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 موتورهاي 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 : شناسايي مباني و ساختمان ماشينهاي 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 ماشين هاي الكتريكي آشكارگردد کافی است به این مثال توجه کرد :
همانگونه که می دانیم بیشتر انرژی مصرفی به وسیله موتورهای القایی سه فاز زیر10 KW مي 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% مي 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 شبكه می کشد، در حالی که موتور القایی سه فاز 2207 W توان مي كشد،لذا ذخيره توان 323 W خواهد بود.حال اگر در کشوری یک میلیون از این موتورها جایگزین گردد كاهش توان مصرفي323 MW مي باشد که معادل حذف یک توربو آلتر ناتور کاملا بزرگ از شبکه MW قدرت آن كشور مي باشد و اين نيز به نوبه خود سبب كاهش 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 كرد که سنگ معدن طبیعی مغناطيسيFe3O4 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 گامي به سوي موتورهاي با راندمان بالا……………………………………..3
1-2 PM ها جايگزين شايسته سيستم هاي تحريك الكترومغناطيسي………..3
1-3 تاريخچه مغناطيسهاي دائم……………………………………………………4
1-4 خواص مغناطيسي اجسام……………………………………………………5
1-4-1 ديا مغناطيس…………………………………………………………………5
1-4-2پارامغناطيس…………………………………………………………………….5
1-4-3 فرومغناطيس………………………………………………………………….7
1-5 ضدمغناطيس و فري مغناطيس……………………………………………….8
1-6 هيسترزيس…………………………………………………………………….9
1-7 دسته بندي مواد مغناطيسي براساس مساحت حلقه هيسترزيس آنها…11
1-8 پارامترهاي مهم يك مغناطيس دائم…………………………………………..11
1-8-1 چگالي شار پسماند و نيروي بازدارنده……………………………………..11
1-8-2 انرژي دريافتي و انرژي دريافتي ماكزيمم…………………………………..12
1-8-3 درجه حرارت كوري…………………………………………………………….12
1-9 پايداري مواد مغناطيسي دائم………………………………………………….12
1-9-1 تاثير ميدانهاي مغناطيسي…………………………………………………..12
1-9-2 تاثير دما………………………………………………………………………14
1-10 دسته بندي مواد مغناطيسي دائم………………………………………….14
1-10-1 آلنيكو…………………………………………………………………………14
1-10-2 فريتها………………………………………………………………………..15
1-10-3 مواد مغناطيسي دائم كمياب زميني……………………………………..15
1-11 عوامل مؤثر در انتخاب نوع مواد مغناطيسي……………………………….16
1-12 دسته بندي انواع ماش……………………………………………………..17
1-13 موتورهاي مغناطيسي دائم DC (PMDC )…..ا…………………………..19
1-13-1 ساختار……………………………………………………………………..19
1-13-2 دسته بندي موتورهاي PMDC ..ا……………………………………….20
1-13-2-1 روتور شياردار معمولي…………………………………………………21
1-13-2-2 روتور بدون شيار…………………………………………………………22
1-13-2-3 روتورهاي كلاف متحرك……………………………………………….24
1-14 موتورهاي مغناطيس دائم AC(PMAC) ………ا………………………….24
1-15 موتورهاي DC بدون جاروبك………………………………………………..25
1-16 روابط مربوط به ولتاژ و جريان……………………………………………….27
1-17 نمودار بلوكي يك موتورBLDC……ا…………………………………………29
1-18 عملكرد موتور DC بدون زغال در حالت كار عادي…………………………29

فصل دوم : بررسي روشهاي كنترل موتور BLDC..

مثلاً در سيستم زير يك سيستم براي كنترل موتور BLDC كوچكي است كه درون يك ديسك درايو نصب شده است.
اين سيستمها به كنترل سرعت بالايي نياز دارند ، زيرا درغير اينصورت عمل خواندن ونوشتن مختل خواهد شد. هرگونه تغيير سرعت ، اثر مخربي خواهد داشت معمولاً مشخصات ملزم مي كنند كه تغيير سرعت در رنج 0 تا 2 ،rmp در سرعت مورد نظر نباشد.
تكنولوژي مذكور براي درايو موتورهاييست كه درسرعتي بيشتر از 7200rpm در حال چرخش هستند. بيشتر درايوها ، از اين نوع درون كامپيوترهاي قابل حمل استفاده مي شوند ، پس از باتري استفاده مي كنند. بدين دليل ، لازم ا ست كه راندمان بالايي داشته باشند تا عمر باتري طولاني تر گردد. درايوهاي قديمي ارزان و ساده هستند ولي بازده آنها پايين است . درايوهاي مدرن از كنترلرهاي اينورتري استفاده مي كنند كه حاوي MOSFET هستند يك مشكل عمده ي كنترلر اين نوع موتورها ،اين است كه در يك ولتاژ ثابت كار مي كنند. ولتاژ كامل ، در اول كار ، براي ماكزيمم شتاب راه اندازي لازم است ، ولي در سرعت نامي يا نزديك به آن ، به ولتاژ خيلي كمتري نياز است ، خيلي كمتر از ولتاژ منبع ، بدين دليل ، ولتاژ بايد كنترل شود. در درايوهاي ابتدايي ، اين تكنولوژي بدين صورت استفاده مي شود كه MOSFET ها را در ناحيه ي غير اشباع استفاده مي كردند . اين حالت ، تلفات بالايي داشت و اين حرارت ايجاد شده در ترانزيستورها ، اثر مخربي بر عملكرد درايو داشت . يك كنترل كننده ي ولتاژ ، مثل PWM يا مبدل رزنانسي براحتي مي توانست براين مشكل فايق آيد. شكل 2-5 ولتاژ و emf برگشتي هر يك را نشان مي دهد. يك منبع متغير ، جريان ورودي را بهبود مي بخشد و در نتيجه تلفات نيز بسيار كاهش مي يابند.

2-1 SOFT SWITCHING …………………………………………………..ا…..33
2-1-1 شيوه كار…………………………………………………………………..34
2-2 كنترل برداري سرعت……………………………………………………….35
2-2-1 بخش هاي مدار…………………………………………………………….39
2-2-1-1 بخش كنترل كننده………………………………………………………39
2-2-1-2 مبدل جريان هاي dq به abc …..ا……………………………………39
2-2-1-3 اينورتر………………………………………………………………….40
2-3 روش كنترل مستقيم گشتاور (DTC)…ا………………………………41
2-3-1 اينورتر موتور BLDC در كنترل مستقيم شار و گشتاور……………..41
2-3-2 تخمين مكان شار استاتور در هر پريود نمونه برداري……………….44
2-3-3 تخمين گر سرعت روتور در هر پريود نمونه برداري…………………..47
2-3-4 كنترل مستقيم دامنه شار استاتور……………………………………48

فصل سوم : شناسايي محدوده قدرت و سرعت

مشخصه هاي اندازه گيري شده n(M) و I(M) يعني سرعت / گشتاور و جريان / گشتاور كه مطابق شكل 3-1، براي يك موتور DC بدون جاروبك داده شده است.
بازده η (شكل 3-1)، بيشينه اي برابر 50 درصد،حول نقطه كار MN=1 Ncm ،ns=6000 rpm و PN=6.28 W دارد.با اندكي مشكل مي توان با موتور هاي كوچكتر نيز به همين مقدار(تقريبا 1W ) رسيد.
يك دليل وجود بازده ضعيف براي يك وتور DC تلفات اهمي است كه بوجود جريان نامنظم در كلافهاي انفرادي مربوط مي شود.در مدارهاي داراي اتصال پل كه در آنها جربان از ميان كلافها از دو سو جاري است ، وبراي نسبت طولاني تري از زمان كل ، و در مواردي كه مواد آهن ربايي دائم مرغوب به كار رفته ،بازده تا حد زيادي بهبود مي يابد.در آهن رباهاي موتورهاي بزرگتر،با ساماريم-كبالت، بازده مي تواند از 80% تجاوز كند.
گشتاور هاي راه اندزي موتور هاي DC بدون جاروبك مثل موتور هاي DC سنتي زيادند ،اما تموج بيشتري دارند كه به موقعيت روتور بستگي دارد واين به ويژه در موتور هاي ساده با تعداد كلاف هاي كم زياد است.
موتورهاي DC بدون جاروبك در بازه اي از طراحي ها وجود دارند و توان اسمي آنها،بيش از W 105× 2 است.با اين حال در بيشتر موارد،موتورهاي عرضه شده سرعت هايي كمتر از 104rpm دارند.موتورهايي هم وجود دارند كه مي توانند تا سرعت 105rpm بچرخند.موتور هاي DC بدون جاروبك مشخصه ها و عملكردي مشابه موتورهاي DC سنتي دارند.
3-2 خواص موتورهاي BLDC :
موتور هاي DC بدون جاروبك تنها در راه اندازهاي كوچك ،تا 20W در دسترس اند.اما در همين محدوده تواني داراي خواص جالب زير هم هستند:
• طول عمر موتورهاي DC بدمون جاروبك حتي در سرعت هاي كار زياد بسيار طولاني است و درست مانند موتورهاي القايي و سنكرون ،عمر آنها فقط به عمر ياتاقان (<104 h ) محدود مي شود.
• به علت عدم وجود اتصالات لغزان ،موتورهاي DC بدون جاروبك بسيار قابل اطمينان هستند.اجزاي به كار رفته در آنها تغييراتي بازمان ندارند و از اين رو در طي عمر كاري خود مشخصه هايشان را حفظ مي كنند.
• عدم وجود كموتاتور ،وسايل مانع پارازيت راديويي را غير ضروري مي سازد.
• موتور هاي DC بدون جاروبك را مي توان به گونه اي ساخت كه بدون هزينه اضافي،و نيز چندين سرعت كنترل شده الكترونيكي قابل كليدزني ،تنظيم سرعت خوبي داشته باشد.

