Μελέτη και διάγνωση σφαλμάτων απομαγνήτισης και στατικής εκκεντρότητας σε σύγχρονη γεννήτρια μονίμων μαγνητών αξονικής ροής
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη των λειτουργικών μεγεθών μίας σύγχρονης γεννήτριας αξονικής ροής μόνιμων μαγνητών στην υγιή και εσφαλμένη κατάσταση λειτουργίας, καθώς και την διάγνωση σφαλμάτων μέσω της φασματικής ανάλυσης των ηλεκτρομαγνητικών μεγεθών της, ώστε να αποφευχθεί η...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2019
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/11871 |
| id |
nemertes-10889-11871 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Σύγχρονες γεννήτριες μόνιμου μαγνήτη Αξονική ροή Μελέτη σφαλμάτων απομαγνήτισης και στατικής εκκεντρότητας Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων (3D) Permanent magnet synchronous generators Axial flux Demagnetization and static eccentricity faults Finite element method (3D FEM) 621.313 5 |
| spellingShingle |
Σύγχρονες γεννήτριες μόνιμου μαγνήτη Αξονική ροή Μελέτη σφαλμάτων απομαγνήτισης και στατικής εκκεντρότητας Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων (3D) Permanent magnet synchronous generators Axial flux Demagnetization and static eccentricity faults Finite element method (3D FEM) 621.313 5 Σκαρμούτσος, Γεώργιος Μελέτη και διάγνωση σφαλμάτων απομαγνήτισης και στατικής εκκεντρότητας σε σύγχρονη γεννήτρια μονίμων μαγνητών αξονικής ροής |
| description |
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη των λειτουργικών μεγεθών μίας σύγχρονης γεννήτριας αξονικής ροής μόνιμων μαγνητών στην υγιή και εσφαλμένη κατάσταση λειτουργίας, καθώς και την διάγνωση σφαλμάτων μέσω της φασματικής ανάλυσης των ηλεκτρομαγνητικών μεγεθών της, ώστε να αποφευχθεί η αποσυναρμολόγηση της. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών.
Για την ανάλυση της γεννήτριας, χρησιμοποιείται το λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων Opera 3D της Cobham που δίνει την δυνατότητα υπολογισμού των ηλεκτρομαγνητικών μεγεθών της, στην μόνιμη κατάσταση λειτουργίας. Χρησιμοποιώντας το λογισμικό αυτό, πραγματοποιείται εισαγωγή σφαλμάτων απομαγνήτισης και στατικής εκκεντρότητας στη σύγχρονη γεννήτρια αξονικής ροής. Η υπό μελέτη τριφασική γεννήτρια εξομοιώθηκε με το ανωτέρω λογισμικό. Επίσης η μηχανή κατασκευάστηκε στα πλαίσια προηγούμενης διπλωματικής εργασίας του εργαστηρίου.
Αρχικά, διεξάγεται μελέτη των λειτουργικών μεγεθών της γεννήτριας στην υγιή κατάσταση λειτουργίας, για το πόσο ευνοϊκό είναι το υλικό του δρομέα να είναι σιδηρομαγνητικό, καθώς και για το πόσο πλεονεκτεί η τοπολογία διπλού δρομέα έναντι της τοπολογίας μονού δρομέα.
Στο επόμενο βήμα, εισάγεται το σφάλμα απομαγνήτισης δύο γειτονικά απομαγνητισμένων μαγνητών στον δρομέα της γεννήτριας και μετά πραγματοποιείται σύγκριση των λειτουργικών μεγεθών της στην κατάσταση αυτή με την υγιή. Αμέσως μετά, βρίσκονται οι αρμονικές συχνότητες που μπορούν να θεωρηθούν υπογραφές για το σφάλμα και εξετάζεται εάν επηρεάζονται οι συχνότητες και τα πλάτη των αρμονικών αυτών, από τις διαφορετικές καταστάσεις στροφών δρομέα και φόρτισης, καθώς και από το υλικό δρομέα. Επιπλέον, γίνεται σύγκριση των παραπάνω αποτελεσμάτων με τα αποτελέσματα των πειραματικών μετρήσεων που πάρθηκαν από την γεννήτρια του εργαστηρίου.
Στη συνέχεια, διεξάγεται εύρεση των υπογραφών του σφάλματος για το ίδιο σφάλμα απομαγνήτισης στην τοπολογία διπλού δρομέα, με στόχο να εξακριβωθεί ότι θα εμφανισθούν οι ίδιες αρμονικές σφάλματος με την τοπολογία μονού δρομέα. Επίσης, πραγματοποιείται μελέτη για το σφάλμα απομαγνήτισης δύο μη γειτονικά απομαγνητισμένων μαγνητών στην τοπολογία γεννήτριας μονού δρομέα, έχοντας ως σκοπό να δημιουργηθεί μία εικόνα για το είδος των αρμονικών σφάλματος που δημιουργεί η κάθε τοπολογία σφάλματος απομαγνήτισης.
Τέλος, μελετώνται δύο είδη σφαλμάτων στατικής εκκεντρότητας, το σφάλμα που προκαλείται λόγω γωνιακής στρέψης του δρομέα και το σφάλμα λόγω μετατόπισης του δρομέα. Για τα παραπάνω σφάλματα μελετάται η βαρύτητα των επιπτώσεων σε κάθε ηλεκτρικό μέγεθος της γεννήτριας. |
| author2 |
Καππάτου, Τζόγια |
| author_facet |
Καππάτου, Τζόγια Σκαρμούτσος, Γεώργιος |
| format |
Thesis |
| author |
Σκαρμούτσος, Γεώργιος |
| author_sort |
Σκαρμούτσος, Γεώργιος |
| title |
Μελέτη και διάγνωση σφαλμάτων απομαγνήτισης και στατικής εκκεντρότητας σε σύγχρονη γεννήτρια μονίμων μαγνητών αξονικής ροής |
| title_short |
Μελέτη και διάγνωση σφαλμάτων απομαγνήτισης και στατικής εκκεντρότητας σε σύγχρονη γεννήτρια μονίμων μαγνητών αξονικής ροής |
| title_full |
Μελέτη και διάγνωση σφαλμάτων απομαγνήτισης και στατικής εκκεντρότητας σε σύγχρονη γεννήτρια μονίμων μαγνητών αξονικής ροής |
| title_fullStr |
Μελέτη και διάγνωση σφαλμάτων απομαγνήτισης και στατικής εκκεντρότητας σε σύγχρονη γεννήτρια μονίμων μαγνητών αξονικής ροής |
| title_full_unstemmed |
Μελέτη και διάγνωση σφαλμάτων απομαγνήτισης και στατικής εκκεντρότητας σε σύγχρονη γεννήτρια μονίμων μαγνητών αξονικής ροής |
| title_sort |
μελέτη και διάγνωση σφαλμάτων απομαγνήτισης και στατικής εκκεντρότητας σε σύγχρονη γεννήτρια μονίμων μαγνητών αξονικής ροής |
| publishDate |
2019 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/11871 |
| work_keys_str_mv |
AT skarmoutsosgeōrgios meletēkaidiagnōsēsphalmatōnapomagnētisēskaistatikēsekkentrotētassesynchronēgennētriamonimōnmagnētōnaxonikēsroēs AT skarmoutsosgeōrgios studyanddiagnosisofdemagnetizationandstaticeccentricityfaultsinanaxialfluxpermanentmagnetsynchronousgenerator |
| _version_ |
1771297185838661632 |
| spelling |
nemertes-10889-118712022-09-05T09:40:35Z Μελέτη και διάγνωση σφαλμάτων απομαγνήτισης και στατικής εκκεντρότητας σε σύγχρονη γεννήτρια μονίμων μαγνητών αξονικής ροής Study and diagnosis of demagnetization and static eccentricity faults in an axial flux permanent magnet synchronous generator Σκαρμούτσος, Γεώργιος Καππάτου, Τζόγια Τατάκης, Εμμανουήλ Skarmoutsos, Georgios Σύγχρονες γεννήτριες μόνιμου μαγνήτη Αξονική ροή Μελέτη σφαλμάτων απομαγνήτισης και στατικής εκκεντρότητας Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων (3D) Permanent magnet synchronous generators Axial flux Demagnetization and static eccentricity faults Finite element method (3D FEM) 621.313 5 Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη των λειτουργικών μεγεθών μίας σύγχρονης γεννήτριας αξονικής ροής μόνιμων μαγνητών στην υγιή και εσφαλμένη κατάσταση λειτουργίας, καθώς και την διάγνωση σφαλμάτων μέσω της φασματικής ανάλυσης των ηλεκτρομαγνητικών μεγεθών της, ώστε να αποφευχθεί η αποσυναρμολόγηση της. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών. Για την ανάλυση της γεννήτριας, χρησιμοποιείται το λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων Opera 3D της Cobham που δίνει την δυνατότητα υπολογισμού των ηλεκτρομαγνητικών μεγεθών της, στην μόνιμη κατάσταση λειτουργίας. Χρησιμοποιώντας το λογισμικό αυτό, πραγματοποιείται εισαγωγή σφαλμάτων απομαγνήτισης και στατικής εκκεντρότητας στη σύγχρονη γεννήτρια αξονικής ροής. Η υπό μελέτη τριφασική γεννήτρια εξομοιώθηκε με το ανωτέρω λογισμικό. Επίσης η μηχανή κατασκευάστηκε στα πλαίσια προηγούμενης διπλωματικής εργασίας του εργαστηρίου. Αρχικά, διεξάγεται μελέτη των λειτουργικών μεγεθών της γεννήτριας στην υγιή κατάσταση λειτουργίας, για το πόσο ευνοϊκό είναι το υλικό του δρομέα να είναι σιδηρομαγνητικό, καθώς και για το πόσο πλεονεκτεί η τοπολογία διπλού δρομέα έναντι της τοπολογίας μονού δρομέα. Στο επόμενο βήμα, εισάγεται το σφάλμα απομαγνήτισης δύο γειτονικά απομαγνητισμένων μαγνητών στον δρομέα της γεννήτριας και μετά πραγματοποιείται σύγκριση των λειτουργικών μεγεθών της στην κατάσταση αυτή με την υγιή. Αμέσως μετά, βρίσκονται οι αρμονικές συχνότητες που μπορούν να θεωρηθούν υπογραφές για το σφάλμα και εξετάζεται εάν επηρεάζονται οι συχνότητες και τα πλάτη των αρμονικών αυτών, από τις διαφορετικές καταστάσεις στροφών δρομέα και φόρτισης, καθώς και από το υλικό δρομέα. Επιπλέον, γίνεται σύγκριση των παραπάνω αποτελεσμάτων με τα αποτελέσματα των πειραματικών μετρήσεων που πάρθηκαν από την γεννήτρια του εργαστηρίου. Στη συνέχεια, διεξάγεται εύρεση των υπογραφών του σφάλματος για το ίδιο σφάλμα απομαγνήτισης στην τοπολογία διπλού δρομέα, με στόχο να εξακριβωθεί ότι θα εμφανισθούν οι ίδιες αρμονικές σφάλματος με την τοπολογία μονού δρομέα. Επίσης, πραγματοποιείται μελέτη για το σφάλμα απομαγνήτισης δύο μη γειτονικά απομαγνητισμένων μαγνητών στην τοπολογία γεννήτριας μονού δρομέα, έχοντας ως σκοπό να δημιουργηθεί μία εικόνα για το είδος των αρμονικών σφάλματος που δημιουργεί η κάθε τοπολογία σφάλματος απομαγνήτισης. Τέλος, μελετώνται δύο είδη σφαλμάτων στατικής εκκεντρότητας, το σφάλμα που προκαλείται λόγω γωνιακής στρέψης του δρομέα και το σφάλμα λόγω μετατόπισης του δρομέα. Για τα παραπάνω σφάλματα μελετάται η βαρύτητα των επιπτώσεων σε κάθε ηλεκτρικό μέγεθος της γεννήτριας. This diploma thesis deals with the study of the electromagnetic sizes of an axial flux permanent magnet synchronous generator at healthy and faulty state, as well as with the diagnosis of error through the spectral analysis of its electric sizes in order to avoid its disassembly. This work was carried out, in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion, at the Department of Electrical and Computer Engineering of the University of Patras. For the analysis of the generator, Cobham's Opera 3D finite element method (FEM) software is used to calculate its electromagnetic values in steady state. Using this software, demagnetization and static eccentricity faults are introduced into the axial flux synchronous generator. The three-phase generator under consideration was simulated to the above software and was constructed in the framework of a previous diploma thesis of the laboratory. Initially, a study of the generator's functional sizes in healthy operation is conducted, how favorable is for the generator to have ferromagnetic material on her rotor and how much double rotor topology advantage over single rotor topology, is. In the next step, the demagnetization error of two adjacent demagnetized magnets is introduced into the generator rotor, and then its functional sizes are compared in this state with the healthy one. Immediately thereafter, there are harmonic frequencies that can be considered as signatures for the fault and is examined if those frequencies and amplitudes of these harmonics are effected from the different rotor and charging speeds, and also from the rotor material. In addition, the above results are compared with the results of the experimental measurements obtained from the laboratory generator. Then, the signature of the error for the same demagnetization error is performed in the double rotor topology, in order to verify that the same harmonic frequencies occurs with the single rotor topology. Also, a demagnetization error is made of two non-adjacent demagnetized magnets in the single rotor generator topology, with the purpose of generating an image of the kind of harmonic error created by each demagnetization error topology. Finally, two types of static eccentricity faults are studied, the fault caused by angular rotation of the rotor and the rotor shaft displacement fault. For the above errors, the gravity of their effects on the generator is studied. 2019-02-01T17:59:09Z 2019-02-01T17:59:09Z 2018-10-08 Thesis http://hdl.handle.net/10889/11871 gr 0 application/pdf |
