موتورهای سوئیچ رلوکتانسی دارای مزایایی نسبت به دیگر موتورهای الکتریکی می باشند که آنها را به عنوان گزینه مناسبی برای به کارگیری در صنعت به خصوص در مواردی که شرایط محیطی سخت و دمای بالای محیط وجود دارد، تبدیل کرده است. اما در این موتورها در اثر تحریک متوالی فازها نیروهای نامتقارنی به پوسته استاتور وارد شده و باعث تحریک متناوب استاتور میگردد که منجر به ایجاد سر وصدا ونویز می شود.
تحریک متوالی فازهای ماشین بر روی دندانه های استاتور، نیرویی بر دندانه های رتور اعمال می کند که سبب کشش بین آن دندانه ها شده و با نیروی واکنشی از طرف دندانه های رتور بر روی دندانه های استاتور همراه خواهد بود که سبب بروز نویز صوتی در بدنه استاتور شده و بکارگیری این موتورها را در صنعت با مشکل روبرو کرده است.
هر قدر فرکانس این تحریک تناوبی استاتور به فرکانس های مود طبیعی نوسانی استاتور نزدیکتر باشد میزان سر و صدا بیشتر خواهد بود ودرصورتیکه فرکانس تحریک تناوبی استاتور با فرکانس مود طبیعی نوسانی استاتور یکسان گردد سبب تشدید و از هم گسیختگی بدنه استاتور می گردد. در نتیجه کاهش نویز صوتی تولیدی برای این دسته از موتورها در صنعت امری مهم محسوب می گردد. جهت جلوگیری از بروز این مشکل در فاز طراحی موتورهای سوئیچ رلوکتانس باید برای هر یک از ابعاد کاندید، مودهای نوسانی استاتور بدست آورده شده و با فرکانس تحریک تناوبی پوسته استاتور مقایسه گردد تا همواره از همنوائی این فرکانس ها جلوگیری شده و نویز ماشین در حد کم و قابل قبولی باشد.
برای تعیین مودهای نوسانی استاتور از روش اجزاء محدود و یا روشهای تقریبی می توان استفاده کرد. روشهای اجزاء محدود بسیار دقیق می باشند ولی بدلیل طولانی بودن محاسبات و نیز وقت گیر بودن برای طراحی ماشین نامناسب هستند. روش های تقریبی نیز دارای دقت خوبی نیستند.
روشی که در این پایان نامه پیشنهاد شده است استفاده از شبکه های عصبی برای تخمین و پیش بینی فرکانس های مود طبیعی استاتور ماشین میباشد. بدین ترتیب که برای نمونه هایی از موتورهای سوئیچ رلوکتانسی با ابعاد کاندید استفاده از روش اجزاء محدود فرکانس های مود طبیعی استاتور را استخراج کرده و بعد از انتخاب شبکه عصبی مناسب و کارا ، فرکانس های استخراج شده را به شبکه عصبی مورد نظر آموزش داده تا فرکانس های مودهای طبیعی استاتور برای موتورهائی با ابعاد دیگر تخمین و پیش بینی گردند.
پیشگفتار
1- تاریخچه موتور سوئیچ رلوکتانسی
ایده اصلی موتور سوئیچ رلوکتانسی درسال 1838 مطرح شد، اما این موتور تا زمان توسعه الکترونیک قدرت و امکان طراحی الکترو مغناطیسی به کمک کامپیوتر بطور عملی مورد استفاده قرار نگرفت. از اواسط دهه 1960 پیشرفتهای مذکور شروع جدیدی را برای موتور سوئیچ رلوکتانس رقم زدند و با ظهور سوئیچهای نیمه هادی سریع با راندمان بالا و پرقدرت و همچنین پیشرفت در صنعت مدارهای مجتمع آنالوگ و دیجیتال استفاده از این نوع ماشین درچند سال اخیر در بازه وسیعی از کاربردهای صنعتی و خانگی مورد توجه زیادی قرار گرفته است بطوریکه قابلیت رقابت با درایوهای AC,DC دیگر از جمله درایوهای DC بدون جاروبک (BDCM) را داشته باشد. با توجه به ساختار این موتور می توان به موارد زیر بعنوان مزایای آن اشاره کرد:
1) رتور آن ساده بوده و مراحل ساخت نسبتا کمی دارد. همچنین دارای اینرسی پایینی است.
2) سیم پیچ استاتور ساده است.
3) قسمت بیشتر تلفات حرارتی دراستاتور می باشد که انتقال حرارت از آن ساده تر از رتور است.
