که نیاز به حجم کوچک می باشد، مانند ماهواره ها، کامپیوترها، شارژرهای باطری موبایل و تلفن و همچنین در منبع تغذیه مورد استفاده در پرینترها و دستگاه های کوچک که اجبار در کوچک ساختن آنها می باشد نظیر دوربینهای عکاسی دیجیتالی و دوربینهای فیلم برداری و لوازم نظامی استراق سمع و جاسوسی و بمبها و موشکهای دوربرد ناچاراً باید از ایزولاسیون به وسیله ترانسفورماتور چشمپوشی کرد و به فکر چارة دیگری برای تحقق بخشیدن به این امر بود یا اینکه توسط مدارات فیدبک عمل تثبیت خروجی را در صورت وجود تغییر یا اغتشاش در ورودی را انجام داد تا از مدارات در مقابل صدمه دیدن و معیوب شدن حفاظت شود و یا اینکه بایست از ایزولاسیون تا حدودی یا کلاً صرف نظر نمود.
ریپل در خروجی:
طبیعتاً مقداری نوسان در خروجی DC منابع تغذیه وجود دارد. به مقدار دامنه پیک تا پیک این نوسانات ریپل می گویند. هر خروجی که دارای ریپل باشد، حتماً دارای تعدادی هارمونیک بغیر از فرکانس صفر هرتز است. به همین خاطر اغلب مقدار خروجی را به جای معرفی با مقدار DC آنرا با مقدارrms نشان می دهند. هر چه مقدار نسبت ثابت ریپل به مقدار DC کوچکتر باشد بهتر است. این نسبتِ در صدیِ ریپل را می توان با استفاده از فیلتر پایین گذر متشکل از سلف و خازن و یا افزایش فرکانس ورودی و کلیدزنی با سرعت زیاد تا حد قابل ملاحظه ای کاهش داد.
رگولاسیون:
ولتاژ خروجی در یک منبع تغذیه متأثر از عواملی می باشد که این عوامل عبارتند از:
الف) تغییرات در ولتاژ ورودی.
ب ) تغییرات در جریان بار.
ج ) تغییرات در درجه حرارت محیط.
یک منبع تغذیة رگوله معمولاً دارای مدارات فیدبک برای جبران این تغییرات و اصلاح آنها و محدود کردن این تغییرات در ناحیة قابل قبولی می باشد. این فیدبک ها ممکن است عمل رگولاسیون را به صور (1)رگولاسیون خط، (2)رگولاسیون بار، (3)رگولاسیون حرارتی، انجام دهد.
پاسخ حالت گذرایی:
پاسخ به تغییرات ناگهانی و گذرای جریان بار یکی از پارامترهای مهم در هر منبع تغذیه ای است. در حالت بار کامل در صورتی که جریان بطور وصل شدن ناگهانی کلید در بار جاری شود، حتی در صورتی که بار متصل به ترمینال خروجی جریان کمی را از منبع تغذیه دریافت کند، ولتاژ خروجی ناگهان می افتد و از ولتاژ حالت بی باری کمتر می شود و سپس توسط رگولاسیون به یک حد پایدار خواهد رسید. از طرف دیگر در حالتی که منبع تغذیه با بار کامل در حالت پایدار به سر می برد اگر ناگهان بار توسط کلید قطع شود، آنگاه ناگهان ولتاژ خروجی صعود می کند، و ازحالت قبلی خود فراتر می رود و سپس با چندین نوسان به حالت پایدار بدون بار خواهد رسید. در این حالت ممکن است که قطعاتی که در بلوکهای خروجی منبع تغذیه هستند این سطح تغییرات را تحمل نکنند و از بین بروند. در بعضی از موارد دربعضی از سیستمها ممکن است که خروجی به حالت پایدار نرسد و نوسانی یاحتی ناپایدار شود. از آنجا که در خروجی اغلب منابع تغذیه فیلتر های صافی برای کاهش ریپل ولتاژ و جریان می باشند که این فیلترها دارای ظرفیتهای خازنی بزرگی هستند. با ناپایدار شدن ولتاژ امکان انفجار در خازن وجود دارد.
از سوی دیگر زمان بازیابی یا Recovery Time زمان لازم برای بازگشت به حالت پایدار طبیعی می باشد، که بایستی تاحد ممکن این زمان کوچک باشد. پس باید توسط روشهای رگولاسیون خاص ولتاژ خروجی را محدود کرد و سعی نمود که در کمترین زمان ممکن و با کمترین نوسان و Over Shoot به حد پایداری خود برسد. زمان پاسخ گذرایی در منابع تغذیه و بخصوص در منابع تغذیه سوئیچینگ با روشهای مختلفی که سازندگان SMPS از آن استفاده می کنند نظیرحلقه های فیدبک و جبران ساز و قرار دادن فیلترهای مخصوص در طبقات مختلف منبع تغذیه که در قسمتهای بعدی به آن اشاره می شود، خیلی کوتاه خواهد شد.

