عنوان پایان‌نامه
تشخیص خطای شکستگی میله های روتور در موتور القایی سه فاز قفسه ای تحت تغذیه ولتاژشبکه و درایو
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 46153;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 1777
- تاریخ دفاع
- ۲۵ مهر ۱۳۸۹
- دانشجو
- وحید قربانیان
- استاد راهنما
- جواد فیض
- چکیده
- خطای شکستگی میله¬ی روتور به عنوان یکی از عیوب اساسی موتورهای القایی قفسه¬ای، مشکلات عدیده¬ای در صنعت به ویژه در سطوح توان زیاد ایجاد می¬کند. از طرفی با ظهور ادوات الکترونیک قدرت و ابداع روش¬های کنترلی نظیر روش ولتاژ بر فرکانس ثابت، کنترل برداری و کنترل مستقیم گشتاور، رفتار متغیرهای موتور تغییر می¬کند. از این رو شاخص¬های عیب شکستگی تحت تاثیر قرار می¬گیرند. خطای شکستگی میله¬ی روتور تحت کنترل برداری در مطالعات قبلی به صورت نه چندان کامل بررسی شده است. شاخص¬های ارائه شده در این زمینه تابع تنظیم بودن درایو، بزرگ بودن پهنای باند کنترل¬کننده¬ها و تفکیک محورهای طولی و عرضی درایو هستند. در ضمن این شاخص¬ها تنها در روش کنترل برداری کارایی دارند. در روش ولتاژ بر فرکانس ثابت و کنترل مستقیم گشتاور که کنترل سرعت و گشتاور موتور توسط مقادیر واقعی موتور صورت می¬پذیرد، استفاده از مولفه¬های برداری نیاز به تحلیل و تجهیز اضافی دارد. در این پایان¬نامه، رفتار سیگنال جریان موتور که به دلیل قابلیت دسترسی و اندازه¬گیری بالا و عدم تهاجمی بودن مناسب¬ترین سیگنال مورد استفاده در تشخیص خطاست، در مدهای کاری تغذیه مستقیم از شبکه، کنترل حلقه¬باز ولتاژ بر فرکانس ثابت و کنترل حلقه¬بسته مستقیم گشتاور بررسی می¬شود. شاخص ارائه شده، باند کناری طیف جریان موتور است. کارایی خوب این شاخص در مد تغذیه مستقیم از شبکه به اثبات رسیده ولی تا کنون از این شاخص در تشخیص خطای شکستگی در مد کنترلی و در گستره وسیع سرعت و گشتاور مرجع ورودی استفاده نشده است. در این پایان¬نامه نتایج آزمایشگاهی در بارها و سرعت¬های مختلف به دست آمده¬اند. در این مطالعه کارایی خوب شاخص باند کناری به منظور تشخیص خطای شکستگی میله در مدهای کاری متفاوت اثبات شده است. در ضمن روش نوینی برای مدل-سازی شکستگی میله براساس نظریه¬ی تابع سیم¬پیچی ارائه شده که در آن نتایج آزمایشگاهی برای به دست¬آوردن منحنی شبه اشباع به کار رفته است. دقت نتایج شبیه¬سازی توسط آزمایش تایید شده و با ارائه شاخص¬های باند کناری هارمونیک اصلی جریان، تشخیص محل شکستگی در مدهای کاری مختلف صورت گرفته است.
- Abstract
- Rotor broken bar fault is considered as one of the basic faults in squirrel-cage induction motors which creates many problems in high levels of power. On the other hand, the application of power electronics devices and control strategies (Constant Voltage/Frequency, Field Oriented Control, Direct Torque Control) change the behavior of motor variables widely.This influences the broken bar indexes. Rotor broken bar fault under field oriented control was already investigated but it is incomplete. The introduced indexes in this case depend on the regulation level of drive, wide bandwidth of controllers and decoupling of d and q axes of the drive. Meanwhile, these indexes are only applicable in field oriented control drive. In direct torque control, drive speed and torque of the motor are controlled by the real values, and use of the vector components requires extra analysis and equipment. In this thesis, behavior of the current signal of the motor is used to diagnose the fault in the following cases: 1) mains supplying, 2) open-loop constant voltage/frequency control and 3) closed-loop direct torque control. The reason for using the current signal is that it is easily available, possible to measure and its invasive feature. The introduced index is the sidebands of of the motor current spectrum. Although high efficiency of this index in the mains supplied mode has been presented, but index has not been so far used for broken rotor bars fault in the control mode and in wide speed range and torque of the input reference. Experimental results were obtained over different loads and speeds. Advantage of the sidebands for rotor broken bars detection in different operating modes were shown. Meanwhile, a new method for modeling broken bars fault based on the winding function has been presented in which test results have been used for obtaining an accurate quasi saturation curve. Accuracy of the modeling results were verified by experimental results. Also the sidebands of the fundamental frequency made it possible to locate the broken bars in different operating modes.
