فایل مارکت

پروژه درسي مشخص كردن راكتانس محورهاي d و q از موتورهاي سنكرون مغناطيس دائم بدون اندازه گيري موقعيت روتور

خلاصه مقاله :

اهميت موتورهاي سنكرون مغناطيس دائم در زياد شدن دامنه كاربردي آن است و در آينده بيشتر ( PMSM_s ) بدون سنسورشفت عمل خواهند كرد و مشخصات تجربي پارامترهاي ماشين كه مقداري هم تلورانس دارند اطلاعات با ارزشي خواهد بود.

بنابراين در اين مقاله روشي بيان شده كه در آن نيروي الكترو موتوري القايي و راكتانس محور d از آزمايش بي باري و راكتانس محور q   و زاويه بار از آزمايش بارداري به وسيله يك روش تحليلي مشخص شده اند.

در اين روش محدوديت اندازه گيري زاويه بار vوجود ندارد اين روش مناسب است براي ( PMSMs ) هاي كه بصورت عادي با جريان منفي محور d  عمل مي‌كنند بنابراين اشباع در مسير شار محورd  وجود ندارد. خيلي بيشتر از اينها، روش بسيار ساده اي است براي انجام دادن بوسيله هر تكنسين آزمايشگاهي

I­- مقدمه:

اهميت موتورهاي سنكرون مغناطيس دائم ( PMSMs ) هست در افزايش دامنه كاربردي آنها و متفاوت است از مدلهاي پيشرفته مانند سروموتورها تا كاربردهاي كه حركت خطي دارند از قبيل فن ها و پمپ ها دو دليل عمده براي تمايل به اين ماشينها وجود دارد:

1- بازده بالا و كاهش تلفات روتور در اين ( P MSMs ) ها.

2- پايين بودن قيمت انرژي مغناطيسي بالا ( صرفه جويي اقتصادي بالا ).

بيشتر ( PMSMs ) سه فازه در مدل پيشرفته بصورت محركهاي با سنسور شفت عمل مي‌كنن بوسيله بكارگيري الگوريتم كنترل بدون سنسور براي محركهاي با سرعتهاي متغير و در مورد كاربردهاي حركت خطي طبيعتاً بواسطه اساس عملكرد سنكرون آنها نياز به سنسور شفت وجود ندارد.

اگر سنسور شفت برداشته شود مشخصات تجربي از پارامترهاي ماشين هر چند كه مقداري هم تلورانس دارند بسيار با ارزش خواهد بود در زير نشان خواهيم داد كه راكتانس محورهاي d  و q كه از آزمايشهاي بارداري بدست آمده بر اساس تابعي از   بيان شده است كه مي تواند مشخص شود بوسيله بعضي از انواع سنسورهاي شفت يا ماشينهاي سنكرون ديگري كه كوپل شده‌اند با محور شفت  ماشين سنكروني كه در حال بررسي است.

در اين مقاله روشي بيان شده كه در آن نيروي محركه القايي  و راكتانس محور   d از آزمايش بي باري و راكتانس محور    q آزمايش بارداري بدست آمده اند به نظر  مولف آرمايشهاي ساده اي هستند كه نياز به داشتن دانش بالا و وسايل در مقايسه با آزمايشهاي تعيين استاندارد موتورهاي القايي ندارد و انجام آن براي تكنسين هاي آزمايشگاهي آسان است هر چند كه نمي تواند ضمانتي با حساسيت بالا براي ماشينهاي با اشباع زياد باشد.

در بخش II شاهد روشهاي تجربي براي مشسخص كردن راكتانسها خواهيم بود در بخشي III دياگرام فازوري ( PMSMs ) و بعضي روابط اساسي منشعب شده از آن بحث شده در بخش IV مشخص كردن زاويه  بيان شده و در بخش V روشهاي آزمايش توصيف شده اند و سرانجام در بخش VI يك نتيجه گيري شده است.

II ـ آزمايشهاي براي مشخص كردن راكتانس:

روشهاي آزمايش توصيف شده در بخش V اساساً هستند تركيبي از آزمايشهاي بي باري و بارداري، اين چنين آزمايشهاي جديد نيستند البته اين يك گزارش جديد است در اين نوشته چندين روش ديگر توصيف شده است براي مشخص كردن راكتانسهاي محور

d و  q بدون احتياج به در رابطه قرار دادن اطلاعات وضعيت روتور به هر حال با متمركز ساختن اين روشها، براي نمونه ماشين با روي كاري مغناطيسي بدون مشخصه سيم پيچ دمپر با روشهاي مختلفي مي توان بدست آورد.

آزمايش روتور قفل شده كه با يك ولتاژ تك فاز متناوب يا يك ولتاژ شيب سيم پيچ‌هاي استاتور تغذيه مي شوند كه براي وضعيتهاي مختلف روتور آن را تكرار مي كنند از تحليل ساده نتيجها و مقايسه كردن آنها يك نتيجه دقيقي بدست مي آيد و انتخاب فركانس براي ولتاژ متناوب زياد اهميت ندارد 50  يا 60  هرتز خوب است و در مورد ولتاژ شيب بزرگي مقدار ولتاژ زياد اهميت ندارد بلكه تنها شيب اوليه ولتاژ مهم مي باشد روشهاي بوده اند كه اثرات اشباع را به حساب آورده اند براي اين آزمايشها به نمايش در آمده اند ماشينهاي با مشخصه سيم پيچ دمپر براي نمونه ( LSPMs ) نياز دارند به يك روش آزمايش متفاوت با (موتورهاي باروتورهاي بدون قفسه ) و با وجود يك قفسه يا يك سيم پيچ دمپر راكتانس سنكرون بايد با يك مقدار ثابت مشخص شود يا اقلاً نزديك به يك مقدار ثابت. شار مغناطيسي در روتور وقتي كه فركانس ماشين بالا است شار هرگز عبور نخواهد كرد و روتور مي بايست اثر حفاظتي روي قفسه داشته باشد در فركانسهاي بالا بنابراين تنها راكتانس پراكندگي مشاهده مي شود و از راكتانس سنكرون مي توان صرفنظر كرد.

وجود دارد سه روش خالص تجربي براي مشخص كردن راكتانسهاي   محور d و q

1) آزمايشهاي يكنواخت بي باري و بارداري با شار ثابت در روتور.

2) آزمايشهاي با يك شار متناوب فركانس پايين در روتور.

3) آزمايش يك شار گذار در روتور.

روش1) يك روش بسيار آسان در هر آزمايشگاه موتور است  و آزمايش استاندارد ساده‌اي كه معمولاً استاندارهاي موتور القايي را مي سازند و تمامي تنكسين هاي آزمايشگاهي با مراحل آن آشنا مي‌باشند.

روش2) بوسيله آزمايش روتور قفل شده كه  مي‌تواند انجام شود با تغذيه كردن سيم پيچها  با يك ولتاژ متناوب فركانس پايين و يك شار مغناطيسي فركانس پايين در روتور بدست مي آيد و با تغيير وضعيت روتور در گامهاي كوچك و با تكرار اندازه گيري پياپي راكتانس هاي محورهاي    dو q مي توانند مشخص شوند از اندازه گيريهاي ولتاژ و جريان و انتخاب فركانس چندان مهم نيست و يك منبع ولتاژ فركانس متغير براي تهيه كردن فركانس پايين مساعد است.

روش3) مي تواند انجام شود بوسيله آزمايش روتور قفل شده در اين مورد يك ولتاژ شيب سيم پيچ هاي استاتور را تغذيه مي كند اگر جريان گذرا تحليل شود و اندوكتانس براي يك وضعيت مخصوص بدست مي آيد با تكرار اين اندازه‌گيريها براي  وضعيتهاي مختلف روتور اندوكتانسهاي محور d و q مي توانند مشخص شوند البته آناليزهاي جريان حالت گذرا به هر حال مشكل است و بايد ثابت زمانيهاي متفاوت از هم جدا شوند.

دو روش 2) و 3) با استفاده از مشخصه فركانس پايين بدست مي آيند در روش 2) تحليلها بر اساس محدوده فركانس و اما در روش 3) تحليلها براي محدوده زماني ساخته مي شوند. هر دو روش 2) و 3) اشباع مي تواند به حساب آورده شود.

مشخصه‌هاي فركانس پايين مي توانند مورد تحقيق قراربگيرند با روشهاي معتبر براي نمونه، تركيبي از انرژي تداخل با آناليزهاي تقريبي المان محدود و همچنين از ديگر روشهاي شامل روش المان محدود با تركيبي از اندازه گيريها در مقالات مطرح شده و تمامي روشهاي آناليز المان محدود مورد نياز هستند و روشهايي بسيار پيچيده و مهم هستند كه براي حل آنها نياز به داشتن جزئيات هندسي ماشين هست و اين روشها به مشخصه هاي استانداردي كه تكنسين هاي آزمايشگاهي استفاده مي كنند شبيه نيستند در روشهاي بيان شده در مقالات   ]10[ – ] 12[  مرجع نياز به اندازه گيري دقيق زاويه است بوسيله اسبابي نظير اسيلسكوپ و سنور شفت يا بوسيله قرار دادن ماشين سنكرون ديگري روي شفت در مرجع  ]10[  پيشنهاد مي شود. مسأله بسيار مهم براي تمامي روشها اين است كه چگونه با اشباع برخورد كنيم در ]10[  بيان شده است كه امكان ندارد نيروي محركه القايي  E را از L_d و X_d  كه از بار توليد شده اند جدا كنيم اين يك مسأله ويژه است كه    Eشايد با بار تغيير كند بواسطه اشباع اين مسأله در نظر گرفته شده در  ]9[  مرجع اما روش المان محدود نياز است.

در نتيجه بايد معين شود راكتانس كه به دقت اندازه‌گيري شده آيا هست معتبر براي هر نوع ماشين و براي همه نقاط كار و اگر تمامي اثرات اشباع در نظر گرفته شود.