دانلود پروژه:بررسی ارتعاشات موتورهای القایی تکفاز

فصل اول- مقدمه………………………………………………………………………………………1

فصل دوم- بررسی منابع……………………………………………………………………………..3

2-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………..3

2-2 روند تحلیل ارتعاش………………………………………………………………………………………….3

2-3 تحلیل الکترومغناطیسی………………………………………………………………………………………4

2-3-1 داده‌های نرم‌افزاری در تحلیل الکترومغناطیسی……………………………………………………….4

2-3-2 تحلیل الکترومغناطیسی دو نمونه موتور القایی………………………………………………………..6

2-3-2-1 مشخصات موتورهای مورد نظر…………………………………………………………………….6

2-3-2-2 مشخصات حالت ماندگار……………………………………………………………………………..7

2-3-2-3 نتایج محاسبه شده……………………………………………………………………………………….8

2-3-2-4 بررسی تفاوت تغذیه موتورها از برق شهر و مبدل PWM………………………………12

2-4 تحلیل مودهای ارتعاش……………………………………………………………………………………13

2-4-1 معادلات حاکم بر تحلیل مودهای ارتعاش……………………………………………………………13

2-4-2 بررسی مثال‌هایی در تحلیل مودهای ارتعاش………………………………………………………..14

2-4-2-1 بررسی مودهای ارتعاش استاتور موتور القایی……………………………………………….15

2-4-2-2 نتایج تست ارتعاش انجام شده برروی موتورهای القایی…………………………………18

2-4-2-3 محاسبه نویز شنیداری برای موتور القایی با در نظر گرفتن قاب موتور……………..20

2-5 نتیجه‌گیری…………………………………………………………………………………………………….30

فصل سوم- مواد و روش‌ها……………………………………………………………………….31

3-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………..31

3-2 مبانی میدان الکترومغناطیسی…………………………………………………………………………….31

3-2-1 پتانسیل اسکالر مغناطیسی………………………………………………………………………………….35

3-2-2 استراتژی حل…………………………………………………………………………………………………..36

3-2-2-1 استراتژی RSP………………………………………………………………………………………….37

3-2-2-1-1 کاربرد………………………………………………………………………………………………38

3-2-2-1-2 روند تحلیل……………………………………………………………………………………….38

3-2-2-2 استراتژی DSP…………………………………………………………………………………………38

3-2-2-2-1 کاربرد………………………………………………………………………………………………38

3-2-2-2-2 روند تحلیل……………………………………………………………………………………….39

3-2-2-3استراتژی GSP…………………………………………………………………………………………..40

3-2-2-3-1 کاربرد………………………………………………………………………………………………40

3-2-2-3-2 روند تحلیل……………………………………………………………………………………….40

3-2-3 پتانسیل برداری مغناطیسی…………………………………………………………………………………42

3-3 بررسی تاثیر توزیع سیم‌پیچ و تعداد شیار روی ریپل گشتاور و ارتعاش موتور القایی….43

3-3-1 بررسی ریپل گشتاور در یک مدل ایده‌آل موتور القایی…………………………………………..44

3-3-2 بررسی تاثیر تعداد مختلف تعداد شیار برروی ریپل گشتاور موتور القایی…………………48

3-3-2-1 موتور القایی با 24 شیار……………………………………………………………………………..49

3-3-2-2 موتور القایی با 36 شیار……………………………………………………………………………..52

3-3-2-3 موتورهای القایی با 48، 60 و 72 شیار…………………………………………………………54

3-3-3 بررسی تاثیر نابرابری مقاومت مغناطیسی شیارها و دندانه‌ها روی ریپل گشتاور موتور القایی………………………………………………………………………………………………………………….60

4-3 نتیجه‌گیری…………………………………………………………………………………………………….64

فصل چهارم- نتایج و بحث……………………………………………………………………….66

4-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………..66

4-2 بررسی مسئله ارتعاش در یک مدل واقعی…………………………………………………………..66

4-2-1 مشخصات مدل مورد مطالعه……………………………………………………………………………..66

4-2-1-1 تحلیل مغناطیسی مدل………………………………………………………………………………..66

4-2-1-2 تحلیل سازه‌ای مدل……………………………………………………………………………………72

4-2-2 ایجاد تغییر در سیم‌پیچ موتور و بررسی تاثیر آن روی مسئله ارتعاش……………………….75

4-2-3 حالت‌های منتخب برای کاهش ریپل گشتاور و سطح ارتعاشات موتور……………………95

4-3 بررسی تاثیر تغییر مقدار خازن روی متوسط و ریپل گشتاور الکترومغناطیسی………….102

4-3 نتیجه‌گیری…………………………………………………………………………………………………..103

فصل پنجم- نتیجه‌گیری و پیشنهادات………………………………………………………..104

5-1 نتیجه‌گیری…………………………………………………………………………………………………..104

5-2 پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………..105

فصل ششم- مراجع………………………………………………………………………………..106

 

