پایش وضعیت موتورهای القائی، یک فناوری کاملاً ضروری و مهم برای تشخیص به هنگام عیوب مختلف در مرحله ابتدائی است. که می تواند از شیوع عیب های غیرمنتظره در همان مراحل ابتدائی جلوگیری کند. تقریباً 30 تا40% عیوب موتورهای القائی مربوط به عیب های استاتور هستند. در این پایان نامه بررسی جامعی از عیوب مختلف موتور القائی، دلایل بوجود آورنده و روش های مختلف مدلسازی این عیوب صورت گرفته است. در ادامه شاخص های مختلف تشخیص عیب اتصال حلقه به حلقه سیم پیچی استاتور معرفی گردیده و از جنبه های مختلف مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته اند. ایده اصلی این پایان نامه شبیه سازی موتور القائی معیوب با عیب اتصال حلقه به حلقه سیم پیچی استاتور با در نظرگرفتن اثر اشباع مغناطیسی است و شبیه سازی موتور القائی سه فاز معیوب با عیب اتصال حلقه به حلقه سیم پیچی استاتور، با و بدون در نظرگرفتن اثر اشباع مغناطیسی انجام گرفته است. سپس شاخص های مختلف این نوع عیب استخراج شده و در هر دو شرایط خطی و اشباع با نتایج عملی مقایسه شده اند. همچنین در این پایان نامه شاخص جدیدی با ویژگی های مطلوب تری جهت شناسایی عیب حلقه به حلقه سیم پیچی استاتور معرفی گردیده است و در نهایت مطلوب ترین شاخص از بین شاخص های موجود معرفی شده است.

چکیده ژنراتورهای سنکرون قلب تپنده سیستم های قدرت می باشند ولی در زمینه پایش وضعیت این ماشین ها مطالعات کمی صورت گرفته است. سهم عمده خطاهای ماشین های الکتریکی مربوط به سیم پیچ های استاتور می باشد و خطای اتصال حلقه جزء حساس ترین و نامحسوس ترین این خطاها می باشد. این خطا بایستی در مراحل اولیه شناسایی گردد و از گسترش آن جلوگیری شود تا به حادثه فاجعه بار نیانجامد. با توجه به اهمیت شاخص ها در پایش وضعیت، در این پایان نامه مرور جامعی بر شاخص های ارائه شده در زمینه عیب یابی خطای دور در سیم پیچ های استاتور گردآوری شده است. در این پایان نامه پایش وضعیت خطای اتصال کوتاه حلقه از سیم پیچ استاتور ژنراتور سنکرون مدنظر می باشد. بدین منظور شبیه سازی ژنراتور سنکرون در حالت سالم و معیوب با استفاده از روش تابع سیم پیچ انجام شده است. با استفاده از این روش اندوکتانس های خودی و متقابل سیم پیچ های استاتور و روتور محاسبه شده و با توجه به معادلات دینامیکی پارامترهای مختلف ژنراتور سنکرون بدست می آیند و در حالت سالم و معیوب مورد مقایسه قرار می گیرند. در مرحله دیگر با استفاده از روش های ابتکاری اثر شیارهای استاتور و اشباع دندانه های استاتور برای افزایش دقت شبیه سازی ها اعمال شده اند. اثرات هر یک از عوامل فوق در محاسبه اندوکتانس ها و در پارامترهای مختلف ماشین مورد مطالعه قرار گرفته است. در نهایت شاخص های غیرتهاجمی براساس طیف های هارمونیکی پارامترهای مختلف ژنراتور ارائه شده و تاثیر نامتعادلی ولتاژ، نامتقارنی ساختار ماشین، شدت بار و شدت خطا در آن ها مطالعه شده است و آزمایشات عملی توانایی این شاخص ها را تایید نموده اند. واژگان کلیدی: ژنراتور سنکرون، پایش وضعیت، روش تابع سیم پیچ، خطای اتصال حلقه، اثر شیار و اشباع دندانه های استاتور.

