تشخیص عیب روتور ماشین های القایی تحت شرایط متغیر با زما ن

چکیده

عبارات کلیدی

مقدمه

شکل1. بلوک دیاگرام طرح کنترل برای یک درایو بردار جهت گیری میدان فلوی رتور مستقیم

استراتژی کنترل درایوهای ماشین القایی

دمدولاسیون مشخصۀخطای رتور در شرایط متغییر با زمان

شکل .2  بلوک دیاگرام رویۀ تشخیص پیشنهاد شده

جدول .1 پارامترهای موتور القایی

نتایج شبیه سا زی

شکل .3  نتایج شبیه سازی برای ماشین    kw 7.5 شرایط گذرای سرعت ماشین برای ماشینی که  خطا رخ داده است  بالایی  فرکانس استاتور پایینی سرعت استاتور بر حسب رادیان بر ثانیه.

 شکل.4 نتایج شبیه سازی برای ماشین   kw 7.5   شکل موج  گشتاور  برای ماشینی که در آن خطا رخ داده است. خط یک پارچه    tnioptes  وخط یک پارچه خاکستری روشن مقدار واقعی.

شکل.5:نتایج شبیه سازی برای ماشین  wk7.5  طیف جریان فاز در حالت بدون عیب خط یک پارچۀ خاکستری روشن در حالت با عیب خط یک پارچه.

 شکل.7 نتایج شبیه سازی برای ماشین  kw7.5  شاخص خطا   به عنوان تابعی از گشتاور بار وسرعت در بالا شرایط خطا وپایینی در شرایط بدون خطا.

شکل.8 نتایج شبیه سازی برای ماشین  kw7.5 طیف جریان دمودلاسیون   med Li  برای ماشین  در حالت خطا با مقادیر واقعی خط یک پارچه sR ،(خط چین) 2/sR وخط (چین- نقطه ) 2 *sR در رنج   [15  , 5-] .HZ در َشرایط   0= dW  , 

شکل. 10عکس هایی از میز( تست ) چپ ومیلۀ رتور سوراخ شده ( راست).

نتایج آزمایشگاهی

جدول.2 پارامترهای اصلی تنظیم ولتا ژ                                     

شکل .11 نتایج آزمایشگاهی برای ماشین القایی   wk  7.5 شکل موج های سرعت ماشین با شتاب در حوزۀ زمان.

شکل.12 نتایج آزمایشگاهی برای ماشین القایی  wk  7.5   شکل موج های جریان های تحت شتاب در حوزۀزمان بالایی   qi و پایینی  di.

شکل.13 نتایج آزمایشگاهی برای ماشین القایی  wK7.5  شکل موجهای (t) c Lw و  (t) c rw  و sw تحت شتاب گذرا در حوزۀ زمان. 

شکل  14. نتایج آزمایشگاهی برای ماشین القایی    wk 7.5 طیف جریان دمدوله شده   برای ماشین در حالت بدون خطا خط یکپارچه خاکستری روشن وبا خطا خط یکپارچه تحت شتاب با.

شکل.15 نتایج شبیه سازی برای ماشین   kw7.5 طیف جریان دمدولاسیون   med Li   برای ماشین در شرایط بدون خطا  (خط یکپارچه خاکستری روشن )  و با خطا(خط یک پارچه) تحت شتاب با  0= dW 

نتیجه گیری

تجزیه و تحلیل مشخصه ی جریان موتور، روشی مرجع برای تشخیص عیب روتور و ماشین های القایی می باشد.در هر صورت در شرایط متغیر با زمان عیوب روتور سبب تغیردر سرعت و لغزش می شود که در نتیجه آن اجزاء کنار گذر که در عرض باند پراکنده اند ، متناسب با تغیرات رفتار می کنند . کار بردهای درایو سرعت متغیر در صنایع هوایی ، لوا زم خانگی ، خطوط راه آهن ، صنایع اتو ماسیون وهمچنین در ژنراتور های الکتریکی که برای توربین های بادی بکار می روند، رایج است. در این مقاله روشی ساده و مؤثر ارائه شده است که امکان تشخیص عیوب روتور درایوهای ماشین های القایی که در شرایط متغیر با زمان کار میکنند را میدهد. این مسئله زمانی که سیستم کنترل سیگنالهای مناسبی را مستقیما" مرتبط با درایوهای کنترل شده با میدان فلوی روتور خواهد بود . شبیه سازی ها و آزمایشات انجام شده را در سرعت گذرای بحرانی نشان میدهد.

