<p>This degree project has been carried out in cooperation with Gedevelop in Helsingborg.</p><p>Gedevelop has developed a camera that can calculate the weight of a liquid glass mass.</p><p>Because of the density and viscosity changes in the glass, the weight information is</p><p>sometimes incorrect given. Glass industry is today addressing the problem by an operator</p><p>performing a manual weighing of a few bottles which, in turn, calibrates the camera system.</p><p>The project aimed to develop an automated system to control the weighing of glass bottles for</p><p>glass industries. This system must be so flexible that it can be easily mounted on plants with</p><p>different production equipment around the world.</p><p>The project includes design and construction of equipment that meets the requirements</p><p>formulated together with Gedevelop. Work has been done both in Halmstad and Helsingborg</p><p>and has included both calculations and review of the theory to understand the forces that</p><p>influence the design of different construction parts. A prototype was produced that meets the</p><p>operating requirements for the design and can be used in testing features. However, the design</p><p>does not meet the requirements to be set up at a production line because it does not pass the</p><p>temperature appearing in glass industry. This can easily be remedied by further modification</p><p>of the design in terms of protection of stainless steel.</p>

This degree project has been carried out in cooperation with Gedevelop in Helsingborg. Gedevelop has developed a camera that can calculate the weight of a liquid glass mass. Because of the density and viscosity changes in the glass, the weight information is sometimes incorrect given. Glass industry is today addressing the problem by an operator performing a manual weighing of a few bottles which, in turn, calibrates the camera system. The project aimed to develop an automated system to control the weighing of glass bottles for glass industries. This system must be so flexible that it can be easily mounted on plants with different production equipment around the world. The project includes design and construction of equipment that meets the requirements formulated together with Gedevelop. Work has been done both in Halmstad and Helsingborg and has included both calculations and review of the theory to understand the forces that influence the design of different construction parts. A prototype was produced that meets the operating requirements for the design and can be used in testing features. However, the design does not meet the requirements to be set up at a production line because it does not pass the temperature appearing in glass industry. This can easily be remedied by further modification of the design in terms of protection of stainless steel.

Det här examensarbetet skildrar en konceptstudie och kostnadsuppskattning av enuniversell testrigg för växellådor. Arbetet har genomförts på uppdrag av SwepartTransmission AB och har resulterat i koncept- och komponentförslag samtkostnadsuppskattning av ett universellt test system av växellådor. / This degree project cover a concept study and cost analyses of a universal test rig forgears. The project has been performed for Swepart Transmission AB and has resultedin a concept and component suggestion as well as cost analysis of a universal testsystem for gears.

Under de senaste 35 åren har en förändring skett inom branschen med service och reparationer av elektriska motorer, där nu allt färre omlindningar och reparationer genomförs. Antalet aktörer i branschen minskar successivt, och under de senaste 10–15 åren har sammanslagningar av flera mindre verkstäder inneburit att ett fåtal företag numera dominerar marknaden. Mindre verkstäder som håller kvar omlindningar som huvudsysselsättning går i graven, och det blir allt viktigare med förebyggande underhåll och statuskontroller. De reparationer och omlindningar som fortfarande görs behöver numera allt som oftast prioriteras och färdigställas så fort det går, då reservmotorer hos kund blir mer och mer sällsynta. Ett uttryck som används för att beskriva konkurrenssituationen lyder enligt följande: - ”De värsta konkurrenterna är inte andra verkstäder, det är nyförsäljning”.Flera industrier går alltmer mot ett ökat ”slit-och-släng”-tankesätt när det kommer till reparation alternativt nyköp av elmotorer, och ur ett ekonomiskt perspektiv kan detta ofta motiveras. Få studier tar hänsyn till miljöaspekten av detta tillvägagångssätt, och denna utredning belyser vilka konsekvenser dessa beslut kan få ur ett strikt miljömässigt perspektiv. Frågeställningen lyder:   Ur ett strikt miljömässigt samt cirkulärekonomiskt perspektiv, när är det motiverat att ersätta en befintlig reparerbar motor mot en nytillverkad?Genom att intervjua tillverkare av elmotorer och kombinera detta med en dokumentstudie har beräkningar av koldioxidavtrycket för ett antal scenarier genomförts. Resultaten visar att utsläppsbesparingar som erhålls vid uppgradering till en ny och mer effektiv motor inte nödvändigtvis hinner kompensera koldioxidavtrycket som uppstår vid tillverkning. Tiden för koldioxidkompensering varierar mellan 0,3–198,7 år beroende på motoreffekt, förbättring av verkningsgrad och elektricitetsmix. Utredningen visar däremot att koldioxidavtrycket som uppstår vid tillverkning av en ny elmotor utgör en liten del av de totala utsläppen som uppstår under hela dess livstid, och att det finns förbättringar av systemet i helhet att ha i åtanke innan motorns verkningsgrad bör prioriteras. Nästa steg i arbetet mot en bättre och mer användbar lösning kan vara att genomföra uppdaterade livscykelanalyser på plats hos större motortillverkare i Europa.  Sammanfattningsvis kan företag verksamma inom reparation och underhåll av elmotorer inte övervinna konkurrensfrågan enbart med den nya kunskap som denna utredning bidrar med. Däremot finns det potential i att genomföra en liknande utredning med fokus på resursförbrukning i stället för koldioxidavtryck. En sådan typ av utredning kan potentiellt användas som argument för att reparation och underhåll bör prioriteras högre än vad det gör i dagsläget. / In the past 35 years, a change can be seen within service and maintenance industry for electric motors. The number of repairs is steadily declining, and several company fusions in the past 10–15 years has led to a situation where a few larger companies now hold a majority of the market shares. Small companies that try to maintain repairs and re-wiring of electrical motors as their main activities are slowly dying, and a shift toward preventive maintenance and status checks is often necessary. Repairs and re-wirings that are still wanted by the process industry often needs to be completed on short notice, due to the declining number of spare motors available at interested companies. An expression that is often used to explain the situation goes as follows:  - “The biggest competitors are not other workshops; it is retailers of new motors”.It is now in many scenarios common to purchase a new motor when an existing one needs repair, and with an economic aspect in mind this can often be motivated. Few studies have taken the environmental aspect of this “wear and tear”-mindset into consideration. For this reason, this study showcases the consequences these decisions can have from a strict environmental perspective. By conducting interviews with manufacturers and combining this with the results of a document study, calculations for the carbon footprint in a number of scenarios has been made.  The results show that the potential carbon footprint saved with a common upgrade varies from 0,3–198,7 years, depending on the power rating, improvement in efficiency and what electricity mix is used during the usage phase. Results also show that the carbon footprint during the manufacturing phase is low in comparison to the usage phase, as well as the importance of improving the whole system before focus is directed to motor efficiency. The next step in this work could be to conduct updated life-cycle analysis for various manufacturers in Europe.  In conclusion, companies with a heavy focus on repair and maintenance of induction motors cannot use the results of this report as an important argument for why repair and maintenance should be prioritized over purchasing a new motor. However, conducting a similar investigation regarding resource depletion instead of carbon footprint could potentially result in valid arguments for repairing a motor over purchasing a new motor.

The use of variable frequency drives in centrifugal pump applications has raised the question of how to select a drive. Clogging obstacles in waste water applications create unknown transient loads for the pump system. A sudden load increase occurrence can clog the pump if the drive cannot supply enough current to reach the motor’s torque demand. In order to select a suitable drive, an empirical approach has been implemented, investigating three different drives. Results have shown that selecting a drive with the highest possible overload capabilities, even if for a short time is most suitable. Operation in vector speed control gives the most reliable operation if an automatic parameter tuning is performed by the drive. / Användningen av frekvensomriktare i centrifugalpumpar har väckt fr ågan om hur en omriktare skall väljas. Igensättande objekt i avloppsvatten kan ge upphov till transienta laster i pumpsystemen. En oförutsedd lastökning kan sätta igen pumpen om frekvensomriktaren inte kan förse motorn tillräckligt med ström för att möta momentbehovet. För att välja en lämplig omriktare har ett empiriskt tillvägag ångssätt valts i en undersökning av tre olika omriktare. Resultat har visat att det är lämpligast att välja en omriktare med högst överbelastningskapacitet, även om under en kort tid. Vektor hastighetskontroll är metoden som ger stabil körning om omriktaren f ått automatiskt ställa in motorparametrarna.

Spårledningar används inom tunnelbanan för att visa tågets position samt bestämma tågets hastighet genom att bryta spänningsamplituden i signalen vid olika frekvenser. Frekvensen till spårledningen fås från en roterande frekvensomformare. I dagens anläggning används roterande frekvensomformare med borstar. Dessa avger i relärum mycket värme och ger miljöproblem i form av koldamm från borstarna. Det befintliga systemet är gammal och har funnits i drift över 30 år, därför håller reservdelar på att ta slut samt service till systemet svårtillgängligt. Detta examensarbete har undersökt möjligheten att uppgradera till nyare system som bygger på en lösning med roterande borstlös frekvensomformare där reservdelarna och service är tillgängliga i minst 25 år. Undersökningen jämför olika roterande borstlösa frekvensomformare från olika leverantörer för att hitta en frekvensomformare där kraven från Trafikförvaltningen uppfylls. Studien har haft fokus på problemområdet med borstade frekvensomformaren som producerar skadliga ämnen såsom koldamm och värmen i relärum. Diskussioner med tillverkningsföretag av roterande borstlös frekvensomformaren har skett under denna studies gång där möjliga alternativ för vidare utveckling av systemet i relärum analyseras. I projektet har även diskuterat möjligheten att använda det nya systemet av frekvensomformare med borstlösa motor och generator istället för den nuvarande borstade frekvensomformaren som finns i anläggningen. Resultatet har även visat att den roterande borstlösa frekvensomformaren kan omvandla frekvensen till 75 Hz. Det nya systemet uppfyller kraven från Trafikförvaltningen samt att systemet håller i minst 25 år till. Att systemet håller minst i 25 år till var ett stort krav av Trafikförvaltningen som uppfylldes under denna studie. / Track lines are used in subway stations to show the train locations and determine the speed of the train by chopping the frequency. The frequency of the track lines is obtained from a rotary frequency converter. In today's stations, rotary frequency converters with brushes are commonly used. These emit a great deal of heat in some relays and produce environmental problems in the form of carbon dust from the brushes. The existing systems have been used for over 30 years and obtaining spare parts and conducting maintenance on the systems can be difficult. This degree project examines the possibility of newer systems being built on a rotating brushless frequency converter, where the spare parts and servicing would be available for at least the next 25 years. The project surveys and compares different rotating brushless frequency converters from different suppliers to find an identical frequency converter to meet the requirements of the Traffic Administration. The result of this study has had a lot of focus on the problem area with the brushed frequency converter that produces harmful substances such as carbon dust and the heat in the relay room. Discussions with manufacturing companies of rotating brushless frequency converters have been made during this study where possible options were discussed for further development of the system in relay rooms. The result has also discussed the possibilities of using the new system of frequency converters with brushless motor and generator instead of the current brushed frequency converter available in the facility. The result has also shown that the rotating brushless frequency converter can convert the frequency to 75 Hz. The new system meets RAMS requirements of the Trafikförvaltning, and the system lasts for at least 25 years. This was a major requirement of the Trafikförvaltning, which was fulfilled during this study.

Multiphase Electrical Machines (MPEMs) with variable phase-pole configurations have recently gained interest as it offers advantages such as a larger operating range and improved fault tolerance compared to more traditional MPEMs. The current state-of-the-art modeling and control method, Vector Space Decomposition (VSD), has the drawback of introducing discontinuities in the model when transitioning from one phase-pole configuration to another. The newly developed Harmonic Plane Decomposition (HPD) theory, which is an extension of the VSD, solves this issue by unifying all possible phase-pole configurations into one transformation. To enable further research on HPD theory and MPEMs with variable phase-pole configuration, a test bench is desired to obtain experimental results. The Sustainable Power Lab at KTH already possesses a MPEM with varying phase-pole configurations, the Wound Independently- Controlled Stator Coils machine (WICSC machine), but is missing a complete drive that can capitalize on the additional degrees of freedom that the machine offers. The aim of the thesis is to commission the test bench by implementing HPD control on a Digital Signal Processor (DSP) and design the missing hardware required to close the signal chain. The HPD control was implemented on a Xilinx System on a Chip (SoC) programmed using C and hardware description languages. Part of the control was tested but due to issues with the data acquisition, the complete control was not managed to be fully tested and verified. For the missing hardware, three Printed Circuit Boards (PCBs) were designed for the test bench. Two of them were built and tested, and one PCB was designed but not fabricated during the project. / Multifasmaskiner med variabel fas pol konfiguration har på senaste tiden fått mer uppmärksamhet på grund av fördelar som mer operationspunkter och förbättrad feltolerans jämfört mot mer traditionella multifasmaskiner. Den modernaste metoden, Vector Space Decomposition (VSD), för att styra traditionella multifasmaskiner har nackdelen att modellen blir diskontinuerlig när man går från en fas pol konfiguration till en annan. Den nyutvecklade Harmonic Plane Decomposition (HPD) teorin, vilket är en påbyggnad på VSD, löser det problemet genom att samla alla möjliga fas pol konfigurationer till en transform. För att fortsätta forskningen kring HPD och multifasmaskiner med variabel fas pol konfiguration behövs en testbänk för att kunna skaffa experimentella resultat. Elkraftlabbet på KTH har redan investerat i en multifasmaskin med variabel fas pol konfiguration, men saknar en komplett växelriktare som kan utnyttja maskinens alla frihetsgrader. Målet med projektet var att färdigställa testbänken genom att implementera HPD styrningen på en processor och konstruera hårdvara som testbänken saknade. HPD styrningen implementerades på en systemkrets från Xilinx och programmerades med C och hårdvarubeskrivande språk. Delar av styrningen kunde testas men på grund av problem med inläsningen av data så gick det inte att verifiera hela den implementerade styrningen. Till testbänken konstruerades också tre kretskort varav två byggdes, testades och fick sin funktionalitet verifierad. Det andra kretskortet konstruerades men blev inte tillverkat under projektet.

AFRY är ett ingenjörsföretag som har efterfrågat en studie som går ut på att ur ett elkonstruktionsperspektiv hitta enklare åtgärder för att bespara industrier pengar ge-nom att utföra energieffektiva investeringar i kontinuerliga elmotordrifter. Detta är extra relevant idag då energikostnaderna ökat anmärkningsvärt de senaste åren. Målsättningen har varit att skapa ett underlag baserat på data från motorer, kablar och frekvensomriktare som talar om vilka investeringar som gör störst nytta ur ett energisparperspektiv vid ett antal olika fall. Arbetet är uppdelat i tre delar där bety-delsen undersöks för systemutförande, dimensionering och IE-klasser och deras på-verkan på energiförbrukningen och livstidskostnaderna. Metoden går ut på att hämta tillverkningsdata från komponenterna som testas, simulera energiåtgången i olika mjukvaruprogram och sedan jämföra utfallen i olika konstellationer mot inköpspri-set. Resultatet är ett underlag där det går att påvisa vilka investeringar ur en elkon-struktionssynpunkt som är mest ekonomiskt gynnsamma. Räkneexempel och olika scenarion finns med eftersom förutsättningarna är beroende av faktorer som elpris, materialkostnader, drifttid, med mera. Initialt var planen att simulera samtliga tre delområden med ett energianalyserings-program utvecklat av AFRY. Flertalet långa fördröjningar och oförmågan att köra programmet på nuvarande operativsystem såg till att planeringen ändrades av stor betydelse under projektets gång. Programmet fick därmed ersättas av andra pro-gram och arbetet har lagt större tyngd på teorin föra att täcka upp samtliga delar.