%34تخفیف

دانلود پروژه:شبیه‌سازی وتشخیص زود هنگام خطای میله شکسته روتور موتور القایی با استفاده از طیف جریان استاتور

تعداد 134 صفحه فایل word قابل ویرایش

Site: www.filenaab.ir
فایل ناب

درجه کارشناسي ارشدM.Sc

مهندسي برق – قدرت

عنوان:

 

شبیه‌سازی وتشخیص زود هنگام خطای میله شکسته روتور موتور القایی با استفاده از طیف جریان استاتور

چکیده:

با افزایش روز افزون کاربرد ماشین‌های القایی در صنایع مختلف، بخصوص صنایع بزرگ ومادر جایگاه بهره وری بهینه  ازاین ماشین ها کاملا مشخص شده است .

ازاین میان موتورهایی که بطور مکرر راه‌اندازی می‌شوند و یا تحت تنش‌های پیاپی و سنگین قرار می‌گیرند دچار خطا‌هایی در روتور خود خواهند شد که شکسته شدن میله‌ها وحلقه انتهایی در قفس روتور و فرسودگی بلبرینگ‌ها که خود منجر به عدم تقارن فاصله هوایی می‌شود‌، از عمده ترین خطا‌های روتور می‌باشد‌.در اثر بروز این خطا‌ها موتور دچار لرزش‌، نویز صوتی‌، نوسان در سرعت وگشتاور شده ودر صورت عدم تشخیص به موقع بروز اختلال‌، خطا توسعه یافته و منجر به خروج موتور از سرویس خواهد شد‌.

در این راستا همواره تلاش بر آن است که خروج موتور از سرویس در زمان‌های از پیش تعیین شده‌ای باشد که حداقل وقفه در روند تولید واحد صنعتی ایجاد گردد به همین منظور به کمک روش‌های مطمئن‌، قبل از توسعه خطا تشخیص دقیقی از بروز خطا و نوع آن داشته باشیم تا بتوان در زمان مناسب اقدام به تعمییر ویا جایگزینی موتور نمود‌.

در این پایان نامه ضمن بررسی علل بروز شکستگی میله‌های روتور‌، روشهای مختلف تشخیص‌، بررسی شده‌. وهمچنین موتور القایی با روش تابع سیم پیچ مدل شده است .

با استفاده از تابع سیم پیچ‌، شکستگی در میله‌های روتور موتور القایی شبه سازی شده است‌.در روش تابع سیم‌پیچ با محاسبه اندوکتانس خودی و متقابل سیم‌پیچ‌های فاز‌های استاتور و حلقه های انتهایی روتور‌، معادلات الکتریکی و مکانیکی حاکم بر موتور القایی  بدست آمده وبا حل عددی این معادلات‌، گشتاور‌، سرعت‌، شارها و جریان‌های موتور بدست می‌آیند وبا توجه به نتایج بدست آمده  اثرات شکستگی میله در شرایط مختلف  بررسی می‌شود. روش‌های آنالیز طیف  جریان موتور‌های القایی یک معیار موثر برای تشخیص عمده خطاها در موتور القایی می‌باشد. برای شبیه‌سازی میله روتور به صورت کاملا قطع و با مقاومت بینهایت ودر حالت ترک خوردگی با مقاومت بالا در نظر گرفته می‌شود‌. همچنین اثرات شکستگی میله‌های روتور بر عملکرد ماشین بررسی شده است.

با استفاده از سیگنال‌های تولید شده توسط  توسط این مدل و تحلیل طیف فرکانسی مربوط به آنها قادر به تشخیص حالت سالم و یا بروز خطا‌ در روتور خواهیم بود. در پایان با استفاده ازیک شبکه عصبی آموزش داده شده‌، قادر به تشخیص شکستگی و همچنین تعداد میله های شکسته خواهیم بود‌.

درجه کارشناسي ارشدM.Sc

مهندسي برق – قدرت

عنوان:

 

شبیه‌سازی وتشخیص زود هنگام خطای میله شکسته روتور موتور القایی با استفاده از طیف جریان استاتور

فهرست

فصل اول. 12

مقدمه: 12

1-1-اهداف تحقیق. 13

1-2-پیشینه تحقیق. 14

1-3-ساختار تحقیق. 22

فصل دوم 23

بررسی علل بروز خطا روش های تشخیص خطا در موتور های القایی. 23

مقدمه: 23

2-1- بررسي انواع تنشهاي وارد شونده بر ماشين القايي. 30

2-1-1- تنشهاي موثر در خرابي استاتور 24

2-1-2 عواملي كه باعث ايجاد تنشهامی شوند. 25

2-2- تنشهاي موثر در خرابي روتور 25

2-3 – بررسي عيوب اوليه در ماشين هاي القايي. 27

2-3-خطا های متداول استاتور 28

2-3-1شرایط خطا در استاتور 28

2-3-2خطا ی حلقه به حلقه 28

2-3-3-خطای کلاف به کلاف.. 28

2-3-4-خطای فاز به فاز 29

2-3-5 -قطع سیم پیچی استاتور 30

2-3-6خطا فاز به زمین. 30

2-3-7-خطای عایقی. 30

2-3-8- ضعيف شدن وضعيت ايزولاسيون سيم پيچي ها 31

2-4- شرایط خطا در روتور 31

2-5-عمده دلایل خطای شکستگی میله ها 32

2-5-1-شکستگی حلقه انتهایی. 34

2-6 عيوب مكانيكي اوليه در ماشينهاي القايي. 34

2-6-1 خطاهاي ياتاقان. 35

2-6-2 نامتقارني روتورماشين القايي. 36

2-6-3خطاهای ناهم محوری روتور واستاتور 36

2-7 -ناهم محوري موتور با بار متصل به آن : 41

2-8-روش های تشخیص خطادر سیم پیچی استاتور 42

2-8-1-روش های مبتنی بر مولفه های توالی جریان وامپدانس… 42

2-8-2-گشتاور فاصله هوایی و توان لحظه ای. 43

2-8-3- شارنشتی  محوری. 44

2-8-4-بردار جریان پارک.. 45

2-8-5-روش های مبتنی بر ولتاژ ترمینال. 45

2-8-6-اندازه  گیری تخلیه جزئی. 46

2-8-7-تحلیل گاز 46

2-8-8-برسی پیوسته درجه حرارت درجه حرارت: 46

2-9- روش های تشخیص عیوب یاتاقان: 47

2-9-1انواع اندازه گیریهای حاوی اطلاعات درباره عیوب یاتاقانها 47

2-9-2- اندازه گیری ارتعاشی. 47

2-9-3-اندازه گیری صوتی. 50

2-9-4-اندازه گیری توان لحظه ای. 51

2-9-5 – دیدگاه حوزه فرکانس… 52

-2-9-6- روش تبدیل فوریه سریع. 52

-2-9-7-آشكارساز پوش.. 53

-2-9-8-روش بردار پارک.. 54

2-9-10-تبدیل موجک.. 57

2-10-انواع تست  های غیر مخرب آشکار سازی خطای میله شکسته: 58

2-11-1-استفاده از موجک برای تشخیص خطای میله شکسته 59

2-11-2-تشخیص خطا ی میله شکسته با استفاده از فیلتر کالمن توسعه یافته 60

2-11-3-سیستم تشخیص خطا با استفاده از شبکه عصبی. 61

2-11-6- روش بردار پارک در تشخیص خطای روتور 62

2-11-7- آنالیز جریان استاتور (Mcsa) 62

2-11-8- سیم پیچ تشخیص خطای میله شکسته 65

2-11-9-تعیین حد آستانه 65

فصل سوم 67

مدلسازي  ماشين القايي با استفاده از تئوري تابع سيم پيچ (WFT) 67

3-1 تئوري تابع سيم پيچي. 67

3-1-1 تعريف تابع سيم پيچ. 67

3-1-2- محاسبه اندوکتانسهاي ماشين با استفاده از توابع سيم پيچ. 71

3-2-1- معادلات يک ماشين الکتريکي با m سيم پيچ استاتور و n سيم پيچ روتور 74

3-2-1-1- معادلات ولتاژ استاتور 74

3-2-1-2- معادلات ولتاژ روتور 76

3-2-1-3- محاسبه گشتاور الکترومغناطيسي: 78

3-2-1- 4- معادلات موتور القاي سه فاز قفس سنجابي در فضاي حالت.. 78

بخش دوم 82

3-2-روش دوم تابع سیم پیچ. 82

3-3-1-تابع اساس دور استاتور 83

3-3-2- تابع اساسی دور روتور 84

3-3-3-معادلات توصیف کننده موتور در حالت شکستگی یک یا چند میله قفس روتور 86

3-3-4-اندوکتانس های استاتور 88

3-3-5-اندوکتانس متقابل روتور واستاتور 90

3-4-حذف حلقه در بر گیرنده میله شکسته (شکستگی کامل میله 91

فصل چهارم 93

نتایج شبیه سازی موتور القایی. 93

مقدمه 93

4-1: نتایج شبیه سازی. 93

4-2: شبیه سازی موتور در حالت سالم. 96

4-3-موتور در حالت یک میله شکسته 98

4-4موتور در وضعیت سه میله شکسته:     101

4-5-موتور در حالت 4 میله شکسته: 104

4-6-طیف های فرکانسی جریان موتور 107

4-7-بررسی نتایج: 112

4-8- مزیت های این روش نسبت به روش های دیگر. 116

4-8-تشخص خطا با استفاده ازشبکه عصبی. 117

مقدمه 117

4-8-1-ساختار شبکه عصبی. 118

4-8-2-آموزش شبکه طراحی شده: 120

4-8-3- استفاده از شبکه عصبی برای تشخیص: 122

فصل پنجم. 124

نتيجه گيري و پيشنهادات: 124

منابع………………………………………………………………………………158

فهرست شکل ها

شكل (2-1 ): اتصال كوتاه كلاف به كلاف بين نقاط . a , b. 29

شکل )2-2:(خطای فاز به فاز. 29

شکل (2-3):نحوه عبور جریان از میله های روتور در موتور القایی روتور سالم (بالا) و روتور با میله شکسته (پایین) 34

شکل(2-4):نمای روتور در وضعیت نا هم محوری ایستا 37

شکل(2-5): وضعیت مراکز روتور واستاتور در حالت نا هم محوری ایستا در دستگاه مرجع استاتور 38

شکل(2-6): وضعیت مراکز روتور واستاتور در حالت نا هم محوری پویا 39

شکل(2-7): وضعیت مراکز روتور واستاتور در حالت نا هم محوری مرکب.. 40

شکل (2-9):اندازه گیری رزونانس های تولید شده در یاتاقان. 48

شکل(2-10):  مشخصه های فرکانسی یاتاقان ورینگ خارجی . 49

شکل(2-11): پالس های صوتی ناشی از خطا. . 51

شکل (2-12):طیف فوریه سیگنال ایستا وغیر ایستا. 53

شکل (2-13):فرایند استخراج طیف دمودلاسیون شده. 54

نمودار(2-1):منحنی لیساژو بردار پارک در دو حالت سالم وخطا دار. 56

شکل (2-14)-مقایسه روش های تشخیص خطا STFT ، FFT و WT. 58

نمودار(2-2): تخمین مقاومت روتور بوسیله فیلتر کلمن.. 60

شکل)3-1 (  :برشي از وسيله دو استوانه اي با قرار گيري دلخواه سيم پيچ در فاصله هوايي. 68

شکل) 3-2( : تابع دور کلاف متمرکز با N دور هادي مربوط به شکل) 3-1) 69

شکل) 3-3(:  تابع سيم پيچ کلاف متمرکز N دوري مربوط به شکل 3-1. 71

شکل (3-4):  ساختار مشابه روتور و استاتور  با دور سيم پيچ A و B. 72

شکل( 3-5 ): تابع دور کلاف BB΄ شکل 3-4. 73

شکل) 3-6 (: شكل مداري در نظر گرفته شده براي روتور قفس سنجابي. 76

   

شکل(3-8):تابع اساسی دور استاتور 84

شکل( 3-9):تابع دور روتور موتور القایی. 85

شکل(3-10(: گسترده قفس روتور در حالت سالم. 86

شکل)3-11(: گسترده قفس روتور در حالت شکستگی یک میله 87

شکل(4-1):منحنی تغییرات فاز اول در حالت سالم. 96

شکل(4-2):منحنی تغییرات گشتاور در حالت سالم. 97

شکل(4-3)  :منحنی تغییرات سرعت موتور در حالت سالم. 97

شکل(4-4)  :منحنی تغییرات سرعت موتور در حالت یک میله شکسته 98

شکل(4-5):منحنی تغیرات جریان فاز اول در حالت یک میله شکسته 99

شکل(4-6):منحنی تغییرات جریان فازBدر حالت1میله شکسته 99

شکل(4-7):منحنی تغییرات جریان فازCدر حالت1میله شکسته 100

شکل(4-8)  :منحنی تغییرات سرعت موتور در حالت یک میله شکسته 100

شکل(4-9):منحنی تغییرات گشتاور موتور در حالت یک میله شکسته 101

شکل(4-10):منحنی تغییرات جریان فازAدر حالت 3میله شکسته 102

شکل(4-11):منحنی تغییرات جریان فازBدر حالت 3میله شکسته 102

شکل(4-12):منحنی تغییرات جریان فازCدر حالت 3میله شکسته 103

شکل(4-13):منحنی تغییرات گشتاورزدر حالت 3 میله شکسته 103

شکل (4-14):منحنی تغییرات سرعت موتور در حالت سه میله شکسته 104

شکل(4-15):منحنی تغییرات جریان فاز Aدر حالت 4 میله شکسته 105

شکل(4-16):منحنی تغییرات جریان فاز Bدر حالت 4 میله شکسته 105

شکل(4-17):منحنی تغییرات سرعت در حالت4میله شکست.. 106

شکل(4-18):منحنی تغییرات جریان C در حالت 4 میله شکست.. 106

شکل (4-19): منحنی تغیرات گشتاور در حالت 4 میله شکسته 107

شکل(4-20):طیف فرکانسی جریان موتور در حالت سالم. 108

شکل(4-21):طیف فرکانسی جریان در حالت یک میله شکسته 109

شکل(4-24):طیف فرکانسی جریان در حالت سه میله شکسته 110

شکل(4-22):طیف فرکانسی جریان در حالت 4 میله شکسته 111

شکل(4-23):طیف فرکانسی جریان در حالت شکستگی حلقه انتهایی. 112

شکل(4-27)-ساختمان شبکه عصبی برای تشخیص خطا 120

شکل (4-28)منحنی تغییرات تانژانت هیپربولیک سیگموئید. 122

جداول

مشخصات طیف های فرکانسی در بار های مختلف…………………………………………………………142

نمودار ها

تغییرات باند سمت چپ جریان موتور برای بار های مختلف…………………………………………….145

تغییرات باند سمت راست جریان موتور برای بار های مختلف………………………………………….145

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo