Asenkron makinalarda uzay harmoniklerinin etkilerini azaltmaya katkılar
Contributions to reduce the effects of space harmonics in induction machines
- Tez No: 166632
- Danışmanlar: PROF.DR. FAİK MERGEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 140
Özet
ASENKRON MAKINALARDA UZAY HARMONIKLERININ ETKİLERİNİ AZALTMAYA KATKILAR ÖZET Asenkron makinalarda zaman harmoniklerinden farklı olarak, hava aralığındaki iletken dağılımı sinüs biçimli olmadığından dolayı uzay harmonikleri vardır. Uzay harmoniklerinin büyüklükleri makina içindeki konuma ve akımın zaman bağlı değişimine bağlıdır. Harmonik büyüklüğündeki bu değişim makina içinde sabit bir konumda akım ile aynı frekanstadır. Anlaşılacağı üzere her harmonik makina performansı üzerinde sabit bir konumda akım ile aynı frekansta bir etki yaratır. Bu etki akım, gerilim ve moment olarak hissedilir. Endüklenen gerilimler aynı noktada aynı frekansta olduklarında üst üste düşerler ve seri bağlı bir eşdeğer devre elde edilir. Uzay harmonikleri doğrudan hava aralığı ampersarım ifadesine bağlıdır ve ancak yapısal önlemler alınabilir. Bu tezde amaç güç elektroniği devrelerinin çıkış işaretlerindeki zaman harmoniklerini yoketmeleri sırasında kullanılan yöntemlere benzer bir şekilde makina yapısını değiştirerek alan dağılımı içindeki harmonikleri yoketmektir. Öncelikle böyle bir matematiksel çözümün varlığı araştırılmış ve çözüm elde edildikten sonra çeşitli oluk sayıları için aynı yöntemle analiz yapılmıştır.Elde edilen çözümler sargı dağılımı açısından incelenmiş ve sargı faktörleri yapılan değişikliklere rağmen oldukçayüksek çıkmıştır. Matematiksel çözümler detaylı analiz edilmiş ve makinanın fiziksel olarak gerçeklenebilir olduğu tespit edilmiştir. Tezin ispatlanması amacı ile bir tasarım programı hazırlanmış ve bu tasarım programının doğruluğunu ispatlayabilmek için gerçek bir motor bu program ile yeniden tasarlanmıştır. Elde edilen sonuçların kabul edilebilir sınırlar içerisinde olması programın güvenilirliğini ispatlamıştır. Artık bu program ile gerekli yeni düzenlemeler yapılarak başka bir makina tasarlanabilir ve bu tasarlanacak makinanın sonuçları doğrudur denilebilir. XIIYapılanların dışında manyetik analiz de yapılmış ve gerçekleştirilen yapısal değişikliğin etkileri ayrı bir yolla tekrar kontrol edilmiştir. Bu yolla ulaşılan veriler tamamen beklentiler ile uygundur. En son olarak eşdeğer devre parametreleri ve harmonik sargı faktörleri bilindiğinden uzay harmonikleri eşdeğer devresi varolan ilk 5 harmonik için hem klasik sargılı örnek makinada, hem de yeni tasarlanmış örnek makinada ayrı ayrı hesap yapılmış ve sonuçlar karşılaştırılmalı olarak verilmiştir. Sonuçlar tatmin edici boyuttadır. Yola çıkılırken belirlenen uzay harmoniklerinin dağılımının düzgünleştirilmesi, temel bileşene yakın uzay harmoniklerinin sıfırlanması, bu harmoniklerin bozucu momentlerinin yokedilmesi ve yapılan değişikliklerin getirmesi beklenen olumsuz etkilerin beklenene sınırların altında kalması ile önceden hedeflerin hepsine ulaşılmıştır. Bunların yamsıra, yolun en başında bir iyileşme beklenmeyen büyüklüklerde de iyileşme gözlenmiştir. Daha az bakır kullanımı, daha az bakır kaybı, daha yüksek verim, daha düzgün bir moment eğrisi ile hedeflenenden daha fazlasına ulaşılmıştır. xııı
Özet (Çeviri)
CONTRIBUTIONS TO REDUCE THE EFFECTS OF SPACE HARMONICS IN INDUCTION MACHINES SUMMARY Apart from time harmonics presented in the machines there are space harmonics in the air gap flux due to the nonsinusoidal distribution of the stator coils.The amplitudes of the space harmonics are the function of time and the position of the air gap. The variation of its amplitude has the same frequency of the current for a given constant position. As it can be seen easily that all space harmonics influence the performance of the machine at the same frequency of the stator current. These effects appear as in the form of voltage, current and torque. Since the induced voltages of each space harmonic has the line frequency, at a point in the air gap, they can be added one to another, so that a series connected equivalent circuits can be obtained. Space harmonics directly depends on the mmf wave at the air gap and can only be eliminated by constructional changes. Here in this thesis, the aim is to eliminate the space harmonics which exist in the mmf wave by constructional changes like in the way that the time harmonics eliminated at the output of a power - electronic circuit. First it was discovered that a mathematical solution could be usefull to obtain a method which was to be adopted for various number of slots in the stator core.The solutions were analysed for winding distribution and although the changes intrduced to the winding, the winding factor was obtained acceptable high enough. Mathematical solutions were deeply analysed and they were discovered that the machine could be produced without any problem. In order to satisfy the work done for the proof of the thesis, a computer programme which helped to design of an induction machine was prepared by which a real motor was designed by that, for the reliability of the programme. The results obtained were acceptable. All this work done had shown that this programme could be used inhesitantly to design other machines due to the the results obtained from the programme mentioned above.. The magnetic analysis of the machine was also performed by taking into account the constructional changes introduced to the machine. The results obtained were in good agreement with those of the expectations. xivThe equivalent - circuit parametei and the winding factors of the first five space harmonics were calculated with their associated torques for both machines which had classical winding and the one supported by the newly obtained winding. The results were compared with one another and found to be satisfactory. At the end of the thesis, it was seen that all targets aimed at the beginning of the work were reached by redesigning of the winding for the optimization of the distribution of space harmonics. Eliminating the strong space harmonics by constructional changes reduced the torque disturbance to nearly zero and set limit to the negative effects which was forseen and expected at the beginning of the work. Besides all those mentioned above, some unexpected improvements were obtained in some parameters which were less copper usage, the less copper loss, the greater efficiency and smoother torque-speed curve. At the end, it was seen that more were reached than those were expected at the beginning. xv
Benzer Tezler
- Asenkron makinalarda uzay harmoniklerini ve etkilerini azaltmaya yönelik yöntemlerin sonlu elemanlar ile analizi
Analysis of methods to reduce space harmonics and its effects in asynchronous machines with finite elements
İSMETHAN HANEDAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DERYA AHMET KOCABAŞ
- 60 oluklu asenkron motorlarda uzay harmoniklerinin etkilerinin azaltılması ve işletme başarımının artırılması
Reducing of the space harmonics effect for 60 slot induction motor and improving of the motor performance
EVREN SOYDAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
- Investigation of deep bar effect arisen by space harmonics at the start-up stage of squirrel-cage induction motor for different bar cross-sections
Sincap kafesli asenkron motorda yol verme aşamasında uzay harmoniklerinin oluşturduğu derin oluk etkisinin değişik oluk profillerinde incelenmesi
AHMET YASİN YEKSAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. AHMET FAİK MERGEN
- 36 stator oluklu, 2 kutuplu uzay harmonik etkisi azaltılmış asenkron makina başarımında rotor oluk sayısı etkisinin tespiti
Determination of the effect of the number of rotor slots on the performance of induction machines with 36 stator slots, 2 poles having reduced space harmonic effect
MUHAMMETNUR ERCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ONUR GÜLBAHÇE
- Investigation of performances of model predictive controlled induction motors
Model tahmini kontrollü asenkron motorların performanslarının incelenmesi
GÖKHAN BAHADIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA AKTAŞ
DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİH BARIŞ ÖZTÜRK