راندمان:
یک منبع تغذیه بدون بازدهی مطلوب دو خاصیت زیر را دارا می باشد:
1- انرژی محدود: از این قبیل منابع می توان به باطری اشاره کرد که با مصرف مستمر انرژی اولیه خود را رفته رفته از دست می دهد و توان خروجی آن به سمت صفر میل می نماید.
2- حجم زیاد و نیاز داشتن به هیت سینکها بزرگ: از این منابع تغذیه می توان منابع تغذیه با ترانسفورماتور را نام برد که انرژی زیادی صرف خنک سازی و تلفات حرارتی آن می شود.
حفاظت:
همة منابع تغذیه با روشهای خاصی در برابر شرایط ناخواسته محافظت می شوند که حفاظت های مشترک بین کلیه منابع تغذیه عبارتند از:
1- حفاظت در برابر اضافه ولتاژ: از مهمترین حفاظتها، محافظت بار و منبع تغذیه در مقابل اضافه ولتاژ است. ساده ترین نوع کنترل ولتاژ در چنین مواقعی خاموش شدن منبع تغذیه بصورت اتوماتیک است. این مدل از کنترل کننده ها در زمانهای ابتدائی حالت گذرا عمل می کند. عموماً ممکن است از یک میله تریستوری برای این منظور استفاده شود. در زمانی که تریستور قابلیت روشن شدن را دارد، درصورتی که سنسور قرار داده شده در خروجی احساس کند که ولتاژ از حد مجاز بالاتر رفته است بلافاصله آتش شده و ورودی و خروجی منبع تغذیه را با هم قطع می کند. در روشهای دیگر با اتصال کوتاه کردن خروجی، یک جریان اتصال کوتاه از مدار می گذرد و محدود کننده های جریان در این زمان عمل کرده و با استمرار یافتن این عمل می توان خروجی منبع تغذیه را تا حد مجاز قابل قبولی کاهش داد و در برابر اضافه ولتاژ از سیستمها محافظت کرد.
2- حفاظت در برابر اضافه جریان: بسیاری از منابع تغذیه دارای انواع مختلف محدود کننده های جریان هستند. بنابراین اگر جریان بار از سطح مجاز بالاتر رود، در نتیجه ولتاژ خروجی کاهش یافته و طبق قانون اهم جریان در سطح مجاز و قابل اطمینانی محدود می شود.
3- حفاظت در برابر اتصال کوتاه: روش حفاظت در مقابل اضافه جریان امکان محافظت در برابر اتصال کوتاه را می تواند فراهم نماید، ولی این شرط کافی برای حفاظت منبع تغذیه در برابر جریان اتصال کوتاه نمی باشد. چون اتصال کوتاه اغلب در حالت ماندگار اتفاق می افتد و به راحتی بر طرف نخواهد شذ. به همین خاطر با استمرار این شرایط و تلفات حرارتی زیاد امکان آتش سوزی زیاد است. برای جلوگیری از چنین اتفاق ناخوش آیندی باید از مدار شکن استفاده کرد تا بلافاصله مدار را خاموش کند. و تا وقتی که اتصال کوتاه در ترمینالهای منبع تغذیه از بین نرفته است، امکان روشن کردن منبع تغذیه وجود نداشته باشد.
4- حفاظت در مقابل جریان تهاجمی: SMPSها عموماً دارای خازنهای بزرگ جهت نرم کردن ولتاژ DC و جلوگیری ریپل ولتاژ در نزدیک ورودی هستند، که باعث می شود جریان بزرگی در لحظه روشن کردن سوئیچ ها در مدار جاری گردد. بسیاری از SMPSها دارای محدود ساز جریان برای کاهش دادن جریان هجومی می باشند.

تداخل الکترومغناطیسی:
مسأله تداخل الکترومغناطیسی یا EMI در سیستمهای خطی در طیف فرکانسی کوچکتر از KHZ20 در منابع تغذیه سوئیچینگ قابل چشم پوشی می باشد. اما با بالا رفتن فرکانس، هارمونیکهای با فرکانس بیشتر از فرکانس اصلی، ایجاد تداخل در باندهای رادیویی و مخابراتی می کنند. از آنجایی که منابع تغذیة سوئیچینگ امروزه در توانهای بالا هم کاربرد های وسیع پیدا کرده اند، این گونه از منابع تغذیه سوئیچینگ به عنوان یک منبع تولید نویز شدید و قوی برای مدارات مخابراتی شناخته می شوند. بنابراین با فیلتر کردن ورودی و خروجی، میزان اثر تداخل الکترومغناطیسی را تا حد امکان باید کاهش داد.
زمان Hold Up:
این زمان در SMPSها خیلی مهم است و بایستی که با ایجاد اشکال در خروجی بتوان بلافاصله ورودی منبع تغذیه را قطع کرد. این زمان عموماً بر طبق استاندارد، حدود یک یا دو سیکل با فرکانس 50HZ یعنی زمانی بین 20 الی 40 میلی ثانیه می باشد.
رنج حرارتی:
یک نکته قابل توجه در مورد منابع تغذیه سوئیچینگ، خصوصاً منابع تغذیة سوئیچینگی که در داخل محفظه نگاهداری می شوند، مسألة بالا رفتن سریع حرارت در داخل CASE یا محفظه است. این حرارت ممکن است که حتی از دمای بیرون جعبه هم بیشتر باشد و قطعات منبع تغذیه از این حرارت خیلی تأثیر پذیر هستند. بنابراین باید رنج حرارتی که بدلیل مصرف توان در داخل جعبه تغییر می کند را مدِ نظر قرار داد و با طراحی مناسب پایداری حرارتی را در منبع تغذیه سوئیچینگ بخوبی حفظ نمود.
ابعاد:
حجم فیزیکی و پهنای یک منبع تغذیه طبق ضرایب خاصی محدود می شود. با دانستن مشخصات کاری منابع تغذیه سوئیچینگ می توان مقدار حجم یک منبع تغذیة سوئیچینگ را براحتی محاسبه کرد. عموماً SMPS هایی که با فرکانس کلیدزنی بالاتر از فرکانس صوتی دارای حجم کوچکی هستند، چرا که کلیدهایی که در این رنج کار می کنند دارای تحمل توان کمی هستند. با توجه به مسألة EMI نمی توان سرعت کلیدزنی را خیلی افزایش داد. چون باعث تولید نویز مخابراتی مخربی خواهد شد. پس می توان نتیجه گرفت که حجم و اندازه یک SMPS نسبت عکس با فرکانس کلیدزنی و نسبت مستقیم با توان منبع تغذیه دارد.

انواع استانداردهای معتبر در SMPS ها:
بسیاری از کشورهای سازنده منابع تغذیه سوئیچینگ دارای معیارهای تقریباً ثابت و مشابه در رابطه با SMPS ها می باشند. برای مثال در اروپا یکی ازسازندگان مهم آلمان که خود یکی از مهمترین پایه گذاران SMPS است یعنیVerbakd Deutscher Electroniker (VDE) است که بسیاری از تستهای بین المللی را دارا می باشد.
یکی از مسائل مهم منبع تغذیه تثبیت و کنترل روی اشکال متفاوت EMI است. که استاندارد (VDE) معیارهایی برای حل این مشکل دارد. این معیارها نسبتاً با استانداردهای مشابه آمریکایی تطابق دارند.
تستهای استاندارد قابل اطمینان معتبر دیگر در مورد منابع تغذیه سوئیچینگ موجود است که عبارتند از Underwriters Laboratory (UL) که این تستها در ایالات متحده امریکا انجام می شود. استاندارد دیگری که در کانادا بر روی منابع تغذیه سوئیچینگ اعمال می شود، Canadian Standard Association (CSA) است.
نکته قابل توجه در مورد (UL) و (CSA) این تستها اغلب در مورد محصولات الکتریکی که در امریکا و کانادا بکار برده می شوند تصویب شده است، وحتماً این تستها باید در مورد این اقلام انجام شود و در مورد محصولاتی که به سایر نقاط جهان صادر می شوند انجام نمی شود.
استاندارد International Electro technical Commission (IEC)، استاندارد دیگری است که حتماً یک منبع تغذیه سوئیچینگ باید از تستهای آن سر بلند بیرون آمده باشد. به عنوان مثال IEC380 برای اعطاء مجوز به یک محصول که 3750v متناوب را بین ورودی و خروجی مدار اعمال می کند. باید مدارات اولیه و ثانویه فاصله 8mm و عایق بین فلزات و سایر اجزاء مدار با ضخامت 3mm را باید رعایت کرده باشند. این تست قویتر از انواع مشابه در استانداردهای آمریکایی است.
تست تداخل الکترومغناطیسی در استانداردهایIEC478 part 3 و همچنین در آلمان طبق VDE0871 و در بریتانیا BS800 مصوب 1983 میلادی و … دارای قوانین و معیارهای مشخصی می باشد. حتماً در منابع تغذیه سوئیچینگ و هر نوع محصول الکتریکی دیگر بایست به این استانداردها توجه نمود.
اقتصادی بودن:
مهمترین مسأله برای تولید کننده و مصرف کننده هر کالایی بحث اقتصادی و مقرون بصرفه بودن آن است. یک طراح باید به قیمت تمام شده کالا توجه ویژه داشته باشد. طبیعتاً هر چه کارایی یک سیستم بالا رود قیمت آن هم گرانتر خواهد شد.
انرژی:
مصرف انرژی منابع تغذیه سوئیچینگ را توسط مدارات هوشمند میکروپروسسوری می توان تا حد ممکن کاهش داد. برنامه ای که امروزه طراحان آنرا پیش گرفته اند، تدوین قوانین خاص برای تحقق بخشیدن به این مهم است. از این قبیل قوانین می توان به برچسب ستاره انرژی امریکا service mark of the U.S. EPA اشاره کرد.
با خاموش کردن منابع تغذیه سوئیچینگ به صورت Stand by می تواند از تلفات انرژی ناشی از کلیدزنی و … درمواقعی که بار به ترمینال منبع تغذیه متصل نمی باشد، تا حد چشمگیری جلوگیری کرد و همچنین داغ شدن منبع تغذیه را در زمان بی باری کاهش داد.

مفاهیم مهندسی روشنایی

admin مقالات خرداد 21, 1395

مفاهیم مهندسی روشنایی

• تشعشع(Glare)

وقتی جسمی درخشان در میدان دید ما قرارمی گیرد، تصویرایجاد شده در چشم ما معمولاً روشنتر از بعد از تطبیق چشم به نظر می رسد.

• شدت روشنایى (Illuminance)
1- در واقع چگالی شار درخشندگی بر روی سطح است، که بوسیله واحدFootcandle یا لوکس (Lux در واحدمتریک) اندازه گیری می شود. فرم معمول این خاصیتIlluminance است.
2-Illuminance در واقع برای اندازه گیری مقدار خاصیت شار درخشندگی که در سطح ظاهر می شود، است. Illuminance متاثر از شدت ثبوت نور در جهت سطح و فاصله منبع نور با سطح و زاویه تلاقی نور رسیده به سطح است. به هرحال شدت روشنایى فاکتوری است که با چشم اندازه گیری نمی شود ولی معمول ترین ملاک در طراحی های نوری است.

• لومن Lumen))
واحد پایه ربای اندازه گیری نور است. یک شمع سر میز شام حدود 12 لومن و یک حباب 60 واتی سفید با قدرت بیشتری در حدود 855 لومن، نور صاتع می کند.
اگر ما یک منبع نقطه ای نور یک کندلا در مرکز کره ای به شعاع یک فوت باشد که در حدود یک فوت مربع گشودگی در سطح آن دارد، مشابه چراغی است که یک لومن نور صاتع میکند.
شدت نور: لومن
شار نوری عبوری از واحد زاویه فضایی (استرادیان) شدت نور نام دارد که بر حسب کاندلا سنجیده می شود. زاویه فضایی، زاویه ای است که از مرکز یک کره دیده می شود و سطح آن را در بر می گیرد. اندازه زاویه فضایی برابر است با نسبت اندازه سطح به مجذور شعاع کره. شدت نور در هر نقطه از فضا مستقل از دوری و نزدیکی به منبع نور به یک میزان است اما در جهت های مختلف نسبت به آن مقادیر متفاوتی دارد.
لومن : مقدار نور مرئی که از یک منبع روشنائی دریافت میشود یا میزان شار نوری که از هر استاردیان زاویه فضائی خارج میشود.

• تشعشع (Luminance)
شدت درخشندگی(روشنایی فوتومتریک) هر سطح در یک جهت مشخص به ازای یک واحد مشخص از آن سطح که در همان جهت مشاهده می شود، که با واحد Candela/m^2 اندازه گیری می شود.
شار درخشندگی (Luminous flux)
اندازه تمام نوری است که بوسیله منبع نور تولید می شود. در واقع مقدار نوری است که سطح جسم را بدون در نظر گرفتن جهت آن ترک می کند. یک لامپ 100واتی معمولی نئون، در حدود 1700لومن و یک لامپ 400 وات بخار سدیمی پر فشار درحدود 50000 لومن نور ساطع می کند. نرخ شار درخشندگی هر لامپ بوسیله شرکت های سازنده آن عرضه شده است و لیست مقدار لومن های لامپ های معمولی را می توان در Lamp Matrix یافت.

• شدت درخشندگی(Candelas)
شدت درخشندگی در واقع شدت امتداد نوری است که در یک جهت مشخص ساطع می شود. در واقع شدت درخشانی یک سیستم نوری در نمودارهای گرافیکی خاصی که منحنی های تغییراتی کندلا یا Candela power نامیده میشوند مشخص می شوند. هم نمودارها قطبی وهم کارتزین در صنایع نوری برای این هدف به کار می روند. این اطلاعات معمولا در جدولهای رقومی مورد دسترس است.

