آنالیز درایوهای کششی الکتریکی

آنالیز درایوهای کششی الکتریکی

آنالیز درایوهای کششی الکتریکی
درایوهای تراكشن جریان القایی
سیستم های تراكشن الكتریكی
درایوهای تراكشن جریان مستقیم
دانلود پایان نامه رشته الكترونیک
دانلود پایان نامه الكترونیک
درایوهای کششی
درایوهای تراکشن

رفتن به سایت اصلی

دانلود پایان نامه مهندسی الكترونیک

آنالیز درایوهای کششی الکتریکی

 

 

پیشگفتار

در گذشته بیشتر ماشین های حمل و نقل از ولتاژ DC  ثابت ریل سوم بوسیله درایوهای DC تغذیه می شدند. موتورها بوسیله كنترل كننده های نوع مقاومتی، كه شتاب لازم را برای ماشین فراهم می كردند، كنترل می شدند. این سیستم ها همچنین شامل ترمز دینامیكی برای كم كردن شتاب و شامل سیستم های ترمز سایشی جهت پشتیبانی یا تكمیل سیستم های ترمز دینامیكی می باشند.ولی امروزه الكترونیك قدرت عامل عمده در بهبود سیستم های محركه پیشرفته شده است. وجود عناصر نیمه هادی و تولید اینورترها باعث كاهش هزینه های راهبری شده اند. گام اول جایگزینی كنتاكتورها با مقاومت ها و بوسیله یكسو كننده های كنترل شده و چاپرهای DC  جهت كنترل توان موتورهای DC  بوده است. 

 

در گام دوم كاربرد موتورهای قفس سنجابی با پیشرفت اینورترهای با ولتاژ و فركانس متغیر (VVVF) ممكن شده است. حتی در این زمینه، راه آهن به عنوان پیشگام در سیستم های الكترونیك قدرت شناخته شده است.سیستم محركه AC  درجه بالایی از ترمز احیا كننده را با مقدار بسیار كم تجهیزات ایجاد می كند. مقدار توان احیا شده به فاكتورهای زیادی از جمله مكان ایستگاه و شدت ترافیك بستگی دارد. مطالعات رایانه ای نشان داده اند كه احیای توان در سیستم های محركه AC ، 40 تا 50 درصد در مقایسه با ماشین های معادل كه با كنترل كننده های مقاومتی و ترمز دینامیكی كار می كنند بیشتر می باشد.

 

در نتیجه در حال حاضر اهداف طراحان، سازندگان و استفاده كنندگان سیستم های تراكشن الكتریكی بر اساس قابلیت اطمینان حداكثر، دسترسی آسان، حداقل سرویس و نگهداری و … همگی با لوكوموتیوهای مدرن با تراكشن القایی تحقق یافته است. در واقع رسیدن به این هدف ناشی از موارد زیر می باشد:

 

الف) امكان استفاده از موتورهای تراكشن القایی ساده و محكم.

ب) الكترونیك قدرت و كنورترهای مدرن .

پ) كنترل و نظارت میكروپروسسوری قوی و خیلی سریع.

 

 

 

 

کلمات کلیدی:

درایوهای کششی

درایوهای تراكشن جریان القایی

سیستم های تراكشن الكتریكی

درایوهای تراكشن جریان مستقیم

 

 

 

فهرست مطالب

پیشگفتار 1

فصل اول كشش الكتریكی 3

1-1) تعیین مشخصات حركتی قطار 4

1-1-1) نیروی محرك قطار 5

شكل (1-1) منحنی نیروی كششی F بر حسب سرعت V لكوموتیو 6

1-1-2) نیروی مقاوم قطار ( Train Resistance ) 6

شكل (2-1) اثر مقاومت شیب بر روی سرعت قطار 7

1-1-3) نیروی ترمز گیری قطار 10

شکل( 3-1) منحنی نیروی ترمز گیری قطار شامل ترمزگیری الکتریکی و مکانیکی در سرعتهای مختلف 12

1-1-4) محاسبه منحی سرعت بر حسب زمان 12

شکل  (4-1) منحنی های سرعت بر حسب زمان و نیروی محرک بر حسب سرعت قطار 14

ناحیه 3 از لحظه t2 تا t3 : 14

1-2) تعیین مشخصات موتورهای کششی 15

1-2-1) مشخصه گشتاور – سرعت موتورهای الکتریکی 16

شکل (6-1) منحنی گشتاور باز دارنده الکتریکی بر حسب سرعت 17

1-2-2) عملکرد موازی 18

1-2-3) نوسانهای ولتاژ 18

1-2-4)محدودیت وزن وحجم 18

 

فصل دوم: موتورهای تراكشن جریان مستقیم 20

تاریخچه سیستم های حمل و نقل الكتریكی DC 20

2-2) موتور جریان مستقیم با تحریك موازی 22

شكل (1-2) مشخصه گشتاور الكتریكی و جریان آرمیچر بر حسب سرعت   موتور تحریك موازی 23

2-3) موتورهای جریان مستقیم با تحریك مجزا 24

2-3-1) معادلات ماشین جریان مستقیم با تحریك مجزا 25

شكل (2-2) مدل ماشین تحریك مجزا با فرض خطی بودن مشخصه مغناطیسی 25

در زیر به نحوه ی  كنترل موتور در دو ناحیه مذكور  می پردازیم: 26

الف) ناحیه اول موتوری 26

2-3-3) كنترل ماشین جریان مستقیم با تحریك مجزا درحالت ژنراتوری 28

الف) ناحیه اول ژنراتوری 28

شكل (5-2) منحنی مشخصه های ژنراتور در حالت توان ثابت در ناحیه اول 30

شكل (6-2) منحنی مشحصه های ژنراتور در حالت گشتاور ثابت در ناحیه اول 31

ب) ناحیه دوم ژنراتوری 32

ج) ناحیه سوم ژنراتوری 32

شكل (7-2) منحنی مشخصه های ماشین در ناحیه دوم ژنراتوری 33

شكل (8-2) منحنی مشخصه های ماشین در ناحیه سوم ژنراتوری 33

2-4) موتور جریان مستقیم با تحریك سری 33

2-4-2) كنترل ماشین جریان مستقیم با تحریك سری در حالت موتوری 36

در زیر بنحوة كنترل موتور در دو ناحیه موتوری می پردازیم. 36

الف) ناحیه اول موتوری 36

ب) ناحیه دوم موتوری 36

شكل (10-2) منحنی مشخصه های ماشین سری در ناحیه اول موتوری 37

شكل (11-2) مقاومت قابل تنظیم برای كنترل ماشین در ناحیه دوم موتوری 37

شكل (12-2) منحنی مشخصه های ماشین سری در ناحیه دوم موتوری 38

2-4-3) كنترل ماشین جریان مستقیم با تحریك سری در حالت ژنراتوری 38

نحوه كنترل ژنراتور در سه ناحیه مذكور می پردازیم: 39

ناحیه اول ژنراتوری 39

شكل (14-2) منحنی مشخصه های ماشین سری در ناحیه اول ژنراتوری در حالت گشتاور ثابت 40

ناحیه دوم ژنراتوری 40

ناحیه سوم ژنراتوری 41

 

فصل سوم: مدارهای كنترل سیستم های تراكشن جریان مستقیم 43

شکل (3-3) یک نمونه مدار کنترل موتور سری با استفاده از چاپر به عنوان منبع تغذیه ورودی 48

شکل (4-3) یک نمونه مدار کنترل ماشین سری با قابلیت بازیابی انرژی 49

 

فصل چهارم: ملاحظات كاربردی 56

4-1) تاریخچه سیستم های حمل و نقل الکتریکی AC 56

4-2) مقایسه کاربرد موتورهای القایی قفسه سنجابی با انواع دیگرسیستم های کشنده 58

4-2-1) مقایسه با موتور DC 58

1) سرعتهای زیاد : 58

2) مقاومت و قابلیت بالا و هزینه نگهداری و تعمیرات کم : 58

3) گشتاور یکنواخت بالا با قابلیت اضافه بار ذاتی : 58

4) نسبت توان به وزن بالا: 59

5) قابلیت ترمز احیا کنندة ذاتی : 59

6) مشخصه گشتاور – سرعت تند (Hteep ) : 59

7) عملکرد پایدار با اتصال موازی : 59

4-2-2) مقایسه با  موتور سنكرون : 60

جدول (1-4) مقایسه موتور القایی با موتور سنکرون 60

4-3-1) ایجاد گشتاور در موتور القایی سه فاز 62

شکل(1-4)مدار معادل تکفاز موتور القایی 64

شکل(4-4) منحنی گشتاور- سرعت در فرکانس و ولتاژ ثابت 69

4-3-5) عملکرد فرکانس متغیر 72

شکل (7-4) منحنی های گشتاور لغزش در نسبت ثابت ( هرتز/ ولت) 73

شکل (8-4) ناحیه های مختلف منحنی گشتاور – سرعت با منبع تغذیه فرکانس متغیر – ولتاژ متغیر 74

شکل (9-4) ارتباط بین فرکانس – ولتاژ در ماشین القایی 74

4-3-7)عملکرد HP ثابت (Constant-Horse Power) 75

 

فصل پنجم طراحی و مقادیر نامی موتور و اینورتر در سیستم های تراكشن القایی 78

مشخصه های مورد نظر سیستم تراكشنن الكتریكی مناسب بدین صورت خلاصه می شود: 84

الف) چگالی گشتاور بالا [N.m/kg] ، چگالی توان بالا [Kw/Kg]، كمترین ابعاد. 84

ب) ناحیه توان ثابت وسیع، كمترین توان ظاهری اینورتر [KVA]. 84

پ) راندمان بالا. 84

5-2-2) معیار طراحی موتور 88

ب) نسبت طول رتور به قطر رتور   89

جدول (1-5) تأثیر نسبت طول به قطر رتور   بر مشخصه های موتور ( P.U.) 89

جدول (2-5) تأثیر تعداد شیارهای استاتور بر مشخصه های موتور (P.U. ) 90

ت) ضخامت فاصله هوایی 91

جدول (3-5) تأثیر ضخامت فاصله هوایی بر مشخصه های موتور (P.U. ) 91

ث) همانطور كه گفته شد، یك وسیله نقلیه الكتریكی اغلب در ناحیه تضعیف میدان كار می كند 91

جدول (5-5) مقایسه بین پارامترهای دو موتور: طرح معمولی و طرح مخصوص 94

5-3) فاكتورهای احیا كنندگی (Regeneration Factors) 95

5-4) بررسی نمونه عملی 98

 

فصل ششم :درایوهای تراكشن اینورتری پیشرفته و كنترل آنها 103

6-1) سیر تكامل درایو AC در سیستم های تراكشن 103

6-2) درایوهای تراكشن موتور القایی 105

شكل (1-6) درایوهای تراكشن با موتورهای سه فاز 106

6-2-2) درایوهای تراكشن اینورتر منبع جریان تغذیة DC 108

شكل (4-6) وضعیت های حلقه DC یك درایو اینورتر منبع جریان 111

شكل (5-6) اینورتر منبع ولتاژ مدار قدرت و شكل موج ها 113

شكل (6-6) مدار قدرت یك فاز اینورتر NPC سه سطحی را نشان می دهد 115

شكل (6-6) اینورتر منبع ولتاژ سه سطحی NPC- مدار قدرت و جدول سوئیچینگ 116

6-2-4) درایوهای تراكشن VSI تغذیه AC مبدل پالس 116

6-2-6-1) PWM موج مربعی(Square – Wave PWM) 120

شكل( 9-6) شكل موج های ورودی و خروجی مقایسه كننده یك اینورتر  PWM موج مربعی 120

6-2-6-2) PWM سینوسی (Sinusoidal PWM) 122

شكل (11-6) روش مدولاسیون برای قطار Eurostar 124

شكل(12- 6) سیستم كنترل كننده جریان PWM در حالت كلی 126

 

پیوست 1 129

مقایسه سیستم های محرك انواع لوكوموتیو و انتخاب سیستم مناسب برای حمل و نقل ریلی 129

منابع 140

 

 

  • ضرورت و لزوم پیاده سازی مدیریت ارتباط با مشتری و تشریح ابعاد مختلف تعریفی و ویژگیهای آن

    ضرورت و لزوم پیاده سازی مدیریت ارتباط با مشتری و تشریح ابعاد مختلف تعریفی و ویژگیهای آن مدیریت ارتباط با مشتری تحقیق در مورد مدیریت ارتباط با مشتری ضرورت پیاده سازی مدیریت ارتباط با مشتری لزوم پیاده سازی مدیریت ارتباط…

  • مبانی نظری ارزیابی ارتباط اخلاق ترافیک شهروندی و تخلفات رانندگی

    مبانی نظری ارزیابی ارتباط اخلاق ترافیک شهروندی و تخلفات رانندگی اخلاق شهروندی اخلاق ترافیک شهروندی مبانی نظری میزان تخلفات رانندگی مبانی نظری اخلاق شهروندی مبانی نظری اخلاق ترافیک شهروندی اخلاق ترافیك شهروندان اخلاق ترافیك شهروندی در بین رانندگان شهری عوامل…

  • جزوه دست نویس دانشجو از درس جداسازی زیستی

    جزوه دست نویس دانشجو از درس جداسازی زیستی درس جداسازی زیستی Bioseparation رفتن به سایت اصلی جزوه دست نویس دانشجو از درس جداسازی زیستی Bioseparation به تعداد 44  صفحه pdf مناسب مرور سریع و جمع بندی ایام امتحانات

  • معرفی باغ ایرانی و مراکز فرهنگی،ورزشی و توریستی لرستان

    معرفی باغ ایرانی و مراکز فرهنگی،ورزشی و توریستی لرستان دانلود مقاله باغ ایرانی هنر باغ سازی مراکز ورزشی لرستان مراکز فرهنگی لرستان مراکز توریستی لرستان دانلود مقاله رشته معماری معرفی باغ ایرانی و مراکز فرهنگی،ورزشی و توریستی لرستان رفتن به…

  • رضایت شغلی معلمان و دبیران مدارس

    رضایت شغلی معلمان و دبیران مدارس رضایت شغلی مقاله مقاله در مورد رضایت شغلی مقاله در مورد رضایت شغلی معلمان مقاله در مورد رضایت شغلی مقاله رضایت شغلی کارکنان عوامل موثر بر رضایت شغلی دانلود مقاله رضایت شغلی معلمان دانلود…

  • ارزیابی اصول طراحی در مراکز آموزشی کودکان 12-9 ساله با هدف پرورش روحیه پژوهشگری

    ارزیابی اصول طراحی در مراکز آموزشی کودکان 12-9 ساله با هدف پرورش روحیه پژوهشگری طراحی معماری فضاهای آموزشی کودکان طراحی مدارس بر پایه نیازهای کودکان طراحی معماری فضای پژوهش سرای دانش آموزی ارزیابی اصول طراحی در مراکز آموزشی کودکان 129…

  • ارتباط میان كیفیت خدمات و رضایت مشتری

    ارتباط میان كیفیت خدمات و رضایت مشتری شاخص‌ها تعیین كننده كیفیت خدمات ارائه شده به مشتری عوامل بحران كیفیت خدمات از نقطه نظر مشتری شاخص‌های تعیین رضایت مشتری دانلود مقاله ارتباط میان كیفیت خدمات و رضایت مشتری سیستم همکاری در…

  • (Graduation Project Power house coach (Motor home

    (Graduation Project Power house coach (Motor home سیستم همکاری در فروش فایل همکاری در فروش فایل همکاری در فروش فروش فایل انجام پروژه و پایان نامه خرید پروژه و پایان نامه fileina فروشگاه ساز فایل فروشگاه فایل خرید پایان نامه…

  • اثر اضطرار در قراردادها و ایقاعات با بررسی مصداقهای مورد تردید

    اثر اضطرار در قراردادها و ایقاعات با بررسی مصداقهای مورد تردید مفهوم اضطرار اثر اضطرار در قرارداد اثر اضطرار در ایقاعات اضطرار در حقوق دانلود پایان نامه اضطرار دانلود پایان نامه رشته حقوق اثر اضطرار در قراردادها و ایقاعات با…

  • روشها و راه حلهای جدید سرمایه گذاری و بهره وری وقف و موقوفات با نگاهی به موانع پیش رو

    روشها و راه حلهای جدید سرمایه گذاری و بهره وری وقف و موقوفات با نگاهی به موانع پیش رو موانع فرهنگی بهره وری مطلوب از وقف موانع اجرائی بهره وری مطلوب از وقف چالشهای بهره وری مطلوب از وقف راهکارهای…