Stator kısa devre arızasının sürekli mıknatıslı senkron motor performansına etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of stator short circuit faults on permanent magnet synchronous motor performance
- Tez No: 523538
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BİLAL GÜMÜŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Dicle Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Sürekli mıknatıslı senkron motorlar (SMSM) son yıllarda özellikle elektrikli araç uygulamalarında, endüstride ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Kritik öneme sahip uygulamalarda kullanılan motorların çalışma ömürleri sağlıklı olarak çalışmasına bağlıdır. Motorlarda görülen arızaların önceden tespiti ve neden olduğu etkilerin bilinmesi oldukça önemlidir. Stator sargı yalıtım arızasından kaynaklanan kısa devre arızaları elektrik makinalarında sıkça görülen arıza türlerinden biridir. Özellikle hassas hız ve konum kontrolü gerektiren uygulamalarda sıkça kullanılan bir motor türü olan sürekli mıknatıslı senkron motorda, statorda meydana gelebilecek kısa devre arızaları, arızanın küçük oranlarda olması halinde fark edilemeyebilmektedir. Meydana gelen arızalar büyüyerek beklenmeyen sonuçlar da doğurabilecektir. Bu nedenle, SMSM'da kısa devre arızasının, motor performansı üzerindeki etkisinin analiz edilmesi oldukça kritik ve önemlidir. Bu tez çalışmasında, vektör kontrollü yüzeysel Sürekli Mıknatıslı Senkron Motorun stator sarımlar arası kısa devre arızasının motorun performansı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla motorun arızalı ve sağlıklı durum denklemleri kullanılarak Matlab/Simulink ortamında arızalı ve sağlıklı benzetim modelleri oluşturulmuştur. Benzetim modelinde SMSM'nin statorunun tek fazında, sarımlar arasında %2, %12.5, %25 oranında kısa devre olması durumu için üç farklı arıza analizi yapılmıştır. Aynı motorun sağlıklı durumu için oluşturulan benzetim modelinden elde edilen sonuçlar ile üç farklı arızalı durumda elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Benzetim modelinde, sarımlar arası kısa devre arızasının artmasına paralel olarak motorun moment verisindeki salınımların arttığı görülmüştür. Aynı şekilde kısa devre arızalı motorun arızalı faz akımı kısa devre arıza şiddetinin artmasına bağlı olarak artmıştır. Bu da SMSM'nin aynı yük altında şebekeden daha çok akım çekmesine neden olmaktadır. Benzetim modelindeki aynı koşullar deneysel çalışmada da gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmadan elde edilen sonuçlar ile benzetim modelinden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmadan ve benzetim modelinden elde edilen sonuçlardan stator sarımlar arası kısa devre arızasının motor performansını düşürdüğü gözlenmiştir. Hem benzetim modelinde hem de gerçek zamanlı uygulamada geniş bir hız ve yük aralığında moment verisine hızlı Fourier dönüşümü (fft) uygulanarak moment verisi frekans düzleminde analiz edilerek sarımlar arası kısa devre arızasına bağımlı harmonikler tespit edilmeye çalışılmıştır.
Özet (Çeviri)
In recent years, permanent magnet synchronous motors (PMSM) have been widely used especially in electric vehicle applications, industrial and other fields. The operating life of motors used in such critical applications depend on running as healthy. It is very important that knowledge of the impact of faults in motors and early detection of faults. Short circuit faults that originated from stator winding insulation failure are one of the most frequent fault types in electrical machines. A type of motor that is commonly used especially in applications requiring precise speed and position control, permanent magnet synchronous motor, short circuit failures that may occur in the stator, may not be noticed if the fault is in small proportions. Failures that occur will grow and produce unexpected results. Therefore, analysis the effect of stator short circuit fault on motor performance is very critical and important. In this thesis study, it has been investigated that the effects of stator winding inter-turn short circuit fault on vector controlled surface-mounted permanent magnet synchronous motor's performance. For this purpose, healty and faulty simulation models of motor were created in Matlab/Simulink software using the faulty and healthy state equations of the motor. The short-circuit failure severity of 2%, 12.5% and 25% in the single phase of the stator of the PMSM were generated via a simulation model that could be adjusted with respect to fault severity. The results obtained from the simulated model for the healthy condition of the same motor were compared with the results obtained in the case of the faulty. In the simulation model, it was observed that the oscillations in the torque of the motor increased in parallel with the increase of the short circuit fault severity. In the same way, the amplitude of the faulty phase current of the motor with a short circuit is increased due to the increase in the short circuit fault intensity. This causes PMSM to draw more current from the network under the same load. The same conditions as in the simulated model were also carried out in the experimental work. The results obtained from the experimental work and the results obtained from the simulation model are compared. The results obtained from the experimental study and simulation model showed that inter-turn short-circuit failure reduced motor performance. In both simulation model and real-time application, a fast Fourier transform (FFT) was applied to moment data in a wide range of speeds and loads, analyzing moment data in frequency plane, trying to detect harmonics dependent on inter-turn short-circuit failure.
Benzer Tezler
- Sürekli mıknatıslı senkron motorun stator kısa devre arızasının tespiti ve arıza şiddetinin otomatik olarak belirlenmesi
Automatic determination of stator short circuit fault and fault severity of permanent magnet synchronous motor
FERHAT ÇIRA
Doktora
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜSLÜM ARKAN
- Sürekli mıknatıslı senkron motorda demagnetize ve stator sarımlar arası kısa devre arızalarının tespiti için yöntem geliştirilmesi
The development of method for detection of demagnetised and stator interturn short circuit faults in permanent magnet synchronous motor
TİMUR LALE
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDicle ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLAL GÜMÜŞ
- Data-driven condition monitoring and fault diagnosis of VFD-FED induction motors
Değişken frekanslı sürücü ile beslenen asenkron motorlarda veri odaklı durum izleme ve arıza tanılama
ALPER SENEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞENİZ ERTUĞRUL
- Pre-detection of stator windingfailure according to the motorcurrent signal analysis method inasynchronous motors
Asenkron motorlarda motor akım sinyali analiz yöntemine göre stator sargı hatasının ön tespiti
BERAT DENİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEuropean University of LefkeDOÇ. DR. SAMET BİRİCİK
- Analysis and fault tolerant control of a five-phase axial flux permanent magnet synchronous machine
Beş fazlı eksenel akılı sabit mıknatıslı senkron makinenin analizi ve hata toleranslı kontrolü
GÖKSENİN HANDE BAYAZIT
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OZAN KEYSAN