بخشی از مقاله
چکیده
در مقاله این مقاله مدل جدیدی برای فرماندهی و کنترل سیستم محرک شناور زیرسطحی ارائه میشود که باعث کنترل سرعت وسیع و دقیق، برد و قابلیت اطمینان. یک موتور دو آرمیچره چهار مداره جریان مستقیم جایگزین یک موتور جریان مستقیم دو آرمیچره دو مداره میشود. در این مقاله یک موتور جریان مستقیم دو آرمیچره چهار مداره طراحی میشود و با یک موتور جریان مستقیم دو آرمیچره که طراحی میشود و مجموع توان نامی دو آرمیچر آن برابر توان نامی موتور تک آرمیچره است، استفاده از یک موتور دو آرمیچره چهار مداره نسبت به یک موتور دو آرمیچره دو مداره، فرماندهی در کنترل سرعت را وسیع مینماید. همچنین برد، قابلیت اطمینان و توان را افزایش میدهد.
-1 مقدمه
کلکتور موتور جریان مستقیم را قلب موتور جریان مستقیم مینامند و از این لحاظ حائز اهمیت است که انتقال جریان به هادیهای روتور از طریق تماس جاروبک و تیغههای کلکتور انجام میگیرد همچنین عمل کموتاسیون در موتور توسط کلکتور انجام میپذیرد. در موتورهای الکتریکی جریان مستقیم تک آرمیچره تک مداره نیاز به یک کلکتور و یک سری جاروبک معمولی داریم.
حال در صورتی که بخواهیم از یک موتور الکتریکی جریان مستقیم دو آرمیچره چهار مداره استفاده نماییم نیاز به ایدهایی نوین در طراحی کلکتورها و جاروبکهای چنین موتور میباشد. در واقع نیاز است دو کلکتور مجزاء برای دو آرمیچر طراحی شود. لذا در این تحقیق به چگونگی طراحی بخشهای مکانیکی تیغههای کلکتور و جاروبک و بهینهسازی مدارهای مغناطیسی موتور الکتریکی جریان مستقیم دو آرمیچره چهار مداره جهت بهرهبرداری در سیستم محرک شناور زیرسطحی میپردازیم. این موتورها نسبت به موتورهای جریان متناوب القایی دارای شکاف هوایی نسبتا بزرگی هستند. پارامترهای تاثیر گذار در عملکرد موتور جریان مستقیم از جمله فاصله هوایی، مدل شیار روتور، ضریب تورق و عرض قطب کمکی و تعداد دور سیمبندیهایش به گونهایی تعیین میشوند که موتور تحت بهترین شرایط عملکرد قرار گیرد.
-2 توضیحات لازمه جهت مدل پیشنهاد شده برای کلکتور موتور جریان مستقیم دو آرمیچره چهار مداره Dc قطر کلکتور، Nc تعداد تیغه، عرض یک عدد تیغه و عایق آن، Lc طول تیغه کلکتور، I جریان نامی آرمیچر میباشد. به عنوان مثال اگر در یک موتور جریان مستقیم معمولی 100 تیغه کلکتور و مجموع عرض تیغه و عرض عایق تیغه 5 میلیمتر باشد آنگاه قطر کلکتور 159 میلیمتر خواهد بود و اگر جریان نامی موتور 200 آمپر باشد آنگاه طول تیغههای کلکتور را میتوان 160 میلیمتر انتخاب کرد.
حال اگر بخواهیم موتور را به موتور دو آرمیچره چهار مداره تبدیل کنیم در هر آرمیچر دو مدار داریم. یعنی تعداد کل تیغهها نصف خواهد شد.
حالت اول: حالت پیشنهادی پروژه
هر آرمیچر دارای دو مدار است. پس Nk نصف میشود. با ثابت بودن tc، در رابطه - 1 - قطر کلکتور نصف خواهد شد و جریان هم به دو قسمت تقسیم میگردد - کلکتور اول از آرمیچر اول و کلکتور دوم از آرمیچر دوم - لذا طول تیغهها همان 160 میلیمتر خواهد ماند و فقط قطر کلکتور نسبت به تک آرمیچره معمولی نصف میگردد.
حالت دوم:
هر آرمیچر دارای دو مدار است. پس Nk نصف میشود. در این حالت tc را دو برابر مینماییم، در رابطه - 1 - قطر کلکتور تغییر نخواهد کرد. جریان به دو قسمت تقسیم میگردد - کلکتور اول از آرمیچر اول و کلکتور دوم از آرمیچر دوم - لذا طول تیغهها نصف میشود 80 میلیمتر خواهد شد بنابراین قطر کلکتور هم اندازه قطر کلکتور موتور جریان مستقیم معمولی مشابه است.
عیب این حالت این است که عرض تیغهها بسیار پهن است و به محدودیت در طراحی برخورد میکنیم. لذا زمان کموتاسیون برای هر کلاف را افزایش میدهد و مشکلات دیگری پدید میآورد.
در ادامه با توجه به رابطه - 7 - و روابط دیگر که آورده خواهد شد قطر سطح مقطع جاروبکها را برای کلکتور طراحی شده انتخاب مینماییم.
- 1-3 بررسی و تحلیل طرحواره - الف -
در طرحواره - الف - یک موتور زیر دریایی با توان نامی 254 کیلو وات، ولتاژ نامی آرمیچر 520 ولت و با سرعت نامی 222 دور بر دقیقه طراحی مینماییم. سپس برای سرعتهای پنج تا نه و نیم گره دریایی موتور را مورد آزمایش قرار میدهیم. برای دستیابی بهسرعتها ماکزیمم و فراتر از سرعت نامی، با تغییر ولتاژ تحریک موتور را به حدود دو برابر سرعت نامی میرسانیم که معادل 9,48 گره دریایی است. ولتاژ ترمینال ورودی موتور ثابت و برابر 520 ولت است. سرعت 5 گره دریایی معادل، 222 دور بر دقیقه و مربوط به سرعت نامی میباشد. سرعتهای 6، 8 و 9,48 گره دریایی معادل 267، 355 و 422 دور بر دقیقه و مربوط به سرعتهای ماکزیمم شناور زیر سطحی میباشد. نمای دو بعدی، سه بعدی، منحنی مشخصه و تحلیل آن با سرعتهای گونان در شکلهای - 1 - الی - 5 - قابل مشاهده است.
شکل : - 1 - نمای دو بعدی موتور جریان مستقیم 254 کیلو وات تک آرمیچره 222 دور بر دقیقه
شکل : - 3 - نمودار سرعت- راندمان موتور جریان مستقیم 254 کیلو وات تک آرمیچره با 222 دور بر دقیقه
