تشخیص عیب اتصالی حلقه های سیم پیچی استاتور موتورهای القائی در شرایط عدم تعادل ولتاژ تغذیه

پایش وضعیت و تشخیص عیب در مراحل آغازین آن، در تجهیزات در حال کار و جلوگیری از بروز خرابی، باعث هزینه ی تعمیر بسیار کمتر، خسارت کمتر ناشی از توقف تولید، و افزایش ضریب اطمینان می گردد که به خصوص در تجهیزات گران-قیمت و کاربردهای حیاتی، مورد اهمیت ویژه است. از طرف دیگر، ویژگی های مطلوب موتور القایی باعث شده تا اکثریت موتور الکتریکی مورد استفاده، از این نوع موتور باشد. خرابی های استاتور موتور القایی شامل عیوب سیم پیچی و هسته، که معمولا از اتصال-کوتاه حلقه ها آغاز می گردند، در رتبه ی دوم، 30 تا 40 درصد خرابی ها را شامل می شوند. برای تشخیص این عیب از روش های مختلفی استفاده می شود. مشکل عمده ی روش های مذکور، حساسیت در برابر شرایط غیرایده آل، مانند عدم تعادل ولتاژ تغذیه است. از جمله ی این روش ها، روش تحلیل طیف جریان موتور است که به دلیل غیرمخرب بودن و پیاده سازی آسان، دارای کاربرد زیادی در تشخیص انواع عیب می باشد. تحلیل طیف جریان موتور در شرایط اتصال کوتاه حلقه های سیم پیچی استاتور، منجر به این یافته شده است که در این شرایط، هارمونیک هایی موسوم به شیاربندی رتور شدت می یابند. اما هارمونیک های مذکور به عدم تعادل ولتاژ تغذیه نیز پاسخ مشابهی می دهند. در این پروژه هدف اولیه تحلیل طیف جریان موتور در شرایط اتصال کوتاه حلقه های سیم پیچی استاتور است تا منشاء پیدایش هارمونیک های شیاربندی رتور مشخص گردد. سپس یافتن دلایل تشابه اثر عدم تعادل ولتاژ تغذیه در طیف جریان می باشد تا وجه تمایز اتصال کوتاه حلقه های سیم پیچی استاتور از شرایط عدم تعادل ولتاژ تغذیه معین شود. و هدف نهایی، ارایه ی روشی مبتنی بر تحلیل طیف جریان موتور است که قادر به تشخیص اتصال کوتاه در شرایط عدم تعادل ولتاژ تغذیه باشد. به این منظور، در ابتدا تعداد نسبتا زیادی از روش های تشخیص عیب سیم پیچی استاتور، معرفی می شود. همچنین شاخص عیب، ویژگی ها، مزایا و مشکلات هر روش بیان شده و روش ها مورد ارزیابی قرار می گیرند. در ادامه به منظور مدل سازی موتور القایی در شرایط بروز اتصال کوتاه حلقه های سیم پیچی استاتور، معادلات ماشین شامل معادلات ولتاژ استاتور و رتور، معادلات مکانیکی و معادله ی ولتاژ کلاف اتصال کوتاه شده ارایه می شوند. همچنین نظریه ی تابع سیم پیچ به منظور محاسبه ی اندوکتانس های ماشین های دوار، ارایه می گردد. سپس به منظور تحلیل طیف جریان موتور، هارمونیک های فضایی نیروی محرکه ی مغناطیسی استاتور و رتور شرح داده می شوند و با استفاده از نتایج شبیه سازی، طیف جریان موتور در شرایط سلامت سیم پیچی و اتصال کوتاه در آن مورد تحلیل قرار می گیرد. هارمونیک های شیاربندی رتور در طیف جریان معرفی شده و نشان داده می شود که مقدار این هارمونیک ها با بروز اتصال کوتاه در حلقه ها و همچنین در شرایط عدم تعادل ولتاژ تغذیه تغییر می یابد. در ادامه روشی جدید برای تشخیص عیب سیم پیچی استاتور موتور القایی در شرایط عدم تعادل ولتاژ تغذیه، مبتنی بر استفاده از جریان سه فاز ارایه می گردد. شاخص عیب، تعریف شده و صحت عملکرد آن با استفاده از نتایج سیستم شبیه سازی شده در شرایط بروز عیب و عدم تعادل ولتاژ تغذیه مورد بررسی قرار می گیرد. در پایان، پس از شرح مجموعه ی آزمایشی آماده شده، نتایج آزمایشگاهی ارایه می شوند. آزمایشات در شرایط بی باری و بار موتور، شرایط سلامت و دو حالت اتصال کوتاه، و سه سطح عدم تعادل ولتاژ تغذیه، مجموعا 18 آزمایش، می باشند. با استفاده از نتایج به دست آمده، ابتدا نشان داده می شود که اتصال کوتاه پیاده سازی شده، خفیف بوده و در واقع مراحل آغازین آن می باشد. سپس طیف جریان های سه فاز موتور شامل هارمونیک های شیاربندی رتور در شرایط سلامت، اتصال کوتاه حلقه ها، و عدم تعادل ولتاژ تغذیه ارایه می شود و در انتها، شاخص عیب پیشنهادی در هر مورد، محاسبه و قابلیت آن در تعیین وضعیت سیم پیچی استاتور به لحاظ سلامت یا اتصال کوتاه در آن در شرایط تعادل و عدم تعادل ولتاژ تغذیه و همچنین شرایط بی باری و بار، به اثبات می رسد.