موتور های القایی به دلیل کارایی ذاتی وهزینه ها به طور وسیعی در در صنایع به کار برده می شوند. اخیرا" استفاده از درایوهایی با قابلیت تطبیق سرعت ، در بسیاری از کار بردها رواج یافته است. تشخیص سریع و شناسایی اولیه خطاها در ماشین های القایی توجه متخصصان را به خود جلب کرده است، چرا که سبب کاهش هزینه های نگهداری و افزایش عمر ماشین ها میشود. در برخی از کاربردها که بهره برداری دایم یک آیتم کلیدی است ، نظیر کار بردهایی در خطوط آهن و ژنراتورهایی بادی ،نیاز به یک سیستم تشخیص خطا ی باز دارنده یک امر بسیار ضروری است . به عنوان مثال در کاربردهایی در خطوط راه آهن نمونه [1]و[2] بررسی گشته اند تا درایوهای اصطکاکی طراحی شوند که با ماکزیمم تلرانس خطا قابلیت کار کرد داشته باشند. درنمونه [3] از روش مانیتورینگ ویننا(MMV)برای مشاهده ی کار بردهای درایو اصطکاکی استفاده شده است که خطای روتور با موفقیت در شرایط حالت دایم و گذرا شناسایی شده است . در این مقاله شناسایی خطا و تشخیص عیوب روتور که در کار بردهای صنعتی بسیار اساسی هستند بررسی شده اند. اگر چه عیوب روتورها 20% از کل خطا های ماشین القایی را در بر می گیرد.در حقیقت،شکستن یک میله مونجر به عبور جریان بزرگی از میله های مجاور میگردد که سبب افزایش پتانسیل شکست و صد مات جدی در اثر عیوب استاتور می گردد. تجزیه و تحلیل مشخصه جریان مو تور(MCSA)برای شناسایی میله های شکسته شده رتور وخطاهای رینگ پایانی در موتورهای القائی بطور وسیعی مورد استفاده قرار می گیرد. در شرایط حالت دایم ،یک مرجع تشخیص نسبتا" قوی ، مجموع دامنه های اجزاء کنار گذر است وچپ در جریان استاتور می باشد که مستقل از اینرسی است و متناسب با میله های شکسته شده است . مزیت های روش (MCSA) به طور مختصر، وابستگی آن به لغزش S ، سرعت و بار می باشد.اگر چه وابستگی آن به تغییرات گشتاور بار از معایب آن می باشد . [9] . علاوه بر این ، خطا های روش(MCSA) برای درایوهای کنترل جریان ، به عنوان مانعی در حلقۀ کنترل می باشد که مانع از تنظیم جریان استاتور می شود . اگر یک حلقۀ کنترل ایده آل در نظر گرفته شود ، متغییر کنترل شده حساسیت می شود و خطوط غیرعادی در متغییرهای دستی ظاهر میشوند . در شرایط واقعی ، در مورد وابستگی به عرض باند ، چه متغییر دستی باشد (ولتاژ) وچه متغییر کنترل شده باشد (جریان)، طیف تغییرات حساسیت بیشتری نسبت به خطاها از خود نشان میدهد .بنابراین،شاخصهای تشخیص جدید میتوانند بر مبنای کنترل متغییر ها ، مورد استفاده قرار گیرند [12]-[10]. تکنیکهای دیگری به غیراز (MCSA) یا مشتقات آن برای عیوب رتور، مورد بررسی قرار گرفته اند روشهای د مد ولاسیون متعد دی برای استخراج اطلاعات خطاها از جریان معرفی شده اند. در[13] ، آنالیزغلاف ، تبدیل هیلبرت وتبدیل پارک بکار گرفته شده اند تا دامنه د مولاسیون خطاهای رتور به دست آورده شوند . روشهای دیگر مبتنی بر سیگنالهای الکتریکی متعدد نظیر گشتاور وفلوی نشتی می باشند. روش VMM [14] مبتنی بر ولتاژ ، سیگنالهای جریان واندازه گیری موقعیت رتور برای تست انحرافاتی که در اثر گشتاور لحظه ای بوجود می آیند ، میباشد که از دو مد ل ماشین متفاوت استفاده می کند. همچنین تکنیک های تزریق سیگنال نیز پیشنهاد شده اند که مبتنی بر روش هایی مشا به با تکنیک های کنترل درایو بدون سنسور می باشند [15]. درهر حال ، برای شرایط متغییر با زمان ، متداول ترین تکنیک های اتخاذ شده بر پایه ی آنالیزهای زمان- فرکانس میباشد . تکنیک های پیچیده ای برای رفع این مشکل معرفی شده اند ، شامل روشهای تفکیک فرکانس های بالا [16] ، توزیع زمان – فرکانس[17]-[18] ، و موجهای ضربه ای [22]-[19]. تمامی روشهای گفته شده در بالا نیاز به محاسبات سنگین وتجهیزات پیچیده دارند تا توزیع زمان - فرکانس را تحلیل نمایند و اطلاعات مربوط به عیوب رتور فرابازیابی نمایند. اگر چه زمان محاسبات به تنهایی یک مشکل محسوب نمی شود وداده های ساده شده ذخیره وباز پردازش شده ای را برای ما فراهم میکند ، اما نیاز به حداقل پیچیدگی یک مشکل اجباری است . در حقیقت با تجزیه و تحلیلهای زمان- فرکانس، خروجی ها به درد بخور کمی ظاهر می شوند،تاخیر بسیار زیاد است وحافظه ی بسیار بزرگی برای ذخیری داده هایی پردازش خواهند شده نیاز است.