بخشی از مقاله
چکیده:
در این مقاله نتایج شبیه سازي عملکرد دینامیکی موتور پسماند سه فاز در شرایط تغذیه غیر ایده آل ارائه می گردد. مطالعه با مدلسازي این موتور در حوزه زمان و با استفاده یک مدل دینامیکی گذرایی که به همین منظور شبیه سازي شده است، انجام می گیرد. مبناي مقایسه، عملکرد دینامیکی یک موتور پسماند با تغذیه سینوسی خالص در نظر گرفته شده است و عملکرد موتور با منابع تغذیه نامتعادل و هارمونیکی، همچنین عملکرد موتور تحت اضافه ولتاژ و کاهش ولتاژ لحظه اي مورد بررسی قرار می گیرد.
نتایج ارائه شده، تاثیرات قابل ملاحظه این پدیده هاي کیفیت توان بر بازده، ضریب قدرت، نوسانات گشتاور و سرعت و همچنین عمر مفید موتورهاي پسماند را آشکار می سازد. بدلیل اینکه موتورهاي پسماند معمولا با ولتاژها و فرکانس هاي متفاوت با مشخصات برق شهر تغذیه می شوند، بررسی هاي انجام گرفته در این مقاله می تواند در طراحی بهتر تغذیه این نوع موتورها مورد استفاده قرار گیرد.
.1 مقدمه
موتورهاي پسماند، از نوع ماشینهاي سنکرون خود راه انداز هستند که به علت ویژگیهاي ممتاز کاربردهاي خاصی در صنایع شیمیایی، نساجی، هواپیمایی و نظامی پیدا کرده اند. از جمله این کابردها می توان به کنترلر میله هاي سوختی و سانتریفیوژهاي نیروگاههاي هسته اي، ژیروسکوپها و درایور هدهاي ویدیو اشاره کرد. سرعت ثابت، جریان راه اندازي کمتر از دو برابر جریان حالت سنکرون و عملکرد بدون نویز از ویژگیهاي مثبت این موتورهاست. این موتورها داراي معایبی نیز می باشند که مهمترین آنها بازده کم - به علت تلفات پارازیتی - ، ضریب قدرت
تاثیر پدیده هاي کیفیت توان بر عملکرد دینامیکی موتورهاي پسماند پایین، زمان راه اندازي بالا و نیز نوسانات سرعت حول سرعت سنکرون - پدیده هانتینگ - می باشند.
تغذیه سینوسی خالص معمولا بهترین شرایط را براي عملکرد این موتورها فراهم می سازد، اما تغذیه این موتورها غالبا در سطوح ولتاژ و فرکانس غیر متداول توسط منابع تغذیه خاص صورت می گیرد. این منابع غیرایده آل با مسائل مختلف کیفیت توان مواجه هستند. بنابراین بررسی عملکرد اینگونه موتورها در شرایط غیر ایده آل تغذیه ورودي اهمیت زیادي دارد.
در زمینه تاثیر متقابل پدیده هاي کیفیت توان و عملکرد موتورهایی مانند موتورهاي القایی تحقیقات زیادي صورت گرفته است. این نوع بررسی ها در مورد موتورهاي دیگر کمتر در مقالات مورد توجه قرار گرفته است. ارائه یک مدل دینامیکی گذرایی که بتواند در این شرایط رفتار موتور پسماند را نشان دهد نیازمند بحساب آوردن همه جزئیات و مشخصات پیچیده مربوط به ماده روتور و دینامیک مربوط به آن است.
مدلهاي دینامیکی گذرایی ارائه شده براي موتور پسماند بسیار کم می باشند. در مرجع[8] براي تحلیل رفتار موتورهاي پسماند از روش عناصر محدود استفاده شده است. برخی مدلهاي دیگر نیز به علت ساده سازي هاي زیاد قادر به نشان دادن رفتار موتور در این شرایط نمی باشند.
در این مقاله، بر اساس یک مدل دینامیکی گذرایی از موتور پسماند، که در نرم افزار MATLAB_SIMULINK شبیه سازي شده است، با استفاده از یک برنامه کامپیوتري داده هایی همچون ولتاژ و لغزش پردازش شده و حلقه کاري روتور تشخیص داده می شود. بنابراین پارامترهاي ماشین در هر لحظه با توجه به حلقه پسماند کاري روتور update می شوند. با ایجاد شرایط غیر ایده آل تغذیه ورودي از قبیل تغذیه نامتعادل و هارمونیکی، همچنین اضافه ولتاژ و کاهش ولتاژ لحظه اي، مشخصه هاي مهم عملکرد یک موتور پسماند بررسی شده و رفتار موتور مورد تجزیه و تحلیل قرار میگیرد.
در شکل 1 مدل d-q موتور پسماند سه فاز نشان داده شده است. این شکل یک برش عرضی از موتور پسماند استوانه اي را نشان می دهد که در آن براي روتور یک سیم پیچی سه فاز با تعداد دور برابر با تعداد دور سیم پیچی استاتور در نظر گرفته شده است .[1]-[3] مادة نگهدارنده رینگ روتور می تواند از جنس مواد هدایت کننده مغناطیسی باشد که در این صورت موتور را شار شعاعی می نامند، و یا اینکه از جنس موادي با ضریب نفوذ بسیار پایین باشد، که در این حالت موتور از نوع شار دایروي خواهد بود.
مدل ریاضی توصیف کننده ماشین پسماند در قاب مرجع ساکن بصورت معادله1 قابل بیان است
فهرست علائم و اختصارات این مقاله در ضمیمه آمده است.
شکل .1 مدل d-q موتور پسماند
جزئیات معادله 1 را می توان بصورت معادله 2 نشان داد.
.2 مدل ریاضی موتور پسماند
تاثیر پدیده هاي کیفیت توان بر عملکرد دینامیکی موتورهاي پسماند
.3 شبیه سازي عملکرد موتور پسماند در شرایط
مختلف تغذیه ورودي
پارامتر هاي موتور پسماندي شبیه سازي شده در جدول 1 ارائه شده است. با مبنا قرار دادن عملکرد موتور در حالت تغذیه
جدول .1 مشخصات موتور پسماند سه فاز
.3-1 تغذیه سینوسی سه فاز متعادل
شکل 2 گرافهاي مربوط به سرعت، گشتاور و جریان ورودي را بر حسب زمان در حالت تغذیه نرمال سینوسی سه فاز متعادل نشان می دهد. زمان راه اندازي موتور حدود 6 ثانیه، گشتاور راه اندازي آن حدود 0/5 نیوتن متر و جریان در حالت ماندگار 2/5 آمپر می باشد که کمتر از دو برابر جریان راه اندازي است. ضریب قدرت موتور در این حالت حدود 0/37 است.
.3-2 تغذیه نا متعادل
عدم تعادل از جمله پدیده هاي متداول در سیستم تغذیه ماشین هاي الکتریکی بحساب می آید. در موتور پسماند عدم تعادل جزئی در ولتاژ ورودي باعث عدم تعادل شدیدي در جریان ورودي موتور می شود. گرماي ناشی از جریان زیاد علاوه بر کاهش بازده باعث کم شدن عمر مفید موتور می شود.
جریان زیاد ناشی از حضور امپدانس هاي توالی منفی موتور در شرایط نامتعادل می باشد. این امپدانس ها داراي مقادیر کوچکتري نسبت به امپدانس هاي توالی مثبت - شرایط عادي - هستند - در حدود راکتانسهاي زیر گذراي موتور - .