• Lux شدت روشنایی
واحد اندازه گیری Illuminanceدر دستگاه متریک است. و در واقع مقدار نور واقع در صفحه ای متر مربعی است که در آن به طور یک نواخت شار نوری یک لومن بر آن بتابد. در واقع 76/10 لوکس مساوی با یک Foot candle است. یک لوکس مساوی با 09/0 Foot candle است. و یک دلوکس مساوی ده لوکس است

1-76/10 لوکس= 1 Foot candle
2- 1 لوکس= 09/0 Foot candle
3- 1 دلوکس= 10 لوکس

چگالی سطحی شار نوری تابیده به یک سطح را شدت روشنایی می نامند که بر حسب لوکس سنجیده می شود. میزان شدت روشنایی لازم برای کاربردهای مختلف، در مراجع پیشنهاد می شود. این پیشنهادات بر اساس دقت پیچیدگی کارهایی که باید انجام شود، ارائه می گردد.
به عنوان مثال برای کارهای ساده ای مانند راه رفتن در راهرو شدن روشنایی مورد نیاز 120 لوکس و در مورد کارهایی مانند مونتاژ ماشین ها و ابزار بسیار ریز که میزان دید انسان اهمیت زیادی دارد، شدت روشنایی بالا در حدود 1000 لوکس مورد نیاز است.
لوکس : واحد شدت روشنائی را به لوکس نشان میدهند و یک لوکس واحد روشنائی تولید شده از فلوی نور یکنواخت یک شمع در سطح یک متر مربع است .
شدت روشنائی در بعضی از محلهای آشنا
سطح خیابان                           30 لوکس
اطاق نشیمن                           100 لوکس
اطاق کار                                300 لوکس
سطح زمین در خورشید زمستان    10000 لوکس
سطح زمین در خورشید تابستان    100000 لوکس

• شار نوری
شار نوری بیان کننده آهنگ تابش نور از یک منبع نوری است و بر حسب لومن اندازه گیری می شود. یعنی اگر یک منبع نقطه ای نور، با شدت یک کاندلا، درمرکز کره ای به شعاع یک متر قرار بگیرد، سطحی با مساحت یک متر مربع در داخل این کره، شار نوری ای برابر یک لومن دریافت خواهد کرد. هرچه لومن تولید شده توسط یک منبع نور به ازای هر وات توان ورودی بیشتر باشد منبع نور بازدهی بیشتری دارد.

• توزیع شدت نور:
منحنی پخش نور در مختصات قطبی، میزان شدت نور یک لامپ یا چراغ را در صفحه ای نشان می دهد که دقیقاً از مرکز لامپ یا چراغ می گذرد.
شدت نور در زوایای مختلف اطراف یک لامپ در جدولی نشان داده می شود. از آن جا که در بسیاری از حالات، توزیع شدت نوردر اطراف یک چراغ متقارن نیست، منحنی شدت نور را برای صفحات مختلف رسم می کنند. سه صفحه معمول عبارتند از: صفحه عمود بر محور لامپ, صفحه موازی با محور لامپ و صفحه با زاویه 45 درجه نسبت به محور لامپ. پس از انتخاب صفحات، منحنی شدت نور هر صفحه را می توان تهیه کرد. لامپ و ترکیب لامپ و چراغ هر کدام منحنی منحصر به فرد و مخصوص خود را دارد. منحنی شدت نور به طراحی چراغ، جنس پوشش چراغ و نوع بالاست بستگی دارد.

• درخشندگی:
عبارت است از نسبت شدت نور منبع (یا شی بازتابنده نور) به مساحت بخش تابنده منبع (یا مساحت آن بخش از شی که نور را باز می تاباند) هر چه مساحت سطح درخشان کوچک تر باشد، درخشندگی آن بیشتر است.
درخشندگی بر حسب کاندلا بر متر مربع (استیلب) یا کاندلا بر سانتیمتر مربع (نیت) سنجیده می شود. درخشندگی مناسب برای چشم انسان در محدوده 65 تا 6500 نیت است.
درخشندگی یا تراکم نور : اگر دو منبع نورانی که شدت نور برابر ولی اندازه فیزیکی مختلف داشته باشند، اگر به طور پشت سر هم رویت شود منبعی که کوچک تر است درخشنده تر به نظر میرسد. واحد درخشندگی کاندیلا بر متر مربع است (نیت) . یک کاندیلا 60 برابر کوچک تر از شدت نور ساطع شده از یک سانتیمتر مربع سطح جسم سیاه در درجه حرارت 2045 کلوین در جهت عمود بر سطح است .

• بهره وری:
رابطه نور خروجی را با توان ورودی توصیف می کند. بهره وری به صورت لومن بر وات بیان میشود. حداکثر مقدار بهره وری برابر 680 لومن بر وات است که از یک لامپ فرضی که هیچ گونه تلفات ندارد و همه تشعشع آن در طول موج 555/0 میکرون صورت می گیرد به دست می آید. در مورد لامپهای التهابی 8 تا 20 لومن بر وات است که پایین ترین بهره وری را در میان لامپها دارند، برای لامپهای فلورسنت تا حدود 90 لومن بر وات، برای لامپهای جیوه ای تا حدود 50 لومن بر وات و برای لامپهای سدیمی تا بیشتر از 100 لومن بر وات است که بالاترین بهره وری را در میان لامپها دارند.

• چگالی توان ورودی:
مقدار توان بکار رفته برای مقاصد روشنائی در محدوده ای مشخص یا در کل ساختمان را تعریف می کنند و بر حسب وات بر واحد سطح w/m2 بیان می شود.

• دمای رنگ(کلوین):
دمای رنگ بر اساس رنگ تابیده شده از جسمی سیاه در دمای معیین تعریف شده است و بر حسب درجه کلوین بیان میشود. دمای رنگ بیشتر از 4000 درجه کلوین به عنوان نور سرد و دمای رنگ پایین تر از 3000 درجه کلوین به عنوان نور گرم در نظر گرفته می شود .

توربین بادی

admin مقالات خرداد 21, 1395

اگرچه طراحی های مختلفی برای توربین بادی موجود می باشد ولی به طور عمده به دو دسته کلی بر اساس جهت محور چرخش تقسیم بندی می شوند:

محور افقی: (Horizontal Axis Wind Turbines(HAWTS که نوع رایج آن می باشد.

محور عمودی: (Vertical Axis Wind Turbines(VAWTS

جریان هوا بر روی هر سطحی دو نوع نیروی ایرودینامیکی با نام های درگ و لیفت به وجود می آورد که نیروی درگ در جهت جریان باد است و نیروی لیفت عمود بر جریان باد می باشد. یکی از این نیروها یا هر دو می توانند نیروی مورد نیاز برای چرخش پره های توربینهای بادی را تامین نمایند.

