Δημιουργία και μελέτη σφαλμάτων στο δρομέα τριφασικής ασύγχρονης μηχανής : διερεύνηση πειραματικών αποτελεσμάτων και σύγκριση με θεωρητικά

• Κύριος συγγραφέας: Ευαγγέλου, Δημήτρης
• Άλλοι συγγραφείς: Καππάτου, Τζόγια
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2009
• Θέματα: Σφάλματα δρομέα; Router errors; 621.313 6

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.