ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

نمذجة و محاكاة طرق تنظيم سرعة دوران المحركات التحريضية ثلاثية الطور

Simulation and analysis of various methods for speed control of Induction Motor

5036   5   270   0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2016
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

تعتبر المحركات التحريضية أكثر أنواع الآلات الكهربائية انتشارا و استخداما و في شتى المجالات و المنشآت الصناعية و المنزلية بسبب موثوقيتها العالية، و تكلفتها المنخفضة و متانتها. و مع ذلك، المحركات التحريضية ليس لديها أصلا القدرة على عملية تغير السرعة. و نتيجة لهذا السبب سابقا كانت محركات التيار المستمر DC هي الأكثر استخداما في معظم المحركات الكهربائية. و لكن أدت التطورات الأخيرة في طرق التحكم في المحركات التحريضية لاستخدامها على نطاق واسع في كافة المجالات. يوجد عدة طرق لتنظيم سرعة دوران المحركات التحريضية منها تغيير عدد أقطاب المحرك، تغيير تردد المنبع المطبق على المحرك، تغيير مقاومة الدائر، تغيير قيمة التوتر المطبق على ملف الثابت، طريقةConst)= (V/F. تعتبر طريقة Const)= (V/F من أكثر الطرق شيوعا و استخداما. في هذه الطريقة تبقى النسبة V/F ثابتة التي عندها يتولد سيالة مغناطيسية ثابتة و عندها العزم الأعظمي لا يتغير. في هذه الطريقة إن المحرك يستخدم بشكل كامل و فعال.


ملخص البحث
تتناول هذه الورقة البحثية دراسة طرق تنظيم سرعة دوران المحركات التحريضية ثلاثية الطور، وهي من أكثر أنواع الآلات الكهربائية استخدامًا في التطبيقات الصناعية والمنزلية نظرًا لموثوقيتها العالية وتكلفتها المنخفضة. تستعرض الورقة عدة طرق لتنظيم سرعة دوران المحركات التحريضية، منها تغيير عدد أقطاب المحرك، تغيير تردد المنبع، تغيير مقاومة الدائر، تغيير قيمة التوتر المطبق على ملف الثابت، وطريقة (V/F = Const) التي تعتبر الأكثر شيوعًا. تعتمد هذه الطريقة على الحفاظ على نسبة ثابتة بين الجهد والتردد، مما يحافظ على العزم الأقصى ثابتًا ويتيح استخدام المحرك بشكل كامل وفعال. يتم تحليل ومقارنة هذه الطرق باستخدام برنامج MATLAB Simulink، حيث يتم إنشاء نماذج محاكاة لكل طريقة لعرض العلاقة بين السرعة والعزم. تتناول الورقة أيضًا أهمية البحث في تحسين كفاءة المحركات التحريضية وتوفير الطاقة في المنشآت الصناعية.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: تعتبر هذه الورقة البحثية شاملة ومفصلة في تناولها لموضوع تنظيم سرعة دوران المحركات التحريضية ثلاثية الطور. ومع ذلك، يمكن الإشارة إلى بعض النقاط التي قد تحتاج إلى تحسين. أولاً، كان من الممكن تقديم المزيد من الأمثلة العملية والتطبيقات الواقعية لهذه الطرق في المنشآت الصناعية لتوضيح الفوائد الاقتصادية بشكل أكبر. ثانيًا، كان من الممكن توضيح بعض المعادلات الرياضية بشكل أكثر تفصيلاً لتسهيل فهمها من قبل القراء غير المتخصصين. أخيرًا، كان من الممكن تضمين المزيد من المقارنات بين الطرق المختلفة من حيث الكفاءة والتكلفة لتقديم رؤية أشمل للقراء.
أسئلة حول البحث
  1. ما هي الطرق المختلفة لتنظيم سرعة دوران المحركات التحريضية ثلاثية الطور؟

    تشمل الطرق المختلفة لتنظيم سرعة دوران المحركات التحريضية ثلاثية الطور تغيير عدد أقطاب المحرك، تغيير تردد المنبع، تغيير مقاومة الدائر، تغيير قيمة التوتر المطبق على ملف الثابت، وطريقة (V/F = Const).

