دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

” M.SC ” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی برق – قدرت

عنوان:

تخمین و پیش بینی مودهای طبیعی استاتور موتورهای سوئیچ رلوکتانس با بهره گیری از شبکه عصبی

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی گردد

تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
چکیده
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 مورد هایی که شرایط محیطی سخت و دمای بالای محیط هست، تغییر داده می باشد. 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 گردد.
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 می باشد.
هر قدر فرکانس این تحریک تناوبی استاتور به فرکانس های مود طبیعی نوسانی استاتور نزدیکتر باشد اندازه 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 به شمار می رود. جهت جلوگیری از بروز این مشکل در فاز طراحی موتورهای سوئیچ رلوکتانس بایستی 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 بهره گیری نمود. روشهای اجزاء محدود بسیار دقیق می باشند اما 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 می باشد بهره گیری 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 بهره گیری 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 گردید، اما این موتور تا زمان توسعه الکترونیک قدرت و امکان طراحی الکترو مغناطیسی به کمک کامپیوتر بطور عملی مورد بهره گیری 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 بهره گیری از این نوع ماشین درچند سال اخیر در بازه وسیعی از کاربردهای صنعتی و خانگی مورد توجه زیادی قرار گرفته می باشد بطوریکه قابلیت رقابت با درایوهای AC,DC دیگر مانند درایوهای DC بدون جاروبک (BDCM) را داشته باشد. با در نظر داشتن ساختار این موتور می توان به موردها زیر بعنوان مزایای آن تصریح نمود:
1) رتور آن ساده بوده و مراحل ساخت نسبتا کمی دارد. همچنین دارای اینرسی پایینی می باشد.
2) سیم پیچ استاتور ساده می باشد.
3) قسمت بیشتر تلفات حرارتی دراستاتور می باشد که انتقال حرارت از آن ساده تر از رتور می باشد.
4) زیرا مغناطیس دائم روی رتور وجود ندارد ماکزیمم حرارت مجاز رتور بیشتراز موتورهای مغناطیس دائم می باشد.
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 گردد.
6) درشرایط ایجاد نقص، ولتاژ اتصال باز و جریان اتصال کوتاه صفر یا خیلی کوچک می باشد.
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 گردد.
9) عملکرد درسرعتهای فوق العاده بالا امکان پذیر می باشد.
10) مشخصه گشتاور – سرعت راحتتر از موتورهای القایی و مغناطیس دائم می تواند با کاربردهای خاص تطبیق داده گردد.
مانند کاستی های این موتور می توان به وجود نداشتن تحریک مغناطیس دائم (در مقایسه با PM,BDCM) تصریح نمود 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 می باشد.
2- کاربردهای مختلف موتور سوئیچ رلوکتانسی
درایو سرعت متغیر این نوع موتور هر چند هنوز مورد بهره گیری وسیع قرار نگرفته می باشد، اما کاربردهای متفاوتی از آن گزارش شده که در ادامه تعدادی از آنها نام برده می گردد. مانند کاربردهای خاص می توان به سیستم برق هواپیما (بدلیل قابلیت اطمینان بالا)، بعنوان پمپ در توربین های گازی، ژنراتورهای بادی و خودروهای الکتریکی تصریح نمود.
اخیرا شرکت Emetron حدود 20 نوع موتور سوئیچ رلوکتانسی با توان 50W تا 720KW طراحی و ساخته می باشد. 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 تصریح نمود. همچنین دراین شرکت یک نوع صنعتی از این موتور با راندمان بالا (3000rpm, 5Kw) برای کاربردهای عام تولید شده می باشد.
شرکتهای دیگری که دراین زمینه فعالیت داشته اند عبارتند از GEC انگلیس که این موتور را دریک ماشین متحرک ریلی بکار برده می باشد، شرکت GE که بعنوان استارتر – ژنراتور موتور هواپیما از این موتور بهره گیری کرده می باشد. این موتور توسط British Jeffery برای کاربرد کششی در معدن ذغال بکار برده شده می باشد. موردها کاربرد احتمالی موتور سوئیچ رلوکتانسی در آینده بصورت فهرست وار در سطور زیر ذکر می گردد:
– اتوماسیون کارخانجات: کاربردهای صنعتی که احتیاج به کنترل سرعت یا موقعیت دارند.
– وسایل نقلیه الکتریکی و غیر الکتریکی: موردها 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 می باشد.
– 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.
تعداد صفحه : 165
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   سمینار ارشد برق قدرت: پیش بینی قیمت بازار برق با استفاده از شبکه های عصبی

***

دسته‌ها: مهندسی برق