پروژه بررسی و تحلیل درایوهای تراکشن جریان مستقیم و القایی. doc

نوع فایل: word

قابل ویرایش 150 صفحه

مقدمه:

برای بررسی خصوصیات روشهای مختلف محرک لوکوموتیو، ابتدا باید مشخصات حرکتی (Synematic Characteristics) لوکوموتیوها در حالت کلی بررسی شود و سپس روشهای مناسب برای ایجاد آن مشخصات حرکتی انتخاب گردد.

در این فصل، ابتدا معادلات حرکتی و دینامیکی (Synematic & Dynamic Equations ) حاکم بر قطار بدست آمده و در نهایت ویژگیهای موتورهای الکتریکی لکوموتیو در حالت ایده آل نتیجه خواهد داد.

فهرست مطالب:

1) تعیین مشخصات حرکتی قطار

نیروی محرک قطار

نیروی مقاوم قطار ( Train Resistance )

الف) مقاومت مخصوص چرخشی:

ب) مقاومت مخصوص شیب (Specific Grade Resistance):

ت) مقاومت مخصوص شتاب:

نیروی ترمز گیری قطار

ناحیه 1 از لحظه to تا t1

ناحیه 2 از لحظه t1 تا t2

ناحیه 3 از لحظه t2 تا t3

ناحیه 4 از لحظه t3 تا t4

ناحیه 5 از لحظه t4 تا t5

1-2) تعیین مشخصات موتورهای کششی

1-2-1) مشخصه گشتاور – سرعت موتورهای الکتریکی

1-2-2) عملکرد موازی

1-2-3) نوسانهای ولتاژ

1-2-4)محدودیت وزن وحجم

فصل دوم

موتورهای تراکشن جریان مستقیم

تاریخچه سیستم های حمل و نقل الکتریکی DC

2-2) موتور جریان مستقیم با تحریک موازی

2-3) موتورهای جریان مستقیم با تحریک مجزا

2-3-1) معادلات ماشین جریان مستقیم با تحریک مجزا

2-3-2) کنترل ماشین جریان مستقیم با تحریک مجزا در حالت موتوری

الف) ناحیه اول موتوری

ب) ناحیه دوم موتوری

2-3-3) کنترل ماشین جریان مستقیم با تحریک مجزا درحالت ژنراتوری

الف) ناحیه اول ژنراتوری

ب) ناحیه دوم ژنراتوری

ج) ناحیه سوم ژنراتوری

2-4) موتور جریان مستقیم با تحریک سری

2-4-1) معادلات ماشین جریان مستقیم با تحریک سری

2-4-2) کنترل ماشین جریان مستقیم با تحریک سری در حالت موتوری

الف) ناحیه اول موتوری

ب) ناحیه دوم موتوری

شکل (12-2) منحنی مشخصه های ماشین سری در ناحیه دوم موتوری

2-4-3) کنترل ماشین جریان مستقیم با تحریک سری در حالت ژنراتوری

ناحیه اول ژنراتوری

ناحیه دوم ژنراتوری

ناحیه سوم ژنراتوری

فصل سوم

مدارهای کنترل سیستم های تراکشنن جریان مستقیم

موتور جریان مستقیم تحریک سری با کنترل مقاومتی

(1-3)مدار کامل روش قدیمی کنترل موتور تحریک سری

موتور جریان مستقیم تحریک سری با کنترل چاپر یک ربعی

موتور جریان مستقیم تحریک سری با کنترل چاپر دو ربعی

موتور جریان مستقیم تحریک سری با کنترل چاپر ترکیبی

موتور جریان مستقیم موازی با کنترل چاپر چهار ناحیه ای

نتیجه گیری

فصل چهارم

ملاحظات کاربردی در سیستم های

تراکشن القایی

تاریخچه سیستم های حمل و نقل الکتریکی AC

مقایسه کاربرد موتورهای القایی قفسه سنجابی با انواع دیگرسیستم های کشنده

( Traction )

4-2-1) مقایسه با موتور DC

سرعتهای زیاد

مقاومت و قابلیت بالا و هزینه نگهداری و تعمیرات کم

گشتاور یکنواخت بالا با قابلیت اضافه بار ذاتی

نسبت توان به وزن بالا:

قابلیت ترمز احیا کنندة ذاتی

مشخصه گشتاور – سرعت تند (Hteep )

عملکرد پایدار با اتصل موازی:

4-2-2) مقایسه با موتور سنکرون:

4-2-3) مقایسه با موتور سوئیچ رلوکتانس و سنکرون رلوکتانس

مدار معادل تکفاز و معادلات حاکم بر موتور القایی در حالت دائمی سینوسی

4-3-1) ایجاد گشتاور در موتور القایی سه فاز

4-3-2)مدار معادل تکفاز

4-3-3) V/f ثابت

4-3-4) عملکرد ولتاژ متغیر

4-3-5) عملکرد فرکانس متغیر

4-3-6)عملکرد جریان کنترل کننده استاتور

شکل(10-4) منحنی گشتاور- لغزش با جریان های متفاوت استاتور

4-3-7)عملکرد HP ثابت (Constant-Horse Power)

فصل پنجم

طراحی و مقادیر نامی موتور و اینورتر در سیستم های تراکشن القایی

5-1) کلیات طراحی موتور و اینورتر در سیستم های تراکشن

5-2) طراحی موتور القایی برای کاربردهای تراکشن

5-2-1) مشخصه های الکترومغناطیسی (Electromagnetic Characteristic)

5-2-2) معیار طراحی موتور

الف) تعداد قطب

ب) نسبت طول رتور به قطر رتور

پ) تعداد شیار استاتور و رتور

ت) ضخامت فاصله هوایی

ج) چگالی جریان استاتور و رتور

5-2-3) سوئیچینگ تغذیه

5-3) فاکتورهای احیا کنندگی (Regeneration Factors)

5-4) بررسی نمونه عملی

5-4-1) نیازهای عملکردی

5-4-2) نیازهای ترمزی

5-4-3) طراحی الکتریکی

5-4-4) نوسان های گشتاور

فصل ششم

درایوهای تراکشن اینورتری پیشرفته و کنترل آنها

6-1) سیر تکامل درایو AC در سیستم های تراکشن

6-2) درایوهای تراکشن موتور القایی

6-2-1) چاپر (DC Chopper )DC

6-2-2) درایوهای تراکشن اینورتر منبع جریان تغذیة DC

6-2-2-1) ترمز احیاء کننده در درایوهای اینورتر منبع جریان

6-2-3) درایوهای تراکشن اینورتر منبع ولتاژ تغذیه DC

6-2-3-1) اینورتر منبع ولتاژ(VSI)

6-2-3-2) درایوهای تراکشن اینورتر دوسطحی

6-2-3-3) درایوهای تراکشن اینورتر سه سطحی

6-2-4) درایوهای تراکشن VSI تغذیه AC مبدل پالس

6-2-5) سیستم نیرو محرکة توان بالای لوکوموتیو BR120

6-2-6) بررسی انواع روش های PWM

6-2-6-1) PWM موج مربعی(Square – Wave PWM)

عملکردثابت PWM موج مربعی

6-2-6-2) PWM سینوسی (Sinusoidal PWM)

عملکردثابت PWM سینوسی

6-2-6-3) PWMبا کنترل جریان

پیوست 1

مقایسه سیستم های محرک انواع لوکوموتیو و انتخاب سیستم مناسب برای حمل و نقل ریلی

مقدمه

لکوموتیو بخاری

لکوموتیو الکتریکی

لکوموتیوهای دیزل – الکتریک

نتیجه گیری

پیوست 2

داده های مربوط به موتورهای کششی

منابع و مآخذ

فهرست اشکال:

شکل (1-1) منحنی نیروی کششی F بر حسب سرعت V لکوموتیو

شکل (2-1) اثر مقاومت شیب بر روی سرعت قطار

شکل( 3-1) منحنی نیروی ترمز گیری قطار شامل ترمزگیری الکتریکی و مکانیکی در سرعتهای مختلف

شکل (4-1) منحنی های سرعت بر حسب زمان و نیروی محرک بر حسب سرعت قطار

شکل (5-1) منحنی گشتاور الکتریکی بر حسب سرعت موتور

شکل (6-1) منحنی گشتاور باز دارنده الکتریکی بر حسب سرعت

شکل (1-2) مشخصه گشتاور الکتریکی و جریان آرمیچر بر حسب سرعتموتور تحریک موازی

شکل (2-2) مدل ماشین تحریک مجزا با فرض خطی بودن مشخصه مغناطیسی

شکل (3-2) منحنی مشخصه های موتور در ناحیه اول

شکل (4-2) منحنی مشخصه های موتور در ناحیه دوم

شکل (5-2) منحنی مشخصه های ژنراتور در حالت توان ثابت در ناحیه اول

شکل (6-2) منحنی مشحصه های ژنراتور در حالت گشتاور ثابت در ناحیه اول

شکل (7-2) منحنی مشخصه های ماشین در ناحیه دوم ژنراتوری

شکل (8-2) منحنی مشخصه های ماشین در ناحیه سوم ژنراتوری

شکل (9-2) مدل یک ماشین تحریک سری با فرض خطی بودن مشخصه مغناطیسی

شکل (10-2) منحنی مشخصه های ماشین سری در ناحیه اول موتوری

شکل (11-2) مقاومت قابل تنظیم برای کنترل ماشین در ناحیه دوم موتوری

شکل (13-2) منحنی مشخصه های ماشین سری در ناحیه اول ژنراتوری در حالت توان ثابت

شکل (14-2) منحنی مشخصه های ماشین سری در ناحیه اول ژنراتوری در حالت گشتاور ثابت

شکل (15-2) منحنی مشخصه ماشین سری در ناحیه دوم ژنراتوری

شکل (16-2) منحنی مشخصه ماشین سری در ناحیه دوم ژنراتوری

شکل (2-3) چگونگی تغییر گشتاور موتور بوسیله مدار کنترل مقاومتی

شکل (4-3) یک نمونه مدار کنترل ماشین سری با قابلیت بازیابی انرژی

شکل (5-3) یک نمونه مدار کنترل با حالت گشتاور ثابت در ناحیه اول ژنراتوری

شکل(6-3) یک نمومه مدار کنترل موتور سری با قابلت عملکرد در دو حالت موتوری و ژنراتوری با استفاده از چاپر ورودی

شکل (7-3) یک نمونه مدار کنترل چاپر ترکیبی

شکل (8-3) یک نمونه مدار کنترل چاپر چهار ناحیه ای

شکل(1-4)مدار معادل تکفاز موتور القایی

شکل (2-4) دیاگرام فازوری مدار معادل شکل (1-4 ب)

شکل(3-4)مدار معادل تقریبی

شکل(4-4) منحنی گشتاور- سرعت در فرکانس و ولتاژ ثابت

شکل (5-4) منحنی گشتاور- سرعت برای ولتاژهای متفاوت استاتور

شکل (6-4) منحنی گشتاور – سرعت در فرکانس های مختلف

شکل (7-4) منحنی های گشتاور لغزش در نسبت ثابت ( هرتز/ ولت)

شکل (5-5) ماکزیمم رنج توان ثابت با استفاده از ولتاژ تغذیه ثابت

شکل (8-4) ناحیه های مختلف منحنی گشتاور – سرعت با منبع تغذیه فرکانس متغیر – ولتاژ متغیر

شکل(9-4)اتباط بین فرکانس- ولتاژدرماشین القایی

شکل (1-5) مدار قدرت اینورتر PWM

شکل (2-5) فیلتر ورودی، کنتاکتورها و مقاومت ها

شکل (3-5) مدهای کنترلی در حالت موتوری

شکل (4-5) مدهای کنترلی در حالت ترمزی

شکل (6-5) مقایسه احیاء کنندگی دو اینورتر

شکل (7-5) دیاگرام شماتیکی سیستم ترمزی

شکل (8-5) منحنی پیش بینی شده برای نیروهای ترمزی

شکل (1-6) درایوهای تراکشن با موتورهای سه فاز

شکل(2-6) مدار چاپر برای وسایل نقلیه

شکل(3-6) سیستم اینورتر منبع جریان با تغذیه DC

شکل (4-6) وضعیت های حلقه DC یک درایو اینورتر منبع جریان

شکل (5-6) اینورتر منبع ولتاژ مدار قدرت و شکل موج ها

شکل (6-6) اینورتر منبع ولتاژ سه سطحی NPC- مدار قدرت و جدول سوئیچینگ

شکل (8-6) سیستم نیرو محرکة لوکوموتیو BR120

شکل( 9-6) شکل موج های ورودی و خروجی مقایسه کننده یک اینورتر PWM موج مربعی

شکل (9-6) خروجی اینورتر PWM موج مربعی در حالتثابت

شکل(10-6) شک موج های ولتاژ یک اینورتر PWM سینوسی سه فاز

شکل (11-6) روش مدولاسیون برای قطار Eurostar

شکل(12- 6) سیستم کنترل کننده جریان PWM در حالت کلی

شکل (13-6) اینورتر PWM با کنترل جریان

فهرست جداول:

جدول (1-4) مقایسه موتور القایی با موتور سنکرون

جدول (1-5) تأثیر نسبت طول به قطر رتوربر مشخصه های موتور ( P.U.)

جدول (2-5) تأثیر تعداد شیارهای استاتور بر مشخصه های موتور (P.U. )

جدول (3-5) تأثیر ضخامت فاصله هوایی بر مشخصه های موتور (P.U. )

جدول (4-5) تأثیر ضریب kj بر مشخصه های موتور (P.U. )

جدول (5-5) مقایسه بین پارامترهای دو موتور: طرح معمولی و طرح مخصوص

منابع و مأخذ:

به صورت عکس درون فایل موجود است.