14581

14581

طراحي موتور كششي سنكرون آهنرباي دايم براي كاربرد راه آهن برقي پرسرعت

كارشناسي ارشد

قدرت - الكترونيك قدرت و ماشين‌هاي الكتريكي

بهمن ماه 1393

بهمن ماه 1393

دكتر ابوالفضل واحدي

برق

چكيده امروزه راه‌آهن برقي به عنوان يك راه حل اساسي براي حمل و نقل مناطق پرجمعيت مطرح شده است. با گذشت زمان و مطالعه‌ي پيشرفت فناوري حمل و نقل ريلي، اهميت حمل و نقل ريلي آشكارتر مي‌گردد. سيستم كششي يكي از بخش‌هاي راه آهن برقي مي‌باشد كه موتور كششي الكتريكي يكي از اساسي‌ترين اجزاي سيستم كششي است. در اين پايان‌نامه ابتدا مروري بر پيشرفت تكنولوژي قطارهاي پرسرعت مي‌شود. سپس معادلات حركت قطار استخراج مي‌گردد. با توجه به معادلات حركت قطار، مشخصات فيزيكي قطار، سرعت حالت ماندگار قطار و زمان مطلوب رسيدن از حالت سكون به سرعت ماندگار، توان نامي و سرعت نامي موتور كششي تعيين مي‌شود. طراحي موتور كششي بر اين اساس صورت مي‌پذيرد. در ادامه با استفاده از روش پارامترهاي فشرده، مدار معادل مغناطيسي موتور سنكرون آهنرباي دايم داخلي ارايه مي‌گردد و روابط تحليلي براي چگالي شار فاصله هوايي و گشتاور الكترومغناطيسي موتور استخراج مي‌شود. براي يك موتور نمونه، نتايج حاصل از شبيه‌سازي به روش المان‌هاي محدود كه توسط نرم افزار ANSYS Maxwell انجام شده است، با نتايج حاصل از روش تحليلي مقايسه مي‌گردد. سپس با استفاده از روابط مقدماتي در طراحي ماشين‌هاي الكتريكي و آناليز حساسيت بر روي پارامترهاي موتور، طراحي پايه صورت مي‌گيرد. ضعف ساختار مرسوم براي آهنرباي دايم را كه مغناطيس زدايي در نزديكي نقاط اتصال آهنرباي مركزي با آهنرباي جانبي مي‌باشد، با ايجاد يك پل از فاصله‌ي هوايي بين آهنرباي مركزي و جانبي برطرف مي‌شود. بر مبناي آناليز حساسيت بر روي پارامترهاي موتور، بهينه سازي چند هدفه با يكي از روش‌هاي شبه نيوتون به نام BFGS و با هدف افزايش چگالي گشتاور و كاهش ريپل گشتاور صورت مي‌پذيرد. در نهايت تحليل حرارتي موتور طراحي شده توسط نرم افزار Cerdat-Flux انجام مي‌شود. واژه‌هاي كليدي: موتور كششي سنكرون آهنرباي دايم- بهينه سازي چند هدفه- روش شبه نيوتون.