Διερεύνηση της επίδρασης σφηνών στα ηλεκτρομαγνητικά χαρακτηριστικά τριφασικής ασύγχρονης μηχανής

• Κύριος συγγραφέας: Παναγιώτου, Παναγιώτης
• Άλλοι συγγραφείς: Καππάτου, Τζόγια
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2015
• Θέματα: Ημιμαγνητικά υλικά; Σφήνες; Τριφασικές ασύγχρονες μηχανές; Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων; Semi-magnetic materials; Wedges; 3-phase induction motors; Finite element method; 621.34

Στην παρούσα διπλωματική εργασία σχεδιάστηκε με χρήση του προγράμματος OPERA Electromagnetic Design ένας Ασύγχρονος Τριφασικός Κινητήρας κλωβού σε δύο διαστάσεις και μελετήθηκε η συμπεριφορά αυτού και των χαρακτηριστικών ηλεκτρομαγνητικών μεγεθών του κατά την τοποθέτηση ημιμαγνητικών σφηνών στις αυλακώσεις του στάτη. Έγινε χρήση σφηνών διαφορετικού μεγέθους και κατασκευασμένων από ημιμαγνητικά υλικά. Έτσι, προέκυψαν τρεις (3) νέοι κινητήρες που στην έκταση της παρούσας εργασίας καλούνται ΄΄μοντέλα΄΄. Στη συνέχεια, με τη χρήση αυτών των μοντέλων έγινε Ηλεκτρομαγνητική Ανάλυση με τη Μέθοδο των Πεπερασμένων Στοιχείων (FEM-Finite Element Method or FEA-Finite Element Analysis) που χρησιμοποιεί το λογισμικό OPERA. Επίσης, μελετήθηκε η επίδραση που έχει το σχήμα και το υλικό κατασκευής των σφηνών στα ηλεκτρομαγνητικά μεγέθη και τη λειτουργική συμπεριφορά του κινητήρα. Τέλος, εξετάστηκαν οι επιδράσεις που επιφέρει το κλείσιμο του ανοίγματος των αυλακώσεων –συναρτήσει, πάντα, του μεγέθους/σχήματος των σφηνών- στο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και στις χαρακτηριστικές του Ασύγχρονου Τριφασικού Κινητήρα. Εξετάστηκαν τόσο τα χωρικά και χρονικά μεγέθη, όσο και η συμπεριφορά αυτών στο πεδίο της συχνότητας (αρμονική ανάλυση – αρμονικό περιεχόμενο). Έγινε αξιοποίηση των γεωμετρικών και ηλεκτρικών χαρακτηριστικών ενός συγκεκριμένου τετραπολικού κινητήρα κλωβού, ισχύος 4kW, με 28 αυλακώσεις στο δρομέα και 36 αυλακώσεις στο στάτη. Ο σχεδιασμός των κινητήρων έγινε με τη συμβατική μέθοδο, ήτοι με χρήση των σχεδιαστικών εργαλείων που προσφέρονται μέσω της επιφάνειας εργασίας του προγράμματος και όχι με χρήση κώδικα. Πλεονέκτημα της μεθόδου αποτελεί το γεγονός ότι για τους τρεις κινητήρες που προέκυψαν με την τοποθέτηση των διαφόρων σφηνών δεν απαιτήθηκε εκ νέου σχεδιασμός, αλλά προσαρμογή της εκάστοτε χρησιμοποιηθείσας σφήνας στο αρχικό μοντέλο κινητήρα. Κατά τη μελέτη όλων των μοντέλων λάβαμε υπόψιν τόσο τη γραμμική όσο και τη μη γραμμική Β-Η χαρακτηριστική του σιδηρομαγνητικού υλικού. Η ανάλυση οδήγησε στο συμπέρασμα ότι με τη χρήση των κατάλληλων σφηνών μπορούμε να επιτύχουμε εξομάλυνση των κυματομορφών του ρεύματος και της ηλεκτρομαγνητικής ροπής και μείωση των ανώτερων αρμονικών. Όλα αυτά οδηγούν σε βελτίωση του βαθμού απόδοσης του κινητήρα.