بهینه سازی طراحی ترانس های توزیع برای تغذیه رکتیفایرهای صنعتی با توان بالا در واحدهای الکترولیز

این پژوهش با هدف بهینه سازی طراحی ترانسفورماتورهای توزیع ویژه تغذیه رکتیفایرهای صنعتی در واحدهای الکترولیز انجام شده است. با توجه به ویژگیهای خاص این کاربرد شامل بارهای غیرخطی، جریان های بالا و نیاز به پایداری حرارتی طوالنی مدت، طراحی بهینه این تجهیزات برای بهبود راندمان انرژی، کاهش تلفات و افزایش عمر مفید ضروری است. در این تحقیق، بهینه سازی طراحی ترانسفورماتور با استفاده از ترکیبی از روشهای شبیه سازی عددی مبتنی بر المان محدود (FEM) و الگوریتم ژنتیک (GA) انجام شد. پارامترهای طراحی شامل ابعاد هسته، چیدمان سیم پیچها، انتخاب مواد مغناطیسی و سیستم خنک کاری به عنوان متغیرهای اصلی در فرآیند بهینه سازی مدنظر قرار گرفتند. همچنین تحلیل اقتصادی و ارزیابی زیست محیطی به منظور بررسی جامعتر عملکرد ترانسفورماتور صورت گرفت. نتایج بهینه سازی نشان داد که راندمان الکتریکی ترانسفورماتور از ۸.۵۹% به ۳.۷۹% افزایش یافته و تلفات کلی سیستم کاهش قابل توجهی یافته است. از منظر حرارتی، دمای نقاط بحرانی سیمپیچ حدود ۴۱% کاهش یافته و عمر مفید تجهیز به طور میانگین ۶ سال افزایش یافته است. تحلیل اقتصادی نشان داد که با وجود افزایش ۸.۵ در هزینه ساخت اولیه، صرفهجویی خالصی معادل ۰۰۶,۵۱ دالر در طول عمر ۰۲ ساله هر ترانسفورماتور حاصل شده است. همچنین، کاهش انتشار سالانه حدود ۳.۲ تن دیاکسید کربن به ازای هر واحد ترانس گزارش گردید. بهینه سازی طراحی ترانسفورماتورهای صنعتی تغذیه رکتیفایر میتواند منجر به بهبود چشمگیر عملکرد فنی، کاهش هزینه های انرژی و نگهداری، افزایش دوام تجهیز و ارتقاء شاخص های زیستمحیطی شود. رویکردهای چندمعیاره در فرآیند بهینه سازی نقش کلیدی در دستیابی به این نتایج داشتهاند.

کلیدواژه ها:

ترانسفورماتور توزیع ، بهینه سازی طراحی ، رکتیفایر صنعتی ، تحلیل حرارتی ، واحدهای الکترولیز