Η παρούσα διπλωματική εργασία αφορά τη μελέτη σφάλματος στο δρομέα τριφασικής ασύγχρονης μηχανής με τη δημιουργία δισδιάστατου μοντέλου πεπερασμένων στοιχείων και σύγκριση με πειραματικά αποτελέσματα. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η ανάλυση της λειτουργίας τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα με βραχυκυκλωμένο δρομέα, με και χωρίς σφάλμα στο δακτύλιο βραχυκύκλωσης καθώς και ανίχνευση του σφάλματος. Με εφαρμογή της μεθόδου «Motor Current Signature Analysis» ή «ΜCSA» είμαστε σε θέση να εντοπίσουμε την ύπαρξη κάποιου σφάλματος στο κινητήρα. Η μέθοδος «ΜCSA» χρησιμοποιεί αισθητήρες οι οποίοι δεν διεισδύον στο εσωτερικό της μηχανής και η λειτουργία της βασίζεται στην ανάλυση του φάσματος του ρεύματος του στάτη (ρεύματος τροφοδοσίας) μίας ασύγχρονης μηχανής, με σκοπό να εντοπιστεί ένα σφάλμα εν τη γένεση του στον κινητήρα. Η ύπαρξη κάποιου σφάλματος προκαλεί την εμφάνιση αρμονικών συνιστωσών χαρακτηριστικών του συγκεκριμένου σφάλματος. Πραγματοποιήθηκε σχεδίαση μοντέλου τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα στις δύο διαστάσεις με χρήση του λογισμικού πεπερασμένων στοιχείων «Opera – 2d» για να μελετηθεί η λειτουργία του τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα με σφάλμα και χωρίς σφάλμα στο δακτύλιο βραχυκύκλωσης, καθώς και για εφαρμογή της μεθόδου «Motor Current Signature Analysis». Με εξομοίωση του κινητήρα παίρνουμε τις κυματομορφές του ρεύματος στάτη και της ροπής για εφαρμογή της μεθόδου «MCSA». Στη συνέχεια με υλοποίηση πειραματικής διάταξης πραγματοποιήθηκε μελέτη της συμπεριφοράς τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα με βραχυκυκλωμένο δρομέα, με και χωρίς σφάλμα στο δακτύλιο βραχυκύκλωσης. Από την πειραματική διάταξη παίρνουμε τις κυματομορφές του ρεύματος στάτη για εφαρμογή της μεθόδου «MCSA». Τέλος έγιναν οι απαραίτητες συγκρίσεις ανάμεσα στα αποτελέσματα του κινητήρα με σφάλμα και χωρίς σφάλμα στο δακτύλιο βραχυκύκλωσης καθώς και ανάμεσα στα αποτελέσματα της εξομοίωσης και των πειραματικών αποτελεσμάτων. Η διπλωματική εργασία χωρίζεται σε 6 κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια περιληπτική αναφορά στις βασικές αρχές που διέπουν την κατασκευή και την λειτουργία της τριφασικής ασύγχρονης μηχανής. Επίσης γίνεται αναφορά στα τυλίγματα των ασύγχρονων μηχανών καθώς και στις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την εκκίνηση των τριφασικών ασύγχρονων κινητήρων. Στο κεφάλαιο 2 γίνεται παρουσίαση της μεθόδου «Motor Current Signature Analysis» η οποία χρησιμοποιείται για την ανίχνευση σφαλμάτων καθώς και για την επιτήρηση της λειτουργίας τριφασικών ασύγχρονων μηχανών. Παρουσιάζονται οι λόγοι για τους οποίους είναι χρήσιμο ένα τέτοιο διαγνωστικό σύστημα, η διάταξη υλοποίησης, τι πρέπει να προσέχουμε κατά την εφαρμογή του και πως εφαρμόζεται σε πολύπλοκα συστήματα. Το κεφάλαιο 3 αναφέρεται στο πειραματικό σκέλος της διπλωματικής εργασίας. Γίνεται περιγραφή της πειραματικής διάταξης που υλοποιείται στο εργαστήριο για εφαρμογή της μεθόδου «Motor Current Signature Analysis». Από δύο όμοιους τριφασικούς ασύγχρονους κινητήρες, ένα με σφάλμα στο δακτύλιο βραχυκύκλωσης και ένα χωρίς σφάλμα παίρνουμε τις κυματομορφές του ρεύματος στάτη στις οποίες θα γίνει ανάλυση FFΤ έτσι ώστε να εντοπιστούν οι συχνότητες στις οποίες εισάγονται αρμονικές λόγω του σφάλματος στο δακτύλιο βραχυκύκλωσης. Στο κεφάλαιο 4 βλέπουμε τη σχεδίαση και εξομοίωση των δύο κινητήρων που χρησιμοποιήθηκαν στην πειραματική διάταξη, με χρήση του λογισμικού πεπερασμένων στοιχείων «Opera–2d». Παρουσιάζεται αναλυτικά η διαδικασία σχεδίασης των δύο κινητήρων καθώς και κάποια βήματα τα οποία προηγούνται της ανάλυσης. Στο κεφάλαιο 5 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα τα οποία προκύπτουν από την εξομοίωση των δύο κινητήρων. Συγκεκριμένα πραγματοποιήθηκε δυναμική ανάλυση στα δύο μοντέλα του κινητήρα με δύο διαφορετικές μεθόδους : i) υπό σταθερό αριθμό στροφών ανά λεπτό του δρομέα και ii) υπό σταθερό φορτίο στο κινητήρα. Επίσης πραγματοποιήθηκε ανάλυση κατά την εκκίνηση των δύο κινητήρων καθώς και υπό φορτίο. Για το κινητήρα με σφάλμα πραγματοποιήσαμε και μη γραμμική ανάλυση υπό φορτίο. Τέλος στο κεφάλαιο 6 πραγματοποιήθηκε επεξεργασία των πειραματικών αποτελεσμάτων καθώς και των αποτελεσμάτων τα οποία προκύπτουν από την εξομοίωση των δύο κινητήρων. Συγκεκριμένα πραγματοποιήθηκε ανάλυση FFT στις κυματομορφές του ρεύματος στάτη καθώς και της ροπής για τους δύο κινητήρες. Από τα αποτελέσματα που προέκυψαν εξάγαμε σημαντικά συμπεράσματα όσο αφορά τη λειτουργία των δύο κινητήρων. Επίσης έγινε και μια σύγκριση των πειραματικών αποτελεσμάτων με τα αποτελέσματα της εξομοίωσης. / -

Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας υπολογιστών του πανεπιστημίου Πατρών και το θέμα της αφορά τη μελέτη σφαλμάτων στο δρομέα τριφασικής σύγχρονης μηχανής έκτυπων πόλων με τη δημιουργία δισδιάστατου μοντέλου πεπερασμένων στοιχείων. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η ανάλυση της λειτουργίας τριφασικού σύγχρονου κινητήρα έκτυπων πόλων κατά την ασύγχρονη εκκίνηση του σε τρείς περιπτώσεις, με σφάλμα σε μία μπάρα ενός έκτυπου πόλου, στο δακτύλιο βραχυκύκλωσης και χωρίς κανένα σφάλμα και σύγκριση των αποτελεσμάτων. Για την σχεδίαση του μοντέλου του τριφασικού κινητήρα χρησιμοποιήθηκαν τα κατασκευαστικά στοιχεία μιας πραγματικής τριφασικής μηχανής πού προορίζεται για λειτουργία σε υδροηλεκτρικό σταθμό παραγωγής ενέργειας με τη δυνατότητα λειτουργίας σαν αντλία. Για την κατασκευή και εξομοίωση του μοντέλου στις δύο διαστάσεις χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό Opera-2d, το οποίο χρησιμοποιεί την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων, μια αριθμητική μέθοδο για να προσομοιώσει τη φυσική λειτουργία των ηλεκτρικών μηχανών. Για την επιτυχία του μοντέλου χρειάστηκαν αρκετές μετρήσεις και υπολογισμοί από τα δεδομένα που είχαμε τα οποία δεν παραθέτονται. Με την περάτωση του μοντέλου εξομοιώθηκαν διαφορετικές λειτουργίες στη μόνιμη κατάσταση για εξακρίβωση της ακρίβειας του μοντέλου που κατασκευάσαμε. Η διπλωματική εργασία χωρίζεται σε πέντε κεφάλαια, όπου αρχικά στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια γενική περιγραφή των βασικών εννοιών της ηλεκτρικής ενέργειας και των βασικών αρχών που διέπουν την κατασκευή και λειτουργία των σύγχρονων μηχανών και γενικότερα των τριφασικών σύγχρονων μηχανών έκτυπων πόλων. Στο κεφάλαιο 2 εξηγείται πιο αναλυτικά η λειτουργία του τριφασικού σύγχρονου κινητήρα και οι μέθοδοι της εκκίνησης του με έμφαση στην ασύγχρονη εκκίνηση. Επίσης παρουσιάζονται μερικά δεδομένα γενικά γύρω από τους υδροηλεκτρικούς σταθμούς και τον τρόπο λειτουργίας τους. Στη συνέχεια στο κεφάλαιο 3 δίνονται επιγραμματικά τα κυρίως βήματα που ακολουθήσαμε κατά την σχεδίαση του μοντέλου πεπερασμένων στοιχείων μαζί με τα σχέδια των τμημάτων του κινητήρα και τα κυριότερα παράθυρα ελέγχου του λογισμικού Opera-2d. Στο κεφάλαιο 4 δίνονται τα βήματα και τα παράθυρα ελέγχου για τις παραμέτρους της ανάλυσης και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των εξομοιώσεων που για τις τρείς περιπτώσεις τους υγιούς μοντέλου, του μοντέλου με σπασμένη μπάρα και το μοντέλο με σφάλμα στο δακτύλιο βραχυκύκλωσης. Στο τέλος του κεφαλαίου 4 εξάγονται τα συμπεράσματα μας για την ασύγχρονη εκκίνηση του σύγχρονου κινητήρα και πως αυτή επηρεάζεται από τα σφάλματα σε μία μπάρα βραχυκύκλωσης και στο δακτύλιο βραχυκύκλωσης. / This thesis was produced in the department of Electrical Engineering and Computer Science at the University of Patras and involves the study of rotor errors in a three phase synchronous motor with salient poles with the help of finite element analysis. The purpose of this thesis is the monitoring of a three-phase synchronous motor with salient poles during asynchronous starting, with one broken bar, broken ring and in a healthy state for comparing the results. For the design of the motor we used the machine data of a real motor which is used in a pumped storage hydroelectric generator. For the creation of the model in two dimensions we used the software Opera-2d, which uses the finite element method to simulate the operation of electric machines. For the success of the design, a number of measurements and calculations was taken from the machine data which are not included in the thesis. Also, after the completion of the model, we run simulations in steady state to verify that the model was running according to designer parameters. The thesis is divided in five chapters. In the first chapter there is a general description of the basic knowledge of electric energy and the principles regarding the construction and operation of synchronous machines and in particular three-phase synchronous machines with salient poles. In chapter 2 there is a more detailed description of the operating characteristics of a three-phased synchronous motor and the starting methods, with emphasis at asynchronous starting. Additionally, there is some information regarding hydro-generator stations. Chapter 3 shows the main steps followed during the design stage of the model and it includes images of the main parts of the motor and the control windows of the software Opera-2d. Chapter 4 starts by showing the main steps and control windows for the analysis parameters and this is followed by the results of the simulations for the three cases: healthy motor, with broken bar and with broken ring. Finally the conclusions for the asynchronous starting of a synchronous motor and how it is affected by a broken bar and a broken ring at the rotor, are presented at the end of chapter 4.

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η προσομοίωση της λειτουργίας μιας ανεμογεννήτριας (Α/Γ) μεταβλητής ταχύτητας με γεννήτρια επαγωγής διπλής τροφοδότησης (ΓΕΔΤ) καθώς επίσης και ο έλεγχος της γωνίας βήματος των πτερυγίων. Η προσομοίωση γίνεται με τη βοήθεια του προγράμματος Matlab/Simulink. Αναλυτικότερα στο Κεφάλαιο1, γίνεται εισαγωγή στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ). Αναφέρονται τα είδη, τα πλεονεκτήματα και ο ενεργειακός τους ρόλος στην παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας σε εθνικό επίπεδο. Από τις ΑΠΕ, αναλύεται η αιολική ενέργεια. Γίνεται μια σύντομη ιστορική αναδρομή και παρουσιάζεται η χρησιμότητα της, τα προβλήματα που προκύπτουν από την σύνδεση Α/Γ στο δίκτυο και η θέση της στο παγκόσμιο ενεργειακό επίπεδο. Στο Κεφάλαιο 2, γίνεται παρουσίαση των μηχανών επαγωγής. Συγκεκριμένα, παρουσιάζεται η μαθηματική θεμελίωση της θεωρίας των μετασχηματισμών σε πλαίσιο αναφοράς δύο κάθετων αξόνων που περιστρέφεται με αυθαίρετη ταχύτητα και η μοντελοποίηση (δυναμικό μοντέλο) των ασύγχρονων ηλεκτρικών μηχανών επαγωγής. Στο Κεφάλαιο 3,γίνεται μια γενική παρουσίαση των αιολικών συστημάτων. Περιγράφονται τα δομικά στοιχεία της Α/Γ, η αεροδυναμική μετατροπή της ενέργειας του ανέμου σε ηλεκτρική, τα διάφορα συστήματα Α/Γ που χρησιμοποιούνται και δίνεται το μαθηματικό μοντέλο της γεννήτριας επαγωγής διπλής τροφοδότησης (ΓΕΔΤ). Στο Κεφάλαιο 4,παρουσιαζεται η συνολική στρατηγική ελέγχου Α/Γ μεταβλητής ταχύτητας με ΓΕΔΤ, η οποία περιλαμβάνει τον αεροδυναμικό έλεγχο της Α/Γ και τον ηλεκτρικό έλεγχο της γεννήτριας επαγωγής διπλής τροφοδότησης στην πλευρά του δρομέα (μηχανής) και στην πλευρά του στάτη (δικτύου). Στο Κεφάλαιο 5, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από δοκιμές που έγιναν με το μοντέλο προσομοίωσης που αναπτύχθηκε στο κεφάλαιο 4, ως προς την απόκριση του συστήματος υπό την επίδραση διαφόρων αλλαγών του ανέμου και μονοφασικού βραχυκυκλώματος στην γραμμή μεταφοράς. Τέλος, παρατίθενται γενικά σχόλια και συμπεράσματα της εργασίας για τη λειτουργία και απόκριση του συστήματος που αναπτύχθηκε. / The subject of this thesis is the analysis and simulation of a variable speed, pitch controlled wind turbine equipped with a doubly fed induction generator (DFIG). Simulation was made with the use of the software Matlab/Simulink©, ed. 7.0.1. Analytically, Chapter 1 is an introduction to renewable energy sources (RES). Are reported the types, the advantages and their energy role in the production of electric energy at national level. By the RES, the wind energy is analyzed. Begins a short historical retrospection and is presented its usefulness, the problems that result from connection in the electrical network and its place at the world energy level. Chapter 2, presents the induction machines. Specifically, are presented the mathematical base of theory of transformation to a reference frame which rotates at an arbitrary angular velocity and the modelling (dynamic model) of the induction machines. Chapter 3, is a general presentation of aeolian systems. The structural elements of wind turbine, the aerodynamic transformation of wind energy in electric and the various wind turbine systems that are used, are described. Moreover, the dynamic model of a double fed induction generator (DFIG) is given. In Chapter 4, the overall control strategy of variable speed doubly fed induction generator wind turbine is presented, which includes the aerodynamic control of the wind turbine and the electric control of the DFIG both at rotor side (machine) and at the stator side (grid). In Chapter 5, the results from the simulations of the developed model under different wind conditions and a fault on the 25 KV system are presented. Finally, general comments and conclusions on the operation and the results of the developed system are made.

Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών και το θέμα αφορά την μελέτη της σύγχρονης μηχανής με έκτυπους πόλους και τον υπολογισμό παραμέτρων της με την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι ο υπολογισμός των επαγωγιμοτήτων της σύγχρονης μηχανής με έκτυπους πόλους. Πιο συγκεκριμένα θα υπολογίσουμε τις αυτεπαγωγιμότητες και τις αμοιβαίες επαγωγιμότητες του στάτη και του δρομέα. Για την σχεδίαση του μοντέλου της τριφασικής σύγχρονης μηχανής χρησιμοποιήθηκαν τα κατασκευαστικά στοιχεία μιας πραγματικής τριφασικής μηχανής που προορίζεται για λειτουργία σε υδροηλεκτρικό σταθμό παραγωγής ενέργειας. Για την κατασκευή και εξομοίωση του μοντέλου στις δύο διαστάσεις χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό Opera-2d, το οποίο χρησιμοποιεί την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων, μια αριθμητική μέθοδο για να προσομοιώσει τη φυσική λειτουργία των ηλεκτρικών μηχανών. Για την επιτυχία του μοντέλου χρειάστηκαν αρκετές μετρήσεις και υπολογισμοί από τα δεδομένα που είχαμε τα οποία δεν παραθέτονται. Με την περάτωση του μοντέλου εξομοιώθηκαν διαφορετικές λειτουργίες στη μόνιμη κατάσταση για εξακρίβωση της ακρίβειας του μοντέλου που κατασκευάσαμε. Η διπλωματική εργασία χωρίζεται σε τέσσερα κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια αναφορά στις βασικές αρχές που διέπουν την κατασκευή και λειτουργία των σύγχρονων μηχανών και ειδικότερα τις τριφασικές σύγχρονες μηχανές με έκτυπους πόλους. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναφέρουμε την θεωρία του ηλεκτρομαγνητισμού πάνω στην οποία βασίζονται οι υπολογισμοί που υλοποιούμε με την χρήση του Opera 2d. Αναλύουμε την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων που χρησιμοποιούμε για να κάνουμε τους υπολογισμούς. Στο τρίτο κεφάλαιο κάνουμε μια σύντομη αναφορά στην θεωρία των σύγχρονων μηχανών για τις αμοιβαίες επαγωγιμότητες και αυτεπαγωγιμότητες του δρομέα και του στάτη. Στο τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζουμε τα πειράματα που διεξήγαμε για να υπολογίσουμε τις επαγωγιμότητες του στάτη και του δρομέα της σύγχρονης μηχανής. Στην τελευταία παράγραφο υπολογίζουμε κάποιες επαγωγιμότητες και αντιστάσεις με την βοήθεια αναλυτικών τύπων που βασίζονται στην θεωρία των σύγχρονων μηχανών και συγκρίνουμε τα αποτελέσματα με αυτά του κατασκευαστή. / This thesis was produced in the department of Electrical Engineering and Computer Science at the University of Patrai and involves the study of synchronous machine with salient pole and with the help of finite element analysis. The aim of the thesis is to calculate inductances of synchronous machine with salient pole. We will calculate mutual and self inductances of stator and rotor. To design the motor, machine data of a real motor, used to pump a storage hydroelectric generator, were used. The software Opera-2d was used to create the model in two dimensions. The software uses the finite element method to simulate the operation of electric machines. To ensure the motor design is suitable for the aim of the thesis, a number of measurements and calculations were made from the machine data which are not included as they are beyond the scope of this thesis. Also, after completing the model, simulations were run in steady state to verify that the model was running according to designed parameters. The thesis is structured in four chapters. Chapter 1 introduces the literature review where there is the principles regarding the construction and operation of synchronous machines and in particular three-phase synchronous machines with salient poles. In chapter 2, we refer to the theory of electromagnetism based on the calculations that we implement using the Opera 2d.We analyze finite element method which we use for calculations. In chapter 3, we make a brief reference to theory of synchronous machine for mutual and self inductances of rotor and stator. In the last chapter we present experiments we had to compute inductances of stator and rotor of synchronous machine. In last paragraph we compute some inductances and resistances with analytical formulas based on the theory of synchronous machine and compare our results with those of the manufacturer.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και εξομοίωση μιας ανεμογεννήτριας αξονικής ροής μόνιμου μαγνήτη. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι η μελέτη μιας σύγχρονης ανεμογεννήτριας μόνιμων μαγνητών (PMSG), που θα παρέχει ισχύ 1kW, και θα πληρεί το κριτήριο του χαμηλού κόστους και των όσο το δυνατών μικρότερων διαστάσεων. Η ανεμογεννήτρια θα συνδέεται απευθείας με το δίκτυο χωρίς τη χρήση κιβώτιου ταχυτήτων. Όσον αφορά τις γεννήτριες μόνιμου μαγνήτη αξονικής ροής (AFPM), που μελετούνται ειδικά σε αυτή τη διπλωματική, τα τελευταία χρόνια έχει αναπτυχθεί έντονο επιστημονικό και κατασκευαστικό ενδιαφέρον σχετικά με τη βελτιστοποίηση των χαρακτηριστικών τους μεγεθών σε συνδυασμό με την υψηλή απόδοσή τους. Το κυριότερο χαρακτηριστικό αυτών των μηχανών είναι ότι η διέγερση προκαλείται από τους μαγνήτες που είναι τοποθετημένοι στο δρομέα, οι οποίοι με τη χρήση του υλικού NdFeB για την κατασκευή τους, έχουν προσφέρει αναβαθμισμένες δυνατότητες στην παραγωγή μαγνητικού πεδίου. Άλλο κύριο χαρακτηριστικό, είναι ότι οι μηχανές αυτές είναι ιδανικές για ανεμογεννήτριες που κινούνται με χαμηλό αριθμό ταχύτητας ανέμου και στροφών. Στην παρούσα διπλωματική έγινε μια μελέτη ώστε να μπορέσει να σχεδιαστεί μια τέτοια μηχανή (AFPM) που να συγκεντρώνει όσο το δυνατόν καλύτερες αναλογίες μεταξύ κόστους, μεγέθους και απλότητας κατασκευής. Η προσομοίωση της ανεμογεννήτριας ήταν το επόμενο βήμα για την επαλήθευση των θεωρητικών τιμών και την περαιτέρω μελέτη της μηχανής για την απόδοσή της, την επαγόμενη τάση και το μαγνητικό πεδίο που παράγει σε εν κενώ λειτουργία και σε λειτουργία υπό φορτίο. Για να γίνει αυτό, χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα μοντελοποίησης ηλεκτρικών μηχανών της COBHAM, το οποίο καλείται Opera και πιο συγκεκριμένα η έκδοση R3 για τρισδιάστατη μοντελοποίηση μηχανών (3D Modeler). Το κεφάλαιο 1 πραγματεύεται εισαγωγικά ζητήματα σχετικά με τις ανεμογεννήτριες και τα βασικά χαρακτηριστικά τους μεγέθη. Στο κεφάλαιο 2 γίνεται μια μελέτη σχετικά με το είδος της γεννήτριας καθώς και τα βασικά της στοιχεία. Στο κεφάλαιο 3 γίνεται αναλυτικά ο σχεδιασμός της ανεμογεννήτριας αξονικής ροής μόνιμου μαγνήτη και ο υπολογισμός των μεγεθών της. Στο κεφάλαιο 4 περιγράφεται η διαδικασία του σχεδιασμού μηχανής με τη χρήση του προγράμματος opera. Στο κεφάλαιο 5 γίνεται εξομοίωση της μηχανής και παράθεση των αποτελεσμάτων που προκύπτουν. Η ανάλυση της μηχανής πραγματοποιήθηκε με τη χρήση δύο επιλυτών της Opera, αυτόν της μαγνητοστατικής ανάλυσης και αυτόν της ανάλυσης της στρεφόμενης μηχανής. / This thesis is focused on study, design and analysis of a Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG). This work was elaborated in the laboratory of Electromechanical Energy Conversion, at the department of Electrical and Computer Engineering in the University of Patras, Greece. The purpose of this specific thesis is to study and analyze a synchronous permanent magnet wind generator (PMSG), providing power 1kW to the grid. The main pursuit is to design a machine of low cost and, as small as possible, geometric characteristics. Moreover, a basic requirement is easy construction. For this purpose, the wind generator is legitimate to be direct-driven, without the existence of a gearbox. The permanent magnet axial flux generators, which are specifically studied in this thesis, have met a large attention over the last years for wind system- low speed applications. The main characteristic of these machines is that their stimulation is caused by the magnets that are mounted at the rotor discs. The latest use, in magnets, of neodymium material (symbolized as NdFeB) has provided upgraded possibilities in magnetic field amplification. Another main characteristic is that these machines are ideal for low speed wind applications. In this thesis, an extended study was elaborated in order to design such a generator, which concentrates as better as possible quota between cost, size and simplicity in construction. The simulation of the machine’s operation was the next step for the verification of the theoretical calculations, as well as for further study on the various parameters and optimization of the machine. The simulation was held in conditions of load and short circuit operation. In order to achieve this, a simulation program by COBHAM called Opera, was used. In chapter 1, there is a reference concerning basic issues of wind energy and wind turbines, as well as, the highlights of a wind turbine. In chapter 2, a research is being carried out, concerning the wind turbine topologies, as well as their basic features. In chapter 3, is presented, analytically, the theoretical dimensioning of the axial flux permanent magnet and the calculation of its features. In chapter 4, the procedure of the design of the generator is being presented by using the designing program Opera. In chapter 5, the simulation of the machine is performed as well as the presentation of the basic results of the analysis. For this purpose, were used two solvers of Opera, the magnetostatic analysis (TOSCA) and the rotating machine analysis (CARMEN).