کتاب «عیب‌یابی ماشین‌های آهنربای دائم» تألیف دکتر جواد فیض

به گزارش روابط عمومی و اطلاع‌رسانی فرهنگستان علوم، کتاب «عیب‌یابی ماشین‌های آهنربای دائم»‏‎ (Fault Diagnosis of ‎Permanent Magnet Machines) ‎‏تألیف دکتر جواد فیض، عضو پیوسته گروه علوم مهندسی فرهنگستان علوم، در ۹ فصل ‏به بررسی جامع روش‌های تشخیص خطا در ماشین‌های آهنربای دائم و کاربرد آن‌ها در پایش وضعیت و افزایش قابلیت اطمینان ‏این ماشین‌ها می‌پردازد‎.‎

در پیشگفتار این کتاب آمده است‎:‎

ماشین‌های آهنربای دائم به دلیل چگالی توان و راندمان برترشان، به طور فزاینده‌ای در کاربردهای صنعتی، خودروسازی و ‏انرژی‌های تجدیدپذیر رایج شده‌اند. از آنجاکه این ماشین‌ها نقش‌های حیاتی در سیستم‌های مدرن بر عهده دارند، توانایی تشخیص و ‏پیش‌بینی خطاها برای تضمین قابلیت اطمینان عملیاتی و به حداقل رساندن زمان از کارافتادگی پرهزینه، ضروری شده است‎.‎

این کتاب، بررسی جامعی از تشخیص خطا برای ماشین‌های آهنربای دائم ارائه می‌دهد و مبانی نظری را با روش‌های تشخیصی ‏عملی ادغام می‌کند تا خوانندگان را به دانش مورد نیاز برای پیاده‌سازی سیستم‌های مؤثر پایش وضعیت مجهز کند‎.‎

کتاب در نه فصل سازماندهی شده است که پس از ارائه مفاهیم اساسی به انواع خطاها می‌پردازد. چهار فصل اول، پایه و اساس لازم ‏را ایجاد می‌کنند‎.‎

فصل ۱ انگیزه تشخیص خطای ماشین آهنربای دائم را معرفی می‌کند و مروری بر این حوزه ارائه می‌دهد‎.‎

فصل ۲ اصول عملکرد ماشین آهنربای دائم، از جمله پیکربندی‌های مختلف مانند پیکربندی‌های آهنربای دائم منصوب روی سطح و ‏داخلی را پوشش می‌دهد و درک پایه‌ای را که برای درک مکانیسم‌های خطا ضروری است، ایجاد می‌کند‎.‎

فصل ۳ ابزارهای مدل‌سازی تحلیلی و محاسباتی، از جمله روش‌های اجزای محدود و روش‌های مدار معادل را ارائه می‌دهد که برای ‏پیش‌بینی رفتار ماشین در شرایط سالم و معیوب استفاده می‌شوند‎.‎

فصل ۴ پوشش سیستماتیکی از روش‌های تشخیصی قابل اجرا در انواع مختلف خطا، از جمله تحلیل امضای جریان موتور، تحلیل ‏امضای شار موتور، پایش ولتاژ توالی صفر و روش‌های مبتنی بر ارتعاش ارائه می‌دهد‎.‎

پنج فصل باقی‌مانده به تفصیل به دسته‌های خاص خطا می‌پردازند. هر یک از این فصل‌ها از یک ساختار منسجم پیروی می‌کنند که ‏حالت‌ها و مکانیسم‌های خطا، مدل‌سازی و تحلیل و رویکردهای تشخیصی را پوشش می‌دهد‎.‎

فصل ۵ بر خطاهای خروج از مرکز ناشی از غیریکنواختی شکاف هوایی تمرکز دارد و عللی مانند سایش یاتاقان، تلرانس‌های تولید، ‏عدم تعادل روتور و انحراف محور را بررسی می‌کند‎.‎

فصل ۶ به خطاهای سیم‌پیچ استاتور، از مدارهای کوتاه بین دورها تا خطاهای فاز به فاز و فاز به زمین، با بررسی مکانیسم‌های ‏تخریب عایق از جمله فرسودگی حرارتی، تخلیه جزئی و تنش مکانیکی می‌پردازد‎.‎

فصل ۷ به خطاهای یاتاقان، شایع‌ترین حالت خرابی مکانیکی، می‌پردازد و روابط بین هندسه یاتاقان، سرعت عملکرد و فرکانس‌های ‏مشخصه نقص را برقرار می‌کند‎.‎

فصل ۸ خطاهای مغناطیس‌زدایی منحصر به فرد ماشین‌های آهنربای دائم را بررسی می‌کند و مغناطیس‌زدایی حرارتی، ‏مغناطیس‌زدایی الکتریکی ناشی از عکس‌العمل بیش از حد آرمیچر و تخریب فیزیکی آهنربا را پوشش می‌دهد‎.‎

فصل ۹ دامنه تشخیص را به مبدل‌های الکترونیک قدرت گسترش می‌دهد و حالت‌های خرابی‎ IGBTها، ‏MOSFETها، درایورهای ‏گیت و خازن‌های لینک‎ DC ‎را بررسی می‌کند و به عنوان مهندسان شاغل مسئول نگهداری و قابلیت اطمینان سیستم‌های ماشین ‏آهنربای دائم، امضاهای خطای مبدل را از خطاهای ماشین تشخیص می‌دهد‎.‎

انتظار می‌رود خوانندگان دانش پایه‌ای در مورد ماشین‌های الکتریکی و مفاهیم اولیه پردازش سیگنال را داشته باشند. فصل‌های ۱ تا ‏‏۴ مطالب مناسبی را برای یک دوره آموزشی در مورد اصول پایش وضعیت ارائه می‌دهند، در حالی که فصل‌های ۵ تا ۹ می‌توانند به ‏عنوان مرجعی برای مطالعه یا تحقیق تخصصی عمل کنند‎.‎

مهندسان شاغل می‌توانند بر بخش‌های تشخیصی فصل‌های خاص خطا که بیشترین ارتباط را با کاربردهای آن‌ها دارند، تمرکز ‏کنند‎.‎

نویسندگان از دو دهه تجربه تحقیقاتی در تشخیص خطای ماشین‌های الکتریکی بهره برده‌اند و یافته‌های پایان‌نامه‌های کارشناسی ‏ارشد و رساله‌های دکتری دوره‌های تحصیلات تکمیلی متعدد و مطالعات منتشرشده در دانشگاه تهران را در بر گرفته‌اند‎.‎

تلاش شده است که مطالب به شیوه‌ای روشن و سیستماتیک ارائه شوند و در سراسر کتاب با نمودارهای توضیحی و مثال‌های عملی ‏پشتیبانی گردد‎.‎