دریافت پایان نامه تشخیص خطای سیم بندی استاتور با شبکه عصبی و آنالیز موجک

شامل 117 صفحه
فرمت word
حجم فایل 4.9MB
شناسه محصول: 400

قیمت دانلود فایل: 17.500 تومان

دسته:

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد M.Sc مهندسی برق - قدرت

قسمتی از متن پایان نامه تشخیص خطای سیم بندی استاتور (خطای حلقه به حلقه) با آنالیز موجک و شبکه عصبی

چکیده:

در این پایان نامه ابتدا عیوب الکتریکی و مکانیکی در ماشینهای الکتریکی بررسی گردیده و عوامل به وجود آورنده و روشهای رفع این عیوب بیان شده است . به دنبال آن ، به کمک روش تابع سیم پیچی ماشین شبیه سازی و خطای مورد نظر یعنی خطای سیم بندی استاتور به آن اعمال و نتایج مورد بررسی قرار داده شده است. پارامتر اصلی که برای تشخیص خطا در این پایان نامه استفاده کرده ایم ، جریان سه فاز استاتور در حالت سالم و خطادار، تحت بارگذاری های مختلف خواهد بود.

در قسمت بعدی تئوری موجک و همچنین شبکه عصبی مورد بررسی قرار گرفته است . مادر اینجا از   برای استخراج مشخصات سیگنال استفاده کرده ایم ، مهمترین دلیلی که برای استفاده از این موجک داریم خاصیت متعامد بودن و پشتیبانی متمرکز سیگنال در حوزه زمان می باشد. شبکه عصبی که برای تشخیص خطا استفاده کرده ایم  ، شبکه سه لایه تغذیه شونده به سمت جلو با الگوریتم آموزش BP و تابع فعالیت سیگموئیدی می باشد . در فصل چهارم روش تشخیص خطای سیم بندی استاتور در ماشین القایی بیان شده است که به صورت ترکیبی از آنالیز موجک و شبکه عصبی است. روند کلی تشخص خطا به این صورت می باشد که ابتدا از جریان استاتور ماشین در حالت سالم و همچنین تحت خطاهای مختلف که در فصل دوم بدست آورده ایم استفاده شده و تبدیل موجک بروی آن اعمال گردیده است.سپس با استفاده از ضرایب موجک مقادیر انرژی در هر مقیاس استخراج و  به عنوان ورودی شبکه عصبی جهت آموزش دادن آن برای تشخیص خطای سیم بندی استاتور مورد استفاده قرار گرفته است. در نهایت به کمک داده های تست، صحت شبکه مذکور مورد بررسی قرار داده شده است. در نهایت نتیجه گیری و پیشنهادات لازم بیان گردیده است.

با توجه به مطالب اشاره شده نتیجه می شود که با تشخیص به موقع هر کدام از عیوب اوّلیه در ماشین القایی می توان از پدید آمدن حوادث ثانویّه که منجر به وارد آمدن خسارات سنگین می گردد ، جلوگیری نمود . در این راستا سعی شده است که با تحلیل ، بررسی و تشخیص یکی از این نمونه خطاها، خطای سیم بندی استاتور یک موتور القایی قفس سنجابی ، گامی موثر در پیاده سازی نظام تعمیراتی پیشگویی کننده برداشته شود و با بکارگیری سیستم های مراقبت وضعیت بروی چنین ماشینهایی از وارد آمدن خسارات سنگین بر صنایع و منابع ملی جلوگیری گردد.

مقدمه:

موتورهای الکتریکی نقش مهمی را در راه اندازی موثر ماشینها و پروسه های صنعتی ایفا می کنند. بخصوص موتورهای القایی قفس سنجابی را که بعنوان اسب کاری صنعت می شناسند. بنابراین تشخیص خطاهای این موتورها می تواند فواید اقتصادی فراوانی در پی داشته باشد. از جمله مدیریت کارخانه های صنعتی را آسان می کند، سطح اطمینان سیستم را بالا می برد، هزینه تعمیر و نگهداری پایین می آید و نسبت هزینه به سود بطور قابل توجهی کاهش می یابد.

Bonnett  و Soukup برای خرابیهای استاتور موتورهای القایی سه فاز قفس سنجابی، پنج حالت خرابی مطرح کرده اند که عبارت اند از: حلقه به حلقه، کلاف به کلاف، قطع فاز، فاز به فاز و کلاف به زمین[1]. برای موتورهای قفس سنجابی، خرابیهای سیم پیچی استاتور و یاتاقانها  کل خرابیها به حساب می آیند و همچنین اکثر خرابیهای سیم پیچی استاتور موتور القایی از فروپاشی عایقی حلقه به حلقه ناشی می شود]2[. برخی از محققین خرابیهای موتور را چنین تقسیم بندی کرده اند: خرابی  ساچمه ها ( یاتاقانها) %40-50، خرابی عایق استاتور %30-40 و خرابی قفسه روتور %5- 10 [3] که اگر خرابی حلقه به حلقه جلوگیری نشود، منجر به خطای فاز به زمین یا فاز به فاز می گردد، که خطای فاز به زمین شدید تر است. در مقالات[4] [5] نظریه تابع سیم پیچی و کاربرد آن در آنالیز گذرای موتورهای القایی تحت خطا شرح داده شده است. از این نظریه در مدلسازی خطای حلقه به حلقه استاتور استفاده شده است. علاوه بر روشهای فوق خطای استاتور موتور القایی را می توان به کمک بردارهای فضایی مورد مطالعه قرار داد[6].

فهرست پایان نامه

چکیده — 1

مقدمه — 2

فصل اول: بررسی انواع خطا در ماشینهای القایی و علل بروز و روشهای تشخیص آنها

1-1-مقدمه — 3

1-2- بررسی انواع تنش های وارد شونده بر ماشین القایی — 4

1-2-1-تنشهای موثر در خرابی استاتور — 4

1-2-2- تنشهای موثر در خرابی روتور — 5

1-3- بررسی عیوب اولیه در ماشینهای القایی — 8

1-3-1- عیوب الکتریکی اولیه در ماشینهای القایی — 10

1-3-2- عیوب مکانیکی اولیه در ماشینهای القایی — 17

فصل دوم: مدلسازی ماشین القایی با استفاده از تئوری تابع سیم پیچ

2-1-تئوری تابع سیم پیچ — 21

2-1-1-تعریف تابع سیم پیچ — 21

2-1-2-محاسبه اندوکتانسهای ماشین با استفاده از توابع سیم پیچ — 26

2-2-شبیه سازی ماشین القایی — 29

2-2-1- معادلات یک ماشین الکتریکی باm سیم پیچ استاتور و n سیم پیچ روتور — 32

2-2-1-1-معادلات ولتاژ استاتور — 32

2-2-1-2- معادلات ولتاژ روتور — 33

2-2-1-3- محاسبه گشتاور الکترومغناطیسی — 35

2-2-1-4- معادلات موتور القای سه فاز قفس سنجابی در فضای حالت — 36

2-3- مدلسازی خطای حلقه به حلقه و خطای کلاف به کلاف — 44

فصل سوم: آنالیز موجک و تئوری شبکه های عصبی

3-1-تاریخچه موجک ها — 54

3-2-مقدمه ای بر خانواده موجک ها — 54

3-2-1-موجک هار — 55

3-2-2- موجک دابیشز — 55

3-2-3- موجک کوایفلت — 56

3-2-4- موجک سیملت — 56

3-2-5- موجک مورلت — 56

3-2-6- موجک میر — 57

3-3- کاربردهای موجک — 57

3-4- آنالیز فوریه — 58

3-4-1- آنالیز فوریه زمان-کوتاه — 58

3-5-آنالیز موجک — 59

3-6- تئوری شبکه های عصبی — 69

3-6-1- مقدمه — 69

3-6-2- مزایای شبکه عصبی — 69

3-6-3-اساس شبکه عصبی — 69

3-6-4- انواع شبکه های عصبی — 72

3-6-5-آموزش پرسپترونهای چند لایه — 76

فصل چهارم: روش تشخیص خطای سیم بندی استاتور در ماشین القایی (خطای حلقه به حلقه)

4-1- اعمال تبدیل موجک — 79

4-2- نتایج تحلیل موجک — 81

4-3- ساختار شبکه عصبی — 94

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

نتیجه گیری — 97

پیشنهادات — 98

پیوست ها — 99

منابع و ماخذ

فارسی — 100

منابع لاتین — 101

چکیده لاتین — 105

 

شکل1-1 : موتور القایی با ساختار مجزا شده از هم — 9

شکل1-2: شمای قسمتی از موتور و فرکانس عبور قطب — 10

شکل1-3: (الف) اتصال کوتاه کلاف به کلاف بین نقاط b وa    (ب) خطای فاز به فاز — 15

شکل2-1: برش از وسیله دو استوانه ای با قرارگیری دلخواه سیم پیچ در فاصله هوایی — 22

شکل2-2: تابع دور کلاف متمرکز باN دور هادی مربوط به شکل2-1 — 23

شکل2-3: تابع سیم پیچی کلاف متمرکز N دوری مربوط به شکل2-1 — 25

شکل 2-4: ساختار دو سیلندری با دور سیم پیچA وB

شکل2-5: تابع دور کلاف ‘BB شکل2 — 27

شکل2-6:(الف) تابع دور فازa استاتور   (ب) تابع سیم پیچی فازa استاتور — 30

شکل2-7: تابع سیم پیچی حلقه اول روتور — 30

شکل2-8(الف) اندوکتانس متقابل بین فازA استاتور و حلقه اول روتور  (ب) مشتق اندوکتانس متقابل بین فازa استاتور و حلقه اول روتور نسبت به زاویه  — 31

شکل2-9:  شکل مداری در نظر گرفته شده برای روتور قفس سنجابی — 34

شکل 2-10: نمودار جریان (الف) فازa  (ب)فازb   (ج) فازc استاتور در حالت راه اندازی بدون بار — 41

شکل2-11: (الف) نمودار سرعت موتور در حالت راه اندازی بدون بار(ب) نمودار گشتاور الکترومغناطیسی موتور در حالت راه اندازی بدون بار — 42

شکل2-12: نمودار جریان (الف) فازa   (ب) فازb    (ج) فازC استاتور در حالت دائمی بدون بار — 43

شکل2-13: فرم سیم بندی استاتور وقتی که اتصال کوتاه داخلی اتفاق افتاده است      (الف) اتصال ستاره       (ب) اتصال مثلث — 45

شکل2-14: تابع دور، فازD در حالت خطای حلقه به حلقه (الف) 35دور  (ب) 20دور  ج) 10دور — 48

شکل2-15: تابع سیم پیچی فازD در خطای حلقه به حلقه  (الف)35دور    (ب)20دور   (ج) 10دور — 48

شکل2-16: (الف)تابع اندوکتانس متقابل بین فازC و حلقه اول روتور   (ب) تابع مشتق اندوکتانس متقابل بین فاز C و حلقه اول روتور نسبت به زاویه — 48

شکل2-17: (الف)تابع اندوکتانس متقابل بین فازD و حلقه اول روتور   (ب) تابع مشتق اندوکتانس متقابل بین فاز D و حلقه اول روتور نسبت به زاویه — 49

شکل2-18:  نمودار جریان استاتور    (الف) فازa     (ب)فازb      (ج) فازC  در خطای 10 دور در حالت راه اندازی بدون بار — 50

شکل2-19: نمودار جریان استاتور     (الف) فازa      (ب) فازb     (ج) فازC در خطای 35 دور در حالت راه اندازی بدون بار — 51

شکل2-20: (الف) گشتاور الکترو مغناطیسی در خطای 10دور   (ب) خطای 35 دور — 52

شکل2-21: نمودار سرعت موتور در خطای حلقه به حلقه (35دور) — 52

شکل2-22:نمودار جریان استاتور      (الف) فازa       (ب) فازb        ( ج) فازC   درخطای (35دور) در حالت دائمی بدون بار — 53

شکل3-1:(الف) تابع موجک هار Ψ  (ب) تابع مقیاس هار   — 55

شکل3-2: خانواده تابع موجک دابیشزΨ

شکل3-3: (الف) تابع موجک کوایفلت Ψ  (ب) تابع مقیاس کوایفلت   — 56

شکل3-4: (الف) تابع موجک سیملت Ψ     (ب) تابع مقیاس سیملت   — 56

شکل3-5: تابع موجک مورلت Ψ — 57

شکل3-6: (الف) تابع موجک میر Ψ   (ب) تابع مقیاس میر   — 57

شکل3-7: تبدیل سیگنال از حوزه زمان-دامنه به حوزه فرکانس-دامنه با آنالیز فوریه — 58

شکل3-8: تبدیل سیگنال از حوزه زمان- دامنه به حوزه زمان –مقیاس با آنالیز موجک — 59

شکل3-9: (الف) ضرایب موجک       (ب) ضرایب فوریه — 60

شکل3-10: اعمال تبدیل فوریه بروی سیگنال و ایجاد سیگنالهای سینوسی در فرکانسهای مختلف — 61

شکل3-11: اعمال تبدیل موجک بروی سیگنال — 61

شکل3-12: (الف) تابع موجک Ψ       ب) تابع شیفت یافته موجک   — 62

شکل3-13: نمودار ضرایب موجک — 63

شکل3-14: ضرایب موجک هنگامی که از بالا به آن نگاه شود — 63

شکل3-15: مراحل فیلتر کردن سیگنال S  — 65

شکل3-16: درخت آنالیز موجک — 66

شکل 3-17:درخت تجزیه موجک — 66

شکل3-18: باز یابی مجدد سیگنال بوسیله موجک — 67

شکل3-19: فرایند upsampling کردن سیگنال — 67

شکل 3-20: سیستم filters quadrature  mirror

شکل 3-21: تصویر جامعی از مرفولوژی نرون منفرد — 70

شکل3-22: مدل سلول عصبی منفرد — 71

شکل3-23: ANN سه لایه — 71

شکل3-24: منحنی تابع خطی — 73

شکل3-25: منحنی تابع آستانه ای — 73

شکل3-26: منحنی تابع سیگموئیدی — 74

شکل3-27: پرسپترون چند لایه — 75

شکل3-28: شبکه عصبی هاپفیلد گسسته(ونگ و مندل،1991) — 75

شکل 4-1: ساختار کلی تشخیص خطا — 79

شکل4-2: ساختار کلی پردازش سیگنال در موجک — 81

شکل4-3: تحلیل جریان استاتور درحالت خطادار (35دور) با   در بی باری — 82

شکل4-4: : تحلیل جریان استاتور درحالت خطادار (20دور) با   در بی باری — 82

شکل4-5: : تحلیل جریان استاتور درحالت خطادار (10دور) با   در بی باری — 83

شکل4-6: : تحلیل جریان استاتور درحالت سالم با   در بی باری — 83

شکل4-7: : تحلیل جریان استاتور درحالت خطادار(35دور)با   در بارداری — 84

شکل4-8: : تحلیل جریان استاتور درحالت خطادار(20دور)با   در بارداری — 84

شکل4-9: : تحلیل جریان استاتور درحالت خطادار(10دور)با   در بارداری — 85

شکل4-10:تحلیل جریان استاتور در حالت سالم با  در بارداری — 85

شکل4-11: ضرایب موجک برای جریان استاتور ماشین خطادار(با خطای 35دور)

شکل4-12: ضرایب موجک برای جریان استاتور ماشین خطادار(با خطای 20 دور)

شکل4-13: ضرایب موجک برای جریان استاتور ماشین خطادار(با خطای 10دور)

شکل4-14: ضرایب موجک برای جریان استاتور ماشین سالم

شکل4-15: نمای شبکه عصبی — 94

شکل4-16: خطای train کردن شبکه عصبی — 95

 

جدول4-1 : انرژی ذخیره شده در ماشین سالم — 90

جدول 4-2: انرژی ذخیره شده در ماشین خطا دار (10 دور) — 91

جدول 4-3: انرژی ذخیره شده در ماشین خطا دار (20 دور) — — 92

جدول 4-4: انرژی ذخیره شده در ماشین خطا دار (35 دور) — 93

جدول4-5: نمونه های تست شبکه عصبی — 96

نتیجه گیری :

مطالعه و تحقیق درباره تشخیص خطا در صنعت یکی از مهمترین مباحثی است که امروزه مورد توجه بسیار زیادی قرار گرفته است. در این پایان نامه برای تشخیص خطای سیم بندی استاتور (خطای حلقه به حلقه) روشی پیشنهاد شد که مبنای آن مشخصات موجود در شکل موج جریان استاتور در حالت سالم و خطای حلقه به حلقه می باشد.  برای جدا کردن این مشخصه ها از ابزار قدرتمند موجک استفاده شده است. با توجه به نتایجی که بدست آمد، مهمترین مزیتی که تبدیل موجک نسبت به روشهای مشابهی که از تبدیل فوریه در مقالات مختلف استفاده کرده اند سرعت بیشتر آن برای جدا کردن  مؤلفه اصلی سیگنال، می باشد. دلیل این امر به این علت است که، استخراج ویژگیهای مورد نظر با موجک به هیچ پریود خاصی ازسیگنال احتیاج ندارد و فقط به دلیل ماهیت تقارن نیم موجی سیگنال، نمونه برداری در هر نیم سیکل انجام می شود . مهمترین مزیت دیگری که در آنالیز با موجک مشاهده شد ،این است که بر خلاف تبدیل فوریه که سیگنال فقط بر حسب مؤلفه های فرکانس نمایش داده می شود و موقعیت زمانی مولفه در این نمایش از دست می رود ،تبدیل موجک با نمایشی سه بعدی دامنه-مقیاس- زمان   می تواند اطلاعاتی راجع به مولفه های فرکانس در بازه های مختلف را فراهم کند. با توجه به ویژگیهای خاصی که برای موجک اشاره شد ،داده های مورد نیاز جهت تشخیص خطا، در زمان کوتاهتری نسبت به سایر روشهای آنالیز سیگنال حاصل می شود و با پردازش موازی که توسط شبکه عصبی انجام می پذیرد ، نوع خطا در حداقل زمان ممکن تشخیص داده می شود . نتایج بدست آمده نشان  می دهد که این روش می تواند به عنوان روش موثری با قابلیت اطمینان حدود 96% برای   تشخیص خطای سیم بندی استاتور (خطای حلقه به حلقه)به کار رود.

براساس مطالب بیان شده، نکاتی به عنوان پیشنهاد برای ادامه کار ارائه میشود :

پیشنهادات :

  1. اعمال این روش برای تشخیص انواع دیگر خطاهای محتمل که در ماشینهای القایی اتفاق می افتد.
  2. به کار بردن این روش جهت تشخیص خطا در انواع مختلف ماشینهای الکتریکی.
  3. استفاده کردن شبکه عصبی و  pso جهت تشخیص خطای سیم بندی استاتور.
  4. استفاده کردن از  WNN(wavelet neural network ) برای تشخیص خطای سیم بندی استاتور.

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “تشخیص خطای سیم بندی استاتور با شبکه عصبی و آنالیز موجک”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

  • ابتدا محصولات مورد علاقه خود را به سبد خرید اضافه نمایید.
  • سپس روی آیکون سبد خرید کلیک کنید.
  • محصولات داخل سبد خرید و مجموع مبلغ قابل پرداخت در صفحه تسویه حساب به شما نمایش داده می شوند.
  • فرم تسویه حساب را تکمیل کرده و روش پرداخت خود را انتخاب نمایید.
  • می توانید با استفاده از درگاه های پرداخت آنلاین خرید خود را تکمیل نمایید.
  • پس از تکمیل خرید می توانید به فایل های محصول دسترسی داشته باشید.
  • در صورت داشتن حساب کاربری می توانید سوابق خرید خود را در پنل کاربری خود مشاهده نمایید.
تماس با پشتیبانی