چکيده........................................................................................................................................................1مقدمه..........................................................................................................................................................2فصل اول: بررسي انواع خطا در ماشينهاي القايي و علل بروز و روشهاي تشخيص آنها1-1-مقدمه................................................................................................................................................31-2-بررسي انواع تنشهاي وارد شونده بر ماشين القايي..............................................................................41-2-1-تنشهاي موثر در خرابي استاتور.....................................................................................................41-2-2- تنشهاي موثر در خرابي روتور.....................................................................................................51-3- بررسي عيوب اوليه در ماشينهاي القايي.............................................................................................81-3-1- عيوب الکتريکي اوليه در ماشينهاي القايي....................................................................................101-3-2- عيوب مکانيکي اوليه در ماشينهاي القايي......................................................................................17فصل دوم: مدلسازي ماشين القايي با استفاده از تئوري تابع سيم پيچ2-1-تئوري تابع سيم پيچ..........................................................................................................................212-1-1-تعريف تابع سيم پيچ.....................................................................................................................212-1-2-محاسبه اندوکتانسهاي ماشين با استفاده از توابع سيم پيچ..............................................................262-2-شبيه سازي ماشين القايي..................................................................................................................292-2-1- معادلات يک ماشين الکتريکي باm سيم پيچ استاتور و n سيم پيچ روتور...................................322-2-1-1-معادلات ولتاژ استاتور.............................................................................................................322-2-1-2- معادلات ولتاژ روتور..............................................................................................................332-2-1-3- محاسبه گشتاور الکترومغناطيسي.............................................................................................352-2-1-4- معادلات موتور القاي سه فاز قفس سنجابي در فضاي حالت...................................................362-3- مدلسازي خطاي حلقه به حلقه و خطاي کلاف به کلاف..................................................................44فصل سوم: آناليز موجک و تئوري شبکه هاي عصبي3-1-تاريخچه موجک ها...........................................................................................................................543-2-مقدمه اي بر خانواده موجک ها.........................................................................................................543-2-1-موجک هار...................................................................................................................................553-2-2- موجک دابيشز..............................................................................................................................553-2-3- موجک کوايفلت..........................................................................................................................563-2-4- موجک سيملت............................................................................................................................563-2-5- موجک مورلت.............................................................................................................................563-2-6- موجک مير...................................................................................................................................573-3- کاربردهاي موجک.........................................................................................................................573-4- آناليز فوريه.....................................................................................................................................583-4-1- آناليز فوريه زمان-کوتاه..............................................................................................................583-5-آناليز موجک....................................................................................................................................593-6- تئوري شبکه هاي عصبي.................................................................................................................693-6-1- مقدمه..........................................................................................................................................693-6-2- مزاياي شبکه عصبي....................................................................................................................693-6-3-اساس شبکه عصبي.......................................................................................................................693-6-4- انواع شبکه هاي عصبي................................................................................................................723-6-5-آموزش پرسپترونهاي چند لايه......................................................................................................76فصل چهارم:روش تشخيص خطاي سيم بندي استاتور در ماشين القايي(خطاي حلقه به حلقه)4-1- اعمال تبديل موجک.........................................................................................................................794-2- نتايج تحليل موجک..........................................................................................................................814-3- ساختار شبکه عصبي.........................................................................................................................94فصل پنجم: نتيجه گيري و پيشنهادات..نتيجه گيري.........................................................................................................................................................97پيشنهادات..................................................................................................................................................98پيوست ها..................................................................................................................................................99منابع و ماخذ فارسي....................................................................................................................................................100منابع لاتين...............................................................................................................................................101چكيده لاتين............................................................................................................................................105 شکل1-1 : موتور القايي با ساختار مجزا شده از هم......................................................................9شکل1-2: شماي قسمتي از موتور و فرکانس عبور قطب........................................................................10شکل1-3: (الف) اتصال کوتاه کلاف به کلاف بين نقاط b وa (ب) خطاي فاز به فاز..........................15شکل2-1: برش از وسيله دو استوانه اي با قرارگيري دلخواه سيم پيچ در فاصله هوايي.............................22شکل2-2: تابع دور کلاف متمرکز باN دور هادي مربوط به شکل2-1......................................................23شکل2-3: تابع سيم پيچي کلاف متمرکز N دوري مربوط به شکل2-1.....................................................25شکل 2-4: ساختار دو سيلندري با دور سيم پيچA وB.............................................................................26شکل2-5: تابع دور کلاف BB شکل2-................................................................................................27شکل2-6:(الف) تابع دور فازa استاتور (ب) تابع سيم پيچي فازa استاتور............................................30شکل2-7: تابع سيم پيچي حلقه اول روتور.............................................................................................30شکل2-8(الف) اندوکتانس متقابل بين فازA استاتور و حلقه اول روتور (ب) مشتق اندوکتانس متقابل بين فازa استاتور و حلقه اول روتور نسبت به زاويه ....................................................................................31شکل2-9: شکل مداری در نظر گرفته شده برای روتور قفس سنجابی ...................................................34شکل 2-10: نمودار جريان (الف) فازa (ب)فازb (ج) فازc استاتور در حالت راه اندازي بدون بار.....41شکل2-11: (الف) نمودار سرعت موتور در حالت راه اندازي بدون بار(ب) نمودار گشتاور الکترومغناطيسي موتور در حالت راه اندازي بدون بار........................................................................................................42شکل2-12: نمودار جريان (الف) فازa (ب) فازb (ج) فازC استاتور در حالت دائمي بدون بار.......43شکل2-13: فرم سيم بندي استاتور وقتي که اتصال کوتاه داخلي اتفاق افتاده است (الف) اتصال ستاره (ب) اتصال مثلث ............................................................................................................................... 45شکل2-14: تابع دور، فازD در حالت خطاي حلقه به حلقه (الف) 35دور (ب) 20دور ج) 10دور..................................................................................................................................................48شکل2-15: تابع سيم پيچي فازD در خطاي حلقه به حلقه (الف)35دور (ب)20دور (ج) 10دور..................................................................................................................................................48شکل2-16: (الف)تابع اندوکتانس متقابل بين فازC و حلقه اول روتور (ب) تابع مشتق اندوکتانس متقابل بين فاز C و حلقه اول روتور نسبت به زاويه ........................................................................................48شکل2-17: (الف)تابع اندوکتانس متقابل بين فازD و حلقه اول روتور (ب) تابع مشتق اندوکتانس متقابل بين فاز D و حلقه اول روتور نسبت به زاويه..........................................................................................49شکل2-18: نمودار جريان استاتور (الف) فازa (ب)فازb (ج) فازC در خطاي 10 دور در حالت راه اندازي بدون بار ...............................................................................................................................50شکل2-19: نمودار جريان استاتور (الف) فازa (ب) فازb (ج) فازC در خطاي 35 دور در حالت راه اندازي بدون بار ...............................................................................................................................51شکل2-20: (الف) گشتاور الکترو مغناطيسي در خطاي 10دور (ب) خطاي 35 دور .............................52شکل2-21: نمودار سرعت موتور در خطاي حلقه به حلقه (35دور) .......................................................52شکل2-22:نمودار جريان استاتور (الف) فازa (ب) فازb ( ج) فازC درخطاي (35دور) در حالت دائمي بدون بار ............................................................................................................................53شکل3-1:(الف) تابع موجک هار Ψ (ب) تابع مقياس هار ...............................................................55شکل3-2: خانواده تابع موجک دابيشزΨ ................................................................................................55شکل3-3: (الف) تابع موجک کوايفلت Ψ (ب) تابع مقياس کوايفلت ............................................ 56شکل3-4: (الف) تابع موجک سيملت Ψ (ب) تابع مقياس سيملت ..............................................56شکل3-5: تابع موجک مورلت Ψ ..........................................................................................................57شکل3-6: (الف) تابع موجک مير Ψ (ب) تابع مقياس مير ............................................................57شکل3-7: تبديل سيگنال از حوزه زمان-دامنه به حوزه فرکانس-دامنه با آناليز فوريه ..............................58شکل3-8: تبديل سيگنال از حوزه زمان- دامنه به حوزه زمان –مقياس با آناليز موجک ...........................59شکل3-9: (الف) ضرايب موجک (ب) ضرايب فوريه ....................................................................60شکل3-10: اعمال تبديل فوريه بروي سيگنال و ايجاد سيگنالهاي سينوسي در فرکانسهاي مختلف............61شکل3-11: اعمال تبديل موجک بروي سيگنال .....................................................................................61شکل3-12: (الف) تابع موجک Ψ ب) تابع شيفت يافته موجک ................................................62شکل3-13: نمودار ضرايب موجک.........................................................................................................63شکل3-14: ضرايب موجک هنگامي که از بالا به آن نگاه شود ...............................................................63شکل3-15: مراحل فيلتر کردن سيگنال S .............................................................................................65شکل3-16: درخت آناليز موجک ...........................................................................................................66شکل 3-17:درخت تجزيه موجک ..........................................................................................................66شکل3-18: باز يابي مجدد سيگنال بوسيله موجک ...................................................................................67شکل3-19: فرايند upsampling کردن سيگنال ....................................................................................67شکل 3-20: سيستم filtersquadrature mirror .........................................................................67شکل 3-21: تصوير جامعي از مرفولوژي نرون منفرد .............................................................................70شکل3-22: مدل سلول عصبي منفرد ......................................................................................................71شکل3-23: ANN سه لايه ....................................................................................................................71شکل3-24: منحني تابع خطي .................................................................................................................73شکل3-25: منحني تابع آستانه اي ........................................................................................................73شکل3-26: منحني تابع سيگموئيدي ......................................................................................................74شکل3-27: پرسپترون چند لايه ..............................................................................................................75شکل3-28: شبکه عصبي هاپفيلد گسسته(ونگ و مندل،1991) ................................................................75شکل 4-1: ساختار کلي تشخيص خطا ...................................................................................................79شکل4-2: ساختار کلي پردازش سيگنال در موجک .................................................................................81شکل4-3: تحليل جريان استاتور درحالت خطادار (35دور) با در بی باری .....................................82شکل4-4: : تحليل جريان استاتور درحالت خطادار (20دور) با در بی باری ..................................82شکل4-5: : تحليل جريان استاتور درحالت خطادار (10دور) با در بی باری ..................................83شکل4-6: : تحليل جريان استاتور درحالت سالم با در بی باری .....................................................83شکل4-7: : تحليل جريان استاتور درحالت خطادار(35دور)با در بارداری ......................................84شکل4-8: : تحليل جريان استاتور درحالت خطادار(20دور)با در بارداری .......................................84شکل4-9: : تحليل جريان استاتور درحالت خطادار(10دور)با در بارداری .......................................85شکل4-10:تحليل جريان استاتور در حالت سالم با در بارداری .........................................................85شکل4-11: ضرايب موجک برای جريان استاتور ماشين خطادار(با خطای 35دور)در بی باری با…...86شکل4-12: ضرايب موجک برای جريان استاتور ماشين خطادار(با خطای 20 دور)در بی باری با…...….87.شکل4-13: ضرايب موجک برای جريان استاتور ماشين خطادار(با خطای 10دور)در بی باری با…...88شکل4-14: ضرايب موجک برای جريان استاتور ماشين سالم در بی باری با ...................................89شکل4-15: نمای شبکه عصبی ..............................................................................................................94شکل4-16: خطای train کردن شبکه عصبی ........................................................................................95 جدول4-1 : انرژي ذخيره شده در ماشين سالم .......................................................................................90جدول 4-2: انرژي ذخيره شده در ماشين خطا دار (10 دور) ................................................................91جدول 4-3: انرژي ذخيره شده در ماشين خطا دار (20 دور) .............................................................. .92جدول 4-4: انرژي ذخيره شده در ماشين خطا دار (35 دور) ............................................................... 93جدول4-5: نمونه هاي تست شبکه عصبي ........................................................................................... 96
