فهرست مطالب

الکترومغناطیس کاربردی - سال سوم شماره 2 (پیاپی 7، تابستان 1394)

نشریه الکترومغناطیس کاربردی
سال سوم شماره 2 (پیاپی 7، تابستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/06/31
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مقالات علمی - پژوهشی
  • مجتبی بابایی صفحات 1-6
    در این مقاله عمق کره رسانای مدفون به عنوان مدلی از یک مین فلزی در یک محیط با رسانایی ضعیف، با استفاده از داده های القای الکترومغناطیسی محاسبه می شود. جسم رسانا در محیط با رسانندگی محدود به وسیله پیچه فرستنده، تحت تابش میدان الکترومغناطیسی قرار می گیرد. در این حالت دو مد، یکی حاصل از جریان القایی ایجاد شده در سطح جسم (جریان گردابی) و دیگری حاصل از آشفتگی جریان شارشی در محیط رسانا در برخورد با جسم (جریان کانالی)، در محل گیرنده دریافت خواهد شد. در این مقاله برای چهار حالت جهت گیری هندسی پیچه ها، پاسخ القای الکترومغناطیسی محاسبه و به کمک روش کمترین مربعات، عمق کره برای دو حالتی که فقط پاسخ جریان گردابی در محل پیچه گیرنده دریافت می شود تعیین می گردد. با محاسبه بیشینه مقدار جریان گردابی، مساله تخمین عمق به مساله یافتن پاسخی برای معادله غیرخطی به شکل تبدیل می شود. روش بر روی داده های مصنوعی، با و بدون نوفه اعمال و در دو حالت، عمق کره محاسبه گردید. در همه موارد عمق کره با خطای کمتر از 6 درصد به دست آمد.
    کلیدواژگان: القای الکترومغناطیسی، جریان گردابی، مهمات منفجر نشده، تخمین عمق
  • سید حسن صدیقی*، ملیحه رسولی امیرحاجلو صفحات 7-14
    در این مقاله طراحی یک آنتن آرایه ای با شکل دهی بیم دیجیتال به منظور مقابله با تداخل های نامعین ارائه شده است. امروزه با توجه به تقاضای روزافزون برای برقراری ارتباطات بی سیم، نیاز به انتقال حجم بالای اطلاعات با سرعت و کیفیت مناسب از اهمیت به سزایی برخوردار است که استفاده از روش های شکل دهی بیم دیجیتال می تواند در برآورده شدن این نیاز تاثیر موثر باشد. در روش ارائه شده در این مقاله، نیازی به شناخت موقعیت قرارگیری منابع تداخل نبوده و آرایه آنتنی الگوی خود را به نحوی تنظیم می کند که در راستای مطلوب و معین بهترین بهره را داشته باشد و در سایر راستاها، ناهمسانی بهره آنتن کمینه باشد. با توجه به تاثیر بسزای اثر تزویج متقابل بین آنتن ها، از الگوی تشعشعی فعال برای ماتریس جهتی در این روش استفاده شده است. همچنین این روش بر روی یک آرایه آنتنی 8 عنصری با المان پچ پیاده سازی شده است. اثر تعداد موقعیت های قرارگیری منابع تداخل و تعداد آنتن های آرایه از مواردی هستند که در تحلیل به آنها پرداخته شده است. نتایج شبیه سازی تاییدکننده روش شکل دهی بیم ارائه شده می باشند.
    کلیدواژگان: آنتن آرایه ای، تزویج متقابل، شکل دهی بیم دیجیتال، تداخل نامعین، الگوی تشعشعی فعال
  • حمیدرضا بهبهانی فرد، علیرضا صدوقی *، همایون مشگین کلک صفحات 15-24
    موتورهای سنکرون آهنربای دائم با راه‍انداز القایی به دلیل داشتن بازده بالاتر، ضریب قدرت بهتر، چگالی گشتاور بزرگتر و در نتیجه وزن و حجم کمتر نسبت به موتورهای القایی، جایگزین مناسبی برای این موتورها محسوب می‍شوند. علاوه بر آن عدم نیاز به درایو برای راه‍اندازی، استفاده از موتورهای LSPMS را نسبت به موتورهای سنکرون آهنربای دائم به صرفه‍تر کرده است. اما پائین‍تر بودن ظرفیت راه‍اندازی این موتورها نسبت به موتورهای القایی، یکی از مهمترین موارد محدود کننده جایگزینی موتورهای القایی با موتورهای LSPMS است.
    به دلیل وجود گشتاور ترمزی ناشی از آهنربا طی دوره راه‍اندازی در موتورهای LSPMS، کاهش اثرات نامطلوب هارمونیک‍های فضایی بر مشخصه سرعت گشتاور در این موتورها در مقایسه با موتورهای القایی، از اهمیت بالاتری برخوردار است. در این مقاله روشی برای حذف برخی از هارمونیک‍های فضایی به منظور بهبود عملکرد راه‍اندازی موتورهایLSPMS ، به کار گرفته شده است. ابتدا نیروی محرکه مغناطیسی استاتور و هارمونیک‍های فضایی ایجاد شده در فاصله هوایی و همچنین تاثیر گشتاور القایی ناشی از آنها بر عملکرد ماشین بررسی می‍شود. سپس کاهش گشتاورهای انگلی ناشی از هارمونیک‍های فضایی، با حذف برخی از مولفه های هارمونیکی نیروی محرکه مغناطیسی به کمک تغییر در ساختار استاتور، مورد تحلیل قرارمی‍گیرد. در نهایت با اعمال این روش به یک موتور LSPMS دو قطب، تاثیر این روش بر بهبود عملکرد ماشین برای راه‍اندازی بارهای ثابت، مورد ارزیابی قرار می‍گیرد.
    کلیدواژگان: موتورهای LSPMS، نیروی محرکه مغناطیسی، هارمونیک های فضایی، راه اندازی، کراولینگ
  • محمدرضا علیزاده پهلوانی*، بهروز شیرالی صفحات 25-34
    در این مقاله چگالی شار مغناطیسی و شار پیوندی ماشین الکتریکی شارشعاعی روتور دوگانه مغناطیس دائم با هسته هوایی به صورت تحلیلی با استفاده از تحلیل ناحیه ای ارائه شده است. ابتدا روابط تحلیلی مولفه های چگالی شار مغناطیسی بارداری و شار پیوندی این ماشین به کمک معادلات پواسن ارائه و سپس این روابط با نتایج عددی المان محدود در نرم افزار ماکسول اعتبارسنجی شده اند. این مقایسه نشان می دهد که اختلاف چگالی شار مغناطیسی و شار پیوندی روابط تحلیلی با چگالی شار مغناطیسی و شار پیوندی بدست آمده از نتایج المان محدود کمتر از 3% است. همچنین نشان داده می شود که در این نوع ماشین هارمونیک های زوج ظاهر می شوند، لذا مولفه شعاعی چگالی شار مغناطیسی تقارن فرد نیم دور نداشته و عدم توجه به این موضوع در طراحی ماشین می تواند موجب اشباع مغناطیسی یوغ درونی یا بیرونی شود. در این مقاله برای محاسبه شار پیوندی ناشی از عکس العمل آرمیچر از تمام مولفه های توزیع چگالی هادی سیم پیچی و همچنین در محاسبه شار پیوندی از تمام مولفه های شعاعی چگالی شار مغناطیسی استفاده شده است. در مراجع مرتبط این تحقیق فقط اولین مولفه شعاعی چگالی شار مغناطیسی و دومین مولفه توزیع چگالی هادی سیم پیچی استفاده شده و از سایر مولفه ها چشم پوشی شده است. نشان داده می شود که این موضوع در مقایسه با مراجع مرتبط سبب افزایش 21% در شار پیوندی یا اندوکتانس ماشین شارشعاعی روتور دوگانه مغناطیس دائم شده که این عدد در مطالعه اشباع مغناطیسی یوغ ها قابل توجه است. شایان ذکر است که مطالعه مقایسه ای نتایج، فقط تا هارمونیک هفدهم بوده و احتساب هارمونیک های بالاتر می تواند انطباق بهتری را با نتایج المان محدود به همراه داشته باشد.
    کلیدواژگان: المان محدود، چگالی هادی سیم پیچی و چگالی جریان سیم پیچی
  • حمید یزدی، سعید رضا استادزاده *، فرزین طاهری آستانه صفحات 35-42
    در این مقاله روشی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک برای تحلیل گذرای خطوط انتقال تک سیمه متصل به برقگیر ارائه می شود. در تحلیل فرض می شود که سامانه های زمین در خاکی که پارامترهای الکتریکی آن وابسته به فرکانس است، دفن شده اند. ابتدا جریان پالس صاعقه به تعداد محدودی از هارمونی های سینوسی تقریب زده می شود سپس با استفاده از روش خط انتقال، مدار معادل نورتن دیده شده از دو سر برقگیر و سیستم زمین محاسبه شده، نهایتا با استفاده از الگوریتم ژنتیک، مدار غیرخطی در حوزه فرکانس تحلیل می شود. در این مقاله با ارائه این روش پیشنهادی که دارای بازده محاسباتی بالاتری نسبت به سایر روش های غیرخطی می باشد، محاسبات ولتاژ گذرای دو سر برقگیر با و بدون در نظر گرفتن اثر وابستگی فرکانسی پارامترهای الکتریکی خاک انجام می شود. نتایج نشان می دهند که لحاظ کردن این اثر، نقش مهمی را در انتخاب، محل و تعداد بهینه برقگیرها در راستای خطوط انتقال دارد.
    کلیدواژگان: خطوط هوایی، برقگیر، صاعقه، الگوریتم ژنتیک، خاک تلفاتی
  • سید محمد جواد رضوی*، ناصر یوسف زاده، سید حسین محسنی ارمکی صفحات 43-54
    آنتن هایی که بر روی هواپیما نصب می شوند، لازم است حداقل تزویج متقابل را داشته باشند تا عملکرد فرستنده و گیرنده های مرتبط، مختل نشود به عبارت بهتر، سازگاری الکترومغناطیسی داشته باشند. برای محاسبه تزویج، بایستی مسیر امواج از آنتن فرستنده تا گیرنده را به دست آورد. در حالتی که آنتن ها در دید هم هستند، این مسیر، یک خط مستقیم است. ولی در حالتی که آنتن ها در دید هم نیستند، نوعی از امواج سطحی، باعث تزویج متقابل می شوند. بهترین روش برای محاسبه تزویج، به دست آوردن کوتاه ترین مسیر بین آنتن ها یا ژئودزیک می باشد. سپس با محاسبه تلفات سطحی مربوط به این مسیر، میزان تزویج به دست می آید. در حالتی که هواپیما با یک استوانه مدل می شود، محاسبه این مسیر و نیز تلفات سطحی، آسان و عملی می باشد. مزیت این تقریب، سادگی و تعمیم پذیری آن برای هر هواپیما با بدنه استوانه ای است. در این تقریب، اثر موانع و نیز تفرق در لبه ها، در نظر گرفته نمی شود. در این مقاله، نتایج محاسبه تزویج میان آنتن ها و نیز نتایج شبیه سازی و مقادیر اندازه گیری شده در مدل تقریبی هواپیما مقایسه شده است. نشان داده خواهد شد که تحلیل محاسبات بر اساس کوتاه ترین مسیر درسختگیرانه ترین حالت تزویج، از dB 15 بیشتر نخواهد شد.
    کلیدواژگان: پترن تشعشعی آنتن، پارمترهای اسکترینگ، امواج خزشی، سازگاری الکترومغناطیسی، تئوری تفرق هندسی
|
  • M. Babaei* Pages 1-6
    In this paper, a novel scheme for depth estimation of a buried conductive sphere as a metallic mine using electromagnetic induction (EMI) data is presented. In electromagnetic induction method, the transmitter coil produces the incident magnetic and electric fields that obey the Maxwell’s equations. In the receiver coil, the received response is created in two modes. Eddy-current mode ( ec V ) is derived from the perfect conductor placed in the shallow depth and another mode called current-channeling response ( cc V ) which depends on the conductivity of the medium. As expected, these responses differ depending on the direction of the incident field related to the receiver coil’s axis. There is a case that the transmitter coil’s axis is parallel to the ground surface and only the eddy current response is measured in the receiver coil. By defining the maximum value of , ecV ,the problem with depth determination transformed into the problem with finding a solution for a nonlinear equation of the form   0 zf .The method is applied to synthetic data with and without random errors. In all of the cases examined, the maximum error in depth is less than 6%.
    Keywords: Electromagnetic Induction, Eddy Current, Unexploded Ordnance, Depth Estimation
  • S. H. Sedighy*, M. Rasuli Amir Hajloo Pages 7-14
    An optimal beam forming method is proposed which incorporates all electromagnetic characteristics of the antenna elements, including radiation pattern, mutual coupling and radome effect. The optimal beam forming technique minimizes the total power radiated by the antenna array while the response in a desired direction is maintained. By considering the active element patterns efficient beam forming algorithm is obtained which is able to manage all mutual coupling effects. Simulation results show the performance of the proposed algorithm applied to an antenna array.
    Keywords: Digital Beamforming, Mutual Coupling, Antenna Array
  • H. R. Behbahanifard, A. R. Sadoughi*, H. Meshghinkelk Pages 15-24
    Line start permanent magnet synchronous motors possess many attractive features including high efficiency, low loss, high power factor, small volume and light weight. Also they need no inverter for starting which is economical for many single speed applications such as most fans, pumps and compressors. Therefore LSPMS motors have been considered as an alternative for induction motors, but the starting performance of LSPMS motors have been a challenging issue concerned by many researchers so far . Compared to Induction motors, because of braking torque due to permanent magnets, the winding space harmonics and their negative impacts on LSPMS motors torque characteristics should be considered more serious. In this paper, first the mmf distribution of stator winding in the air gap is studied based on Fourier analysis. Then by using an optimization process, a new stator winding has been developed, which has a lower harmonic content in its mmf than the conventional winding. Finally the method is applied to an existing LSPMS motor and its performance is obtained by a finite element analysis.
    Keywords: Line Start PMS Motor, mmf distribution, space harmonics, starting performance, crawling
  • M. R. Alizadeh Pahlevan *, B. Shirali Pages 25-34
    In this article, a radial magnetic flux density and flux-linkage of the radial flux Air-Cored permanent magnet electrical machine (RFAMP) is provided with double-sided rotor which can be calculated analytically using the sub-domain analysis. First, Analytical relationships of on load magnetic flux density and flux-linkage of this machine are presented with poisson equations and, then, these relationships are validated by finite element of numerical results in Maxwell 16.02 software. Comparisons show that the difference between fundamental components of radial magnetic flux density and flux-linkage of analytical relations and that of finite element results is less than 3%. Also, It is shown that in this machine type, even harmonics appear and the radial components of the magnetic flux density is not symmetrical, unit half cycle and Lack of attention to this subject in the design of the machine can cause inner or outer yoke magnetic saturation. In this article, to calculate the flux linkage resulting from the armature reaction, all the components of winding conductor density distribution are utilized and in the calculation of the flux linkage, all radial components of the magnetic flux density are used. In some relevant references, only the first radial component of the magnetic flux density and the second component of winding conductor are used and the other are ignored. In comparison with some related references the linkage flux and RFAPM machine inductance have been increased about 21%, that the number is significant in the study of magnetic saturation yokes. It is worth noting that the study of the comparative results has only been up to 17th harmonics and that the higher harmonics can adapt better to have the finite element results.
    Keywords: Finite element, Conductor density, Current density
  • H. Yazdi, S. R. Ostadzadeh*, F. Taheri Astane Pages 35-42
    In this paper, a genetic algorithm-based approach for transient analysis of single-conductor overhead line connected to grounded arrester is proposed. In analysis, the grounding systems are buried in lossy dispersive soil, i.e., the electrical parameters of soil are frequency-dependent. In dealing with the problem, the lightning current pulse is first approximated by a finite set of sinusoidal harmonies in a time domain. Norton equivalent circuit viewed across the arrester is then computed via transmission line model (TLM). Finally analyzing this nonlinear circuit by genetic algorithm, transient voltage across the arrester is easily computed. Comparison of the achieved transient voltages with and without considering dispersion of soil shows that this effect plays an important role in selecting lightning arresters and the insulation coordination study of power systems. Moreover, in comparison with arithmetic operator method (AOM), the run-time is reduced.
    Keywords: Arrester, overhead line, genetic algorithm
  • S. M. J. Razavi*, N. Yosefzadeh, S. H. Mohseni Armaki Pages 43-54
    Antennas that are installed on the aircraft, must have minimum mutual coupling so that the function of the transmitter and receiver will not be interfered. For coupling calculation, we must obtain wave pass from transmitter antenna to receiver antenna. In case that antennas are LOS, this pass is a direct pass. But in case that antennas are NLOS, a kind of surface wave causes mutual coupling. The best way for calculation of coupling is through obtaining geodesics. Then by calculation of surface loss, we can get the amount of coupling. if the aircraft is modeled with a cylinder, calculation of geodesics is easy and practical. the advantage of this approximation is that we can extend it for any aircrafts with cylindrical fuselages. in this approximation, the effect of obstacles and diffraction in edges is not considered. in this paper, results of mutual coupling calculation, results of simulation as well as the measured data is compared in approximated model of the aircraft. It will finally be shown that in the worst case, calculation results are not greater than 15db.
    Keywords: antenna pattern, scattering parameters, creeping wave, emc, UTD