فایل مارکت

پروژه طراحي و ساخت کنترل دور موتور AC دو کاناله توسط میکروکنترلر AVR

مقدمه :

اگر یک موتور القائی سه فاز به شبکه ای با ولتاژ و فرکانس ثابت وصــل شـود، در این صورت پس از راه اندازی درسرعتی حوالی سرعت سنکرون

خواهد چرخید. گفتنی است با افزایش گشتاور بار سرعت به میزان کمی کاهش می یابد، لذا این موتورها تقریباً از نوع موتورهای سرعت ثابت فرض می شوند. اما در برخی از صنایع لازم است که سرعت موتور در یک محدوده و طیف نسبتاً وسیعی تغییر کند. موتورهای DC به طور سنتی برای مواردی که کنترل سرعت مورد نیاز است مورد بهره برداری قرار می گیرند اما موتورهای  DC گران بوده و به تعمیرات و نگهداری در زمینه کموتاتور و جاروبک نیاز دارد ولی برعکس موتورهای القائی به ویژه نوع قفس سنجابی آن ارزان و جان سخت بوده و کموتاتور نیز ندارد و لذا برای سرعت های زیاد بسیار مناسب اند. امروزه با پیشرفت علم الکترونیک قدرت و پیدایش کنترل کننده های حالت جامد، کنترل سرعت یا کنترل دور موتورهای القائی رو به تکامل است اما این کنترل کننده ها نسبتاً گران بوده و زمان می طلبد تا به صورت ارزان در دسترس عموم قرار بگیرد.

موتور القائي قفس سنجابی:

اساس موتور القائي رتور قفسي در شكل نشان داده شده است.

موتور القائی چهار قطبی در لحظه ای که ولتاژ فاز A بیشترین مقدار را داراست

الف) جريان مغناطيس كننده استاتوربراي ايجاد شار

ب) چگونگي انعكاس جريان هاي القاشده دررتورواستاتور

پ) توزيع كل جريان لحظه اي

براي ايجاد شار در فاصله هوائي جريان مغناطيس كنندگي بايد برقرار شود. اين جريان نسبت به ولتاژ ْ90 تأخير دارد. حركت شار در ميان هادي‌ها، در سيم‌پيچي رتور كه نظير يك قفس بسته اتصال كوتاه شده است ولتاژ القاء مي‌كند و لذا جريان ايجاد مي‌شود، به علت رفتار سلفي سيم پيچي‌ها، جريان القائي نسبت به ولتاژ تأخير خواهد داشت. اين جريان توسط ترانسفورمر  و براي تعديل جريان رتور برقرار مي‌شود. تأثير متقابل جريان رتور و شار بر يكديگر گشتاوري هم جهت با ميدان دوار ايجاد مي‌كند.

براي القاي ولتاژ و در نتيجه ايجاد جريان و گشتاور در رتور، رتور بايد هميشه با سرعتي متفاوت با سرعت سنكرون گردش نمايد. سرعت رتور نسبت به سرعت سنكرون شار استاتور به عنوان لغزش شناخته مي‌شود و

با

S نشان داده می شود.

فرکانس جریان القا شده در رتور S برابر فرکانس استاتور می باشد یعنی:

(2)                               F₂=SF₁

انديس 1: براي استاتور و انديس 2 براي رتور به كار مي‌رود.

زماني كه سرعت رتور به سرعت سنكرون نزديك شود، راكتانس سلفي (كه با فركانس لغزش متناسب است) كمتر است. بنابراين، جريان از نظر فازي به ولتاژ نزديك‌تر مي‌شود. كاهش اختلاف فاز، ضريب توان بهتري را در استاتور نتيجه مي‌دهد. با توجه به خاصيت سلفي موتورهاي رتور قفسي ضريب توان اين موتورها هميشه پس فاز است.

تواني كه از طريق فاصله هوايي منتقل مي‌شود بايد با شار دوار در ارتباط باشد. توان فاصله هوائي كه به رتور اعمال مي‌شود برابر حاصل‌ضرب گشتاور در سرعت سنكرون است و داريم:

P_ag=TW_syn    توان فاصله هوايي  (3)

توان خروجي (با صرف نظر از اصطكاك و تلفات آهني) برابر حاصل‌ضرب گشتاور ياد شده در سرعت رتور است كه نتيجه مي‌دهد:

P_out=TW_r=T(1-S)W_syn      توان خروجي رتور (4)

اختلاف دو توان معرف تلفات در هادي‌هاي مدار رتور است. نكته حائز اهميتي كه از روابط 4و3 حاصل مي‌شود اين است كه:

η < (1-S)   راندمان (5)

اگر از مقاومت سيم‌پيچي استاتور و راكتانس نشتي آن صرفنظر شود مي‌توان شار را براي تمامي بارها ثابت و متناسب با ولتاژ اعمال شده به استاتور در نظر گرفت.

با استفاده از مقادیر مقاومت روتور در هر فاز R2  و اندوکتانس آن در هر فاز L2 که به طرف استاتور منتقل شده اند.(با اعمال مجذور نسبت تبدیل) شکل زیر شرایط الکتریکی را برای راکتانس و ولتاژ ورودی متناسب با لغزش نشان می دهد.

شكل الف) مدار معادل رتور موتور القايي قفسي:

1) بيانگر شرايط الكتريكي موجود

2) نشان دهنده كل توان ورودي به رتور

شكل (ب) نيز براي جريان رتور (كه I₂ نشان دهنده مقدار انتقال يافته آن است) مقداري مشابه مدار (الف) را ارائه مي‌كند. در اين شكل V₁، ولتاژ استاتور به راكتانسي كه به لغزش بستگي ندارد اعمال مي‌شود. اما مقاومت در اين مدار، با لغزش رابطه معكوس دارد.

توان ورودي به مدار در شكل (ب) معرف كل تواني است كه در فاصله  هوائي منتقل مي‌شود و از اين رو I²R₂/S بيانگر مجموع توان خروجي رتور و تلفات الكتريكي I²R₂ است.

با بيان سرعت رتور W_r برحسب Rad/S داريم:

W_r=(1-S)W_syn    (6)

از مدار معادل شكل (ب) توان ورودي به رتور برابر است با I₂²R₂/S و از رابطه 3 اين مقدار برابر است با TW_syn بنابراين:

(7)

لذا گشتاور برابر است با:

(8)

اگر بخواهيم مشخصه گشتاور ـ سرعت يك موتور بخصوص را با اعمال منابع تغذيه مختلف با فركانس‌هاي ثابت بررسي كنيم، اثر فركانس‌هاي مختلف را بايد در نظر داشته باشيم.

در هر مدار مغناطيسي ولتاژ القائي با مقدار شار و فركانس متناسب است  بنابراين براي اينكه مقدار شار را در حالت Optimum نگاه داريم بايد داشته باشيم:

ثابت       ═         ولتاژ                           (9)

فرکانس

مقدار بهينه براي شار مقداريست كه در سمت زير مقدار اشباع واقع شده باشد زيرا در اين صورت اولاً بيشترين استفاده از مدار مغناطيسي به عمل آمده است ثانياً جريان كشيده شده از منبع براي ايجاد گشتاور كمترين مقدار ممكن است (گشتاور با حاصل‌ضرب جريان در شار متناسب است).

اگر V₁ را ولتاژ در فركانس نامي F در نظر بگيريم، در هر فركانس ديگري نظير KF ولتاژ نامي برابر KV₁ و سرعت سنكرون برابر KW_syn خواهد بود. لذا رابطه 8 براي گشتاور در هر فركانس ديگري به شكل زير تغيير مي‌كند:

(10)

اگر نسبت  را در فركانس نامي برابر 5 فرض كنيم، آن گاه منحني‌هايي به شكل زير بدست مي‌آيد، كه براي بيان رابطه گشتاور سرعت به كار مي‌آيد. مي‌توان مشاهده كرد كه شكل‌ها مشابه هستند و بيشترين مقدار گشتاور به فركانس بستگي ندارد.

فهرست مطالب

پروژه طراحي و ساخت کنترل دور موتور AC دو کاناله توسط میکروکنترلر AVR