موتور سوئیچ رلوکتانسی (srm) یکی از اولین موتورهای ساخته شده توسط بشر می باشد که ویژگی های منحصربه فردی از قبیل سادگی ساختار و هزینه نگه داری اندک پژوهشگران را به سمت استفاده از آن سوق می دهد. بزرگترین عیب این موتور ریپل گشتاور بالای آن می باشد که تولید نویز و لرزش های شدید می نماید. از این رو در این پژوهش تلاش شده است با طراحی بهینه srm به کمک الگوریتم های هوشمند تکاملی پارامترهای طراحی به گونه ای انتخاب گردند تا در عین کاهش ریپل گشتاور، مقدار متوسط گشتاور لحظه ای نیز افزایش یابد. در این پژوهش ابتدا با استفاده از روش پیشنهادی آقای میلر یک موتور سوئیچ رلوکتانسی بر اساس خروجی دلخواه طراحی می شود سپس این موتور نمونه با استفاده از مدل تحلیلی معرفی شده توسط آقای رادون که در نرم افزار matlab پیاده سازی شده است، تحلیل و مشخصه های الکترومغناطیسی موتور پیش بینی می شود. بهینه سازی طراحی توسط الگوریتم های بهینه سازی شامل الگوریتم ژنتیک، الگوریتم تکامل تفاضلی و الگوریتم طراحی آزمایش ها انجام می شود و نتایج هریک از این روش ها به دست آمده و با هم مقایسه شده اند تا بهترین مقدار ممکن برای پارامترهای طراحی حاصل گردد.

در تحقیق حاضر مدل سازی الکترومغناطیسی- حرارتی موتور سوئیچ رلوکتانس مدنظر قرار می گیرد. در مدل سازی الکترومغناطیسی، با تحلیل موتور مشخصه های دینامیکی موتور شامل شکل موج جریان فاز و شکل موج های شار در بخش های مختلف مدار مغناطیسی موتور پیش بینی می شود. با استفاده از این شکل موج های پیش بینی شده، تلفات هسته و تلفات مسی به عنوان منابع اصلی تولید حرارت در ساختار موتور، محاسبه می شوند. در بخش دوم پایان نامه، یک مدل حرارتی فشرده برای موتور سوئیچ رلوکتانس درنظر گرفته می شود و با استفاده از آن افزایش دما در نقاط مختلف موتور ناشی از تلفات هسته و تلفات مسی تعیین می شود. هر دو مدل الکترومغناطیسی و حرارتی در محیط نرم افزار matlab ایجاد می شود و بنابراین در نهایت مدل های مزبور به یکدیگر متصل می شوند و یک مدل شبیه سازی منفرد برای انجام تحلیل های الکترومغناطیسی و حرارتی موتور سوئیچ رلوکتانس معرفی می شود.

چکیده ندارد.

در این پایان نامه با استفاده از نرم افزار pspice بر روی یک موتور sr با دئ دندانه بر قطب استاتور (12/10) مدلسازی غیر خطی انجام شده است . داده های آزمایشگاهی شار و گشتاور در موقعیت های مختلف روتور از حالت همراستایی تا حالت غیرهمراستایی تحت جریان های مختلف تحریک استاتور در دسترس می باشند. با توجه به شکل موج منحنی شار بر حسب موقعیت روتور و جریان استاتور، یک رابطه تحلیلی بصورت ترکیب چندجمله ایها و توابع کسینوسی برای شار موتور ارائه شده است . ضرایب چند جمله ایها با استفاده از داده های عددی بدست می آید.

باتوجه به اهمیت و نقش موتور پله ای در کنترل دقیق و بعلت غیرخطی بودن مشخصه های دینامیکی موتور، نوشتن نرم افزار طراحی موتور پله ای از نوع رلوکتانس متغیر در پایاننامه حاضر بانجام رسیده است . روشهای مختلفی برای طراحی موتورهای پله ای وجود دارد و دراینجا سعی شده است که ترکیبی از روابط هندسی، ابعادی، الکتریکی و مغناطیسی بکار رفته در طراحیهای مختلف بکار گرفته شود و در عین حال اطلاعات ورودی در حداقل ممکن باقی بماند . دراین محاسبات ماکزیمم گشتاوراستاتیک به عنوان تابع هدف تعیین شده و محاسبات برای دستیابی به این هدف تکرار می گردد. نرم افزار تهیه شده به زبان quick basic نوشته شده است تااز قابلیت این زبان برای نمایش و ذخیره تمام متغیرها بااسم اصلی آنها استفاده شود . برنامه طراحی در نهایت براساس ورودیهای داده شده تمام اطلاعات ابعادی روتور و استاتور را برای ساخت موتور ارائه می دهد. درآغاز برنامه با در دست داشتن گشتاور ماکزیمم و حداکثر چگالی فلوی دندانه، قطر داخلی استاتور و طول استوانه روتور تخمین زده می شود که این امر در کاهش زمان بسیار موثر است . محاسبات پرمئانس فاصله هوائی بااستفاده از روابط جدیدی که با فرض نابرابری زاویه اریب دندانه روتور و استاتور بدست آمده اند انجام می گیرد. بدلیل اهمیت تاثیر ضرائب هارمونی ها با درجات بالاتر، برروی شکل تغییرات گشتاور استاتیک بر حسب زاویه روتور، تا هارمونی پانزدهم در محاسبات منظور شده است . بااستفاده از نرم افزار طراحی تاثیر طول فاصله هوائی، چگالی فلوی مغناطیسی دندانه و نسبت گام دندانه به پهنای دندانه روی مشخصه های خروجی بدست آمده و بر روی آنها بحث شده است .

در طراحی بهینه موتورهای القائی سه فاز قفسه ای که بیشترین کاربرد صنعتی را دارند ممکن است یکی از سه هدف زیر دنبال شود. -1 بهینه سازی قیمت : که غالبا مورد توجه سازندگاه موتور برای اقتصاد کردن و امکان رقابت در بازار است . -2 بهینه سازی راندمان : که غالبا مورد توجه تولیدکنندگان انرژی است تا مصرف بهینه انرژی الکتریکی صورت گیرد. -3 بهینه سازی راندمان و قیمت : که راه حل بنیابینی را ارائه می دهد. درپایاننامه حاضر طراحی بهینه موتور براساس سه هدف فوق انجام گرفته است . دراین بررسی دو روش بهینه سازی ((هوک وجیوز)) و ((سیمپلکس)) انتخاب شده است . انتخاب این دو روش بهینه سازی براساس نتایج مراجع مورد بررسی، سادگی و دقت مناسب آنها، عدم نیاز به مشتقات نسبی در آنها و نتایج خوب بررسیهای اولیه با توابع ریاضی مختلف - مخصوصا تابع روزنبرگ ، که معمولا مبنائی برای گزینش روشهای بهینه سازی شمرده میشود - صورت گرفته است . با توجه به سرعت بیشتر و زمان محاسباتی کمتر، روش هوک وجیوز برای مطالعات بعدی برگزیده شده است . تغییرات پارامترهای اساسی موتور درطی فرآیند بهینه سازی برای هرسه هدف رسم گردیده و مورد بحث قرار گرفته است . در بخش نهائی پایاننامه یک موتور صنعتی مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج با مشخصات این موتور صنعتی مورد مقایسه واقع شده است و نکات مثبت و منفی طراحی بهینه در سه حالت فوق ذکر گردیده است .

باوجود آنکه اتصال خازنهای موازی به ماشین القایی سه فاز و چرخاندن ماشین با سرعتی بالاتر از سرعت - نکرون ماشین را به یک ژنراتور القایی خود تحریک مبدارمیسازد ولی کارآیی آن بصورتیکه از یک ژنراتور انتظار میرود نخواهد بود. این امر ضرورت طراحی ژنراتور القایی سه فاز خود تحریک را آشکار میسازد. بررسیهای انجام شده در پایاننامه حاضر نشان میدهد که بطور کلی کاهش پارامترهای ماشین القایی در بهبود کارآیی ژنراتور القایی مفید است و از بین آنها مقاومت موتور مهمترین پارامتر طراحی میباشد که باید مدنظر قرار گیرد. ولتاژ خروجی ژنراتور را میتوان توسط خازنهای موازی با آن تثبیت کرد ولی تنظیم فرکانس ژنراتور تنها با تنظیم سرعت چرخش روتور امکان پذیراست . اهداف اصلی در طراحی ژنراتور به حداقل رسانیدن مقاومت اهمی روتور و افزایش چگالی فلو در هسته استاتورآن است . نتایج حاصل ازنرم افزار تهیه شده که براساس روش معمولی طراحی ماشینهای القایی و توجه به مسائل مربوط به ژنراتورها میباشد، نشان میدهد که طول هسته استاتور نسبت به موتورالقایی استاندار متناظر 40 درصد تقلیل یافته و درپی آن تنظیم فرکانس از 10 درصد به 4 درصد کاهش پیدامی کند. حداکثر افت ولتاژ این ژنراتور در شرایطی که ظرفیت خازن متصل به ترمینالهای آن ثابت باقی میماند 6 درصد میباشد که در مقایسه با افت ولتاژ ناشی از موتورهای القایی 24 درصد کاهش یافته است . باتوجه به نتایج حاصله، میتوان انتظار داشت که براساس فرضیات مطرح شده بدون استفاده از مدار کنترل ولتاژ میتوان به ژنراتور القایی با تنظیم ولتاژ و فرکانس در حدودی که استانداردها ارائه داده اند رسید.

