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

چکیده…………………………………۱

مقدمه …………………………… ٢
فصل اول:
انواع خطاهای رایج در موتورهای القایی………………………………………………….. ۵
١- ١- مقدمه ……………………………………………………………………۵
١- ١- شرایط خطا در استاتور …………………………………………………..۵
١ -١-١ – خطای حلقه به حلقه ………………………………………………..۵
١ -١-٢ – خطای کلاف به کلاف …………………………………..۶
١ -١-٣ – خطای فاز به فاز ……………………………………………………۶
١ -١-۴ – قطع سیم پیچهای استاتور ………………………………………………….۶
١ -١-۵ – خطای فاز به زمین ……………………………………………………٧
١ -١-۶ – خطای عایقی …………………………………………………………..٧
٢- ١- شرایط خطا در روتور ………………………………………………………………..٧
١ -٢-١ – خطای شکستگی (ترک خوردگی) میلههای روتور : ……………………..٨
١ -٢-٢ – شکستگی (ترک خوردگی) حلقه انتهایی ……………………………٩
٣- ١- شرایط خطا در قسمتهای مکانیکی ……………………………………………..٩
١ -٣-١ – خطاهای یاتاقان ………………………………………………………….٩
١ -٣-٢ – خطای عدم هم محوری روتور و استاتور ……………………………….١٠
۱-۳-۲-۱- عدم هم محوری استاتیک ………………………………………………..١١
۱-۳-۲-۲- عدم هم محوری دینامیک …………………………………………….١٢
۱-۳-۲-۳- عدم هم محوری مرکب …………………………………..١٣
۴- ١- آمار بروز خطا در ماشینهای الکتریکی ………………………………………١۴

فصل دوم:
مروری بر روشهای تشخیص خطا در موتورهای القائی ……………………………… ١۶
١- ٢- راهکارهای تشخیص و آشکارسازی خطا …………………………………….١٨
٢ -١-١ – بررسی مقدار حدی ………………………………………………..١٨
٢ -١-٢ – راهکارهای مبتنی بر سیگنال ……………………………………١٨
٢ -١-٣ – راهکار مدل فرآیند ………………………………………………………١٩
٢- ٢- اصول روشهای تشخیص و آشکارسازی خطا در موتورهای الکتریکی …………………………………..١٩
٣- ٢- روشهای غیر الکتریکی تشخیص خطا در موتورهای الکتریکی ………………………………………٢٠ ..
۲ -۳-۱ – بررسی پیوسته ارتعاشات …………………………………٢٠
۲ -۳-۲ – بررسی پیوسته ضربه……………………………………..٢١
۲ -۳-۳ – بررسی پیوسته امواج صوتی ………………………………………..٢٢
۲ -۳-۴ – بررسی پیوسته تغییرات سرعت ………………………………٢٢
۲ -۳-۵ – تحلیل گاز ………………………………………………………………………٢٣
٢ -٣-۶ – بررسی پیوسته درجه حرارت ……………………………٢٣
٢ -٣-٧ – بررسی پیوسته گشتاور فاصله هوایی ……………………………………..٢٣
٢ -٣-٨ – بررسی هارمونیک های گشتاور ……………………………….٢۴
۴- ٢- روشهای الکتریکی تشخیص خطا در موتورهای الکتریکی ………………………٢۴
٢ -۴-١ – بررسی پیوسته میدان مغناطیسی …………………………..٢۴
٢ -۴-٢ – اندازه گیری تخلیه جزئی ………………………………٢۵
٢ -۴-٣ – بررسی طیف توان لحظه ای ………………………………….٢۶
٢ -۴-۴ – استفاده از بردار پارک ………………………………………….٢٧
٢ -۴-۵ – بررسی ولتاژ القاء شده در سی مپیچ جستجو ……………………………………٣٠
٢ -۴-۶ – روش تخمین پارامترها……………………………………………..٣١
۲ -۴-٧ – بررسی پیوسته جریان …………………………………………………………..٣١
۲-۴-۷-۱- بررسی ایجاد هارمونیک های اضافی در جریان استاتور در هنگام خطای میله شکسته …………………………..٣٣
۲-۴-۷-۲- هارمونیک های اضافی در جریان استاتور در شرایط نا هم محوری روتور و استاتور …………………………………..٣۶
۵- ٢- انتخاب راهکار مناسب برای تشخیص خطا در موتورهای القایی ………………………………………. ٨٣
فصل سوم:
بررسی روشهای مدلسازی دینامیکی موتور القایی معیوب ……………………………………….. ۴١
مقدمه …………………………………………………………۴٢