توربینهای محور افقی

ویژگی روتورهای توربینهای محور افقی جدید بسیار شبیه ملخ هواپیما می باشد. جریان هوا روی مقطع ایرودینامیکی شکل پره هاحرکت می کند و نیروی لیفت را به وجود آورده که باعث چرخش روتور می گردد. ناسل توربینهای محور افقی محلی برای گیربکس و ژنراتور می باشد. مساحتی که هر کدام از پره ها جاروب می کنند از این فرمول بدست می آید:

که در آن D قطر روتور می باشد. این مساحت جاروب شده باید مستقیما روبروی وزش باد باشد تا ماکزیمم برق تولیدی را داشته باشیم. پس توربینهای محور افقی باید سیستمی برای تنظیم در مقابل باد قرار گرفتن داشته باشند که به آن مکانیزم yawing می گویند. به طوری که کل ناسل می تواند به سمت باد بچرخد. در توربینهای کوچک دنباله بادنما این کنترل را بر عهده دارد. ولی در سیستمهای متصل به شبکه سیستم کنترل یاو فعال می باشد که به وسیله سنسورهای تعیین کننده جهت باد و موتورها، ناسل به سمت باد می چرخد.

توربینهای محور عمودی

این توربینها به دو نوع اصلی تقسیم بندی می شوند: Savnoius و Darrieus.

Savnoius مانند یک چرخ آب با نیروی درگ کار می کند در حالی که Darrieus از تیغه هایی مشابه توربینهای محور افقی استفاده می کند. توربینهای محور عمودی بسیار نزدیک به زمین قرار می گیرند که از مزیتهای آن قرار دادن تجهیزات سنگین آن از جمله گیربکس و ژنراتور نزدیک به سطح زمین می باشد، هرچند که شدت باد در سطح زمین کمتر است و در نتیجه برق کمتری تولید خواهد نمود. از دیگر مزایای این نوع توربینها می توان به نیاز نداشتن سیستم یاو اشاره کرد چراکه این نوع توربینها، باد را از هر جهت مهار می کنند و این مزیت برتری بسیاری نسبت به کمبودهای آن دارد. از کمبودهای آن می توان به این مورد اشاره نمود که این نوع توربینها به طور خودکار مانند توربینهای محور افقی شروع به کار نمی کنند.

توربین کلاسیک Darrieus از نوع تخم مرغی شکل

توربین 5 پره ای از نوع H-type از انواع توربینهای Darrieus

انواع روتورهای Darrieus

توربین از نوع Savnoius

این نوع توربین در سال 1922 میلادی توسط مهندسی فنلاندی اختراع گردید و در سال 1929 این اختراع به ثبت رسید. این توربین از حداقل 2 نیم استوانه تشکیل شده است.

چرخش توربینهای بادی برپایه نیروی درگ

توربینهای بادی برپایه نیروی درگ مانند یک بادبان باز عمل می کنند و نیروی باد سطح مورد نظر را جلو می برد. اولین توربینهای بادی که در ایران باستان مورد استفاده قرار می گرفت با این رویکرد کار می کردند. روتور Savonius یک نمونه بسیار ساده از آسیابهای بادی بر پایه نیروی درگ می باشد. این توربینها به چرخش در می آیند چراکه نیروی درگ در ناحیه باز و مقعر این روتورها بسیار بزرگتر و بیشتر از قسمت بسته و محدب آنها می باشد.

چرخش توربینهای بادی بر پایه نیروی لیفت

با استفاده از نیروی لیفت انرژی بیشتری نسبت به نیروی درگ بدست می آید. ولی تنها نیاز آن سطحی ایرودینامیکی شکل می باشد شبیه چیزی که در بالهای هواپیما استفاده می شود. این مقطع ایرودینامیکی برای ایجاد اختلاف فشار بین سطح بالا و پایین و ایجاد یک نیروی خالص عمود بر جهت باد می باشد.

اجزاء اصلی توربینهای بادی محور افقی

روتور: روتور توربین باد شامل پره، هاب، دماغه و یاتاقانهای پره می باشد. روتور یک توربین بادی محور افقی بطور خلاصه متشکل از تعدادی پره می باشد که بطور شعاعی در اطراف یک شفت که موازی باد قرار می گیرد نصب شده اند و بدین ترتیب روتوری را تشکیل می دهند که عمود بر جهت باد دوران می کند.معمولا روتور توسط بک برج در ارتفاع مناسبی نسبت به زمین قرار می گیرد و البته پیش بینی های لازم برای هم جهت شدن امتداد شفت با جهات مختلف باد و همچنین برای کنترل سرعت آن صورت می گیرد و قدرت جذب شده توسط این روتور مستقیما و یا توسط یک سیستم مکانیکی به ماشینی که قرار است رانده شود منتقل می گردد. تعداد پره ها معمولا متغیر بوده و پهنای پره (کورد) ممکن است در تمام طول پره ها ثابت و یا آنکه متغیر باشد و پره از هاب به سمت نوک باریک شود.ضمنا پره ممکن است در امتداد محور طولی تاب داشته باشد یا اصطلاحا پیچیده باشد و بالاخره گام پره ممکن است ثابت و یا متغیر باشد.

پره: یکی از مهمترین بخشهای توربین بادی بوده و وظیفه آن تولید نیروی لازم برای چرخاندن شفت اصلی توربین باد است. پره به گونه ای ساخته می شود که استحکام و استقامت بسیار بالا در برابر نیروهای دینامیکی و آیرودینامیکی داشته باشد.

برج: سازه های مشبک فولادی- برجهای استوانه ای فولادی یا بتنی و همچنین ستونهای مهار شده توسط کابل از رایج ترین برجهای نگهدارنده محسوب می شوند. ارتفاع برج معمولا بین یک تا یک ونیم برابر قطر روتور در نظر گرفته می شود. انتخاب نوع برج وابستگی به شرایط سایت دارد. همچنین سفتی برج فاکتور مهمی در دینامیک سازه توربین باد محسوب می گردد چرا که احتمال کوپل شدن ارتعاشات بین برج و روتور که منجر به خطر رزونانس می گردد وجود دارد.

ناسل: شامل پوشش خارجی مجموعه توربین، شاسی و سیستم دوران حول محور برج می باشد که روتور به آن متصل است. ناسل در بالای برج قرار دارد.بعضی از ناسل ها آنقدر بزرگند که تکنسین ها می توانند داخل آن باستند.

