مقدمه :

تحقیقات نشان می دهد که در هر سال بیش از 5 میلیارد از انواع مختلف ماشین های الکتریکی)ازمیکروموتورها گرفته تا ماشین های سنکرون بزرگ( مورد استفاده قرار می گیرد. این بدان معناست که بهبود عملکرد ماشین های الکتریکی تاثیر فوق العاده ای بر کاهش مصرف انرژی و به تبع آن کاهش آلودگی های محیطی خواهد داشت .
تحقیقات نشان داده است که % 3 افزایش راندمان موتور می تواند % 2 انرژی مصرفی را کاهش دهدکه مسلماٌ یکی از روشهای بهبود عملکرد ماشین های الکتریکی ، طراحی و ساخت موتورهای الکتریکی با راندمان بالاتر می باشد که موتور های بدون جاروبک DC امروزه بخاطر راندمان بالا و نسبت گشتاور تولیدی به وزن موتور ، در بعضی از کاربردها مورد توجه جدی قرار گرفته اند که دراین پروژه سعی شده اساس کار این موتورها و روش کموتاسیون آنها مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست مطالب

مقدمه………………………………………………………………………….1

فصل اول : شناسایی مبانی و ساختمان ماشینهای DC بدون زغال.

کاربرد مواد مغناطیسی دائم در ساختمان ماشینهای الکتریکی سبب بهبود راندمان آنها به سبب حذف تلفات تحریک می گردد. برای آن که اهمیت استفاده ازPM ها در ماشین های الکتریکی آشکارگردد کافی است به این مثال توجه کرد :
همانگونه که می دانیم بیشتر انرژی مصرفی به وسیله موتورهای القایی سه فاز زیر10 KW می باشد،چرا که این موتورها در صنعت کاربرد فراوانی یافته اند. اگر یک موتور القایی سه فاز قفس سنجابی بامشخصات چهار قطب،1.5 KW و 50HZ را در نظر بگیریم، در بار کامل راندمان این موتور معمولا در حدود 74% می باشد. اگر این موتور با یک موتور سنکرون مغناطیسی دائم تعویض گردد، راندمان می تواند تا حدود % 88 افزایش یابد. این به معنای آن است که موتور سنکرون مغناطیس دائم تنها ،704 Wتوان از شبکه می کشد، در حالی که موتور القایی سه فاز 2207 W توان می کشد،لذا ذخیره توان 323 W خواهد بود.حال اگر در کشوری یک میلیون از این موتورها جایگزین گردد کاهش توان مصرفی323 MW می باشد که معادل حذف یک توربو آلتر ناتور کاملا بزرگ از شبکه MW قدرت آن کشور می باشد و این نیز به نوبه خود سبب کاهش در NOX وCO2 منتشر شده در هوا خوامد شد.

1-2 PM هاجایگزین شایسته سیستمهای تحریک الکترومغناطیسی
اگر مواد مغناطیس دائم در ساختمان ماشینهای الکتریکی به جای سیستمهای تحریک الکترومغناطیس مورد استفاده قرار گیرد، علاوه بر افزایش راندمان موتور، مزایای زیر را نیز به همراه خواهد داشت:
1.گشتاور و یا قدرت خروجی نسبت به حالتی که تحریک الکترومغناطیسی استفاده می گردد، بالاترخواهد بود.
2.کارایی دینامیکی نسبت به موتور تحریک الکترومغناطیسی بالاتر خواهد بود (چگالی شار مغناطیسی بالاتر در شکاف هوایی.)
3.سبب سادگی ساختار و در نتیجه تعمیرات ماشین می گردد .
4. در برخی از انواع ماشینها، سبب کاهش قیمت نیز می گردد.