١- ٣- روش اجزاء محدود ……………………………………………..۴٣
٢- ٣- روش تفاضلات متناهی ……………………………………………..۴۶
٣- ٣- روش مدار معادل مغناطیسی …………………………………………………..۴٧
۴- ٣- روش تابع سیم پیچی ………………………….. ٧۴
فصل چهارم:
نظریه تابع سیمپیچی در حالت عدم هممحوری روتور و استاتور…………………………. ۵٠
مقدمه …………………………………………..۵١
١- ۴- مفهوم نظریه تابع سیم پیچی ……….۵١
٢- ۴- مفهوم تابع دور …………………………………………………….۵٢
٣- ۴- تعمیم نظریه تابع سیم پیچی ………………………………………..۵۵
۴- ۴- وضعیت فاصله هوایی در حالت های مختلف عدم هم محوری …………………….۵٨
۴-۴-۱- عدم هم محوری استاتیک ……………………………………………….۵٨
۴-۴-۲- عدم هم محوری دینامیک ……………………………………….۵٩
۴-۴-۳- عدم هم محوری مرکب ………………………………………………۶٠
۵- ۴- محاسبه هدایت مغناطیسی فاصله هوایی در حالت مرکب ……………………………..۶٠
١- ۴- تابع اساسی دور استاتور ……………………………………………………………………. ۶۶
فصل پنجم:
محاسبه اندوکتانسهای موتور القایی سه فاز در حالتهای مختلف عدم هم محوری……………………………….. ۶۶
٢- ۵- تابع اساسی مربع دور استاتور ……………………………………………………۶٧
٣- ۵- تابع اساسی حاصلضرب دور استاتور ………………………………………………۶٨
۴- ۵- تابع اساسی دور روتور ………………………………………………………..٧٠
۵- ۵- تابع اساسی مربع دور استاتور …………………………………………………….٧١
۶- ۵- تابع اساسی حاصلضرب دور مجاوری روتور ……………………………٧٢
٧- ۵- محاسبه اجزاء اصلی اندوکتانسهای موتور در حالتهای عدم هم محوری ……………………………٧٣
٨- ۵- محاسبه اندوکتانسهای موتور در حالتهای عدم هم محوری ……………………………………… ٩٧
فصل ششم:
تحلیل کامپیوتری موتور القایی سه فاز در حالت عدم هم محوری بین روتور و استاتور …………………………….. ٩٣
١- ۶- معادلات توصیف موتور در حالت عدم هم محوری روتور و استاتور ……………………………………………….٩۴
٢- ۶- تحلیل کامپیوتری موتور درحالتهای مختلف عدم هم محوری ……………………………………٩۵
٣- ۶- بررسی طیف فرکانسی استاتور در حالتهای مختلف عدم هم محوری ………………………..١٠٧
فصل هفتم:
تحلیل کامپیوتری موتور القایی سه فاز قفس سنجابی در حالتهای مختلف شکستگی میلههای روتور …………………. ١١٧
١- ٧- معادلات توصیف موتور در حالت شکستگی یک یا چند میله قفس روتور ………………………١١٨
٢- ٧- تعریف تابع سیم پیچی در حالت شکستگی یک یا چند میله قفس روتور……………………١١٩
٣- ٧- محاسبه ماتریس اندوکتانس موتور در حالت شکستگی میله های قفس روتور …………………….١٢٠
۴- ٧- تحلیل کامپیوتری موتور با روش افزایش مقاومت میله های شکسته …………………….١٢٣
۵- ٧- تحلیل کامپیوتری موتور با روش حذف حلقه شامل میله های شکسته ………………………..١٣٢
۶- ٧- بررسی طیف فرکانسی استاتور در حالتهای مختلف شکستگی میله های روتور ………………………١٣٣
فصل هشتم
نتیجه گیری و پیشنهادات ……………………………………………….. ١٣٨
ضمیمه:
مشخصات موتور القایی شبیه سازی شده ……………………………………….. ١۴٨

چکیده

موتورهای القایی در صنعت کاربرد زیادی داشته و معمولاﹰ وظیفه مهم و حساسی را در پروسه تولید به عهده دارند ،به همین دلیل خروج ناگهانی و بدون برنامه ریزی آنها خسارت های سنگین مالی به همراه خواهد داشت. همچنین تشخیص خطا قبل از اینکه به شدت پیشرفت کند و باعث خروج ناگهانی موتور شود بسیار مهم است. زیرا اولاﹰ اجازه خروج برنامهریزی شده را میدهد و ثانیاﹰ هزینه و زمان تعمیرات را کاهش میدهد. به همین دلیل کارهای زیادی تاکنون در این زمینه انجام شده و روشهای مختلفی جهت تشخیص خطاهای این موتورها چه بصورت on-line و چه بصورت off-line ارائه شده است. نشان داده می شود که روش بررسی سیگنال جریان استاتورMCSA یکی از مناسبترین روشهای تشخیص خطاهای متداول روتور و اتصالی سیم پیچ استاتور در موتورهای القایی قفس سنجابی هم از لحاظ فنی و هم از لحاظ اقتصادی میباشد. از مزیتهای عمده این روش عدم نیاز به حسگر اضافی و امکان تشخیص کلیه خطای داخلی موتور و همچنین خطاهای یاتاقان می باشد. در این پایان نامه به دو خطای مربوط به روتور موتور القایی، خروج از مرکزیت روتور و استاتور و ترک خوردگی میله های روتور پرداخته می شود، سـپسموتور را در حالت های سالم و خطادار در نرم افزار MATLAB وبا استفاده از روش تابع سیم پیچی شبیه سازی و جریان استاتور را استخراج نموده، آنگاه با آنالیز FFT از سیگنال جریان استاتور به تشخیص عیب پرداخته می شود.

مقدمه
با توجه به اینکه یکی از مهمترین هزینه ها در صنعت هزینه های تعمیر و نگهداری و توقف روند تولید ناشی از خطاها میباشد، بحث تشخیص به موقع خطا به منظور پیشگیری از گسترش آن از اهمیت بالایی در صنعت برخوردار است. بسیاری از محققان و مهندسان در سالهای اخیر توجه خود را به تشخیص خطا و نگهداری پیشگیرانه که هدف آن جلوگیری از خطاهای بزرگ در موتورهاست , معطوف کرده اند .تا کنون روشهای مخرب و غیر مخرب زیادی پیشنهاد شده اند. روشهای غیر مخرب روشهایی هستند که بر پایه اندازه گیریهای ساده و ارزان بنا شدهاند و نیازی به تغییر ساختار موتور ندارند.
اخیراﹰ تشخیص خطا در ماشینهای الکتریکی از روشهای متداول قدیمی به سمت روشهای مبتنی بر هوش مصنوعی می رود. متغیرهای زیادی در ماشین میتوانند به عنوان سیگنال تشخیص خطا بکار گرفته شوند. به دلیل ساده بودن نمونه برداری از ولتاژها و جریانهای استاتور و در دسترس بودن حسگرهای لازم برای اندازه گیری, استفاده از این سیگنالها مناسب به نظر می رسد.
در این پروژه سعی میشود با استفاده از تحلیل سیگنال جریان استاتور برای تشخیص بعضی خطاها در موتور القایی مورد بررسی قرار گیرد. و سپس با انتخاب متد مناسب روشی برای تشخیص خطاهای مهم نظیر خطای ترک خوردگی میله های روتور و خطای عدم هم محوری استاتور و روتور ارائه خواهد شد.

– این پایان نامه در نه فصل به شرح زیر تنظیم شده است:
ابتدا در فصل دو به معرفی انواع خطاهای رایج در ماشینهای القایی، علل وقوع و نیز اثرات و پیآمدهای آنها خواهیم پرداخت. در فصل سه ضمن معرفی راهکارهای مختلف بکار رفته برای تشخیص خطا در ماشینهای القایی ،مزایا و معایب آنها بررسی می شود. سپس در فصل چهار در مورد روشهای مدلسازی دینامیکی موتور القایی معیوب بحث میشود. در فصل پنج به تعمیم نظریه تابع سیم پیچی در حالت عدم هممحوری روتور و استاتور خواهیم پرداخت. در فصل شش محاسبه اندوکتانسهای موتور القایی سه فاز قفس سنجابی در حالتهای مختلف عدم ه ممحوری انجام خواهدشد. تحلیل کامپیوتری موتور القایی سه فاز القایی در حالت عدم هم محوری بین روتور و استاتور و تشخیص عیب با استفاده از آنالیزFFT در فصل هفتم ارائه می گردد. در فصل هشتم نیز به تحلیل کامپیوتری موتور القایی سه فاز قفس سنجابی در حالتهای مختلف شکستگی میلههای روتور ودر نهایت به تشخیص عیب موتور با استفاده از آنالیز FFT خواهیم پرداخت.
فصل نهم نیز به نتیجه گیری و بیان پیشنهادات اختصاص دارد.

نتیجه گیری و پیشنهادات
در این پایان نامه با هدف پیش بینی رفتار دینامیکی موتور القـائی سـه فـاز روتـور قفسـی تحـت شـرایط عـدمه ممحوری میان روتور و استاتور و شکستگی میله های روتور به مدلسازی و شبیه سازی کامپیوتری این موتور تحت این شرایط با استفاده از نظریه تابع سیم پیچی پرداخته شد. بدین منظور ضمن نظریه تابع سیم پیچی و اص ـلاح آن در حالت غیر یکنواختی فاصله هوائی مدل دقیقتری برای هدایت مغناطیسی فاصله هـوائی ارائـه شـد. ایـن امـر بـابازنگری معادلات الکترومغناطیسی نظریه تابع سیم پیچی و محاسبات هندسی موتور صورت گرفت. سپس با استفاده از مدل هندسی کلیه اندوکتانسهای موتور در حالت کلی عدم هممحـوری مرکـب بصـورت تحلیلـی بـا اسـتفاده ازانتگرالگیری و محاسبات جبری محاسبه شدند، بگونهای که هر ماتریس اندوکتانس موتور با یک تابع تحلیل ـی بسـتهکه متغیرهای ورودی آن زاویه مکانیکی روتور و درجه های عدم هممحوری اسـتاتیک و دینامیـک اسـت محاسـبهشود. این نکته قابل ذکر است که این اندوکتانسها با در نظر گرفتن اثر افزایش خطی MMF فاصله هوائی در بالای شیارها محاسبه شده اند.
محاسبه تحلیلی اندوکتانسهای موتور علاوه بر دقت بیشتر در محاسبات، زمـان شـبیه سـازی کـامپیوتری را بـهنسبت کاهش می دهد .پس از شبیه سازی موتور با روش رانگ کوتای مرتبه ۴و۵ نرم افـزارMATLAM عملکـردموتور تحت شرایط مختلف عدم هم محوری مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که انواع مختلف ناهم محوری علاوه بر تاثیر بر روی حالت گذرا بر روی طیف فرکانسی جریان خط نیز تـاثیر گـذار هسـتند، بگونـه ای کـه انـواعمختلف عدم هممحوری موجب ایجاد هارمونیکهای اضافی معین روی جریان خط مـی شـوند. ایـن هارمونیکهـا دراطراف فرکانس اصلی و فرکانس شیارگذاری روتور نسبتا مشهود ترند. فرکانس این هارمونیکها با تغییر بار مکـانیکیموتور و یا لغزش تغییر می کند .
به منظور مدلسازی موتور تحت شرایط شکستگی میله های روتور روش افزایش مقاومت میله های روتور استفاده شد .این در حالی است که مدلسازی با استفاده از روش افزایش مقاومت بسیار ساده تر از روش حذف حلقه است امـادقت محاسبات و زمان شبیه سازی روش حذف حلقه بهتر است. در انتها نشان داده شد کـه شکسـتگی میلـه هـایروتور نیز علاوه بر ایجاد تغییرات بر روی حالت گذرای موتور بر روی طیف فرکانسی جریان خط اسـتاتور نیـز تـاثیرمی گذارد. این تاثیر در نواحی اطراف فرکانس اصلی مشهودتر اسـ ت. فرکـانس ایـن هارمونیکهـا نیـز بـا تغییـر بـارمکانیکی موتور تغییر می کند .
در پایان به منظور تکمیل و ارتقاء مطالعات انجام گرفته موضوعات زیر قابل طرحند:
١.فرکانس هارمونیکهای ناشی از عدم هممحوری روتور و استاتور و شکستگی میله های روتور با تغییر بار مکانیکی موتور تغییر می کند. با اینحال پیش بینی رفتار موتور به ازاء تغییرات پارامترهای بار مکانیکی موضوع پیچیـد ه قابـلمطالعه است.
۲٫ کلیه شبیه سازیهای این جا بر مبنای تغذیه موتور با ولتاژ سه فاز سینوسی خالص انجام گرفته است. این در حالی است که شبیه سازیهای انجام شده قادر به در نظر گرفتن هر سری زمانی برای ولتاژهـای خـط اسـت. بررسـی اثـرهارمونیکهای زمانی روی عدم هممحوری روتور و استاتور مقوله دیگری است که در جهت تکمیل کار حاضـر قابـلبررسی است.
۳٫ در سالهای اخیر استفاده از تبدیلهای ریاضی دیگری به جز تبدیل فوریه مطرح شده است. یکی از متداولترین ایـنتبدیلها، تبدیل موجک یا (Wavelet) است که نقاط قوت زیادی نسبت به تبدیل فوریه دارد. آشکارسازی اثـر عـدمه ممحوری روتور و استاتور و یا شکستگی میله های روتور با اعمال تبدیل موجک بر روی سیگنال جریـان موضـوعدیگری است که در جهت تکمیل بحث حاضر می توان به آن پرداخت.
۴٫ یکی از موضوعات قابل طرح جهت تکمیل نظریه تابع سیم پیچی منظورکردن اثر اشباع است. این مساله به ویژه در حالتهای مختلف عدم هم محوری قابل بررسی است.
۵٫ کلیه شبیه سازیها با استفاده از نرم افزار MATLAB و روشهای حل معادلات دیفرانسیل این نرم افزار طراحـیشده است. پیش بینی می شود که استفاده از نرم افزار C++ و طراحی روالهای حل معادلات دیفرانسیل در این نـرمافزار موجب افزایش سرعت محاسبات می شود .
١۴٠

۶٫ با استفاده از نرم افزارهای ارائه شده می توان با اندکی تغییر موتور را در حالت وقوع همزمـان عـدم هـ ممحـوری بین روتور و استاتور و شکستگی میله های روتور تحلیل کرد. مطالعه تاثیر همزمان ایـن دو عیـب بـر روی عملکـردموتور و طیف فرکانسی جریان خط یک موضوع جالب و قابل بررسی دیگر است.
۷٫ به منظور افزایش دقت مدلسازی موتور می توان اثر شیارها، افزایش mmf فاصـله هـوایی در بـالای شـیارها بـرحسب شکل شیار و تغییرات شعاعی شدت میدان مغناطیسی را لحاظ کرد.

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

آخرین مطالب

مطالب مرتبط