3-1 مشخصه هاي سرعت و جريان برحسب گشتاور…………………..51
3-2 خواص موتورهاي BLDC ………………………………………..ا…..51
3-3 كاربردها……………………………………………………………….53
3-4 چشم انداز…………………………………………………………….55

فصل چهارم : بررسي نمونه هاي واقعي.

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 بررسي پمپ توربومولكولي موجود در شركت يارنيكان صالح…..57
4-2 توضيحات فني……………………………………………………….57
4-3 استاتور………………………………………………………………57
4-4 روتور………………………………………………………………..57
4-5 طرز كار اين موتور به هنگام راه اندازي…………………………58
4-6 كاربرد اين موتور………………………………………………….58
4-7 بررسي ورقه هاي استاتور………………………………………62
4-8 بررسي هسته و نقش آن در موتور…………………………….62
4-9 ساختار و عملكرد استاتور……………………………………..65
4-10 بررسي انواع ورقه هاي استاتور از نظر ضخامت وجنس………………………………………………………………….66
4-10-1 ورقه هاي فولادي نورد سرد………………………………..67
4-10-2 تركيبات فولاد با سيليكون………………………………….68
4-10-3 آلياژ آهن – نيكل…………………………………………….69
4-10-4 آلياژ آهن – كبالت…………………………………………..70
4-10-5 آلياژهاي آمورف……………………………………………..71
4-10-6 آلياژهاي پودر شده…………………………………………71
4-11 نحوه برش و چگونگي سر هم كردن لايه ها………………72
4-11-1برش لايه 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 كردن لايه ها …………………………………………..75
4-12-1 اتصال از طريق چسب و لاكتيت …………………………….75
4-12-2 اتصال از طريق پرچ…………………………………………..76
4-12-3 اتصال از طريق جوش …………………………………………77
4-12-4 اتصال از طريق خودگيري و خطوط شيار ……………………77

فصل پنجم : شبيه سازي

5- 1 شبيه سازي شتاب گیری و حالت کار دائمی در حالت تغذیه بوسیله اینورتر جریان ناپیوسته120 درجه…………………………………………………………80
5-2 عملكرد موتور BLDC با تغذيه اينورتر 120 درجه………………….80
5-3 نمودارهاي شبيه سازي توسط اينورتر جريان 120 درجه…………82
5-4 بررسي بروز خطاي تك فاز در حالت بي باري موتور………………87
5-4-1 خطاي تك فاز در حالت بي باري موتور………………………….87
5-4-2 تحليل بروز خطاي تك فاز بر روي موتور BLDC در حالت وجود بار مكانيكي…………………………………………………………………..96
5-4-2-1 قطع يك فاز در حالت وجود بار مكانيكي .متوسط…………97
5-4-2-2 قطع يك فاز در حالت وجود بار مكانيكي سنگين…………..104
5-5 مقايسه بروز خطا در حالت موتور با قطب هاي بيشتر…………108
5-6 مشخصات موتور تحت شبيه سازي…………………………….110
5-7 شماتيك مدار شبيه سازي شده توسط نرم افزار MATLAB ..ا……111
5-8 بلوك دياگرام مربوط به مدار كنترل زاويه آتش كليدها……………….111

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

فصل ششم.

6-1نتيجه گيري………………………………………………………………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