مقاله ارائه شبیه سازی موتورهای آسنکرون سه فاز جهت آشکارسازی خطای شکستگی

word قابل ویرایش
12 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
8700 تومان

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

طارائه شبیه سازی موتورهای آسنکرون سه فاز جهت آشکارسازی خطای شکستگی

چکیده – پیش بینی رفتار دینامیکی موتورهای الکتریکی در شرایط متفاوت عملکرد آن ، با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری امکان پذیر می باشد. ارائه یک مدل مناسب ، این امکان را فراهم می کند تا عیوب موتور شبیه سازی شده و تغییر در پارامترهای آن ، بدون آزمایش عملی، پیش بینی شود. این مقاله ، تحلیلی تئوری از عیوب نامتقارن استاتور و روتور در موتورهای القایی را به همراه شبیه سازی یک موتور القایی سه فاز، تحت سه شرایط عملکرد نرمال ، با یک میله شکسته روتور و نامتعادلی ولتاژ در فازهای آرمیچر ارائه می دهد . خاطر نشان می کند که شبیه سازی در محیط MATLAB.SIMULINK انجام شده است .
کلید واژه – روتور با میله شکسته ، موتور القایی، نامتعادلی ولتاژ.
١- مقدمه
موتورهای القایی یکی از اجزای اصلی و مهم در بسیاری از صنایع محسوب می شوند. علیرغم ظاهر مقاوم موتورهای القایی، گاهی دچار خرابی و آسیب دیدگی می شوند که در طی مدت زمان نامعلومی، خروج از سرویس این موتورها، هزینه های سنگینی را برای بهره بردار به بار می آورند.
بنابراین ، امروزه مانیتورینگ موتورهای القایی مورد توجه قرار گرفته است . روش های متعددی برای آشکارسازی عیوب الکتریکی و مکانیکی در موتورهای القایی وجود دارد که به طور کلی، شامل روش های مستقیم و غیرمستقیم می شود.
در روش مستقیم ، پارامترهایی شامل نویز و ارتعاش ، جریان فاز استاتور و چگالی شار فاصله هوایی اندازه گیری می شوند.
هارگیس و همکارانش نشان دادند که عیوب مکانیکی از طریق تغییر در ارتعاشات هسته استاتور قابل آشکارسازی هستند
[١-۶]. همچنین ، آقای استیل با مانیتورینگ جریان فاز استاتور نتایج مشابهی به دست آورد. مانیتورینگ جریان هر فاز دارای مزیت هایی است . اولا، اندازه گیری آن آسان است .
ثانیا، الگوهای خطا در سیگنال جریان منحصر به فرد هستند و ثالثا، می توان از طریق تحلیل داده ها، تعداد میله های شکسته را تخمین زد [٧-١٢]. در روش غیر مستقیم ،
۱ مدلسازی و شبیه سازی ماشین الکتریکی، تحت شرایط عملکرد سالم و معیوب ، اطلاعات مفیدی را جهت عملیات پیش بینی و شناسایی فراهم می سازد. شبیه سازی دقیق موتور، علاوه بر به کارگیری مدل پیچیده ، می تواند با استفاده از مدل کلی و انتخاب دقیق پارامترها حاصل گردد [١٣و١۴].
این امر می تواند به طور قابل توجهی، زمان شبیه سازی کامپیوتری را کاهش دهد و مدل مبتنی بر مانیتورینگ پارامترها را قابل اعتمادتر و سهل الوصول تر نماید. این مقاله ، تحلیلی تئوری از عیوب نامتقارن استاتور و روتور در موتورهای القایی ارائه می دهد. همچنین ، یک موتور القایی سه فاز، تحت سه شرایط عملکرد نرمال ، با یک میله شکسته روتور و ولتاژ نامتعادل در فازهای منبع تغذیه ، شبیه سازی شده است . به صورت خاص ، تغییرات سرعت روتور ، به عنوان یکی از پارامترهای مهم مورد بررسی، انتخاب شده است .
٢- مدل سازی و شبیه سازی موتور القایی
هدف از این مقاله ، شبیه سازی عملکرد موتور القایی با به کارگیری معادلات کلی حاکم بر آن می باشد که جهت مانیتورینگ و تشخیص خطای موتورهای القایی استفاده می شود. بنابراین ، در تحلیل موتور از تئوری میدان های گردان تعمیم یافته با در نظر گرفتن فرض های زیر استفاده می شود،
١) نفوذپذیری مغناطیسی هسته ، بی نهایت است .
٢) فاصله هوایی خیلی کوچک و یکنواخت در نظر گرفته شود و از اشباع مغناطیسی صرف نظر می شود.
٣) اندوکتانس های خودی و متقابل بین فازهای استاتور یا روتور ثابت است .
۴) اندوکتانس های متقابل بین سیم پیج های روتور و استاتور تابعی از موقعیت روتور می باشد.
۵( پروفایل MMF فضایی و شار به صورت سینوسی توزیع شده لحاظ می شود..
٢-١- مدل سازی موتور القایی
مدل الکتریکی مورد نیاز موتور القایی، با استفاده از مدل معروف موتور به دست می آید [١۵]. ماتریس دربردارنده معادلات ولتاژ استاتور و روتور در معادله (١) نشان داده شده است .

که در آن IsA،IsB و IsC جریان های سه فاز استاتور و Ira، Irb و Irc جریان های سه فاز روتور و Lss و Lrr اندوکتانس های خودی استاتور و روتور و Ms و Mr اندوکتانس های متقابل فاز استاتور یا روتور و Msr اندوکتانس متقابل استاتور و روتور و p عملگر مشتق و Rs و Rr مقاومت های استاتور و روتور و VsA،VsB و VsC ولتاژهای سه فاز استاتور و Vra ،Vrb و Vrc ولتاژهای سه فاز روتور و زاویه روتور است .

گشتاور الکترومغناطیسی و معادله مکانیکی روتور برابر است با:

که در آن Ids و Iqs جریان های محور d و qاستاتور و Idr و Iqr جریان های محور d و q روتور و jضریب اینرسی روتور و TL بار مکانیکی و Tf گشتاور مربوط به تلفات اصطکاک و سرعت زاویه ای روتور است .

٢-١-١- شبیه سازی عملکرد موتور سالم در شکل ١، بلوک دیاگرام شبیه سازی در محیط MATLAB.SIMULINK را نشان می دهد. شکل ٢، نتایج شبیه سازی برای سرعت روتور، گشتاور الکترومغناطیسی و جریان های سه فاز استاتور در یک موتور سالم را نشان می دهد. مشاهده می شود که سرعت روتور، گشتاور الکترومغناطیسی و جریان های سه فاز استاتور، بعد از نوسانات اولیه در هنگام راه اندازی، به مقدار ثابتی میل می کنند.

٢-٢- شبیه سازی خطای مربوط به عدم تعادل ولتاژ استاتور
این خطا با در نظر گرفتن یک افت ولتاژ V٢٠ یا

V۴٠ در یک فاز ولتاژ استاتور، شبیه سازی شده است . برای شبیه سازی خطای منبع نامتعادل ، نیاز به تغییرات کوچکی در مدل روتور است . معادلات منبع ولتاژ به صورت زیر تغییر می کنند:

که در آن E ولتاژ نامی و است .
فاز Bو C، دارای ولتاژی با دامنه E و به ترتیب ، با اختلاف فاز ١٢٠ و ٢۴٠ نسبت به فاز A می باشند.
افت ولتاژ V٢٠ در یکی از فازها، شبیه سازی شده است و سرعت روتور، گشتاور و جریان های سه فاز استاتور، در این حا ت در شکل ٣ نشان داده شده است . همان طور که

شکل ١: بلوک دیاگرام شبیه سازی در MATLAB.SIMULINK

شکل ٢: شبیه سازی موتور سالم هنگام راه اندازی
مشاهده می شود این خطا، باعث افزایش ریپل در نمودار سرعت روتور و گشتاور شده است . همچنین ، دامنه جریان فاز A را نیز به میزان قابل توجهی کاهش داده است . فرکانس ریپل ۱۰۰Hz است که دو برابر فرکانس منبع است . این نشان دهنده نوعی خطای نامتقارن در استاتور است که منجر به گشتاور ضربانی و نوسان در سرعت روتور شده است [١۶].

شکل ٣: شبیه سازی افت ولتاژ V٢٠ در یکی از فازهای منبع تغذیه [unknown error.خطای ناشناخته]

شبیه سازی مربوط به افت ولتاژ ۴۰V در یکی از فازهای استاتور، در شکل ۴، نشان داده شده است . ملاحظه می شود که در مقایسه با شکل ٣، نوسانات سرعت روتور و گشتاور ( در Hz ١٠٠ ) و کاهش دامنه جریان فاز A، بیشتر
است .

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 12 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد