تشخیص خروج از مرکزیت روتور و استاتور عیب و شکستگی میله های روتور موتور القایی سه فاز با استفاده از تحلیل فوریه سیگنال جریان استاتور – برق

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی برق
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:182
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

تشخیص خروج از مرکزیت روتور و استاتور عیب و شکستگی میله های روتور موتور القایی سه فاز با استفاده از تحلیل فوریه سیگنال جریان استاتور – برق

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب

چکيده…………………………………۱

مقدمه …………………………… ٢
فصل اول:
انواع خطاهای رايج در موتورهاي القايي………………………………………………….. ٥
١- ١- مقدمه ……………………………………………………………………٥
١- ١- شرايط خطا در استاتور …………………………………………………..٥
١ -١-١ – خطاي حلقه به حلقه ………………………………………………..٥
١ -١-٢ – خطاي كلاف به كلاف …………………………………..٦
١ -١-٣ – خطاي فاز به فاز ……………………………………………………٦
١ -١-٤ – قطع سيم پيچهاي استاتور ………………………………………………….٦
١ -١-٥ – خطاي فاز به زمين ……………………………………………………٧
١ -١-٦ – خطاي عايقي …………………………………………………………..٧
٢- ١- شرايط خطا در روتور ………………………………………………………………..٧
١ -٢-١ – خطاي شكستگي (ترك خوردگي) ميلههاي روتور : ……………………..٨
١ -٢-٢ – شكستگي (ترك خوردگي) حلقه انتهايي ……………………………٩
٣- ١- شرايط خطا در قسمتهاي مكانيكي ……………………………………………..٩
١ -٣-١ – خطاهاي ياتاقان ………………………………………………………….٩
١ -٣-٢ – خطاي عدم هم محوري روتور و استاتور ……………………………….١٠
۱-۳-۲-۱- عدم هم محوري استاتيک ………………………………………………..١١
۱-۳-۲-۲- عدم هم محوري ديناميک …………………………………………….١٢
۱-۳-۲-۳- عدم هم محوري مركب …………………………………..١٣
٤- ١- آمار بروز خطا در ماشينهاي الكتريكي ………………………………………١٤

فصل دوم:
مروری بر روشهاي تشخيص خطا در موتورهاي القائي ……………………………… ١٦
١- ٢- راهكارهاي تشخيص و آشكارسازي خطا …………………………………….١٨
٢ -١-١ – بررسي مقدار حدي ………………………………………………..١٨
٢ -١-٢ – راهكارهاي مبتني بر سيگنال ……………………………………١٨
٢ -١-٣ – راهكار مدل فرآيند ………………………………………………………١٩
٢- ٢- اصول روشهاي تشخيص و آشكارسازي خطا در موتورهاي الكتريكي …………………………………..١٩
٣- ٢- روشهاي غير الكتريكي تشخيص خطا در موتورهاي الكتريكي ………………………………………٢٠ ..
۲ -۳-۱ – بررسي پيوسته ارتعاشات …………………………………٢٠
۲ -۳-۲ – بررسي پيوسته ضربه……………………………………..٢١
۲ -۳-۳ – بررسي پيوسته امواج صوتي ………………………………………..٢٢
۲ -۳-۴ – بررسي پيوسته تغييرات سرعت ………………………………٢٢
۲ -۳-۵ – تحليل گاز ………………………………………………………………………٢٣
٢ -٣-٦ – بررسي پيوسته درجه حرارت ……………………………٢٣
٢ -٣-٧ – بررسي پيوسته گشتاور فاصله هوايي ……………………………………..٢٣
٢ -٣-٨ – بررسي هارمونيك هاي گشتاور ……………………………….٢٤
٤- ٢- روشهاي الكتريكي تشخيص خطا در موتورهاي الكتريكي ………………………٢٤
٢ -٤-١ – بررسي پيوستة ميدان مغناطيسي …………………………..٢٤
٢ -٤-٢ – اندازه گيري تخليه جزئي ………………………………٢٥
٢ -٤-٣ – بررسي طيف توان لحظه اي ………………………………….٢٦
٢ -٤-٤ – استفاده از بردار پارك ………………………………………….٢٧
٢ -٤-٥ – بررسي ولتاژ القاء شده در سي مپيچ جستجو ……………………………………٣٠
٢ -٤-٦ – روش تخمين پارامترها……………………………………………..٣١
۲ -٤-٧ – بررسي پيوسته جريان …………………………………………………………..٣١
۲-۴-۷-۱- بررسي ايجاد هارمونيك هاي اضافي در جريان استاتور در هنگام خطاي ميله شكسته …………………………..٣٣
۲-۴-۷-۲- هارمونيك هاي اضافي در جريان استاتور در شرايط نا هم محوري روتور و استاتور …………………………………..٣٦
٥- ٢- انتخاب راهكار مناسب براي تشخيص خطا در موتورهاي القايي ………………………………………. ٨٣
فصل سوم:
بررسي روشهاي مدلسازي ديناميكي موتور القايي معيوب ……………………………………….. ٤١
مقدمه …………………………………………………………٤٢

١- ٣- روش اجزاء محدود ……………………………………………..٤٣
٢- ٣- روش تفاضلات متناهي ……………………………………………..٤٦
٣- ٣- روش مدار معادل مغناطيسي …………………………………………………..٤٧
٤- ٣- روش تابع سيم پيچي ………………………….. ٧٤
فصل چهارم:
نظريه تابع سيمپيچي در حالت عدم هممحوري روتور و استاتور…………………………. ٥٠
مقدمه …………………………………………..٥١
١- ٤- مفهوم نظريه تابع سيم پيچي ……….٥١
٢- ٤- مفهوم تابع دور …………………………………………………….٥٢
٣- ٤- تعميم نظريه تابع سيم پيچي ………………………………………..٥٥
٤- ٤- وضعيت فاصله هوايي در حالت هاي مختلف عدم هم محوري …………………….٥٨
۴-۴-۱- عدم هم محوري استاتيک ……………………………………………….٥٨
۴-۴-۲- عدم هم محوري ديناميک ……………………………………….٥٩
۴-۴-۳- عدم هم محوري مركب ………………………………………………٦٠
٥- ٤- محاسبه هدايت مغناطيسي فاصله هوايي در حالت مرکب ……………………………..٦٠
١- ٤- تابع اساسي دور استاتور ……………………………………………………………………. ٦٦
فصل پنجم:
محاسبه اندوكتانسهاي موتور القايي سه فاز در حالتهاي مختلف عدم هم محوري……………………………….. ٦٦
٢- ٥- تابع اساسي مربع دور استاتور ……………………………………………………٦٧
٣- ٥- تابع اساسي حاصلضرب دور استاتور ………………………………………………٦٨
٤- ٥- تابع اساسي دور روتور ………………………………………………………..٧٠
٥- ٥- تابع اساسي مربع دور استاتور …………………………………………………….٧١
٦- ٥- تابع اساسي حاصلضرب دور مجاوري روتور ……………………………٧٢
٧- ٥- محاسبه اجزاء اصلي اندوكتانسهاي موتور در حالتهاي عدم هم محوري ……………………………٧٣
٨- ٥- محاسبه اندوكتانسهاي موتور در حالتهاي عدم هم محوري ……………………………………… ٩٧
فصل ششم:
تحليل كامپيوتري موتور القايي سه فاز در حالت عدم هم محوري بين روتور و استاتور …………………………….. ٩٣
١- ٦- معادلات توصيف موتور در حالت عدم هم محوري روتور و استاتور ……………………………………………….٩٤
٢- ٦- تحليل كامپيوتري موتور درحالتهاي مختلف عدم هم محوري ……………………………………٩٥
٣- ٦- بررسي طيف فركانسي استاتور در حالتهاي مختلف عدم هم محوري ………………………..١٠٧
فصل هفتم:
تحليل كامپيوتري موتور القايي سه فاز قفس سنجابي در حالتهاي مختلف شكستگي ميلههاي روتور …………………. ١١٧
١- ٧- معادلات توصيف موتور در حالت شكستگي يك يا چند ميله قفس روتور ………………………١١٨
٢- ٧- تعريف تابع سيم پيچي در حالت شكستگي يك يا چند ميله قفس روتور……………………١١٩
٣- ٧- محاسبه ماتريس اندوكتانس موتور در حالت شكستگي ميله هاي قفس روتور …………………….١٢٠
٤- ٧- تحليل كامپيوتري موتور با روش افزايش مقاومت ميله هاي شكسته …………………….١٢٣
٥- ٧- تحليل كامپيوتري موتور با روش حذف حلقه شامل ميله هاي شكسته ………………………..١٣٢
٦- ٧- بررسي طيف فركانسي استاتور در حالتهاي مختلف شكستگي ميله هاي روتور ………………………١٣٣
فصل هشتم
نتيجه گيري و پيشنهادات ……………………………………………….. ١٣٨
ضميمه:
مشخصات موتور القايي شبيه سازي شده ……………………………………….. ١٤٨

چکيده

موتورهاي القايي در صنعت كاربرد زيادي داشته و معمولاﹰ وظيفه مهم و حساسي را در پروسه توليد به عهده دارند ،به همين دليل خروج ناگهاني و بدون برنامه ريزي آنها خسارت هاي سنگين مالي به همراه خواهد داشت. همچنين تشخيص خطا قبل از اينكه به شدت پيشرفت كند و باعث خروج ناگهاني موتور شود بسيار مهم است. زيرا اولاﹰ اجازه خروج برنامهريزي شده را ميدهد و ثانياﹰ هزينه و زمان تعميرات را كاهش ميدهد. به همين دليل كارهاي زيادي تاكنون در اين زمينه انجام شده و روشهاي مختلفي جهت تشخيص خطاهاي اين موتورها چه بصورت on-line و چه بصورت off-line ارائه شده است. نشان داده می شود كه روش بررسي سيگنال جريان استاتورMCSA يكي از مناسبترين روشهاي تشخيص خطاهاي متداول روتور و اتصالي سيم پيچ استاتور در موتورهاي القايي قفس سنجابي هم از لحاظ فني و هم از لحاظ اقتصادي ميباشد. از مزيتهاي عمده اين روش عدم نياز به حسگر اضافي و امكان تشخيص كليه خطاي داخلي موتور و همچنين خطاهاي ياتاقان مي باشد. در اين پايان نامه به دو خطای مربوط به روتور موتور القايی، خروج از مرکزيت روتور و استاتور و ترک خوردگی ميله های روتور پرداخته می شود، سـپسموتور را در حالت های سالم و خطادار در نرم افزار MATLAB وبا استفاده از روش تابع سيم پيچی شبيه سازی و جريان استاتور را استخراج نموده، آنگاه با آناليز FFT از سيگنال جريان استاتور به تشخيص عيب پرداخته می شود.

مقدمه
با توجه به اينكه يكي از مهمترين هزينه ها در صنعت هزينه هاي تعمير و نگهداري و توقف روند توليد ناشي از خطاها ميباشد، بحث تشخيص به موقع خطا به منظور پيشگيري از گسترش آن از اهميت بالايي در صنعت برخوردار است. بسياري از محققان و مهندسان در سالهاي اخير توجه خود را به تشخيص خطا و نگهداري پيشگيرانه که هدف آن جلوگيري از خطاهاي بزرگ در موتورهاست , معطوف کرده اند .تا کنون روشهاي مخرب و غير مخرب زيادي پيشنهاد شده اند. روشهاي غير مخرب روشهايي هستند که بر پايه اندازه گيريهاي ساده و ارزان بنا شدهاند و نيازي به تغيير ساختار موتور ندارند.
اخيراﹰ تشخيص خطا در ماشينهاي الکتريکي از روشهاي متداول قديمي به سمت روشهاي مبتني بر هوش مصنوعي مي رود. متغيرهاي زيادي در ماشين ميتوانند به عنوان سيگنال تشخيص خطا بكار گرفته شوند. به دليل ساده بودن نمونه برداري از ولتاژها و جريانهاي استاتور و در دسترس بودن حسگرهاي لازم براي اندازه گيري, استفاده از اين سيگنالها مناسب به نظر مي رسد.
در اين پروژه سعي ميشود با استفاده از تحليل سيگنال جريان استاتور براي تشخيص بعضي خطاها در موتور القايي مورد بررسي قرار گيرد. و سپس با انتخاب متد مناسب روشي براي تشخيص خطاهاي مهم نظير خطاي ترک خوردگي ميله هاي روتور و خطاي عدم هم محوري استاتور و روتور ارائه خواهد شد.

– اين پايان نامه در نه فصل به شرح زير تنظيم شده است:
ابتدا در فصل دو به معرفي انواع خطاهاي رايج در ماشينهاي القايي، علل وقوع و نيز اثرات و پيآمدهاي آنها خواهيم پرداخت. در فصل سه ضمن معرفي راهكارهاي مختلف بكار رفته براي تشخيص خطا در ماشينهاي القايي ،مزايا و معايب آنها بررسي مي شود. سپس در فصل چهار در مورد روشهاي مدلسازي ديناميكي موتور القايي معيوب بحث ميشود. در فصل پنج به تعميم نظريه تابع سيم پيچي در حالت عدم هممحوري روتور و استاتور خواهيم پرداخت. در فصل شش محاسبه اندوكتانسهاي موتور القايي سه فاز قفس سنجابي در حالتهاي مختلف عدم ه ممحوري انجام خواهدشد. تحليل كامپيوتري موتور القايي سه فاز القايی در حالت عدم هم محوري بين روتور و استاتور و تشخيص عيب با استفاده از آناليزFFT در فصل هفتم ارائه می گردد. در فصل هشتم نيز به تحليل كامپيوتري موتور القايي سه فاز قفس سنجابي در حالتهاي مختلف شكستگي ميلههاي روتور ودر نهايت به تشخيص عيب موتور با استفاده از آناليز FFT خواهيم پرداخت.
فصل نهم نيز به نتيجه گيري و بيان پيشنهادات اختصاص دارد.

