11818

11818

طراحي و بهينه سازي موتور القايي خطي با در نظر گرفتن اثر انتهايي

دكتري

برق - قدرت

اسفند ماه 1391

اسفند ماه 1391

دكتر عباس شولايي

چكيده در اين رساله پارامترهاي مدار معادل موتورهاي القايي خطي يك¬طرفه با استفاده از روابط پايه و تحليل نيروي محركة مغناطيسي محاسبه شده است. همچنين با استفاده از تحليل مغناطيسي يك بعدي و دو بعدي، ميدان¬هاي مغناطيسي در فاصلة هوايي و نيز نيروي رانش توليد شده توسط موتور مورد محاسبه قرار گرفته است. با توجه به اهميت پديده اثر انتهايي در عملكرد موتور، با استفاده از مدل مداري ارائه شده توسط Duncan، رابطه¬اي تحليلي براي مدل كردن اين پديده به صورت نيروي ترمزي مزاحم ارائه شده است. با استفاده از رابطة ارائه شده و با در نظر گرفتن پديده¬هاي مختلفي نظير اثر لبه¬اي، اثر پوستي و اشباع آهن ثانويه، روابطي جديد براي بازده، ضريب توان ورودي و نيروي رانش خروجي ارائه شده است. بر اساس روابط بدست آمده، الگوريتم جديدي براي طراحي موتورهاي القايي خطي يك¬طرفه ارائه مي¬شود كه در آن نيازي به تكرار نبوده و نيروي رانش خروجي مطلوب مستقيم بدست مي¬آيد. براي بررسي تأثير متغيرهاي مستقل طراحي بر روي پارامترهاي خروجي ماشين و عملكرد آن، موتور طراحي شده با استفاده از نرم افزار MATLAB شبيه¬سازي شده و نتايج حاصل مورد ارزيابي و تحليل قرار گرفته است. همچنين تأثير فركانس ورودي بر روي مشخصات مغناطيسي آهن ثانويه و نيز عملكرد موتور بررسي شده است. موتورهاي القايي خطي يك¬طرفه در كنار تمام مزايا، داراي معايبي نيز هستند كه استفاده از آن¬ها را با چالش روبرو كرده است. از جمله مي¬توان به پايين بودن بازده و ضريب توان آن‌ها اشاره نمود. در اين رساله به منظور افزايش هم‌زمان بازده و ضريب توان و نيز كاهش وزن اوليه و نيروي ترمزي ناشي از اثر انتهايي، موتور طراحي شده با استفاده از الگوريتم ژنتيك بهينه¬سازي شده است. همچنين وجود نيروي عمودي در موتورهاي القايي خطي يك¬طرفه موجب ايجاد مشكلاتي در عملكرد آن¬ها مي¬شود. بنابراين در بهينه¬سازي، علاوه بر موارد ذكر شده اين نيرو نيز حذف گرديده است. براي بررسي عملكرد گذرا، مدل ديناميكي موتور القايي خطي با لحاظ نمودن اثر انتهايي اصلاح شده و رفتار موتور با تغيير بار مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين براي كنترل سرعت از روش كنترل برداري غير مستقيم استفاده شده است. براي ارزيابي ميزان دقت مدل و طراحي بهينه پيشنهادي، از نتايج آزمايشگاهي و روش اجزاء محدود دو بعدي و سه¬بعدي استفاده شده است. با استفاده از نتايج آزمايش¬هاي صورت گرفته بر روي موتور، پارامترهاي مدل مداري به دست آمده از روش تحليلي مورد تأييد قرار گرفته است. همچنين نتايج حاصل از بهينه¬سازي با نتايج روش اجزاء محدود مورد مقايسه و ارزيابي قرار گرفته است. واژه¬هاي كليدي: موتور القايي خطي، بهينه¬سازي طراحي، نيروي ترمزي اثر انتهايي و نيروي رانش