یک سیستم خبره دانش پایه (knowledge-based expert system)، برنامه ای کامپیوتری است که روند تصمیم گیری فردی خبره را در عرصه مسئله معینی، شبیه سازی می کند. سیستم های خبره، بالقوه دارای توانائی های بسیاری در بکارگیری در حل مسائلی هستند که درآنها چیزی فراتراز فقط یک رویه از پیش تعیین شده مورد نیاز است . ایجاد و استفاده از چنین برنامه های کامپیوتری فقط در طول دهه گذشته بوده است که بسیار عمومیت یافته، ولی وضع همیشه بدینقرار نبوده است . در دهه گذشته، وبویژه در چندسال اخیر، پیشرفتهای چشمگیری در عرصه علوم کامپیوتر صورت گرفته است . این تحولات استفاده از کامپیوتر بعنوان یک افزار در شاخه های مختلف علوم و صنعت نیز تاثیر داشته است . تعیین سمت و سوی آن پیشرفتها و چگونگی تاثیرات آن موضوعی است که دران پایاننامه از طریق مطالعه در عرصه ای از علوم، مهندسی برق، و در شاخه ای خاص از آن، طراحی موتور القائی سه فاز، پی گرفته می شود . این کار با مروری سریع بر تئوری اساسی موتورهای القائی، در فصل اول، آغاز می شود و با بررسی چگونگی طراحی این موتورها از نظر کیفی، یعنی دانش طراحی، و از نظر کمی، یعنی وسایلی که بدینمنظور بکار می رود، ادامه می یابد . ظهور کامپیوتر در طراحی موتورهای القائی قدمی بزرگ برای دستیابی به طرحهای کاراتری بوده است . درهمین زمان، گرایش های متفاوتی نیز در شیوه استفاده از این افزار مشاهده می شده است . این مطلب در فصل دوم مورد بحث قرار می گیرد و جهت این گرایش ها، و شیوههای مختلفی که دراستفاده از کامپیوتر همواره وجود داشته، بیان می شود. از همان ابتدار بکارگیری کامپیوتر در عرصه علوم مختلف تلاش بزرگی برای توانائی بیشتری بخشیدی بدان، از طریق انتقال تجارب و دانش به کامپیوتر، در روند تصمیم گیری ها وجود داشته است . مبانی نظری این کار در فصل سوم مطالعه می شود و چگونگی ظهور سیستمهای خبره از طریق بکارگیری روشهای هوش مصنوعی، در زمینه خاصی از علوم، نشان داده می شود. درفصل چهارم اصول و مبانی سیستم های خبره، ضرورت و ملزومات آنها شرح داده می شود و چگونگی ساختار آنها موارد مطالعه قرار می گیرد نیز مزایائی که درحل مسائل مختلف عرضه می دارند، شرح داده می شود. سیستمهای خبره در طراحی موتورهای القائی سه فاز، اخیرا مورد توجه قرار گرفته اند، و کار بسیاراندکی دراین زمینه انجام شده است . درفصل پنجم کارهای عرضه شده بررسی می شود و نکات قوت و کاستی هریک مورد بحث قرار می گیرد. درفصل نهائی سیستم هوشمندی که برای کار طراحی موتورالقائی سه فاز بااستفاده از ساختار سیستمهای خبره و روشهای هوش مصنوعی طرحریزی شده است معرفی می شود و نتایج حاصل ازاین تحقیق مورد بحث قرار می گیرد.