سیستم انتقال قدرت: سیستم انتقال قدرت شامل اجزاء گردنده توربین باد است. این اجزاء عمدتاً شامل محور کم سرعت (سمت روتور)، گیربکس و محور سرعت بالا ( در سمت ژنراتور) می باشد. سایر اجزاء این سیستم شامل یاتاقانها، یک یا چند کوپلینگ، ترمز مکانیکی و اجزاء دوار ژنراتور می باشد. در این مجموعه وظیفه گیربکس افزایش سرعت نامی روتور از یک مقدار کم (در حد چند ده دور در دقیقه) به یک مقدار بالا (در حد چند صد یا چند هزار دور در دقیقه) که مناسب برای تحریک یک ژنراتور استاندارد است، می‌باشد. عمدتاً دو نوع گیربکس در توربین‌های بادی مورد استفاده قرارمی‌گیرد: گیربکس‌های با شفت‌های موازی و گیربکس‌های سیاره‌ای. برای توربین‌های سایز متوسط به بالا (بزرگتر از KW 500) مزیت وزن و سایز در گیربکس‌های سیاره‌ای نسبت به نوع دیگر یعنی گیربکس‌های با شفت موازی کاملاً بارزتراست. بعضی از توربین‌های باد از یک طرح خاص برای ژنراتور استفاده می کند (ژنراتور با تعداد قطب بالا ) که در آن نیازی به استفاده از گیربکس نمی‌باشد.

ژنراتور: پره های توربین بادی انرژی جنبشی باد را به انرژی دورانی درسیستم انتقال تبدیل می کنند و در قدم بعدی ژنراتور، انرژی توربین را به شبکه برق منتقل می نماید. بطور معمول از سه نوع ژنراتور در توربینهای بادی استفاده می شود. – ژنراتور جریان مستقیم – آلترناتور یا ژنراتور سنکرون – ژنراتور القایی یا آسنکرون

گیربکس(جعبه دنده) : از آنجائی که محور توربین دارای دور کم و گشتاور بالا و بر عکس آن محور ژنراتور دارای دور بالا و گشتاور کم است، سیستم انتقال قدرت باید به نحوی این دو محور را به یکدیگر متصل نماید.

ترمز: در توربینهای بادی با ظرفیت بسیار پایین ( 1 الی 5 کیلووات) معمولا از سیستم های ترمز کفشکی استفاده می شود، زیرا جهت متوقف نمودن پره ها، نیروی زیادی مورد نیاز نیست. در توربینهای بادی با ظرفیت بالا، از ترمزهای دیسکی استفاده می شود.

سیستم کنترل: برای بدست آوردن حداکثر راندمان از یک توربین بادی، باید بتوان همواره صفحه دوران توربین را عمود بر جهت وزش باد قرار داد. برای این منظور از سیستم هایی برای تغیر جهت توربین بادی و قرار دادن سیستم در مسیر باد استفاده می شود. این سیستم (yaw system) یک سیستم ترکیبی الکتریکی- مکانیکی است که هدایت آن توسط واحد کنترل انجام میشود. در توربین های بادی سایز کوچک به جای چرخ انحراف (yaw system) از بالچه استفاده می کنند. همچنین سیستم هایی جهت کنترل و تنظیم سرعت دورانی در توربین بادی مورد استفاده قرار می گیرند. چنین سیستمهایی علاوه بر کنترل دور روتور، مقدار قدرت تولیدی و نیروهای وارده بر روتور در بادهای شدید را نیز محدود می کنند.

سیستم هیدرولیک: سیستم های هیدرولیک به مجموعه جک و یونیت هیدرولیکی و اتصالات جانبی آنها اطلاق می شود. جک هیدرولیکی از یک سیلندر و پیستون دو طرفه تشکیل شده است و با انتقال سیال به هر ناحیه از آن، جک به سمت مخالف حرکت می کند. یونیت هیدرولیکی از الکتروموتور، پمپ، مخزن تامین فشار اولیه، شیرهای هیدرولیکی، شیلنگهای انتقال سیال به دو ناحیه داخل سیلندر جک، مخزن روغن، روغن مخصوص و تجهیزات جنبی تشکیل شده است. پس از دریافت فرمان، پمپ مقداری روغن را از داخل مخزن به محفظه جلو یا عقب سیلندر جک پمپ می کند تا جک بتواند به مقدار مورد نیاز محور تراورس را در جهت مورد نیاز حرکت دهد. محور تراورس محوری است که از سوراخ داخل شفت اصلی عبور می کند و یک سمت آن با جک هیدرولیکی و طرف دیگر آن با مکانیزم مثلثی واقع درون هاب مرتبط است. وظیفه این محور انتقال حرکت جک هیدرولیکی و در واقع فرمان کنترلر به مکانیزم مثلثی است که باعث چرخش پره ها می گردد. مکانیزم مثلثی درون هاب باعث تبدیل حرکت انتقالی محور تراورس به حرکت چرخشی و نتیجتا چرخش پره ها به دور محورشان می گردد.

THD یا امجاج هارمونیکی

admin مقالات خرداد 21, 1395

هارمونیک از زمان اولین ژنراتورها در سیستم های قدرت وجود داشت.با این حال ،به علت کوچک بودن اجزای هارمونیک اثرات این نوع امواج بر روی سیستمها قبل از سال 1960 به دلیل فقدان بارهای غیر خطی قابل اغماض میباشد. تقریبا در همین زمان ، یک نوع متفاوت از بار الکترونیکی منابع به عنوان بار غیر خطی مطرح گشت. با آغاز این دوران ،بارهای غیر خطی که در حال حاضر شامل بالاستهای الکترونیکی، منابع تغذیه کامپیوتر ، دستگاه های فکس، کوره های قوس الکتریکی هستند محبوبیت بیشتری یافتند .

اعوجاج هارمونیکی (Harmonic Distortion) اثرات مضری بر روی تجهیزات الکتریکی دارند. اعوجاج هارمونیکی بطور ناخواسته می تواند باعث افزایش جریان در سیستم های قدرت و در راستای آن افزایش دما در هادی خنثی و ترانسفورماتورهای توزیع شده شود.

بالا بودن فرکانس هارمونیک نیز باعث از دست رفتن هسته های اضافی در موتور و در راستای آن منجر به افزایش حرارت در هسته اصلی موتور میشود.بالا بودن فرکانس هارمونیک در مرتبه بالاتر نیز می توانید باعث ایجاد تداخل در خطوط انتقال ارتباطات شود .

افزایش درجه حرارت و تداخل تا حد زیاد ، می تواند باعث کاهش طول عمر تجهیزات الکترونیکی و منجر به صدمه دیدن سیستم های قدرت شود.

درک تمامی ابعاد مربوط به اعواج هارمونیکی به علت پیچیدگی آن کم و بیش سخت و گیج کننده می باشد. اما در کل میتوان اعواج هارمونیکی را به این صورت بیان کرد:یک سیستم قدرت با یک بارالکتریکی را در نظر بگیرید

سیستم قدرت فرضی

حال یکی از دو نوع بار خطی و غیر خطی را در سیستم فرض کنید که ما در اینجا بار خطی سینوسی در نظر گرفته ایم شکل زیر این نوع بار را بدون خطا نشان میدهد.

موج سینوسی بدون خطا

در صورت خطا دار بودن موج سینوسی این موج میتواند به صورت زیر تغییر شکل دهد

موج سینوسی با خطا

هرچقدر که میزان خطا در شکل موج بر اساس ولتاژ بیشتر باشد بههمان اندازه شکل موج سینوسی تغییر پیدا خواهد کرد.

اعواج هارمونیک دارای فرکانس میباشند که به عنوان مضرب صحیح برای فرکانس اصلی در نظر گرفته میشوند به عنوان مثال وقتی شما فرکانس را 60Hz و اجزای هارمونیک را 2nd ,3rd,4th ,5th معرفی میکنید در واقع مقادیر فرکانس به ترتیب 120Hz, 180Hz, 240Hz, 300Hz میباشد

اعواج هارمونیک که نشان دهنده ای درجه ای انحراف یک شکل موج از شکل موج سینوسی خالص می باشد از مجموع اجزای هارمونیک بدست می آید. زمانی که هارمونیک موج سینوسی صفر میباشد یعنی هیچ خطایی د رآن وجود ندارد.

thd formola

با کاهش میزان هارمونیک و THD میتوان طول عمر و نحوه عملکرد سیستمهای قدرت را بهبود بخشید.

مقدار THD در دستگاههای UPS معمولا باید کمتر از 5% باشد که این مقدار در یو پی اس نیروسان کمتر از 0.05 و بیشتر از 0.02 میباشد.

توربین بادی

admin مقالات خرداد 21, 1395

نسل جدید فناوری توربین های بادی : اینولکس (افزایش سرعت باد)

{مطالب از سایت‌‌های sheerwind.com وsheerwindiran.com و ارائه ‌های کارگاهآموزشی دهمین همایش بین‌المللی انرژی‌ ، چهارشنبه ۵ شهریور۹۳، خلاصه‌ و نقل شده‌اند}

۶ برابر تولید بیشتر برق نسبت به‌ توربین ‌های بادی متعارف، ۷۵۰ دلار بر کیلووات هزینه‌ سرمایه‌گذاری اولیه، (کمتر از نصف هزینه‌ اقتصادی ترین نمونه ‌های موجود) و دو سنت یا حدود ۶۰۰ ریال، هزینه‌ هر کیلووات‌ساعت

اینولکس، توسط آقای دکتر داریوش اعلایی و تیم همکارش در شرکت “شیرویند” امریکا اختراع و بهره بردارى شده‌ است .مولدهای سنتی از سیستم‌های ژنراتور توربین بسیار حجیم و ابرپروانه‌ها بر بالای یک برج استفاده‌ میکنند. اما تکنولوژی جدید تجهیزات توربین و پروانه را به‌ سطح زمین می آورد و گیربکس را حذف میکند.

در این‌ تکنولوژی باد و حتی نسیم باد را از طریق یک قیف ورودیِ بالاتر از سطح زمین جذب شده و از طریق یک مسیر مخروطی شکل که به صورت طبیعی جریان آنرا سرعت می بخشد و حین هدایت به سمت یک ژنراتور نصب شده در سطح زمین، برای‌ افزایش سرعت (velocity) فشرده می‌شود. به‌طور خلاصه‌ سرعت باد افزایش می‌یابد و در نهایت برق تولید می‌شود .جذب‌، افزایش سرعت، متمرکزکردن؛ ماهیت کار شیرویند را وصف می‌کند. ارزانی، امنیت و تمیزی این‌ تکنولوژی، دست کمی از یک انقلاب ندارد.

این توربین به یک چهارم سرعت باد نسبت به توربین‌های بادی سنتی برای تولید برق نیاز دارد، ایمنی کامل در مراحل استفاده، نداشتن آلودگی صوتی و زیست محیطی و هرگونه قسمت گرداننده در بالای دکل از دیگر مشخصات این سامانه نوین تأمین انرژی سبز است .هزینه تولید برق از روش اینولکس را بسیار ارزان‌تر از توربین‌های بادی سنتی است . این توربین قابل رقابت با مولدهای سوخت‌ فسیلی است‌.

قابلیت تولید انرژی برق اینولکس در مقایسه با توربین‌های بادی معمولی حدود ۶ برابر است، کارکرد در سرعت پایین باد، احداث در مساحتی کمتر از ۱۰ درصد و ارتفاعات پایین‌تر و همچنین ۵۰ درصد پایین‌تر بودن هزینه‌های تعمیر، نگهداری و سرمایه گذاری اولیه از جمله مزایای این فناوری است .

طراحی مولد ۲۵ مگاواتی توسط تنها یک برج از این توربین، انجام شده‌ و در آینده اجرایی می‌شود.

پائین آوردن جریان هوا از بالای برج به سطح زمین تولید نیروی بسیار بیشتری را بوسیله پروانه های بسیار کوچکتر توربین امکان پذیر می نماید. این حالت همچنین شبکه‌بندی را ممکن می سازد، یعنی به برج‌های متعدد اجازه می‌دهد انرژی را به سمت یک ژنراتور هدایت کنند. دستگاه تقریبا ۵۰% کوچکتر از برجهای بادی سنتی است و از توربین‌های سطح زمین که پروانه‌های آنها ۸۴% کوچکترند، استفاده‌ می‌نماید. از آنجاکه ژنراتورهای کمتری مورد نیاز است، هزینه‌های تجهیزات و نگهداری کم می‌شود. مهم تر آنکه خروجی انرژی بیشتر است.

اینولاکس مقیاس‌پذیر است یعنی به طور یکسان برای استفاده در مزارع بزرگ بادی یا محیط های کوچک تولید نیرو مناسب است. اینولاکس در مقایسه با سیستم های کنونی در سرعت های (speed)بسیار پایینترِ باد، تولید نیرو می کند، یعنی ازنظر جغرافیایی دامنه استفاده بسیار وسیع تری خواهد داشت.

آزمون ارزیابی تکنولوژی

تکنولوژی اینولاکس توسط یک هیئت مشورتی فنی؛ متشکل از متخصصان آژانس‌ها و دانشگاه‌های تحقیقاتی؛ بازبینی و تائید شده است. نمونه‌های اولیه تحت شرایط کنترل شده آزمایشگاهی تست و نتایج تست برای‌ ساخت و تایید مدل‌های دینامیک سیال محاسباتی (CFD) در مقیاس کامل استفاده شدند.

چندین دستگاه برای نمایش تجربی در طول سال ۲۰۱۲ تحت آزمایش میدانی قرار گرفتند. اولین دستگاه با مقیاس کوچک در میدانی نزدیک به تاسیسات شیرویند در چاسکای مینسوتا نصب شد. دستگاه ابزارآلات را برای جمع آوری اطلاعات سرعت (speed) و توان کامل یکپارچه نمود. داده های اولیه سرعت (speed)پیشبینی های مدل CFD را تایید نمود.

یک دستگاه نمونه نمایشی میدانی (نوع تجاری) در مقیاس کامل نیز تکمیل شده است. نتایج آزمون بیش از حد انتظار بوده است.

نتایج تست : اینولاکس به طور بارزی بهتر از توربین های سنتی عمل می کند و قابل رقابت با تولید نیروی برق آبی و گاز طبیعی است.

خلاصه‌ مزایا و قابلیت‌ها:

تولید ۶۰۰ درصد انرژی الکتریکی (kWh)بیشتر
کار در سرعت های (speed)پایین باد حدود یک مایل در ساعت و در کلاس های باد پایین (کلاس ۱و۲) (توربین‌‌های سنتی به‌ سرعت ۸ مایل بر ساعت یا بیشتر، نیاز دارند)
کاهش هزینه سرمایه ای نصب به کمتر از ۷۵۰ دلار در هر کیلووات (مخارج سرمایه‌ای تا ۴۳% کمتر)
افزایش ظرفیت تولید انرژی تا ثبت رکورد بالای ۷۲%
امکان بهره‌برداری همزمان از سه توربین موازی
امکان تعمیر و نگهداری ایمن و سریع توربین‌های سطح زمین، کاهش هزینه های بهره برداری و تعمیر و نگهداری تا ۵۰ درصد کمتر، کاهش مدت از کارافتادگی
مقاومت جوی در برابر تغییر شدید دما یا یخ زدگی، و کاهش مدت از کار افتادگی (سرپوشیده بودن پره‌ها)
محصور شدن سروصدا و ارتعاش در داخل کانال
برطرف شدن مرگ و میر پرندگان، اثرات منفی سروصدا و سوسو زدن نورخورشید که در اثر حرکت پروانه
استفاده‌ از مساحت زمین تا ۹۰ درصد کمتر
امتیاز زیبایی محیطی، با فرم و شکل کوتاه‌تر و قابل تزئین به‌ شکل درخت
عدم تداخل در امواج رادارِ سیستم های هوانوردی و نظامی

چند نکته پراکنده عمدتا از کارگاه؛ نقل به‌ مضمون :

به‌طور متعارف، ۵ تا ۷ سال برای‌ آغاز فروش تکنولوژی جدید، پس از ارائه‌ فناوری طول می‌کشد. برای‌ این‌ تکنولوژی علاوه بر فروش در امریکا، پس از دو سال، لایسنس نیوزلند و ایران داده‌شده‌ است‌. هنوز در ایران درخواست خرید داده‌ نشده است.

‌ از دودکش ‌های بلند تاسیسات تعطیل شده‌، سیلوهای خالی، دودکش‌ها یا بدنه‌‌های توربین‌‌های بادی می‌توان برای‌ تغییر کاربری در این‌ روش استفاده‌ کرد.

… به‌جای جذب مقادیری از انرژی بادی که درون پروانه‌های یک روتور می‌وزد … خروجی نیروی جریان باد متراکم شده تقریباً به صورت تصاعدی افزایش می یابد.

در روش‌های سنتی، طوفان / هواپیما/ حجم باد از یکدیگر قابل‌ تشخیص نیستند.

تا سه توربین می‌توان به‌ موازات هم حتی روی چرخ می‌توان گذشت. یعنی آن دو هفته تعطیلی تولیدبرق برای‌ تعمیر را ندارند. یکی تعمیر می‌شود. درحالی‌که‌ بقیه کار می‌کنند. در حالت گذاردن سه توربین موازی، قدرت سه برابر نمی‌شود، حدود ۲٫۲ برابر می‌شود.

پتنت ها از ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۴ ثبت شده‌اند – ۲۵ پتنت به نام دکتر اعلایی ثبت شده‌ است.

در طراحی اولیه نسبت افزایش سرعت ثابت است، شبیه زودپز اگر باد زیاد باشد، با ولو بیرون داده‌ می‌شود.

نمونه‌ مولد ۱٫۸ مگاواتی sheerwind نسبت به‌ انواع سنتی، ۶۴% هزینه‌ تولید برق کمتر دارد، به‌ جای ۸۰ هکتار، ۱۰ هکتار زمین می خواهد، به‌ جای نیاز به‌ سرعت باد ۴٫۵ متر بر ثانیه، با ۰٫۷ متر بر ثانیه (باد آرام) هم کار می‌کند. سرعت ۳۶ و شعاع ۶ متر دارد. بازگشت سرمایه‌ ۵ سال است.

ایران می‌تواند اشتباهات دیگر کشورها را در خرید تکنولوژی‌‌های گران، تکرار نکند

تا سه سال دیگر نوع خانگی‌ ۲ کیلوواتی ساخته می‌شود.

عمر مفید مجموعه تجهیزات ۲۰ تا ۳۰ سال است.

در کالیفرنیا، زمان تعویض توربین‌‌های قدیمی رسیده است. به‌طور کلی توربین‌‌های سنتی را ‌سه ماه در سال به‌ خاطر حجم عبور پرنده ها باید خاموش کنند.

در ساختمان ۴۰ طبقه ۲۰۰ کیلووات می‌توان برق تولید کرد، ضمن اینکه می‌تواند با فیلتراسیون ازطریق جذب بدنه، هوای تمیزتر بیرون بدهد

هماهنگی با سرعت و جهت تصادفی باد در نوع سنتی، خیلی سخت است.

در این‌ تکنولوژی متناسب با سرعت باد و ارتفاع، طراحی تجهیزات را تغییر داده‌ می‌شود.

این‌ تکنولوژی گیربکس (برای افزایش سرعت) نمی‌خواهد چون سرعت بادی که‌ به‌ پره‌ها می‌خورد، بیشتر است.

سازندگان توربین‌‌های چینی تقریبا همه ورشکست شده‌اند.

خیلی از نیروگاه‌‌‌های بادی امریکا ورشکست شده‌اند از ۱۰۰ شرکت به‌ ۵ شرکت رسیدند، شرکت‌های باقیمانده هم نصف نیروهای خود را اخراج کردند و با یارانه ادامه حیات دادند.