پایان نامه بررسي روش راه اندازي موتور رلوكتانسي سوئيچ شونده
چکیده
با توجه به مز ایای درایو موتور رلوکتانسی سوییچ شونده SRM) ) بر درایوهای AC , DC و همچنین پیشرفت های اخیر این درایو٬ پروژه ای تحت عنوان بررسی روش راه اندازی موتور رلوکتانسی سوییچ شونده انجام گرفته است.
در فصل اول٬ ویژگی های موتور SR مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته شده است. این فصل حاوی اطلاعاتی در مورد اصول کار٬ انواع٬ مزایا و معایب ٬مشخصات٬ حالت های کاری و کاربردهای موتور رلوکتانس سوییچ شونده می باشد .
در فصل دوم ٬روش های راه اندازی این موتور به کمک مدارهای راه انداز بیان گردیده است . این مدارها به دو دسته با تکنیک کلید زنی سخت ونرم تقسیم بندی می شوند.
در فصل سوم شیوه کنترل این موتور به چند روش مختلف بررسی شده است.
از آنجا که برای رسیدن به عملکرد راحت تر گشتاور پیوسته٬ راندمان بالا و همچنین به دلیل سنکرون بودن تحریک فازها با موقعیت زاویه روتور٬ به سنجش دقیق موقعیت روتور برای کنترل انرژی هر فاز نیازمندیم . در فصل چهارم روشهای تعیین موقعیت روتور را مورد بررسی قرار داده ایم . واضح است که بکارگیری حسگرهای تعیین موقعیت روتور ممکن است منجر به مشکلاتی از قبیل محدودیت نصب در محیط های نامساعد٬ افزایش خطا٬ قیمت افزوده بر قیمت درایو و افزایش حجم موتور گردد . لیکن بکارگیری روش های بدون حسگر در صورت امکان مناسب تر می باشد . بنابراین در همین فصل به بررسی راه های حذف سنسور نیز پرداخته ایم .
1-1)مقدمه
نظر به اينكه موتور هاي الكتريكي از مهمترين ابزار در صنعت مي باشد تهيه و ارائه ماشين هايي كه هزينه نگهداري كمتر با بيشترين بازدهي و قابليت كنترل را دارا مي باشد هدف بسياري از متخصصين و محققين مربوطه مي باشد . در اين راستا موتورهاي رلوكتانس سوئيچ شونده ( SRM ) جايگاه ويژه اي پيدا كرده اند .
از اواسط دهه 1960 ميلادي تحقيقات و نتايج بدست آمده بر روي موتور هاي رلوكتانس سوئيچ شونده تا به آنجا رسيد كه آنها را در مقابل موتور هاي DC و AC قابل رقابت نمود . البته اينكه لفظ SRM از كجا بوجود آمده كمي گيج كننده است ولي تصور مي شود كه يك نوع اوليه آن موتوري صفحه اي ( Disk Motor ) بوده كه با قطع و وصل سطح به سطح ولتاژ DC حركت دوراني داشته است و در نهايت شخص به نام لارنسن ( Lawrenson ) لفظ رلوكتانس سوئيچ شونده ( SR ) را به جاي « موتور با فاصله هوايي شعاعي » قرار داد . البته الفاظي همچون موتور رلوكتانس بدون جاروبك ( Brushless Reluctance Motor ) ، موتور با رلوكتانس متغير (Variable reluctance Motor ) و موتور با رلوكتانس كموتاسيوني ( Commutated Reluctance Motor ) نيز امروزه متداول گشته است . [11]
از آنجا كه موتور هاي رلوكتانس سوئيچ شونده داراي ساختمان ساده ، حجم كم ، سيم پيچي متمركز روي استاتور و روتور بدون سيم پيچي مي باشند ساخت اين موتور ها آسان مي باشد .
اين موتور هاي به دليل سادگي ، قيمت ارزان ، تحمل گرماي زياد ، دوام زياد و كارايي بالايي كه در رنج وسيعي از سرعت ها دارند در بسيار از كاربرد هاي روزمره ، صنعت و حتي هوانوردي كاربرد فراواني دارند و توجه بسيار را به خود جلب كرده اند [5],[14]
1-2) اصول كار
موتور هاي رلوكتانس سوئيچ شونده يك ماشين الكتريكي دوار است كه هم استاتور و هم روتور داراي قطب هاي برجسته مي باشند . استاتور داراي سيم پيچي هاي متمركز بوده كه روي قطب هاي آن پيچيده شده است . اين موتور ها در تعداد فاز ها متفاوت مي باشند و هر يك از آنها داراي يك تعداد معين و تركيب مناسب از قطب هاي روتور و استاتور مي باشند . [2]
اصول كار اين موتور ها بسيار ساده است و در رابطه با خاصيت آهن ربايي است . توليد گشتاور در SRM بخاطر تمايل روتور در رسيدن به موقعيت رلوكتانس مينيم يا اندوكتانس ماكزيمم فاز موتور بوسيله مجموعه اي از پالس هاي جريان اعمال شده به هر فاز تحريك مي شود . تحريك فاز هاي مشخص موتور را وادار به چرخش مي كند در نتيجه زماني كه در موقعيت اندوكتانس مينيم به فاز انرژي داده مي شود روتور به سمت موقعيت اندوكتانس ماكزيمم حركت مي كند .
شكل ( 1-1 ) يك SRM سه فاز 4/6 ( 6 قطب روي استاتور و 4 قطب روي روتور ) را نشان مي دهد . اگر فاز A تحريك شود جهت گيري روتور مطابق با همين شكل است و فلوي پيوندي با فاز A حداكثر مي گردد . هنگامي كه سيم پيچي فاز B تحريك و سيم پيچي فاز A تخليه شود ، روتور در جهت مثلثاتي مي چرخد و فلوي پيوندي فاز B حداكثر مي گردد . براي چرخش بيشتر در جهت مثلثاتي ، سيم چيچ فاز C بايد تحريك گردد و سيم پيچ فاز B تخليه شود . لذا تحريك فاز ها با ترتيب ABC يعني در جهت عكس مثلثاتي ، موتور شكل ( 1-1 ) را در جهت مثلثاتي مي چرخاند . البته تحريك فاز ها با ترتيب ACB يعني در جهت مثلثاتي ، موتور را در جهت عكس مثلثاتي مي چرخاند . [8]
شکل(1-1)
در عمل جريان فاز هاي استاتور ، همگام با موقعيت روتور قطع و وصل مي شوند ، تا گشتاور متوسط پايداري توليد گردد و موجب چرخش مداوم روتور شود . همگامي كنترل سيم پيچي فاز ها با موقعيت روتور ، براي چرخش پيوسته روتور ضروري است و به همين منظور لازم است موقعيت روتور در هر زمان معلوم باشد . روشن و خاموش شدن هريك از فاز ها ، بوسيله موقعيت روتور تعيين مي شود . با افزايش يا كاهش مدت زمان روشن ماندن هر فاز مي توان سرعت موتور را كنترل كرد . بديعي است هر چه روشن ماندن هر فاز طولاني تر باشد سرعت چرخش ميدان و از آنجا سرعت چرخش موتور كاهش مي يابد. همچنين اگر تشخيص موقعيت روتور نسبت به استاتور و تحريك مناسب فاز ها با سرعت بالايي انجام شود ، روتور با سرعت بالايي دوران خواهد كرد . [8]
تعداد پله در هر دور چرخش روتور برابر است با :
(1-1)
در رابطه فوق Nr تعداد قطب روتور و Ns تعداد قطب استاتور مي باشد .
و گشتاور لحظه اي در يك SRM از رابطه 2-1 تعيين مي گردد .
) (1-2
در رابطه فوق تغييرات اندوكتانس و i جريان استاتور مي باشد . تغييرات اندوكتانس ، در ناحيه قبل از هم محوري مثبت ، در ناحيه هم محوري صفر و در ناحيه پس از هم محوري منفي مي باشد . وجود يك ناحيه هم محوري ( گشتاور صفر ) به منظور جدا سازي نواحي گشتاور مثبت و منفي لازم است . [8]
1-3 ) انواع SRM :
موتور تك فاز :
اين موتور ها ساده ترين موتور هاي SR با كمترين اتصالات ماشين و دستگاه هاي الكتريكي مي باشند . ريپل گشتاور خيلي زياد و ناتواني راه اندازي در همه موقعيت هاي زاويه دار ، معايب اين ماشين مي باشد اين ماشين ممكن است براي كاربرد در سرعت هاي خيلي بالا جذاب باشد ولي مشكل راه اندازي ممكن است مانع استفاده از آنها شود . شكل 2-1 نمونه اي از يك موتور تك فاز SRM را نشان مي دهد . [3]
موتور دو فاز :
بر مشكلات راه اندازي در مقايسه با ماشين تك فاز مي توان بوسيله قرار دادن شكاف هوايي ، يا نا متقارن قراردادن قطبهاي روتور غلبه كرد . اين ماشين ممكن است از لحاظ هزينه اتصالات سيم پيچي جالب باشد ، اما دوباره ريپل زياد گشتاور ممكن است زيان آور باشد . شكل 3-1 موتور دو فاز را نشان مي دهد .[3]
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.