نتيجه گيري و پيشنهادات
در اين پايان نامه با هدف پيش بيني رفتار ديناميكي موتور القـائي سـه فـاز روتـور قفسـي تحـت شـرايط عـدمه ممحوري ميان روتور و استاتور و شكستگي ميله هاي روتور به مدلسازي و شبيه سازي كامپيوتري اين موتور تحت اين شرايط با استفاده از نظريه تابع سيم پيچي پرداخته شد. بدين منظور ضمن نظريه تابع سيم پيچي و اص ـلاح آن در حالت غير يكنواختي فاصله هوائي مدل دقيقتري براي هدايت مغناطيسي فاصله هـوائي ارائـه شـد. ايـن امـر بـابازنگري معادلات الكترومغناطيسي نظريه تابع سيم پيچي و محاسبات هندسي موتور صورت گرفت. سپس با استفاده از مدل هندسي كليه اندوكتانسهاي موتور در حالت كلي عدم هممحـوري مركـب بصـورت تحليلـي بـا اسـتفاده ازانتگرالگيري و محاسبات جبري محاسبه شدند، بگونهاي كه هر ماتريس اندوكتانس موتور با يك تابع تحليل ـي بسـتهكه متغيرهاي ورودي آن زاويه مكانيكي روتور و درجه هاي عدم هممحوري اسـتاتيک و ديناميـک اسـت محاسـبهشود. اين نكته قابل ذكر است كه اين اندوكتانسها با در نظر گرفتن اثر افزايش خطي MMF فاصله هوائي در بالاي شيارها محاسبه شده اند.
محاسبه تحليلي اندوكتانسهاي موتور علاوه بر دقت بيشتر در محاسبات، زمـان شـبيه سـازي كـامپيوتري را بـهنسبت كاهش مي دهد .پس از شبيه سازي موتور با روش رانگ كوتاي مرتبه ٤و٥ نرم افـزارMATLAM عملكـردموتور تحت شرايط مختلف عدم هم محوري مورد بررسي قرار گرفت و نشان داده شد كه انواع مختلف ناهم محوري علاوه بر تاثير بر روي حالت گذرا بر روي طيف فركانسي جريان خط نيز تـاثير گـذار هسـتند، بگونـه اي كـه انـواعمختلف عدم هممحوري موجب ايجاد هارمونيكهاي اضافي معين روي جريان خط مـي شـوند. ايـن هارمونيكهـا دراطراف فركانس اصلي و فركانس شيارگذاري روتور نسبتا مشهود ترند. فركانس اين هارمونيكها با تغيير بار مكـانيكيموتور و يا لغزش تغيير مي كند .
به منظور مدلسازي موتور تحت شرايط شكستگي ميله هاي روتور روش افزايش مقاومت ميله هاي روتور استفاده شد .اين در حالي است كه مدلسازي با استفاده از روش افزايش مقاومت بسيار ساده تر از روش حذف حلقه است امـادقت محاسبات و زمان شبيه سازي روش حذف حلقه بهتر است. در انتها نشان داده شد كـه شكسـتگي ميلـه هـايروتور نيز علاوه بر ايجاد تغييرات بر روي حالت گذراي موتور بر روي طيف فركانسي جريان خط اسـتاتور نيـز تـاثيرمي گذارد. اين تاثير در نواحي اطراف فركانس اصلي مشهودتر اسـ ت. فركـانس ايـن هارمونيكهـا نيـز بـا تغييـر بـارمكانيكي موتور تغيير مي كند .
در پايان به منظور تكميل و ارتقاء مطالعات انجام گرفته موضوعات زير قابل طرحند:
١.فركانس هارمونيكهاي ناشي از عدم هممحوري روتور و استاتور و شكستگي ميله هاي روتور با تغيير بار مكانيكي موتور تغيير مي كند. با اينحال پيش بيني رفتار موتور به ازاء تغييرات پارامترهاي بار مكانيكي موضوع پيچيـد ه قابـلمطالعه است.
2. كليه شبيه سازيهاي اين جا بر مبناي تغذيه موتور با ولتاژ سه فاز سينوسي خالص انجام گرفته است. اين در حالي است كه شبيه سازيهای انجام شده قادر به در نظر گرفتن هر سري زماني براي ولتاژهـاي خـط اسـت. بررسـي اثـرهارمونيكهاي زماني روي عدم هممحوري روتور و استاتور مقوله ديگري است كه در جهت تكميل كار حاضـر قابـلبررسي است.
3. در سالهاي اخير استفاده از تبديلهاي رياضي ديگري به جز تبديل فوريه مطرح شده است. يكي از متداولترين ايـنتبديلها، تبديل موجك يا (Wavelet) است كه نقاط قوت زيادي نسبت به تبديل فوريه دارد. آشكارسازي اثـر عـدمه ممحوري روتور و استاتور و يا شكستگي ميله هاي روتور با اعمال تبديل موجك بر روي سيگنال جريـان موضـوعديگري است كه در جهت تكميل بحث حاضر مي توان به آن پرداخت.
4. يكي از موضوعات قابل طرح جهت تكميل نظريه تابع سيم پيچي منظوركردن اثر اشباع است. اين مساله به ويژه در حالتهاي مختلف عدم هم محوري قابل بررسي است.
5. كليه شبيه سازيها با استفاده از نرم افزار MATLAB و روشهاي حل معادلات ديفرانسيل اين نرم افزار طراحـيشده است. پيش بيني مي شود كه استفاده از نرم افزار C++ و طراحي روالهاي حل معادلات ديفرانسيل در اين نـرمافزار موجب افزايش سرعت محاسبات مي شود .
١٤٠

6. با استفاده از نرم افزارهاي ارائه شده مي توان با اندكي تغيير موتور را در حالت وقوع همزمـان عـدم هـ ممحـوري بين روتور و استاتور و شكستگي ميله هاي روتور تحليل كرد. مطالعه تاثير همزمان ايـن دو عيـب بـر روي عملكـردموتور و طيف فركانسي جريان خط يك موضوع جالب و قابل بررسي ديگر است.
7. به منظور افزايش دقت مدلسازي موتور مي توان اثر شيارها، افزايش mmf فاصـله هـوايي در بـالاي شـيارها بـرحسب شكل شيار و تغييرات شعاعي شدت ميدان مغناطيسي را لحاظ كرد.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت