Σκοπός της διπλωματικής αυτής εργασίας ήταν η μελέτη των ηλεκτρομαγνητικών
δυνάμεων που δημιουργούνται μέσα σε μια ασύγχρονη ηλεκτρική μηχανή, ειδικότερα
των ακτινικών δυνάμεων, καθώς και η μηχανική συμπεριφορά της μηχανής λόγω των
δυνάμεων αυτών. Χρησιμοποιήθηκε ένας τριφασικός ασύγχρονος κινητήρας
βραχυκυκλωμένου δρομέα, ισχύος 4 kW, συνδεσμολογίας τριγώνου. Η προσομοίωση
και η μελέτη έγινε με τη χρήση του προγράμματος Opera 2-D της εταιρείας Vector
Fields, το οποίο χρησιμοποιεί τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων για την επίλυση
των μερικών διαφορικών εξισώσεων που περιγράφουν τη ηλεκτρομαγνητική
λειτουργία της μηχανής.
Πρώτα γίνεται η ηλεκτρομαγνητική ανάλυση των μοντέλων της μηχανής στη
μόνιμη κατάσταση. Μετά χρησιμοποιώντας τα μοντέλα αυτά, υπολογίστηκαν οι
ηλεκτρομαγνητικές πιέσεις που ασκούνται σε δόντια του δρομέα και του στάτη και η
συνολική ακτινική και εφαπτομενική δύναμη που ασκείται πάνω στον δρομέα.
Όταν οι ιδιοσυχνότητες ταλάντωσης της μηχανής είναι κοντά στις συχνότητες
που υπάρχουν στο φάσμα συχνοτήτων της ακτινικής δύναμης, δημιουργείται
συντονισμός και προκαλεί θορύβους και ταλαντώσεις στη μηχανή. Για να αποφευχθούν
τέτοιου είδους θόρυβοι και ταλαντώσεις υπολογίζονται τα πλάτη και οι συχνότητες της
ακτινικής δύναμης καθώς και οι ιδιοσυχνότητες της μηχανής.
Οι ίδιες μετρήσεις έγιναν και σε μοντέλο μηχανής με μια σπασμένη μπάρα του
κλωβού. Απεικονίσθηκαν οι ακτινικές δυνάμεις και συγκρίθηκαν με αυτές του υγιούς
μοντέλου στο πεδίο του χώρου, του χρόνου και της συχνότητας. Επίσης παρουσιάζεται
μια μέθοδος για την ανίχνευση «υπογραφών» ηλεκτρικών σφαλμάτων, μέσω ανάλυσης
Fourier της ακτινικής ηλεκτρομαγνητικής δύναμης και πίεσης. Τα αποτελέσματα
δείχνουν πως η ηλεκτρομαγνητική δύναμη είναι μια καλή παράμετρος με τη χρήση της
οποίας μπορεί να ανιχνευτεί το σφάλμα της σπασμένης μπάρας. / The aim of this thesis was to study the electromagnetic forces generated in an asynchronous electric machine, especially the radial forces and the mechanical behavior of the machine due to these forces. A three-phase squirrel cage asynchronous motor, 4 kW power, was used. The simulation and the study was performed using the program Opera 2-D of Vector Fields, which uses the finite element method to solve partial differential equations describing the operation of the electromagnetic machine.
First of all, the electromagnetic analysis of models of the machine in steady state was performed. Using these models, the electromagnetic pressure on teeth of the rotor and stator was calculated and the total radial and tangential force exerted on the rotor was estimated.
When the natural frequencies of oscillation of the machine are close to the frequencies of the radial force, coordination is generated and causes noise and vibrations in the machine. To avoid such noises and vibrations, the amplitudes and frequencies of the radial force and the natural frequencies of the machine must be calculated.
The same measurements were made on a model engine with a broken bar. The radial forces were plotted and compared with those of the healthy model, in the field of space, time and frequency. Also, a method for the detection of "signatures" electrical fault, through Fourier analysis of the radial electromagnetic force and pressure is disclosed. The results showed that the electromagnetic force is a good parameter to use for the detection of the broken bar fault.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/6126 |
| Date | 12 June 2013 |
| Creators | Κούλλουρος, Ζαννέτος |
| Contributors | Τζόγια, Καππάτου, Koullouros, Zannetos, Τζόγια, Καππάτου |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
Page generated in 0.002 seconds