  2. لماذا تعتبر طريقة (V/F = Const) الأكثر شيوعًا في تنظيم سرعة دوران المحركات التحريضية؟

    تعتبر طريقة (V/F = Const) الأكثر شيوعًا لأنها تحافظ على نسبة ثابتة بين الجهد والتردد، مما يحافظ على العزم الأقصى ثابتًا ويتيح استخدام المحرك بشكل كامل وفعال.

  3. ما هي أهمية استخدام برنامج MATLAB Simulink في هذه الدراسة؟

    يستخدم برنامج MATLAB Simulink في هذه الدراسة لإنشاء نماذج محاكاة لكل طريقة من طرق تنظيم سرعة دوران المحركات التحريضية، مما يساعد في تحليل ومقارنة هذه الطرق وعرض العلاقة بين السرعة والعزم.

  4. ما هي التوصيات التطبيقية التي يمكن الاستفادة منها من نتائج هذا البحث؟

    يمكن الاستفادة من نتائج هذا البحث في المنشآت الصناعية التي تتغير فيها الحمولة بشكل ملحوظ، مما يتطلب تنظيم سرعات الدوران اعتمادًا على الحمولات المذكورة، بما يساهم في التوفير من الناحية الاقتصادية.


المراجع المستخدمة
LAKHYAJyotiPhukon, NEELANJANABaruah, “A Generalized Matlab Simulink Model of a Three Phase Induction Motor” , Vol. 4, Issue 5, May2015
ALECKLeedy, “Simulink / MATLAB Dynamic Induction Motor Model for Use as a Teaching and Research Tool,” International Journal of Soft Computing and Engineering (IJSCE),ISSN: 2231-2307, Volume-3, Issue-4, September, 2013
M.S. Kumar, P.R. Babu, and S. Ramprasath , "Four Quadrant Operation of Direct Torque Control-SVPWM Based Three Phase Induction Motor Drive in MATLAB/Simulink Environment," in Proceedings of the IEEE International Conference on Advanced Communication Control and Computing Technologies (ICACCCT), pp. 397–402,2012
قيم البحث

اقرأ أيضاً

تعد دراسة الحالة الكهرومغناطيسية في الآلات و الأجهزة الكهربائية بمختلف مكوناتها أمراً بالغ الأهمية، و خاصة في مجال التصميم و الاستثمار و الأداء الأمثل. و يستخدم لتحقيق ذلك العديد من الطرائق التي تتفاوت بدرجة دقتها و سهولة إمكانياتها. يهدف هذا البحث إلى دراسة الحقول الكهرومغناطيسية في المحركات التحريضية ثلاثية الطور من خلال التقنيات الرقمية لتحليلها، باستخدام البيئات البرمجية المتقدمة لإيجاد محددات الحقول و معاملاتها و توزعها في هذه الآلات، لأن هذه الحقول تشكل المبدأ الأساسي في عمل هذه المحركات. استخدمت في هذا البحث طريقة العناصر المنتهية بمساعدة الحاسوب لحل المعادلات المغناطيسية المعقدة انطلاقاً من معادلات ماكسويل. تم تحقيق الدراسة بمحاكاة الحقل المغناطيسي في الآلة التحريضية بمساعدة الحزمة البرمجية ANSYS. من خلال النتائج العملية للنمذجة تبين لنا إمكانية دراسة أداء الآلة التحريضية انطلاقاً من تحديد توزع الحقول الكهرطيسية في الأجزاء المختلفة منها بهدف الحصول على التصميم الأمثل للآلة .
يتضمن هذا البحث طريقة للتحكم بسرعة محرك حثي ثلاثي الطور باستخدام تقنية سيطرة المتجه المباشر بدون متحسس للسرعة بالاعتماد على نظرية تقييم فيض الجزء الساكن للمحرك. وتتكون منظومة سوق المحرك من معدل قنطري ثلاثي الطور غير محكوم وعاكس يعمل بنظام تضمين عرض ا لنبضة بتقنية المتجه الفراغي للتشغيل والسيطرة على سرعة المحرك تحت عزوم ميكانيكية مختلفة. تم تقييم سرعة الدوار من خلال تقييم تردد الانزلاق للمحرك واستخدامه كتغذية خلفية بدل متحسس السرعة ألاسترجاعي (تاكوميتر) وفق التقنية أعلاه. تم استخدم تقنية الفولتية/تردد مع المتحكم التكاملي التناسبي للحصول على استجابة دقيقة من خلال المقارنة بين السرعة المطلوبة والسرعة المخمنة للوصول إلى دقة واستجابة جيدة بعد حساب قيم الكسب التناسبي وزمن التكامل للمتحكم. وكانت نتائج التمثيل الحاسوبي باستخدام برنامج (Matlab\Simulink) لاستجابة السيطرة على سرعة المحرك للحالة المستقرة والديناميكية لعزوم بحدود (5-10N.m) مرضية وبأقل خطأ ممكن وكذلك أوضحت النتائج فولتية وتيار وفيض الساكن المقيّمة للمحرك في أطار المرجع الثابت والمرجع التزامني الدوار للمحور المباشر والعمودي، والسرعة التزامنية وسرعة الدوار وسرعة الانزلاق المخمنة لسرع تتراوح (250-1486rpm).
درِس في هذا البحث النموذج الرياضي الديناميكي المبسط للمحرك الخطوي الهجين، و الهدف هو تبسيط الدراسة و التركيز على جوانب محددة في هذا الموضوع. و قد وضع النموذج الرياضي، الذي يصف الأداء الديناميكي (الميكانيكي و الكهربائي) للمحرك المدروس. إِذ يعطى النمو ذج الميكانيكي بقوانين نيوتن، أما النموذج الكهربائي فيعطى بقوانين كيرشوف للدارة المكافئة الكهربائية لكل طور.
تم في هذا البحث بناء نموذج لنظام قيادة كهربائي يستخدم محرك تحريضي ثلاثي الطور ذي دائر مقصور باستخدام طريقة الحقل الموجه و ذلك للتحكم بكل من السرعة، الفيض و التيار. تم استخدام منظمات تناسبية تكاملية في دارة التحكم، أما نموذج الآلة فتم تشكيله بالاعتماد على معادلات الآلة التحريضية المكتوبة في الإحداثيات الثابتة. لإتمام عملية التحكم دون قياس فيض الدائر تم بناء نموذج للفيض انطلاقاً من القيم المقاسة لكل من تيار الثابت و سرعة الدائر التي يمكن قياسها بشكل مباشر و تم التحقق من النموذج بنتائج تم الحصول عليها باستخدام بيئة Matlab-Simulink.
يعد استخدام محولات التحكم بزاوية الطور PST)) ضرورة ملحة في الشبكات الكهربائية التي يتم العمل على تحسين مردودها لأنها تتيح التحكم بسريان الاستطاعة في خطوط الشبكة بما يفيد في تقليل الضياعات. تعد PST تقانة ناضجة يستخدمها مشغلو شبكة النقل الكهربائية فهي تقدم حلاً متكاملاً للتحكم بسريان الاستطاعة يتصف بالوثوقية العالية و الاقتصادية. تم في هذا البحث التعرض إلى تصنيف محولات التحكم بزاوية الطور و استخداماتها، كما تم اقتراح نموذج حاسوبي يتسم بالبساطة دون الخوض في تفاصيل التحكم في هذا المحول، حيث يعطي النموذج المقترح نتائج استخدام هذا المحول عن طريق تمثيل توتر الإزاحة بالطور و قد تم تمثيل هذا النموذج على برنامج Matlab/Simulink اعتماداً على النموذج الرياضي الذي تم بناؤه في بيئة matlab أصبح لدينا نموذجاً مقترحاً يبين أثر هذا المحول عن طريق تمثيل التوتر على خرجه و قد تم التحقق من النتائج باستخدام برنامج neplan و ذلك بدراسة حالة بينت دور هذا النوع من المحولات في التحكم بسريان الاستطاعة و الآثار الإيجابية على الشبكة المتمثلة في تحسين التوتر و تقليل الضياعات.
التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا