ارایه مدلی مبتنی بر تحلیل تابع سیم پیچی برای تشخیص میله های شکسته روتور موتور قفس سنجابی

این مقاله به بررسی و توسعه مدل های تحلیلی موتور القایی قفس سنجابی با هدف کاهش زمان شبیه سازی نسبت به مدل های مبتنی بر روش اجزای محدود (FEM) و فراهم سازی امکان شبیه سازی خطاهای اساسی اختصاص دارد. اهمیت این موضوع از آن جهت است که مدل های دقیق و در عین حال، سریع ابزار کلیدی در طراحی الگوریتم های تشخیص خطا، تخمین پارامترها و حل مسائل معکوس محسوب می شوند. در گام نخست مدل دینامیکی d-q با لحاظ اندوکتانس مغناطیس کنندگی غیرخطی به عنوان نقطه شروع مورد استفاده قرار گرفته است. این مدل به دلیل سادگی و جامعیت برای تحلیل رفتار کلی ماشین و پیاده سازی در درایوها و مشاهده گرها مناسب است اما تقریب های آن باعث کاهش دقت در شبیه سازی خطاهای ساختاری می شود. برای رفع این محدودیت مدل مبتنی بر تحلیل تابع سیم پیچی (WFA) توسعه یافته است که با استفاده از روابط تحلیلی امکان محاسبه اندوکتانس ها، مقاومت ها، شار، گشتاور و جریان ها را فراهم می سازد. این مدل در متلب پیاده سازی شده و قابلیت شبیه سازی خطاهایی نظیر شکستگی میله های روتور و حلقه های انتهایی را دارد. با این حال، فرض فاصله هوایی ثابت و نادیده گرفتن هارمونیک های فضایی دقت آن را در برخی کاربردها کاهش می دهد. به منظور ارتقای دقت، مدل اصلاح شده تابع سیم پیچی (MWFA) معرفی شده است. در این مدل فاصله هوایی و توابع سیم پیچی به طور جداگانه بر اساس مختصات استاتور و روتور تعریف شده و هندسه شیارها در محاسبه اندوکتانس ها و مقاومت ها لحاظ گردیده است. نتایج حاصل به صورت جداول سه بعدی ذخیره و در طول شبیه سازی آنلاین مورد استفاده قرار می گیرند. مقایسه نتایج MWFA با FEM نشان دهنده هماهنگی مطلوب همراه با کاهش چشمگیر زمان شبیه سازی است. در بخش پردازش سیگنال از تبدیل فوریه سریع و تبدیل موجک برای تحلیل جریان در نواحی گذرا و دائمی استفاده شده و با بهره گیری از فیلترهای IIR، طیف هارمونیکی جریان با وضوح بیشتری استخراج گردیده است. مقایسه طیف جریان مدل پیشنهادی با نتایج FEM، صحت و کارایی مدل را در شبیه سازی خطاها تایید می کند.

کلیدواژه ها:

موتور القایی قفس سنجابی ، مدل ، dq ، تابع سیم پیچی اصلاح شده