چکيده........................................................................................................................................................1مقدمه..........................................................................................................................................................2فصل اول: بررسي انواع خطا در ماشينهاي القايي و علل بروز و روشهاي تشخيص آنها1-1-مقدمه................................................................................................................................................31-2-بررسي انواع تنشهاي وارد شونده بر ماشين القايي..............................................................................41-2-1-تنشهاي موثر در خرابي استاتور.....................................................................................................41-2-2- تنشهاي موثر در خرابي روتور.....................................................................................................51-3- بررسي عيوب اوليه در ماشينهاي القايي.............................................................................................81-3-1- عيوب الکتريکي اوليه در ماشينهاي القايي....................................................................................101-3-2- عيوب مکانيکي اوليه در ماشينهاي القايي......................................................................................17فصل دوم: مدلسازي ماشين القايي با استفاده از تئوري تابع سيم پيچ2-1-تئوري تابع سيم پيچ..........................................................................................................................212-1-1-تعريف تابع سيم پيچ.....................................................................................................................212-1-2-محاسبه اندوکتانسهاي ماشين با استفاده از توابع سيم پيچ..............................................................262-2-شبيه سازي ماشين القايي..................................................................................................................292-2-1- معادلات يک ماشين الکتريکي باm سيم پيچ استاتور و n سيم پيچ روتور...................................322-2-1-1-معادلات ولتاژ استاتور.............................................................................................................322-2-1-2- معادلات ولتاژ روتور..............................................................................................................332-2-1-3- محاسبه گشتاور الکترومغناطيسي.............................................................................................352-2-1-4- معادلات موتور القاي سه فاز قفس سنجابي در فضاي حالت...................................................362-3- مدلسازي خطاي حلقه به حلقه و خطاي کلاف به کلاف..................................................................44فصل سوم: آناليز موجک و تئوري شبکه هاي عصبي3-1-تاريخچه موجک ها...........................................................................................................................543-2-مقدمه اي بر خانواده موجک ها.........................................................................................................543-2-1-موجک هار...................................................................................................................................553-2-2- موجک دابيشز..............................................................................................................................553-2-3- موجک کوايفلت..........................................................................................................................563-2-4- موجک سيملت............................................................................................................................563-2-5- موجک مورلت.............................................................................................................................563-2-6- موجک مير...................................................................................................................................573-3- کاربردهاي موجک.........................................................................................................................573-4- آناليز فوريه.....................................................................................................................................583-4-1- آناليز فوريه زمان-کوتاه..............................................................................................................583-5-آناليز موجک....................................................................................................................................593-6- تئوري شبکه هاي عصبي.................................................................................................................693-6-1- مقدمه..........................................................................................................................................693-6-2- مزاياي شبکه عصبي....................................................................................................................693-6-3-اساس شبکه عصبي.......................................................................................................................693-6-4- انواع شبکه هاي عصبي................................................................................................................723-6-5-آموزش پرسپترونهاي چند لايه......................................................................................................76فصل چهارم:روش تشخيص خطاي سيم بندي استاتور در ماشين القايي(خطاي حلقه به حلقه)4-1- اعمال تبديل موجک.........................................................................................................................794-2- نتايج تحليل موجک..........................................................................................................................814-3- ساختار شبکه عصبي.........................................................................................................................94فصل پنجم: نتيجه گيري و پيشنهادات..نتيجه گيري.........................................................................................................................................................97پيشنهادات..................................................................................................................................................98پيوست ها..................................................................................................................................................99منابع و ماخذ فارسي....................................................................................................................................................100منابع لاتين...............................................................................................................................................101چكيده لاتين............................................................................................................................................105 شکل1-1 : موتور القايي با ساختار مجزا شده از هم......................................................................9شکل1-2: شماي قسمتي از موتور و فرکانس عبور قطب........................................................................10شکل1-3: (الف) اتصال کوتاه کلاف به کلاف بين نقاط b وa (ب) خطاي فاز به فاز..........................15شکل2-1: برش از وسيله دو استوانه اي با قرارگيري دلخواه سيم پيچ در فاصله هوايي.............................22شکل2-2: تابع دور کلاف متمرکز باN دور هادي مربوط به شکل2-1......................................................23شکل2-3: تابع سيم پيچي کلاف متمرکز N دوري مربوط به شکل2-1.....................................................25شکل 2-4: ساختار دو سيلندري با دور سيم پيچA وB.............................................................................26شکل2-5: تابع دور کلاف BB شکل2-................................................................................................27شکل2-6:(الف) تابع دور فازa استاتور (ب) تابع سيم پيچي فازa استاتور............................................30شکل2-7: تابع سيم پيچي حلقه اول روتور.............................................................................................30شکل2-8(الف) اندوکتانس متقابل بين فازA استاتور و حلقه اول روتور (ب) مشتق اندوکتانس متقابل بين فازa استاتور و حلقه اول روتور نسبت به زاويه ....................................................................................31شکل2-9: شکل مداری در نظر گرفته شده برای روتور قفس سنجابی ...................................................34شکل 2-10: نمودار جريان (الف) فازa (ب)فازb (ج) فازc استاتور در حالت راه اندازي بدون بار.....41شکل2-11: (الف) نمودار سرعت موتور در حالت راه اندازي بدون بار(ب) نمودار گشتاور الکترومغناطيسي موتور در حالت راه اندازي بدون بار........................................................................................................42شکل2-12: نمودار جريان (الف) فازa (ب) فازb (ج) فازC استاتور در حالت دائمي بدون بار.......43شکل2-13: فرم سيم بندي استاتور وقتي که اتصال کوتاه داخلي اتفاق افتاده است (الف) اتصال ستاره (ب) اتصال مثلث ............................................................................................................................... 45شکل2-14: تابع دور، فازD در حالت خطاي حلقه به حلقه (الف) 35دور (ب) 20دور ج) 10دور..................................................................................................................................................48شکل2-15: تابع سيم پيچي فازD در خطاي حلقه به حلقه (الف)35دور (ب)20دور (ج) 10دور..................................................................................................................................................48شکل2-16: (الف)تابع اندوکتانس متقابل بين فازC و حلقه اول روتور (ب) تابع مشتق اندوکتانس متقابل بين فاز C و حلقه اول روتور نسبت به زاويه ........................................................................................48شکل2-17: (الف)تابع اندوکتانس متقابل بين فازD و حلقه اول روتور (ب) تابع مشتق اندوکتانس متقابل بين فاز D و حلقه اول روتور نسبت به زاويه..........................................................................................49شکل2-18: نمودار جريان استاتور (الف) فازa (ب)فازb (ج) فازC در خطاي 10 دور در حالت راه اندازي بدون بار ...............................................................................................................................50شکل2-19: نمودار جريان استاتور (الف) فازa (ب) فازb (ج) فازC در خطاي 35 دور در حالت راه اندازي بدون بار ...............................................................................................................................51شکل2-20: (الف) گشتاور الکترو مغناطيسي در خطاي 10دور (ب) خطاي 35 دور .............................52شکل2-21: نمودار سرعت موتور در خطاي حلقه به حلقه (35دور) .......................................................52شکل2-22:نمودار جريان استاتور (الف) فازa (ب) فازb ( ج) فازC درخطاي (35دور) در حالت دائمي بدون بار ............................................................................................................................53شکل3-1:(الف) تابع موجک هار Ψ (ب) تابع مقياس هار ...............................................................55شکل3-2: خانواده تابع موجک دابيشزΨ ................................................................................................55شکل3-3: (الف) تابع موجک کوايفلت Ψ (ب) تابع مقياس کوايفلت ............................................ 56شکل3-4: (الف) تابع موجک سيملت Ψ (ب) تابع مقياس سيملت ..............................................56شکل3-5: تابع موجک مورلت Ψ ..........................................................................................................57شکل3-6: (الف) تابع موجک مير Ψ (ب) تابع مقياس مير ............................................................57شکل3-7: تبديل سيگنال از حوزه زمان-دامنه به حوزه فرکانس-دامنه با آناليز فوريه ..............................58شکل3-8: تبديل سيگنال از حوزه زمان- دامنه به حوزه زمان –مقياس با آناليز موجک ...........................59شکل3-9: (الف) ضرايب موجک (ب) ضرايب فوريه ....................................................................60شکل3-10: اعمال تبديل فوريه بروي سيگنال و ايجاد سيگنالهاي سينوسي در فرکانسهاي مختلف............61شکل3-11: اعمال تبديل موجک بروي سيگنال .....................................................................................61شکل3-12: (الف) تابع موجک Ψ ب) تابع شيفت يافته موجک ................................................62شکل3-13: نمودار ضرايب موجک.........................................................................................................63شکل3-14: ضرايب موجک هنگامي که از بالا به آن نگاه شود ...............................................................63شکل3-15: مراحل فيلتر کردن سيگنال S .............................................................................................65شکل3-16: درخت آناليز موجک ...........................................................................................................66شکل 3-17:درخت تجزيه موجک ..........................................................................................................66شکل3-18: باز يابي مجدد سيگنال بوسيله موجک ...................................................................................67شکل3-19: فرايند upsampling کردن سيگنال ....................................................................................67شکل 3-20: سيستم filtersquadrature mirror .........................................................................67شکل 3-21: تصوير جامعي از مرفولوژي نرون منفرد .............................................................................70شکل3-22: مدل سلول عصبي منفرد ......................................................................................................71شکل3-23: ANN سه لايه ....................................................................................................................71شکل3-24: منحني تابع خطي .................................................................................................................73شکل3-25: منحني تابع آستانه اي ........................................................................................................73شکل3-26: منحني تابع سيگموئيدي ......................................................................................................74شکل3-27: پرسپترون چند لايه ..............................................................................................................75شکل3-28: شبکه عصبي هاپفيلد گسسته(ونگ و مندل،1991) ................................................................75شکل 4-1: ساختار کلي تشخيص خطا ...................................................................................................79شکل4-2: ساختار کلي پردازش سيگنال در موجک .................................................................................81شکل4-3: تحليل جريان استاتور درحالت خطادار (35دور) با در بی باری .....................................82شکل4-4: : تحليل جريان استاتور درحالت خطادار (20دور) با در بی باری ..................................82شکل4-5: : تحليل جريان استاتور درحالت خطادار (10دور) با در بی باری ..................................83شکل4-6: : تحليل جريان استاتور درحالت سالم با در بی باری .....................................................83شکل4-7: : تحليل جريان استاتور درحالت خطادار(35دور)با در بارداری ......................................84شکل4-8: : تحليل جريان استاتور درحالت خطادار(20دور)با در بارداری .......................................84شکل4-9: : تحليل جريان استاتور درحالت خطادار(10دور)با در بارداری .......................................85شکل4-10:تحليل جريان استاتور در حالت سالم با در بارداری .........................................................85شکل4-11: ضرايب موجک برای جريان استاتور ماشين خطادار(با خطای 35دور)در بی باری با…...86شکل4-12: ضرايب موجک برای جريان استاتور ماشين خطادار(با خطای 20 دور)در بی باری با…...….87.شکل4-13: ضرايب موجک برای جريان استاتور ماشين خطادار(با خطای 10دور)در بی باری با…...88شکل4-14: ضرايب موجک برای جريان استاتور ماشين سالم در بی باری با ...................................89شکل4-15: نمای شبکه عصبی ..............................................................................................................94شکل4-16: خطای train کردن شبکه عصبی ........................................................................................95 جدول4-1 : انرژي ذخيره شده در ماشين سالم .......................................................................................90جدول 4-2: انرژي ذخيره شده در ماشين خطا دار (10 دور) ................................................................91جدول 4-3: انرژي ذخيره شده در ماشين خطا دار (20 دور) .............................................................. .92جدول 4-4: انرژي ذخيره شده در ماشين خطا دار (35 دور) ............................................................... 93جدول4-5: نمونه هاي تست شبکه عصبي ........................................................................................... 96