خودروی هایبرید به عنوان راه حل انتقالی از تکنولوژی خودروهای بنزینی کنونی به خودروی تمام برقی است که در کنار حفظ دو قرن دستاوردهای صنعت خودرو سوخت بنزینی یا گازوئیلی است که دراین ترکیب طراحی بهینه ، مدلسازی و بررسی عملکرد ماشین الکتریکی از اهمیت زیادی برخوردار است.در این پایان نامه ابتدا ساختارهای متفاوت سری، موازی، سری-موازی خودروی هایبرید و ترکیب استارتر/آلترناتور بررسی می شوند. در بین این ساختارها بهترین خواص را ترکیب استارتر/آلترناتور دارد.پس از تعیین اندازه ماشین و تغذیه آن ، مدلسازی الکترومغناطیسی و تلفاتی و محاسبه مشخصه های دینامیکی ، نوبت به بسط الگوریتم طراحی ماشین می رسد. این الگوریتم به طور عمده براساس روش پیشنهادی میلر است. در بخش آخر پایان نامه بهینه سازی طراحی انجام می شود.

در این پایان نامه روشی برای شناسایی و کنترل برداری موتور ‏‎pms‎‏ بیان شده است.در این روش با استفاده از یک شبکه عصبی هاپفیلد مدل برداری فضای حالت موتور تخمین زده می شود از آنجا که هدف کنترل تطبیقی موتور است یک شبکه عصبی به صورت ‏‎online‎‏ آموزش یافته و کنترل نیز به صورت ‏‎online‎‏ طراحی می شود.از آنجا که در عمل این کنترل احتیاج به پروسسور بسیار قوی دارد می توان از بازه های زمانی طولانی تر و یا لحظه ای که عملکرد موتور نامطلوب می شود، کنترل را به روز درآورد

موتورهای الکتریکی مختلفی منجمله موتورهای آهنربای دائم ‏‎pm‎‏ برای استفاده در سیستمهای درایو خودروهای الکتریکی بکار می روند. فراهم بودن مواد آهنربای دائم پرقدرت و امکان تضعیف میدان از عوامل لازم برای کارایی خوب موتور ‏‎pm‎‏ هستند.

پایان نامه حاضر، در آغاز به معرفی عیبهای متداول موتورالقایی سه فاز قفسه ای و بررسی روشهای عمده مدلسازی این موتور تحت شرایط مختلف ناهم محوری بین روتور و استاتور و شکستگی میله های روتور می پردازد. سپس ضمن بازنگری نظریه تابع سیم پیچی اشتباه موجود دراین نظریه تصحیح و برای اولین بار نشان داده شده که در حالت ناهم محوری میان روتور و استاتور نیز برای هر دو مدار دلخواهی در موتور بازهم تساوی ‏‎l12=l21‎‏ صادق است. همچنین به محاسبه دقیق شرایط هندسی روتور در حالتهای مختلف ناهم محوری میان روتور و استاتور پرداخته می شود. درادامه برای نخستین بار به محاسبه تحلیلی کلیه اندوکتانسهای مغناطیسی خودی و متقابل موتور پرداخته می شود و روابط جبری بسته ای جهت محاسبه این اندوکتانسها ارائه می شود. این روابط جبری از ساده سازی عبارتهای انتگرالی پیچیده ای بدست آمده اند.درادامه نشان داده می شود که اندوکتانسهای استاتور در حالت ناهم محوری ایستا مستقل از زاویه مکانیکی روتور و اندوکتانسهای روتور تابعی از زاویه مکانیکی روتور است.در حالت ناهم محوری پویا این وضعیت برعکس است.در انتها به شبیه سازی کامپیوتری موتور تحت شرایط مختلف ناهم محوری بین روتور و استاتور و شکستگی میله های روتور پرداخته می شود ، همچنین طیف فرکانسی جریان خط موتور درحالتهای مختلف تا فرکانسهای حدود 20برابر فرکانس اصلی محاسبه و با هم مقایسه می شوند.