بخشی از مقاله
خلاصه
از دیدگاه شار، موتورهای سوئیچ رلوکتانسی به انواع شعاعی و شار محوری تقسیم میشوند. در این راستا مطالعات جامعای بر روی موتورهای شار شعاعی انجام شده است. اخیراٌ نشان داده شده که موتورهای سوئیچ رلوکتانسی که تعداد قطب های روتور بیشتر از تعداد قطب های استاتور آن است، دارای راندمان و گشتاور بیشتری به نسبت جرم آن ها هستند. ترکیبات مختلف تعداد روتور و استاتور بر روی گشتاور موتور و عملکرد آن تاثیر خواهد گذاشت. در این راستا با تغییر در ساختار استاتور موتور سوئیچ رلوکتانسی شار محوری، نتایج بهتری برای گشتاور و شار مغناطیسی به دست خواهد آمد.
-1 مقدمه
از آنجا که هر دوی روتور و استاتور دارای قطبهای برجسته هستند، موتور رلوکتانسی سوئیچ شونده - SR - بسیار متفاوت از سایر ماشینهای چند فاز است. این موتور را میتوان فقط به همراه مبدل قدرت مخصوص و کنترل استفاده کرد، و در نتیجه تنها مشخصات کلی آنها مناسب است. موتور SR از طریق کشش آهنربایی گشتاور ایجاد میکند که بین آهنرباهای مغناطیسی استاتور و مجموعه قطبهای برجسته اتفاق میافتد که بر روی یک روتور ساده شکل میگیرد که از جنس مواد فرومغناطیسی ساخته میشود
اصول سادهی تولید گشتاور بصورت شهودی به شکل بسیار سادهای با موتور رلوکتانسی بسیار ساده و بصورت سطح مقطع همانطور که در 0نشان داده شده است مشاهده میشود.
شکل-1 موتور رلوکتانسی ساده
اگر جریان وارد سیمپیچ شود روتور تا نقطهای که همسو با کویلها شود خواهد چرخید، که در این نقطه اندوکتانس مدار مغناطیسی دارای مقدار حداقل است. اگر ماشین بطور آهسته و بصورت مغناطیسی بارگذاری شود و سطح متوسط گشتاور تولید شود، در نتیجه فولادی که روتور و استاتور از آن ساخته شده است بطور مغناطیسی در مد تقریبا خطی رفتار خواهد کرد. یعنی، برای تعداد مشخصی از دورهای سیمپیچ، شار مغناطیسی فاز تقریبا متناسب با جریان فاز تغییر میکند.
جریانهای فازی همیشه بصورت سنکرون با موقعیت مکانیکی روتور تغییر میکنند. در سرعتهای کم، فازها در تمام منطقهی اندوکتانس افزایشی برقدار میشوند، و محدودسازی جریان اکتیو توسط کنترل کننده انجام میشود .گشتاور با تنظیم دامنهی جریان فاز کنترل میشود.
با افزایش سرعت، زمانهای صعود و نزولِ - به ویژه زمان نزول - جریان فاز زاویهی قابل توجهی از روتور را اشغال میکنند، و معمول است که زوایای روشن و خاموش را از قبل بر حسب موقعیت روتور مشخص میکند. اکنون گشتاور توسط هر دو سطح محدودیت جریان و سوئیچینگ زاویه ها کنترل میشود، اگرچه جریان بطور معمول به عنوان متغیر کنترلی اولیه استفاده میشود. با اینحال، در سرعتهای بالا، زمانهای نزول و صعود هنوز زوایای روتوری بزرگتری را اشغال میکنند.
جریان بصورت طبیعی خود محدود کن است و کنترل گشتاور تنها با استفاده از سوئیچینگ زاویه ها معمول است. شکل موج جریان تا حد زیاد تحت تاثیر نسبت بالای تغییر اندوکتانس بر حسب زمان است.با انتخاب زوایای سوئیچینگ مناسب و سطوح جریان، همراه با طراحی الکترومغناطیسی مناسب، میتوان مشخصهی سرعت گشتاور درایو رلوکتانسی سوئیچ شونده را برای کاربرد متناسب تغییر داد. علاوه بر این، فقط با تغییر انتخاب پارامتر کنترلی با گشتاور و سرعت، طراحی ماشین معین را میتوان به منظور ارائهی انتخاب مشخصات مختلف ایجاد کرد
ماشین تکفاز ساده در 0قابلیت تولید گشتاور تنها بر روی نصف چرخهی الکتریکی را دارد. کاربردهای مبرم از تعداد قطبهای بیشتر بر رویروتور و استاتور - با قطبهای استاتور سیم پیچی شده و متصل به فازهای چندگانه یکسان - استفاده میکنند. 0سطح مقطع ماشین 6؛4 سهفازی را نشان میدهد که در آن قطبهای مخالف بصورت قطری با هم برای تشکیل مدارهای سه فاز نشان داده شده با A و B و C متصل شدهاند.
شکل-2 سطح مقطع موتور 4 تا SR 6 سه فاز
تحریک فازها بطور مساوی در طول دوره تناوب برقی ماشین انجام میشود. به این معنی که گشتاور با پلاریتهی مطلوب را میتوان بصورت پیوسته تولید کرد. تعداد فازها را بصورت تئوری میتوان بدون محدودیت افزایش داد، اما یک تا چهار فاز برای کاربردهای تجاری و صنعتی بسیار رایج هستند. ترکیبات مختلف زیادی برای شمارهی قطبها امکانپذیر است .در بعضی زمانها استفاده از بیش از یک جفت قطب استاتور در هر فاز مفید است، بطوریکه، به عنوان مثال، ساختار 12؛8 قطبی معمولا برای کاربردهای سهفاز استفاده میشود. لذا، هر مدار فاز شامل چهار کویل استاتور است که به همراه هم متصل شده و برقدار میشوند. افزایش تعداد فاز باعث صافتر شدن گشتاور میشود
از دیدگاه شار ، موتورهای سوئیچ رلوکتانسی به انواع شعاعی و شار محوری تقسیم می شوند. در این راستا مطالعات جامع ای بر روی موتورهای شار شعاعی انجام شده است. مطالعات صورت گرفته منجر به تلاش هایی برای تغییر ساختار این نوع موتورها بوده که برخی از آن ها عبارتند از:
· انواع ترکیبات تعداد قطب های استاتور و روتور
· ایجاد کردن دو برجستگی در هر قطب استاتور یا روتور
· تغییر شکل و اندازه قطب استاتور یا روتور
· استاتور با قطب های نامتقارن
· تغییر فاصله هوایی از طریق قوس الکتریکی قطب
· معرفی موتور با استاتور دو جداره و موتورهای چند لایه
استفاده از ساختار روتور Segment یکی از اصلاحات مهم در ساختار موتورهای سوئیچ رلوکتانس - SRMs - بوده است که این موتورها را قادر ساخته در هر نسبت حجمی، گشتاور قابل ملاحظه ای را تولید کنند.
در این راستا شخصی به نام Mecrow و همکارانش، دو ساختار مختلف برای موتورهای سوئیچ رلوکتانس روتور Segmental شار شعاعی معرفی کردند و آن ها را به صورت زیر نام گذاری کردند.
