ارایه مدلی مبتنی بر تحلیل تابع سیم پیچی برای تشخیص میله های شکسته روتور موتور قفس سنجابی

این مقاله به بررسی و توسعه مدل‌های تحلیلی موتور القایی قفس سنجابی با هدف کاهش زمان شبیه‌سازی نسبت به مدل‌های مبتنی بر روش اجزای محدود (fem) و فراهم‌سازی امکان شبیه‌سازی خطاهای اساسی اختصاص دارد. اهمیت این موضوع از آن جهت است که مدل‌های دقیق و در عین حال سریع، ابزار کلیدی در طراحی الگوریتم‌های تشخیص خطا، تخمین پارامترها و حل مسائل معکوس محسوب می‌شوند. در گام نخست، مدل دینامیکی d-q با لحاظ اندوکتانس مغناطیس‌کنندگی غیرخطی به‌عنوان نقطه شروع مورد استفاده قرار گرفته است. این مدل به دلیل سادگی و جامعیت، برای تحلیل رفتار کلی ماشین و پیاده‌سازی در درایوها و مشاهده‌گرها مناسب است، اما تقریب‌های آن باعث کاهش دقت در شبیه‌سازی خطاهای ساختاری می‌شود. برای رفع این محدودیت، مدل مبتنی بر تحلیل تابع سیم‌پیچی (wfa) توسعه یافته است که با استفاده از روابط تحلیلی امکان محاسبه اندوکتانس‌ها، مقاومت‌ها، شار، گشتاور و جریان‌ها را فراهم می‌سازد. این مدل در متلب پیاده‌سازی شده و قابلیت شبیه‌سازی خطاهایی نظیر شکستگی میله‌های روتور و حلقه‌های انتهایی را دارد. با این حال، فرض فاصله هوایی ثابت و نادیده گرفتن هارمونیک‌های فضایی دقت آن را در برخی کاربردها کاهش می‌دهد. به منظور ارتقای دقت، مدل اصلاح‌شده تابع سیم‌پیچی (mwfa) معرفی شده است. در این مدل، فاصله هوایی و توابع سیم‌پیچی به‌طور جداگانه بر اساس مختصات استاتور و روتور تعریف شده و هندسه شیارها در محاسبه اندوکتانس‌ها و مقاومت‌ها لحاظ گردیده است. نتایج حاصل به صورت جداول سه‌بعدی ذخیره و در طول شبیه‌سازی آنلاین مورد استفاده قرار می‌گیرند. مقایسه نتایج mwfa با fem نشان‌دهنده هماهنگی مطلوب همراه با کاهش چشمگیر زمان شبیه‌سازی است. در بخش پردازش سیگنال، از تبدیل فوریه سریع و تبدیل موجک برای تحلیل جریان در نواحی گذرا و دائمی استفاده شده و با بهره‌گیری از فیلترهای iir، طیف هارمونیکی جریان با وضوح بیشتری استخراج گردیده است. مقایسه طیف جریان مدل پیشنهادی با نتایج fem، صحت و کارایی مدل را در شبیه‌سازی خطاها تایید می‌کند.