4) چون مغناطیس دائم روی رتور وجود ندارد ماکزیمم حرارت مجاز رتور بیشتراز موتورهای مغناطیس دائم است.
5) گشتاور، مستقل از جهت تزریق جریان به فازهاست. برای کاربردهای خاص این باعث کاهش تعداد نیمه هادی های قدرت لازم در کنترل کننده می شود.
6) درشرایط ایجاد نقص، ولتاژ اتصال باز و جریان اتصال کوتاه صفر یا خیلی کوچک است.
7) بیشتر مدارات کانورتری که با موتور سوئیچ رلوکتانسی بکار میروند نسبت به نقص اتصال کوتاه بدلیل اتصال همزمان سوئیچ های روی یک پل (Shoot- through) ایمن هستند.
8) گشتاور راه اندازی بدون مسئله جریانهای یورشی می تواند خیلی زیاد باشد. بعنوان مثال در موتورهای القایی این جریانها باعث جریان راه اندازی بالا در لغزش زیاد می شود.
9) عملکرد درسرعتهای فوق العاده بالا امکان پذیر است.
10) مشخصه گشتاور – سرعت راحتتر از موتورهای القایی و مغناطیس دائم می تواند با کاربردهای خاص تطبیق داده شود.
از جمله کاستی های این موتور می توان به وجود نداشتن تحریک مغناطیس دائم (در مقایسه با PM,BDCM) اشاره کرد که بار تمام تحریک لازم را بعهده سیم پیچ استاتور می گذارد و در نتیجه تلفات مسی در واحد افزایش می یابد. مهمترین عیب این موتور طبیعت ضربانی و ناهموار تولید گشتاور در آن است.
2- کاربردهای مختلف موتور سوئیچ رلوکتانسی
درایو سرعت متغیر این نوع موتور هر چند هنوز مورد استفاده وسیع قرار نگرفته است، اما کاربردهای متفاوتی از آن گزارش شده که در ادامه تعدادی از آنها نام برده می شود. از جمله کاربردهای خاص می توان به سیستم برق هواپیما (بدلیل قابلیت اطمینان بالا)، بعنوان پمپ در توربین های گازی، ژنراتورهای بادی و خودروهای الکتریکی اشاره کرد.
اخیرا شرکت Emetron حدود 20 نوع موتور سوئیچ رلوکتانسی با توان 50W تا 720KW طراحی و ساخته است. به عنوان تعدادی از کاربردهای مورد نظر این شرکت می توان به قوه محرکه لوکوموتیو الکتریکی (720KW)، کمپرسور برای سیستم های نیوماتیکی (5KW)، ماشین لباسشوئی، پمپ آب، موتور تک فاز برای کاربرد در وسایل آشپزخانه، تهویه مطبوع، کمپرسور برای وسایل گرمایش و سرمایش و برش چوب اشاره کرد. همچنین دراین شرکت یک نوع صنعتی از این موتور با راندمان بالا (3000rpm, 5Kw) برای کاربردهای عام تولید شده است.
شرکتهای دیگری که دراین زمینه فعالیت داشته اند عبارتند از GEC انگلیس که این موتور را دریک ماشین متحرک ریلی بکار برده است، شرکت GE که بعنوان استارتر – ژنراتور موتور هواپیما از این موتور استفاده کرده است. این موتور توسط British Jeffery برای کاربرد کششی در معدن ذغال بکار برده شده است. موارد کاربرد احتمالی موتور سوئیچ رلوکتانسی در آینده بصورت فهرست وار در سطور زیر ذکر می شود:
– اتوماسیون کارخانجات: کاربردهای صنعتی که احتیاج به کنترل سرعت یا موقعیت دارند.
– وسایل نقلیه الکتریکی و غیر الکتریکی: موارد کاربرد دروسایل نقلیه الکتریکی و کاربردهای جدید موتورهای الکتریکی در اتومبیل های مدرن که بخصوص نیاز به قابلیت اطمینان بالا در برابر نقائص احتمالی دارند.
– لوازم خانگی: طراحی های مدرن درلوازم خانگی موجب نیاز روزافزون به موتورهای سرعت متغیر شده است.
– نساجی.
– ماشین ابزار.
– ماشین های ادارات شامل درایوهای دیسک نرم و سخت و درایوهای دیسک لیزری، پرینترها، دستگاه های کپی و فاکس و…
– کاربردهای هوا – فضا.
شامل 165 صفحه فایل pdf
دانلود پایان نامه تخمین و پیش بینی مودهای طبیعی استاتور و موتور های سوئیچ رلوکتانس