شکل1-1  ساختار موتور القایی و اجزا تشکیل‌دهنده آن……………………………………………………………1

شکل2-1  فلوچارت تحلیل ارتعاش………………………………………………………………………………………4

شکل2-2  مدل موتورهای مورد نظر (a)مدل M (b)مدلK……………………………………………………….6

شکل2-3  مدل‌های شبکه‌بندی شده………………………………………………………………………………………7

شکل2-4  مشخصات حالت ماندگار برای موتورهای مورد نظر (a)مدل M (b)مدل K………………..8

شکل2-5  تغییرات فضایی نیرو و توزیع شار در S=0………………………………………………………………8

شکل2-6  نیروی شعاعی در دندانه‌های مختلف………………………………………………………………………9

شکل2-7  نیروی شعاعی و طیف فرکانسی آن برای مدلM………………………………………………………9

شکل2-8  نیروی شعاعی و طیف فرکانسی آن برای مدلK…………………………………………………….10

شکل2-9  طیف فرکانسی برای مودهای مختلف در S=0……………………………………………………….12

شکل2-10  شکل موج‌های گشتاور و جریان استاتور با مبدل PWM……………………………………….13

شکل2-11  نیروی شعاعی و طیف فرکانسی برای مدل K با مبدل PWM در لغزش 5/0……………13

شکل2-12  نتایج شبیه‌سازی مودهای ارتعاش1تا6 برای یک موتور القایی بدون شیار و سیم‌پیچ….15

شکل2-13  نتایج شبیه‌سازی مودهای ارتعاش1تا6 برای یک موتور القایی با  شیار و سیم‌پیچ………16

شکل2-14  پاسخ هارمونیک استاتور بدون شیار و سیم‌پیچ……………………………………………………..17

شکل2-15  پاسخ هارمونیک استاتور با شیار و سیم‌پیچ…………………………………………………………..17

شکل2-16  فرکانس‌های طبیعی اندازه‌گیری شده برای تمام موتور…………………………………………..19

شکل2-17  سرعت ارتعاش اندازه‌گیری شده برای تحریک با ولتاژ سینوسی……………………………..19

شکل2-18  سرعت ارتعاش اندازه‌گیری شده برای تحریک با مبدل PWM………………………………20

شکل2-19  خطوط هم‌پتانسیل شار مغناطیسی………………………………………………………………………21

شکل2-20  شکل موج‌های نیروی الکترومغناطیسی……………………………………………………………….21

شکل2-21  مدل مکانیکی اجزا محدود………………………………………………………………………………..22

شکل2-22  ساختار موتور………………………………………………………………………………………………….22

شکل2-23  قاب تغییر شکل یافته پس از فشار هسته……………………………………………………………..23

شکل2-24  مود فرکانس طبیعی استاتور……………………………………………………………………………….24

شکل2-25  مودهای ارتعاش فرکانس طبیعی………………………………………………………………………..25

شکل2-26  پاسخ ارتعاش توسط نیروهای الکترومغناطیسی(محاسبه شده)………………………………..25

شکل2-27  مودهای ارتعاش در بی‌باری(اندازه‌گیری شده)……………………………………………………..26

شکل2-28  توزیع فشار صوت……………………………………………………………………………………………29

شکل3-1  نواحی مختلف در تحلیل الکترومغناطیسی…………………………………………………………….35

شکل3-2  مدل شبکه‌بندی شده موتور القایی ایده‌ال شبیه‌سازی شده………………………………………..45

شکل3-3  بخشی از شیارهای منظم استاتور و روتور موتور ایده‌آل………………………………………….45

شکل 3-4  بار چگالی جریان اعمال شده به شیارهای استاتور مدل ایده‌آل………………………………..46

شکل 3-5  چگالی شار فاصله هوایی در مدل ایده‌آل موتور القایی…………………………………………..46

شکل3-6  طیف فرکانسی چگالی شار فاصله هوایی در مدل ایده‌آل موتور القایی………………………47

شکل3-7  خطوط شار در مدل موتور القایی ایده‌آل……………………………………………………………….47

شکل3-8  نیروهای الکترومغناطیسی بر حسب زمان برای مدل موتور ایده‌آل…………………………….48

شکل3-9  طیف فرکانسی ریپل نیرو برای مدل ایده‌آل……………………………………………………………48

شکل3-10  مدل و توزیع جریان برای حالت 24 شیار……………………………………………………………49

شکل3-11  تغییرات mmf فاصله هوایی برای مدل 24 شیار……………………………………………………50

شکل3-12  چگالی شار فاصله هوایی موتور با 24 شیار…………………………………………………………51

شکل3-13  طیف فرکانسی چگالی شار فاصله هوایی مدل 24 شیار…………………………………………51

شکل3-14  مشخصه گشتاور موتور با 24 شیار……………………………………………………………………..52

شکل3-15  مدل و توزیع جریان برای حالت 36 شیار……………………………………………………………52

شکل3-16  چگالی شار فاصله هوایی موتور با 36 شیار…………………………………………………………53

شکل3-17  طیف فرکانسی چگالی شار فاصله هوایی مدل 36 شیار…………………………………………53

شکل3-18  مشخصه گشتاور موتور با 36 شیار……………………………………………………………………..54

شکل3-19  مدل و توزیع جریان برای حالت 48 شیار……………………………………………………………55

شکل3-20   مدل و توزیع جریان برای حالت 60  شیار…………………………………………………………55

شکل3-21   مدل و توزیع جریان برای حالت 72  شیار…………………………………………………………55

شکل3-22  چگالی شار فاصله هوایی موتور با 48 شیار…………………………………………………………56

شکل3-23  چگالی شار فاصله هوایی مدل 60 شیار………………………………………………………………56

شکل3-24  چگالی شار فاصله هوایی موتور با 72 شیار…………………………………………………………56

شکل3-25  طیف فرکانسی چگالی شار فاصله هوایی مدل 60 شیار…………………………………………57

شکل3-26  چگالی شار فاصله هوایی موتور با 72 شیار…………………………………………………………57

شکل3-27  طیف فرکانسی چگالی شار فاصله هوایی مدل 72 شیار…………………………………………57

شکل3-28  مشخصه گشتاور موتور با 48 شیار……………………………………………………………………..58

شکل3-29  مشخصه گشتاور موتور با 60 شیار……………………………………………………………………..58

شکل3-30  مشخصه گشتاور موتور با 72 شیار……………………………………………………………………..59

شکل3-31  چگالی شار فاصله هوایی موتور با 24 شیار…………………………………………………………61

شکل3-32  چگالی شار فاصله هوایی مدل 36 شیار………………………………………………………………61

شکل3-33  چگالی شار فاصله هوایی موتور با 48 شیار…………………………………………………………61

شکل3-34  طیف فرکانسی چگالی شار فاصله هوایی مدل 24 شیار…………………………………………62

شکل3-35  طیف فرکانسی چگالی شار فاصله هوایی موتور با 36 شیار……………………………………62

شکل3-36  طیف فرکانسی چگالی شار فاصله هوایی مدل 48 شیار…………………………………………62

شکل3-37  مشخصه گشتاور موتور با 24 شیار……………………………………………………………………..63

شکل3-38  مشخصه گشتاور موتور با 36 شیار……………………………………………………………………..63

شکل3-39  مشخصه گشتاور موتور با 48 شیار……………………………………………………………………..64

شکل4-1  مدل شبکه‌بندی شده موتور القایی مورد مطالعه………………………………………………………67

شکل4-2  بخشی از شیارهای استاتور و روتور موتور مورد مطالعه………………………………………….68

شکل4-3  مدار کوپل‌شده با مدل موتور القایی مورد مطالعه…………………………………………………….68

شکل4-4  چگالی شار مغناطیسی موتور مورد مطالعه……………………………………………………………..69

شکل4-5  خطوط شار مغناطیسی موتور مورد مطالعه…………………………………………………………….70

شکل4-6  چگالی شار فاصله هوایی موتور مورد مطالعه…………………………………………………………70

شکل4-7  طیف فرکانسی چگالی شار فاصله هوایی موتور مورد مطالعه……………………………………71

شکل4-8  مشخصه گشتاور بر حسب زمان مدل مورد مطالعه………………………………………………….71

شکل4-9  مدل موتور مورد مطالعه برای تحلیل سازه‌ای…………………………………………………………74

شکل4-10  جابجایی ارتعاشات بر حسب زمان برای موتور مورد مطالعه………………………………….75

شکل4-11  طیف فرکانسی جابجایی ارتعاشات موتور……………………………………………………………75

شکل4-12  جابجایی ارتعاشات موتور در حالت دوم…………………………………………………………….96

شکل4-13  طیف فرکانسی جابجایی ارتعاشات موتور در حالت دوم……………………………………….96

شکل4-14  جابجایی ارتعاشات موتور در حالت پنجم…………………………………………………………..97

شکل4-15  طیف فرکانسی جابجایی ارتعاشات موتور در حالت پنجم……………………………………..97

شکل4-16  جابجایی ارتعاشات موتور در حالت دهم…………………………………………………………….97

شکل4-17  طیف فرکانسی جابجایی ارتعاشات موتور در حالت دهم………………………………………98

شکل4-18  جابجایی ارتعاشات موتور در حالت چهاردهم……………………………………………………..98

شکل4-19  طیف فرکانسی جابجایی ارتعاشات موتور در حالت چهاردهم……………………………….98

شکل4-20  جابجایی ارتعاشات موتور در حالت بیستم………………………………………………………….99

شکل4-21  طیف فرکانسی جابجایی ارتعاشات موتور در حالت بیستم…………………………………….99

شکل4-22  جابجایی ارتعاشات موتور در حالت بیست و دوم………………………………………………100

شکل4-23  طیف فرکانسی جابجایی ارتعاشات موتور در حالت بیست و دوم…………………………100

شکل4-24  جابجایی ارتعاشات موتور در حالت بیست و ششم…………………………………………….100

شکل4-25  طیف فرکانسی جابجایی ارتعاشات موتور در حالت بیست و شش……………………….101

شکل4-26  جابجایی ارتعاشات موتور در حالت سی و پنجم……………………………………………….101

شکل4-27  طیف فرکانسی جابجایی ارتعاشات موتور در حالت سی و پنجم………………………….101

جدول2-1  فرکانس‌های طبیعی مدل‌های I و II…………………………………………………………………….18

جدول2-2  مشخصات تحلیل اجزا محدود…………………………………………………………………………..21

جدول2-3  ثابت‌های تحلیل FEM مکانیکی با استفاده از نرم‌افزارNASTRAN…………………………25

جدول2-4  فرکانس طبیعی و ارتعاش………………………………………………………………………………….26

جدول2-5  دامنه ارتعاش……………………………………………………………………………………………………27

جدول 2-6  سطح صدا (در فاصله یک متر  در طرف مخالف جعبه قاب)………………………………..29

جدول3-1  مقایسه مشخصه گشتاور برای مدل‌های مختلف……………………………………………………59

جدول3-2  مقایسه مشخصه گشتاور برای مدل‌های مختلف……………………………………………………64

جدول4-1  مشخصات نامی موتور مورد مطالعه…………………………………………………………………….67

جدول4-2  مشخصات سیم‌پیچ موتور مورد مطالعه………………………………………………………………..72

جدول4-3  مشخصات مکانیکی موتور مورد تحلیل……………………………………………………………….73

جدول4-4  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت دوم………………………………………………………………………76

جدول4-5  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت سوم……………………………………………………………………..77

جدول4-6  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت چهارم…………………………………………………………………..77

جدول4-7  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت پنجم…………………………………………………………………….78

جدول4-8  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت ششم…………………………………………………………………….78

جدول4-9  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت هفتم……………………………………………………………………..79

جدول4-10  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت هشتم………………………………………………………………….80

جدول4-11  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت نهم…………………………………………………………………….80

جدول4-12  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت دهم……………………………………………………………………81

جدول4-13  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت یازدهم………………………………………………………………..81

جدول4-14  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت دوازدهم………………………………………………………………82

جدول4-15  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت سیزدهم………………………………………………………………82

جدول4-16  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت چهاردهم…………………………………………………………….83

جدول4-17  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت پانزدهم……………………………………………………………….84

جدول4-18  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت شانزدهم……………………………………………………………..84

جدول4-19  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت هفدهم………………………………………………………………..85

جدول4-20  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت هجدهم………………………………………………………………85

جدول4-21  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت نوزدهم……………………………………………………………….86

جدول4-22  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت بیستم…………………………………………………………………86

جدول4-23  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت بیست و یکم……………………………………………………….87

جدول4-24  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت بیست و دوم………………………………………………………..88

جدول4-25  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت بیست و سوم……………………………………………………….88

جدول4-26  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت بیست و چهارم…………………………………………………….89

جدول4-27  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت بیست و پنجم………………………………………………………89

جدول4-28  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت بیست و ششم………………………………………………………90

جدول4-29  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت بیست و هفتم………………………………………………………90

جدول4-30  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت بیست و هشتم……………………………………………………..91

جدول4-31  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت بیست و نهم………………………………………………………..92

جدول4-32  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت سی‌ام………………………………………………………………….92

جدول4-33  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت سی و یکم…………………………………………………………..93

جدول4-34  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت سی و دوم…………………………………………………………..93

جدول4-35  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت سی و سوم………………………………………………………….94

جدول4-36  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت سی و چهارم……………………………………………………….94

جدول4-37  مدل سیم‌پیچ موتور در حالت سی و پنجم…………………………………………………………95

جدول4-38  نتایج تغییرات مدل موتور در حالت‌های منتخب………………………………………..102

جدول4-39  مشخصات موتور حالت چهاردهم با تغییر خازن………………………………………………103