موتور رلوکتانسی سویچی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
(تغییرمسیر از Switched reluctance motor)
پرش به: ناوبری، جستجو
شمای کلی از ماشین رلوکتانسی سوئیچی
شمای کلی ماشین سوئیچ رلوکتانس شش قطب در استاتور و چهار قطب در روتور(SRM6/4)

موتور رلوکتانسی سوئیچی(SRM) یک مود عملکرد از ماشین رلوکتانسی سوئیچی می‌باشد، و ماشین رلوکتانسی سوئیچی مود دومی هم دارد که مود عملکرد ژنراتوری می‌باشد که به آن (SRG) گویند.

پیشینه[ویرایش]

از سال ۱۹۶۹ میلادی موتور رلوکتانس متغیر به منظور کاربردهای سرعت متغیر پیشنهاد شد. اساس پیدایش این موتور به سال ۱۸۴۲ میلادی بازمی‌گردد، اما ابتکار مجدد آن به خاطر مزایای گران نبودن و پیشرفت ادوات کلیدزنی با توان بالا (الکترونیک قدرت)، امکان‌پذیر شد.

ساختمان ماشین[ویرایش]

اگرچه این موتور به دلیل یکسان بودن سرعت روتور با میدان دوار نوعی موتور سنکرون می‌باشد اما دارای ویژگی‌های جدید خاصی می‌باشد که آن را از موتور سنکرون معمولی مجزا می کند. همچنین این موتور به موتور پله‌ای نیز بسیار شباهت دارد اما عملکرد آن متفاوت می باشد. این موتور دارای سیم پیچی‌های میدان مشابه موتور DC برای سیم پیچی‌های استاتور می‌باشد و بر روی روتور خود سیم پیچی یا مگنت ندارد. ایستانه (استاتور) و چرخانه (روتور)، هر دو دارای قطب‌های برجسته می‌باشند، از این رو، از این ماشین با عنوان ماشین با برجستگی دوبل یاد می‌شود.

عملکرد[ویرایش]

هنگامی که یک جفت قطب از استاتور که روبروی هم قرار دارند، تحریک شوند، روتور با این قطب‌ها هم محور می‌شود. در یک مدار مغناطیسی در لحظه تحریک، قطعه دوار (در اینجا منظور روتور ماشین سوییچ رلوکتانسی می‌باشد) ترجیح می‌دهد به سمت موقعیتی بیاید که کمترین رلوکتانس مغناطیسی را داشته باشد. هنگامی که دو قطب از روتور هم محور با دو قطب از استاتور می‌شود، مجموعه دیگر قطب‌های روتور نسبت به قطب‌های دیگر استاتور هم محور نمی‌باشند. سپس برای اینکه هر یک از این مجموعه قطب‌های استاتور هم محور با قطب‌های روتور شوند، به ترتیب تحریک می‌شوند. با این ترتیب با کلیدزنی پی در پی جریان به درون سیم پیچی‌های استاتور باعث می‌شود که روتور بطور دائم بچرخد.

ریپل گشتاور موتور 6/4SRM بدون کنترل کننده گشتاور
عملکرد یک موتور سوئیچ رلوکتانس سه فاز (SRM6/4)

مهمترین معایب این نوع موتور ها داشتن ریپل گشتاور بالا و ایجاد نویز صوتی (آکوستیک) زیاد میباشد، که با روش های مختلف کنترلی و اصلاح و بهینه سازی های طراحی موتور می توان آنها را بهبود داد.

معادلات[ویرایش]

معادلات بسیاری برای این ماشین وجود دارند،اما مهمترین معادلات این ماشین بصورت زیر می باشند.

معادله ولتاژ هر فاز موتور بصورت زیر می باشد :

که همان شاردور می باشد(که حاصل ضرب شار در تعداد دور سیم پیچ هر فاز می باشد).

معادله گشتاور خروجی هرفاز موتور :

کههمان اندوکتانس می باشد،ونیز نرخ تغییرات اندوکتانس نسبت به موقعیت روتور می باشد.

معادله گشتاور کل خروجی موتور(ناشی از جمع کل گشتاورهای ناشی از هر فاز ماشین) :

مبدل[ویرایش]

مبدل پل نامتقارن ماشین سوئیچ رلوکتانس برای یک فازSRM (یک نوع از مبدل دو کلید در هر فاز)

به خاطر گردش روتور،و در نتیجه تولید گشتاور و توان و کلید زنی جریان در سیم پیچی‌های استاتور (هنگامیکه تغییر رلوکتانس وجود دارد) این نوع درایو موتور با سرعت متغیر را درایو موتور رلوکتانسی سوئیچی گویند. درایو ماشین رلوکتانسی سویچی انواع متفاوتی دارد که به دسته‌های زیر تقسیم می‌شوند:

۱- یک کلید در هر فاز(q کلید)

2- q+۱ کلید

۳– ۱/۵ کلید در هر فاز

۴- دو کلید در هر فاز (2q کلید)

۵- مبدل قدرت دو طبقه

کنترل[ویرایش]

کنترل درایو(مبدل) این ماشین الکتریکی بر اساس تغییرات نمودار اندوکتانس بر حسب زمان می باشد ، در واقع در حالت موتوری فقط در مدت زمان با شیب اندوکتانس مثبت و در حالت ژنراتوری فقط در مدت زمان با شیب اندوکتانس منفی باید عمل تغزیه الکتریکی و با دریافت (در حالت ژنراتوری) صورت گیرد.

کنترل موتور سوئیچ رلوکتانس (رلوکتانس سوئیچی) به سه قسمت تقسیم می شود:

- کنترل جریان

- کنترل گشتاور

- کنترل سرعت

که هر کدام از اینها با استفاده از روش های مختلف انجام می گیرد و می تواند بصورت حلقه باز یا بسته باشد.

همچنین میتوان از روش های مختلف جهت تولید فرمان کنترلی سوئیچینگ به دو روش PWM (مدولاسیون پهنای پالس) و Hystersis Loop (حلقه هیسترزیس) استفاده نمود.

کاربردها[ویرایش]

کاربرد این ماشین الکتریکی در مود موتور بصورت زیر می باشد :

- کاربرد توان پایین:

در توان پایین بعنوان موتور شوینده ها و خشک کن ها ، محرک سیستم های درب برقی ، پنکه و دمنده ها ، سانتریفیوژ های پزشکی ، مته های برقی و همچنین به عنوان محرک ترمز ضد قفل (ABS) مورد استفاده قرار می گیرند.

- کاربرد توان متوسط و توان بالا :

در توان متوسط و بالا بعنوان موتور محرک کمپرسور های دوار ، وسایل نقلیه الکتریکی ، پمپ ها و غیره ، مورد استفاده قرار می گیرند.

همچنین در رنج توان های مختلف می توان از این موتور ها در مکان های قابل انفجار مانند معدن و پتروشیمی ها و سایر مکان هایی که امکان نشت گاز و انفجار وجود دارد استفاده نمود.

منابع[ویرایش]

  • Krishnan,R.,switched reluctance motor drives: modeling,simulation,analysis,design,and application,2001
  • Miller,T.J.E.,Switched Reluctance Motors and Their Control,Magna Physics Publishing/Clarendon Press,Oxford,1993