طراحی و مقادیر نامی موتور و مبدل در سیستم های کششی القایی

          عباس 
            بازدید : 383
          شنبه 14 فروردین 1395
           نظرات (0)
        

دانلود مقاله رشته الکترونیک

درایوهای کششی مبدل پیشرفته و كنترل آنها

مقدمه:

در سال 1970 لوكوموتیو برقی – دیزلی DE2500 عملی و موثر بودن سیستم درایو AC قطار با تغذیه اینورتر را به اثبات رساند. كمپانی ABB برروی اینورتر منبع جریان( CSI) ‌و اینورتر منبع ولتاژ(VSI) آزمایش های خود را انجام داد و پس از ارزیابی به این نتیجه رسیدكه اینورتر منبع ولتاژ بهترین گزینه برای سیستم درایو قطار می باشد علت اصلی این موضوع آن است كه اینورتور منبع جریان احتیاج به دومبدل ( Converter) دارد ؛یكی برای تولید منبع جریان ثابت و دیگری برای تولید شكل موج های سه فاز ، در حالیكه اینورتر منبع ولتاژ تنها نیاز به یك اینورتر برای تولید ولتاژ متغیر و فركانس متغیر (VVVF)‌دارد كه باعث حذف مقدار قابل توجهی از سخت افزار می شود .

سیستم های عمومی نیروی محركه برای وسایل نقلیه الكتریكی شامل دو موتور در هر اینورتور منبع ولتاژ می باشد ولی تعداد اینورترها در هر وسیله و تعداد موتورها در هر اینورتر با توجه به مسایل اقتصادی ، نوع عملكرد ومحدودیت های فضا تعیین می شوددر طول توسعه تكنولوژی درایو AC محدودیت های توان وسایل نیمه هادی كاربرد تكنولوژی AC را غیر اقتصادی می ساخت . پیشرفت نیمه هادی های قدرت از سال 1970 به بعد منجر به تولید ابزارهای نیمه هادی با توان نامی و ولتاژ بیشتر گردید كه این باعث تجاری شدن درایو AC به عنوان یك تكنولوژی جدید در صنعت حمل ونقل گردید .

در سال1984 كمپانی های Amtrak , ABB‌ برنامه آزمایشی برروی محركه AC لوكومتیوهای مسافربری را آغاز كردند در سال 1988 لوكوموتیو مسافربری با سیستم نیروی محركه سه فاز توسط ABB‌ مورد بهره برداری قرار گرفت این لوكوموتیو نه تنها انتظارات را برآورد ساخت بلكه از حد قابل پیش بینی نیز فراتر رفت . این سیستم درایو با تریستور ساخته شده بود كه از نظر هزینه و طراحی مشكل ساز بود .

با پیشرفت و توسعه GTO ها كه قابلیت تحمل جریان و ولتاژ زیاد را دارند ، به سرعت GTO ها جایگزین تریستورها در اینورترهای AC ‌ شدند كه این باعث حذف مدارهی كموتاسیون (خازن ها ، چوك ها وتریستورهای كمكی ) شد این امر اساساً اندازه ، وزن نویز و هزینه را كاهش می دهد در حالیكه قابلیت اطمینان اینورتر نیز بالا می رود این مزایا در كنار مزایای موتور القایی تكنولوژی درایو AC را برای كاربردهای حمل و نقل عملی ساخت .

کلمات کلیدی:

درایوهای تراكشن

درایوهای تراكشن اینورتری پیشرفته

کنترل درایوهای تراكشن اینورتری پیشرفته

فهرست مطالب

درایوهای تراكشن اینورتری پیشرفته و كنترل آنها2

6-1) سیر تكامل درایو AC در سیستم های تراكشن2

6-2) درایوهای تراكشن موتور القایی4

شكل (1-6) درایوهای تراكشن با موتورهای سه فاز5

6-2-2) درایوهای تراكشن اینورتر منبع جریان تغذیة DC7

شكل (4-6) وضعیت های حلقه DC یك درایو اینورتر منبع جریان10

شكل (5-6) اینورتر منبع ولتاژ مدار قدرت و شكل موج ها12

شكل (6-6) مدار قدرت یك فاز اینورتر NPC سه سطحی را نشان می دهد14

شكل (6-6) اینورتر منبع ولتاژ سه سطحی NPC- مدار قدرت و جدول سوئیچینگ15

6-2-4) درایوهای تراكشن VSI تغذیه AC مبدل پالس15

6-2-6-1) PWM موج مربعی(Square – Wave PWM)19

شكل( 9-6) شكل موج های ورودی و خروجی مقایسه كننده یك اینورتر PWM موج مربعی19

6-2-6-2) PWM سینوسی (Sinusoidal PWM)21

شكل (11-6) روش مدولاسیون برای قطار Eurostar23

شكل(12- 6) سیستم كنترل كننده جریان PWM در حالت كلی25

مقایسه سیستم های محرك انواع لوكوموتیو و انتخاب سیستم مناسب برای حمل و نقل ریلی28

دانلود درایوهای کششی مبدل پیشرفته و كنترل آنها

گزارش تخلف برای درایوهای کششی مبدل پیشرفته و كنترل آنها

ادامه مطلب ...

ملاحظات کاربردی در سیستم های کششی القایی

          عباس 
            بازدید : 319
          شنبه 14 فروردین 1395
           نظرات (0)
        

دانلود مقاله رشته الکترونیک

ملاحظات کاربردی در سیستم های کششی القایی

مقدمه

در آستانه قرن بیستم تشخیص داده شد که مشخصه های گشتاور – سرعت و قابلیت احیا کنندگی ( Regeneration ) ذاتی موتورهای القایی سه فاز برای کار برد تراکشن الکتریکی ایده آل می باشد. بطوری که یک سیستم تراکشن سه فاز در آلمان آزمایش شد و کار منظم بر روی چندین خط راه آهن شامل خطBergdorf – Thun در سوئد در سال 1899 و تونل راه آهن شمال آمریکا انجام شد. توان بوسیلة سه خط بالا سری یا بوسیلة دو خط بالا سری و ریلها به عنوان هادی سوم تحویل داده می شد. و کنترل سرعت لوکوموتیو به وسیلة تغییر قطب موتور تراکشن همراه با کنترل ولتاژ یا کنترل مقاومت روتور انجام می شد. رقابت های تکنیکی اصلی در این زمان در زمینة تغذیة موتورهای سه فاز از یک خط تراکشن DC یا AC تك فاز و کنترل سرعت مؤثر موتور تراکشن بود.

یک طرح جدید که در سال 1928 توسط Kondo استفاده شد لوکوموتیوهایی بودند که از توان تک فاز 50 هرتر و 16 کیلو ولت استفاده می کردند. موتورهای تراکشن القایی با حلقه لغزان Slip - Ring) ) از طریق مبدل های فاز چرخان (Rotary Phase Converters ) تغذیه می شدند که فلوی ثابت را در فرکانس ثابت و با ولتاژی متناسب با ریشه دوم توان خروجی ایجاد می کردند. توسعه تریستور قدرت در سال 1960 باعث پیدایش داریو های (Induction Motor) IM تغذیه شده توسط اینورتر شد. اما محدویت ولتاژ و جریان پایین عناصر سبب شد که از تعدای تریستور سری شده و یا موازی شده با یکدیگر استفاده شود تا توان کافی در خروجی بدست آید .

کلمات کلیدی:

درایوهای کششی

سیستم های تراكشن القایی

سیستم های حمل و نقل الکتریکی AC

فهرست مطالب

ملاحظات كاربردی در سیستم های2

4-1) تاریخچه سیستم های حمل و نقل الکتریکی AC2

4-2) مقایسه کاربرد موتورهای القایی قفسه سنجابی با انواع دیگرسیستم های کشنده4

4-2-1) مقایسه با موتور DC4

1) سرعتهای زیاد :4

2) مقاومت و قابلیت بالا و هزینه نگهداری و تعمیرات کم :4

3) گشتاور یکنواخت بالا با قابلیت اضافه بار ذاتی :4

4) نسبت توان به وزن بالا:5

5) قابلیت ترمز احیا کنندة ذاتی :5

6) مشخصه گشتاور – سرعت تند (Hteep ) :5

7) عملکرد پایدار با اتصل موازی :5

4-2-2) مقایسه با موتور سنكرون :6

جدول (1-4) مقایسه موتور القایی با موتور سنکرون6

4-3-1) ایجاد گشتاور در موتور القایی سه فاز8

شکل(1-4)مدار معادل تکفاز موتور القایی10

شکل(4-4) منحنی گشتاور- سرعت در فرکانس و ولتاژ ثابت15

4-3-5) عملکرد فرکانس متغیر18

شکل (7-4) منحنی های گشتاور لغزش در نسبت ثابت ( هرتز/ ولت)20

شکل (8-4) ناحیه های مختلف منحنی گشتاور – سرعت با منبع تغذیه فرکانس متغیر – ولتاژ متغیر20

شکل (9-4) ارتباط بین فرکانس – ولتاژ در ماشین القایی21

4-3-7)عملکرد HP ثابت (Constant-Horse Power)22

دانلود ملاحظات کاربردی در سیستم های کششی القایی

گزارش تخلف برای ملاحظات کاربردی در سیستم های کششی القایی

ادامه مطلب ...

مدارهای كنترل سیستم های کششی جریان مستقیم

          عباس 
            بازدید : 360
          شنبه 14 فروردین 1395
           نظرات (0)
        

دانلود مقاله رشته الکترونیک

مدارهای كنترل سیستم های کششی جریان مستقیم

مقدمه:

تئوری روش کنترل یک ماشین کششی در حالت های مختلف موتوری و ژنراتوری بیان شد. باید توجه داشت که پیاده سازی این تئوری ها در عمل برحسب سطح تکنولژی و یا هزینه به مدارهای متنوعی می انجامد. چنانچه در این مقاله خواهید دید در ابتدا مدارهای کنترل بدلیل استفاده از کنتاکتهای الکترواستاتیکی دارای کنترل ناپیوسته و قا بلیتهای کم بودند و در نهایت با پیشرفت نیمه هادیها و مدارهای الکترونیکی عمل کنترل بصورت پیوسته و با قابلیتهای زیاد انجام می شود.

3-1) موتور جریان مستقیم تحریک سری با كنترل مقاومتی

شكل (1-3) مدار كامل روش قدیمی كنترل موتور تحریك سری كه در مترو بسیار متداول بوده است را نشان می دهد. مطابق شکل فوق در هنگام راه اندازی موتور کلید K1 بسته و کلید K2 باز می شوند که مجموعه مقاومتهای سری R1 بطور کامل در مدار بوده و مجموعه مقاومتهای سری R1 بطور کامل در مدار بوده و مجموعه مقاومت‌های موازی R2 نیز بطور کامل خارج از مدار قرار گیرند.

کلمات کلیدی:

درایوهای تراکشن

سیستم های کششی

سیستم های کششی جریان مستقیم

ادامه مطلب ...

موتورهای کششی جریان مستقیم

          عباس 
            بازدید : 540
          شنبه 14 فروردین 1395
           نظرات (0)
        

دانلود مقاله رشته الکترونیک

موتورهای کششی جریان مستقیم

مقدمه:

پس از آنكه ورنر زیمنس (Werner Von Siemens) در سال 1866 موفق به اختراع ژنراتور الكتریكی و در نتیجه تولید توان الكتریكی از نظر اقتصادی شد، ایدة استفاده از توان الكتریكی در حمل و نقل برقی در ذهنش درخشید.برای اولین بار در 31 می 1879 اولین لكوموتیو جریان مستقیم در شهر برلین با قدرت 2/2 كیلو ولت ولتاژ 150 ولت برای مسیری بطول 300 متر مورد بهره برداری قرار گرفت.

از سال 1892، جریان مستقیم با ولتاژ 600 ولت برای سرویس دهی به سیستم های حمل و نقل شهری تشخیص داده شد. پس از آن با تولید جریان متناوب برای اولین بار در سال 1928 اولین سیستم یكسوساز چرخشی (Rotary Rectifier) مورد استفاده قرار گرفت و در سال 1960 برای اولین بار از یكسوسازهای سیلیكونی بهره جستند.در سال 1965 برای اولین بار در مونیخ از سیستمی با سرعت 200 كیلومتر بر ساعت با روش كنترل CATC (Continuous Automatic Train Control) استفاده شد. ولتاژ جریان مستقیم 600 ولت توسط یك چاپر تریستوری تغذیه می شد. و در سال 1984 از تعداد 165 لكوموتیو با كلاس مشخصه (107) 7E با سیستم كنترل چاپر و ولتاژ 3000 ولت جریان مستقیم برای سرویس حمل و نقل در آفریقای جنوبی استفاده شد كه هم اكنون مشغول سرویس دهی می باشد.

کلمات کلیدی:

درایوهای ترکشن

موتورهای تراکشن جریان مستقیم

سیستم های حمل و نقل الكتریكی DC

فهرست مطالب

موتورهای تراكشن جریان مستقیم1

تاریخچه سیستم های حمل و نقل الكتریكی DC1

2-2) موتور جریان مستقیم با تحریك موازی3

شكل (1-2) مشخصه گشتاور الكتریكی و جریان آرمیچر بر حسب سرعت موتور تحریك موازی4

2-3) موتورهای جریان مستقیم با تحریك مجزا5

2-3-1) معادلات ماشین جریان مستقیم با تحریك مجزا6

شكل (2-2) مدل ماشین تحریك مجزا با فرض خطی بودن مشخصه مغناطیسی6

در زیر به نحوه ی كنترل موتور در دو ناحیه مذكور می پردازیم:7

الف) ناحیه اول موتوری7

2-3-3) كنترل ماشین جریان مستقیم با تحریك مجزا درحالت ژنراتوری9

الف) ناحیه اول ژنراتوری9

شكل (5-2) منحنی مشخصه های ژنراتور در حالت توان ثابت در ناحیه اول11

شكل (6-2) منحنی مشحصه های ژنراتور در حالت گشتاور ثابت در ناحیه اول12

ب) ناحیه دوم ژنراتوری13

ج) ناحیه سوم ژنراتوری14

شكل (7-2) منحنی مشخصه های ماشین در ناحیه دوم ژنراتوری15

شكل (8-2) منحنی مشخصه های ماشین در ناحیه سوم ژنراتوری15

2-4) موتور جریان مستقیم با تحریك سری15

2-4-2) كنترل ماشین جریان مستقیم با تحریك سری در حالت موتوری17

در زیر بنحوة كنترل موتور در دو ناحیه موتوری می پردازیم.17

الف) ناحیه اول موتوری17

ب) ناحیه دوم موتوری18

شكل (10-2) منحنی مشخصه های ماشین سری در ناحیه اول موتوری19

شكل (11-2) مقاومت قابل تنظیم برای كنترل ماشین در ناحیه دوم موتوری19

شكل (12-2) منحنی مشخصه های ماشین سری در ناحیه دوم موتوری20

2-4-3) كنترل ماشین جریان مستقیم با تحریك سری در حالت ژنراتوری20

نحوه كنترل ژنراتور در سه ناحیه مذكور می پردازیم:20

ناحیه اول ژنراتوری20

شكل (14-2) منحنی مشخصه های ماشین سری در ناحیه اول ژنراتوری در حالت گشتاور ثابت22

ناحیه دوم ژنراتوری22

ناحیه سوم ژنراتوری22

گزارش تخلف برای موتورهای کششی جریان مستقیم

ادامه مطلب ...

تراکشن الکتریکی

          عباس 
            بازدید : 422
          شنبه 14 فروردین 1395
           نظرات (0)
        

دانلود مقاله رشته الکترونیک

تراکشن الکتریکی

پیشگفتار

برای بررسی خصوصیات روشهای مختلف محرك لوكوموتیو، ابتدا باید مشخصات حركتی (Synematic Characteristics) لوكوموتیوها در حالت كلی بررسی شود و سپس روشهای مناسب برای ایجاد آن مشخصات حركتی انتخاب گردد.در این مقاله، ابتدا معادلات حركتی و دینامیكی ( Synematic & Dynamic Equations ) حاكم بر قطار بدست آمده و در نهایت ویژگیهای موتورهای الكتریكی لكوموتیو در حالت ایده آل نتیجه خواهد داد.

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.

کلمات کلیدی:

كشش الکتریکی

سیستم های محرکه

موتورهای الکتریکی لکوموتیو

فهرست مطالب

پیشگفتار1

كشش الكتریكی4

1-1) تعیین مشخصات حركتی قطار5

1-1-1) نیروی محرك قطار6

شكل (1-1) منحنی نیروی كششی F بر حسب سرعت V لكوموتیو7

1-1-2) نیروی مقاوم قطار ( Train Resistance )7

شكل (2-1) اثر مقاومت شیب بر روی سرعت قطار8

1-1-3) نیروی ترمز گیری قطار11

شکل( 3-1) منحنی نیروی ترمز گیری قطار شامل ترمزگیری الکتریکی و مکانیکی در سرعتهای مختلف12

1-1-4) محاسبه منحی سرعت بر حسب زمان13

شکل (4-1) منحنی های سرعت بر حسب زمان و نیروی محرک بر حسب سرعت قطار15

ناحیه 3 از لحظه t2 تا t3 :15

1-2) تعیین مشخصات موتورهای کششی17

1-2-1) مشخصه گشتاور – سرعت موتورهای الکتریکی17

شکل (6-1) منحنی گشتاور باز دارنده الکتریکی بر حسب سرعت18

1-2-2) عملکرد موازی19

1-2-3) نوسانهای ولتاژ19

1-2-4)محدودیت وزن وحجم19

منابع21

ادامه مطلب ...

تقویت كنندهای تفاضلی

          عباس 
            بازدید : 299
          چهارشنبه 28 بهمن 1394
           نظرات (0)
        

دانلود مقاله رشته الکترونیک

تقویت كنندهای تفاضلی

مقدمه

در این مقاله به بررسی و تجزیه و تحلیل تقویت كننده های خاصی می پردازیم كه اساسا از تركیب دو ترانزیستور به وجود آمده اند و تقویت كننده های تفاضلی نام گرفته اند. این تقویت كننده ها در بسیاری از مدارهای الكترونیكی از جمله ،‌تقویت كننده های فركانس پایین و فركانس بالا مدولاتورها و حتی دروازه های منطقی به چشم می خورند. در طبقه ورودی كلیه تقویت كننده های عملیاتی به نحوی از یك تقویت كننده تفاضلی استفاده می شود . این تقویت كننده از پایداری با یاس مطلوبی برخوردار بوده و میت واند بهره ولتاژ قابل توجهی را تامین نماید. طبقات مختلف این تقویت كننده بدون نیاز به خازن كوپلاژ قابل اتصال به یكدیگر هستند. با توجه به مزایای مذكور این تقویت كننده برای كاربرد در مدارهای مجتمع بسیار مناسب است .

کلمات کلیدی:

ترانزیستور

تقویت كننده

تقویت كننده تفاضلی

اصول كار و ساختمان :

در تقویت كننده های تك ترانزیستوری مثلا در تركیب امیتر مشترك ،‌برای دستیابی به پایداری جریان بایاس لازم است از فیدبك منفی به صورت اتصال یك مقاومت بین امیتر و زمین استفاده نمود. اما همان طور كه می دانیم افزودن این مقاومت بهره ولتاژ تقویت كننده را كاهش می دهد و برای رفع این مشكل از یك خازن كنار گذر به موازات مقاومت امیتر استفاده می شود. استفاده از خازن در مدارهای مجتمع به دلیل سطح زیادی كه بر روی تراشه اشغال می كند ، مطلوب نمی باشد. در یك تقویت كننده تفاضلی به جای خازن كنار گذر ،‌مسیر سیگنال از طریق یك ترانزیستور دیگر به زمین بسته می شود. در شكل 1-1 منبع جریان امیتر ،‌پایداری بایاس را تامین نموده و سیگنال از طریق بیس – امیتر ترانزیستور Q2 به زیمن راه می یابد . مقاومت Rc در كلتكور ترانزیستور Q2 تاثیری در ایفا نقش مذكور توسط ترانزیستور Q2 ندار. اضافه نمودن این مقاومت این امكان را ایجاد می كند كه به بیس ترانزیستور Q2 نیز ورودی دیگری متصل شود .

فهرست مطالب

تقویت كنندهای تفاضلی1

اصول كار و ساختمان :1

تعاریف اساسی2

تقویت كننده تفاضلی با ترانزیستور های دو قطبی (BJT)4

تقویت كننده تفاضلی با ترانزیستور های غیر یكسان8

نتیجه12

ادامه مطلب

ادامه مطلب ...