1-3 تاریخچه مغناطیسهای دائم :
در حدود 600 سال پیش از میلاد مسیح فیلسوف یونانی تالس یک ماده مغناطیسی سخت را معرفی کرد که سنگ معدن طبیعی مغناطیسیFe3O4 بود. این ماده به آن علت که در منطقه مگنزیا کشف گردید مگنت نام گرفت.
اولین مغناطیس مصنوعی یک میله آهنی بود که به وسیله مالش با آهن ربا خاصیت مغناطیسی پیداکرد. شاید بتوان گفت که نخستین استفاده عملی از مغناطیسها در ساخت قطب نما بوده است .مدارک موجود حاکی از آن است که در حدود قرن پنجم میلادی، مواد مغناطیسی مرغوب در چین موجود بوده اند، اما اولین گزارش رسمی موجود درمورد مغناطیسها مقاله ای است که توسط گیلبرتدر حدود سال 1600 پس از میلاد نگاشته شده است. پیشرفت بزرگ بعدی اختراع الکترومغناطیس توسط استورگون در سال 1825 بود.
اولین کاربرد مغناطیسهای دائم در ساختمان ماشینهای الکتریکی به کارهای هانری (1831)،
پیکسی ( 1832 ) ، ریچی ( 1933 ) ، واتکینز ( 1835 ) ، داون پورت ( 1837 ) و ژاکوبی ( 1839 ) برمی گردد. در برخی ماشینهای الکتریکی ساخته شده در آن سالها برای ایجاد میدان مغناطیسی ازمغناطیس دائم استفاده کردند. این مغناطیسهای اولیه از جنس فولاد بوده که به علت عدم قابلیت لازم تبدیل انرژی را تنها در مقیاس های پایین میسر می ساخت. این ایراد سبب گردید که در نسل بعدی ماشینهای الکتریکی به جای مغناطیس از سیم پیچ های مسی و هسته هایی از آهن نرم استفاده شد و مغناطیس دائم به طور موقت از ساختمان ماشینها حذف گردید. در سال 1931 باساختن آلنیکو (آلیاژ آهن، نیکل، کبالت و آلومینیوم) در ژاپن، بار دیگر ایده استفاده از مغناطیس دائم در ساختمان ماشینهای الکتریکی مطرح گردید.

اجسام فرومغناطیسی (الف)توزیع تصادفی حوزه ها در غیاب میدان خارجی (ب) گسترش و چرخش حوزه ها پس از اعمال میدان و هم جهتی آنها با میدان

اجسام فرومغناطیسی (الف)توزیع تصادفی حوزه ها در غیاب میدان خارجی (ب) گسترش و چرخش حوزه ها پس از اعمال میدان و هم جهتی آنها با میدان

1-1 گامی به سوی موتورهای با راندمان بالا……………………………………..3
1-2 PM ها جایگزین شایسته سیستم های تحریک الکترومغناطیسی………..3
1-3 تاریخچه مغناطیسهای دائم……………………………………………………4
1-4 خواص مغناطیسی اجسام……………………………………………………5
1-4-1 دیا مغناطیس…………………………………………………………………5
1-4-2پارامغناطیس…………………………………………………………………….5
1-4-3 فرومغناطیس………………………………………………………………….7
1-5 ضدمغناطیس و فری مغناطیس……………………………………………….8
1-6 هیسترزیس…………………………………………………………………….9
1-7 دسته بندی مواد مغناطیسی براساس مساحت حلقه هیسترزیس آنها…11
1-8 پارامترهای مهم یک مغناطیس دائم…………………………………………..11
1-8-1 چگالی شار پسماند و نیروی بازدارنده……………………………………..11
1-8-2 انرژی دریافتی و انرژی دریافتی ماکزیمم…………………………………..12
1-8-3 درجه حرارت کوری…………………………………………………………….12
1-9 پایداری مواد مغناطیسی دائم………………………………………………….12
1-9-1 تاثیر میدانهای مغناطیسی…………………………………………………..12
1-9-2 تاثیر دما………………………………………………………………………14
1-10 دسته بندی مواد مغناطیسی دائم………………………………………….14
1-10-1 آلنیکو…………………………………………………………………………14
1-10-2 فریتها………………………………………………………………………..15
1-10-3 مواد مغناطیسی دائم کمیاب زمینی……………………………………..15
1-11 عوامل مؤثر در انتخاب نوع مواد مغناطیسی……………………………….16
1-12 دسته بندی انواع ماش……………………………………………………..17
1-13 موتورهای مغناطیسی دائم DC (PMDC )…..ا…………………………..19
1-13-1 ساختار……………………………………………………………………..19
1-13-2 دسته بندی موتورهای PMDC ..ا……………………………………….20
1-13-2-1 روتور شیاردار معمولی…………………………………………………21
1-13-2-2 روتور بدون شیار…………………………………………………………22
1-13-2-3 روتورهای کلاف متحرک……………………………………………….24
1-14 موتورهای مغناطیس دائم AC(PMAC) ………ا………………………….24
1-15 موتورهای DC بدون جاروبک………………………………………………..25
1-16 روابط مربوط به ولتاژ و جریان……………………………………………….27
1-17 نمودار بلوکی یک موتورBLDC……ا…………………………………………29
1-18 عملکرد موتور DC بدون زغال در حالت کار عادی…………………………29

فصل دوم : بررسی روشهای کنترل موتور BLDC..

مثلاً در سیستم زیر یک سیستم برای کنترل موتور BLDC کوچکی است که درون یک دیسک درایو نصب شده است.
این سیستمها به کنترل سرعت بالایی نیاز دارند ، زیرا درغیر اینصورت عمل خواندن ونوشتن مختل خواهد شد. هرگونه تغییر سرعت ، اثر مخربی خواهد داشت معمولاً مشخصات ملزم می کنند که تغییر سرعت در رنج 0 تا 2 ،rmp در سرعت مورد نظر نباشد.
تکنولوژی مذکور برای درایو موتورهاییست که درسرعتی بیشتر از 7200rpm در حال چرخش هستند. بیشتر درایوها ، از این نوع درون کامپیوترهای قابل حمل استفاده می شوند ، پس از باتری استفاده می کنند. بدین دلیل ، لازم ا ست که راندمان بالایی داشته باشند تا عمر باتری طولانی تر گردد. درایوهای قدیمی ارزان و ساده هستند ولی بازده آنها پایین است . درایوهای مدرن از کنترلرهای اینورتری استفاده می کنند که حاوی MOSFET هستند یک مشکل عمده ی کنترلر این نوع موتورها ،این است که در یک ولتاژ ثابت کار می کنند. ولتاژ کامل ، در اول کار ، برای ماکزیمم شتاب راه اندازی لازم است ، ولی در سرعت نامی یا نزدیک به آن ، به ولتاژ خیلی کمتری نیاز است ، خیلی کمتر از ولتاژ منبع ، بدین دلیل ، ولتاژ باید کنترل شود. در درایوهای ابتدایی ، این تکنولوژی بدین صورت استفاده می شود که MOSFET ها را در ناحیه ی غیر اشباع استفاده می کردند . این حالت ، تلفات بالایی داشت و این حرارت ایجاد شده در ترانزیستورها ، اثر مخربی بر عملکرد درایو داشت . یک کنترل کننده ی ولتاژ ، مثل PWM یا مبدل رزنانسی براحتی می توانست براین مشکل فایق آید. شکل 2-5 ولتاژ و emf برگشتی هر یک را نشان می دهد. یک منبع متغیر ، جریان ورودی را بهبود می بخشد و در نتیجه تلفات نیز بسیار کاهش می یابند.

2-1 SOFT SWITCHING …………………………………………………..ا…..33
2-1-1 شیوه کار…………………………………………………………………..34
2-2 کنترل برداری سرعت……………………………………………………….35
2-2-1 بخش های مدار…………………………………………………………….39
2-2-1-1 بخش کنترل کننده………………………………………………………39
2-2-1-2 مبدل جریان های dq به abc …..ا……………………………………39
2-2-1-3 اینورتر………………………………………………………………….40
2-3 روش کنترل مستقیم گشتاور (DTC)…ا………………………………41
2-3-1 اینورتر موتور BLDC در کنترل مستقیم شار و گشتاور……………..41
2-3-2 تخمین مکان شار استاتور در هر پریود نمونه برداری……………….44
2-3-3 تخمین گر سرعت روتور در هر پریود نمونه برداری…………………..47
2-3-4 کنترل مستقیم دامنه شار استاتور……………………………………48

فصل سوم : شناسایی محدوده قدرت و سرعت

مشخصه های اندازه گیری شده n(M) و I(M) یعنی سرعت / گشتاور و جریان / گشتاور که مطابق شکل 3-1، برای یک موتور DC بدون جاروبک داده شده است.
بازده η (شکل 3-1)، بیشینه ای برابر 50 درصد،حول نقطه کار MN=1 Ncm ،ns=6000 rpm و PN=6.28 W دارد.با اندکی مشکل می توان با موتور های کوچکتر نیز به همین مقدار(تقریبا 1W ) رسید.
یک دلیل وجود بازده ضعیف برای یک وتور DC تلفات اهمی است که بوجود جریان نامنظم در کلافهای انفرادی مربوط می شود.در مدارهای دارای اتصال پل که در آنها جربان از میان کلافها از دو سو جاری است ، وبرای نسبت طولانی تری از زمان کل ، و در مواردی که مواد آهن ربایی دائم مرغوب به کار رفته ،بازده تا حد زیادی بهبود می یابد.در آهن رباهای موتورهای بزرگتر،با ساماریم-کبالت، بازده می تواند از 80% تجاوز کند.
گشتاور های راه اندزی موتور های DC بدون جاروبک مثل موتور های DC سنتی زیادند ،اما تموج بیشتری دارند که به موقعیت روتور بستگی دارد واین به ویژه در موتور های ساده با تعداد کلاف های کم زیاد است.
موتورهای DC بدون جاروبک در بازه ای از طراحی ها وجود دارند و توان اسمی آنها،بیش از W 105× 2 است.با این حال در بیشتر موارد،موتورهای عرضه شده سرعت هایی کمتر از 104rpm دارند.موتورهایی هم وجود دارند که می توانند تا سرعت 105rpm بچرخند.موتور های DC بدون جاروبک مشخصه ها و عملکردی مشابه موتورهای DC سنتی دارند.
3-2 خواص موتورهای BLDC :
موتور های DC بدون جاروبک تنها در راه اندازهای کوچک ،تا 20W در دسترس اند.اما در همین محدوده توانی دارای خواص جالب زیر هم هستند:
• طول عمر موتورهای DC بدمون جاروبک حتی در سرعت های کار زیاد بسیار طولانی است و درست مانند موتورهای القایی و سنکرون ،عمر آنها فقط به عمر یاتاقان (<104 h ) محدود می شود.
• به علت عدم وجود اتصالات لغزان ،موتورهای DC بدون جاروبک بسیار قابل اطمینان هستند.اجزای به کار رفته در آنها تغییراتی بازمان ندارند و از این رو در طی عمر کاری خود مشخصه هایشان را حفظ می کنند.
• عدم وجود کموتاتور ،وسایل مانع پارازیت رادیویی را غیر ضروری می سازد.
• موتور های DC بدون جاروبک را می توان به گونه ای ساخت که بدون هزینه اضافی،و نیز چندین سرعت کنترل شده الکترونیکی قابل کلیدزنی ،تنظیم سرعت خوبی داشته باشد.

3-1 مشخصه های سرعت و جریان برحسب گشتاور…………………..51
3-2 خواص موتورهای BLDC ………………………………………..ا…..51
3-3 کاربردها……………………………………………………………….53
3-4 چشم انداز…………………………………………………………….55

فصل چهارم : بررسی نمونه های واقعی.

اگر به شکل های4-3 و 4-4 و 4-5 و4-6 دقت کنید استاتور این موتور را خواهید دید که توجه شما را به مشخصات آن جلب می¬کنم.
این استاتور دارای 6 شیار با 6 کلاف و دو قطبی می¬باشد. سیم پیچی این استاتور از نوع دو طبقه است.
ورقه های استفاده شده در هسته این استاتور ورقه آهن سیلیس M-19 با ضخامت 0.2mmمی¬باشد.
اگر توجه کنید سنسورهای هال نصب شده روی استاتور را در شکل4-4 الف و 4-4 ب می¬بینید.
4-4 روتور
روتور این موتور از جنس آهن ربای دائم بوده و دو قطبی می¬باشد. جنس آهن ربا ی استفاده شده از نوع ساماریم کبالت (Sm-Co) است.
4-5 طرز کار این موتور به هنگام راه اندازی
در رابطه با کارکرد این موتور باید بگویم که راه اندازی این موتور در شرایط خلا نسبی می¬باشد( 〖 10〗^(-3) میلیمتر جیوه ) و این امر به این خاطرمی¬باشد که اگر این موتور در شرایط عدم خلا نسبی راه اندازی شود پره هایی که روی روتور نصب شده است ( شکل4-7 ) خم شده و موتور دیگر قابل استفاده نمی-باشد . بعد از خلا نسبی این موتور راه اندازی شده و شرایط خلایی در حدود 〖10〗^(-10) میلیمتر جیوه می¬باشد.
4-6 کاربرد این موتور
این موتور به دلیل سرعت بالا و تمیز بودن ( در محیط خلا به شدت اهمیت دارد ) و همچنین قیمت بالایی که دارد تنها در صنایع High Tech استفاده می¬شود.
از جمله صنایعی که از این موتور ها استفاده می¬کنند عبارتند از صنایع مرتبط با
– سیستم های خلا
– لایه نشانی
– ابررسانایی
– میکرو و نانو الکترونیک
– …
در حال حاضر برخی از شرکت ها و صنایع نظامی چنین پروژه هایی را دنبال می¬کنند. شرکت یار نیکان صالح از جمله شرکت هایی است که در تمام زمینه های فوق با جدیت تمام مشغول به طراحی و ساخت بوده تا کشور را در این زمینه به خود کفایی برساند.

پمپ موتور

پمپ موتور

4-1 بررسی پمپ توربومولکولی موجود در شرکت یارنیکان صالح…..57
4-2 توضیحات فنی……………………………………………………….57
4-3 استاتور………………………………………………………………57
4-4 روتور………………………………………………………………..57
4-5 طرز کار این موتور به هنگام راه اندازی…………………………58
4-6 کاربرد این موتور………………………………………………….58
4-7 بررسی ورقه های استاتور………………………………………62
4-8 بررسی هسته و نقش آن در موتور…………………………….62
4-9 ساختار و عملکرد استاتور……………………………………..65
4-10 بررسی انواع ورقه های استاتور از نظر ضخامت وجنس………………………………………………………………….66
4-10-1 ورقه های فولادی نورد سرد………………………………..67
4-10-2 ترکیبات فولاد با سیلیکون………………………………….68
4-10-3 آلیاژ آهن – نیکل…………………………………………….69
4-10-4 آلیاژ آهن – کبالت…………………………………………..70
4-10-5 آلیاژهای آمورف……………………………………………..71
4-10-6 آلیاژهای پودر شده…………………………………………71
4-11 نحوه برش و چگونگی سر هم کردن لایه ها………………72
4-11-1برش لایه ها(ورقه ها)……………………………………72
4-11-1-1روش اول………………………………………………….73
4-11-1-2 روش دوم…………………………………………………..73
4-11-1-3 روش سوم…………………………………………………..73
4-12 سر هم کردن لایه ها …………………………………………..75
4-12-1 اتصال از طریق چسب و لاکتیت …………………………….75
4-12-2 اتصال از طریق پرچ…………………………………………..76
4-12-3 اتصال از طریق جوش …………………………………………77
4-12-4 اتصال از طریق خودگیری و خطوط شیار ……………………77

فصل پنجم : شبیه سازی

5- 1 شبیه سازی شتاب گیری و حالت کار دائمی در حالت تغذیه بوسیله اینورتر جریان ناپیوسته120 درجه…………………………………………………………80
5-2 عملکرد موتور BLDC با تغذیه اینورتر 120 درجه………………….80
5-3 نمودارهای شبیه سازی توسط اینورتر جریان 120 درجه…………82
5-4 بررسی بروز خطای تک فاز در حالت بی باری موتور………………87
5-4-1 خطای تک فاز در حالت بی باری موتور………………………….87
5-4-2 تحلیل بروز خطای تک فاز بر روی موتور BLDC در حالت وجود بار مکانیکی…………………………………………………………………..96
5-4-2-1 قطع یک فاز در حالت وجود بار مکانیکی .متوسط…………97
5-4-2-2 قطع یک فاز در حالت وجود بار مکانیکی سنگین…………..104
5-5 مقایسه بروز خطا در حالت موتور با قطب های بیشتر…………108
5-6 مشخصات موتور تحت شبیه سازی…………………………….110
5-7 شماتیک مدار شبیه سازی شده توسط نرم افزار MATLAB ..ا……111
5-8 بلوک دیاگرام مربوط به مدار کنترل زاویه آتش کلیدها……………….111

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل ششم.

6-1نتیجه گیری………………………………………………………………113
فهرست منابع و مراجع……………………………………………………….115

 

Abstract
In this thesis first of all in the first chapter the basis and structure of BLDC machine is surveyed In the second chapter we will survey the control methods of BLDC motors. The methods like soft switching and vector control of velocity and direct torque control DTC are analyzed In third chapter power and velocity confine of BLDC motors will be surveyed  In forth chapter we explain the function of different parts of a real substance of BLCD motor like structure, workmanship, usage, and function. In the end of this chapter we also explain how to make a stator In the relative topics to BLDC motors, control and survey of their situations under error status have special importance. In fifth chapter we will analyze function of BLDC motor under 120 degree inverter supply of current. The produced mono phase error on the motor may be produced in different ways In this chapter we discuss the survey of produced mono phase errors in without load status, average mechanical load and heavy mechanical load



  مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان