Asenkron motorlarda sezgisel tabanlı yerinde verim tahmini
Heuristic based in situ efficiency estimation for induction motors
- Tez No: 954663
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ÇUNKAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Selçuk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 177
Özet
Bu tezde, üç fazlı asenkron motorların veriminin yerinde (in-situ), müdahalesiz ve yüksek doğrulukla tahmin edilmesine yönelik sezgisel optimizasyon algoritmalarına dayalı bir yöntem geliştirilmiştir. Yöntem, eşdeğer devre parametrelerinin tahmini yoluyla motor veriminin hesaplanmasına dayanmakta olup, IEEE 112-A test standardı referans alınarak uygulanmıştır. Çalışma, farklı güç seviyelerindeki motorlarla gerçekleştirilen algoritma tabanlı verim tahminleri ile gerilim dengesizliği altındaki deneysel testlerden oluşan iki aşamalı bir uygulama sürecini kapsamaktadır. Birinci aşamada farklı güç seviyelerine sahip altı adet üç fazlı asenkron motor kullanılarak motorların eşdeğer devre parametrelerinin kestirimi yapılmış ve buna bağlı olarak verim tahminleri gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda IEEE 112-A test standardı referans alınarak ölçüm verileri elde edilmiş; aynı motorlara ait verim değerleri sekiz farklı sezgisel optimizasyon algoritması (PSO, GA, GWO, HHO, TSA, DSA, WOA, RFA) ile tahmin edilmiştir. Her bir algoritmanın tahmin doğruluğu dört farklı yükleme oranında (%25, %50, %75, %100) karşılaştırmalı hata analizi ile değerlendirilmiştir. İkinci aşamada gerilim dengesizliğinin motor verimi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu amaçla 1.1 kW gücünde bir adet üç fazlı asenkron motor üzerinde deneysel bir düzenek kurularak motor farklı gerilim dengesizliği seviyelerinde (%0, %1, %2, %3, %4, %5) ve dört farklı yükleme oranında (%25, %50, %75, %100) test edilmiştir. Bu bölümde yalnızca PSO optimizasyon algoritması kullanılarak eşdeğer devre parametrelerine dayalı verim tahmini yapılmış ve elde edilen sonuçlar IEEE 112-A standardına göre ölçülen verim değerleriyle karşılaştırılmıştır. Ayrıca bu aşamada modelin gerilim dengesizliği altındaki tahmin performansı grafiksel olarak analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar önerilen yöntemin özellikle tam yükte ve düşük gerilim dengesizliği koşullarında yüksek doğrulukla çalıştığını ancak düşük yükleme oranlarında ve artan gerilim dengesizliği seviyelerinde tahmin doğruluğunun nispeten azaldığını ortaya koymuştur. Bununla birlikte yöntem sahada uygulanabilirliği, müdahalesiz hesaplama imkânı ve düşük maliyet avantajlarıyla öne çıkmaktadır. Çalışmada geliştirilen yaklaşımın hem enerji verimliliği optimizasyonu hem de endüstriyel motor izleme sistemlerinde kullanılması açısından önemli bir potansiyele sahip olduğu değerlendirilmektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis presents a method based on heuristic optimization algorithms to estimate the efficiency of three-phase induction motors in-situ, non-invasively, and with high accuracy. The method relies on calculating motor efficiency through the estimation of equivalent circuit parameters and is implemented with reference to the IEEE 112-A test standard. The study comprises a two-stage application process involving algorithm-based efficiency estimations conducted on motors with different power ratings and experimental tests performed under voltage unbalance conditions. In the first stage equivalent circuit parameters of six three-phase induction motors with different power ratings were estimated and efficiency predictions were made accordingly. Within this scope measurement data were obtained based on the IEEE 112-A test standard and the efficiency values of the same motors were estimated using eight different heuristic optimization algorithms (PSO, GA, GWO, HHO, TSA, DSA, WOA, RFA). The accuracy of each algorithm's prediction was evaluated through comparative error analysis at four different loading levels (25%, 50%, 75% and 100%). In the second stage the effects of voltage unbalance on motor efficiency were examined. For this purpose, an experimental setup was established on a 1.1 kW three-phase induction motor, which was tested under six voltage unbalance levels (0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%) and four different loading conditions (25%, 50%, 75%, and 100%). In this part only one heuristic optimization algorithm was used to estimate efficiency based on equivalent circuit parameters and the results were compared with efficiency values measured in accordance with the IEEE 112-A standard. Additionally, the model's prediction performance under voltage unbalance conditions was analyzed graphically. The results indicate that the proposed method performs with high accuracy especially under full-load and low voltage unbalance conditions while its prediction accuracy decreases relatively under low load levels and higher voltage unbalance. Nonetheless, the method stands out with its advantages such as field applicability, non-intrusive computation capability and cost-effectiveness. Overall, the developed approach is considered to have significant potential in both energy efficiency optimization and industrial motor monitoring systems.
Benzer Tezler
- Redundant and safe work implementation for S7-1200 PLC family
S7-1200 plc ailesi için yedekli ve emniyetli çalışma uygulaması
OKAN KONUK
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SALMAN KURTULAN
- Asenkron motor kontrolü için yapay zeka tabanlı algoritmaların geliştirilmesi ve gerçek-zamanlı uygulamaları
Developments and real-time implementations of artificial intelligent based algorithms for induction motor control
EMRAH ZERDALİ
Doktora
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT BARUT
- Empedans kaynaklı inverterin işlemsel zekâ tabanlı kontrolü
Computational intelligence based control of impedance source inverter
ALİ RIZA YILMAZ
Doktora
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURCU ERKMEN
- Asenkron motorun işletme kayıplarının sürücü ve kontrol tabanlı azaltılması
Drive and control based reduction of operational loss in induction motor
BARIŞ CEVHER
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA TURAN
- Asenkron motorlarda geniş aralıkta sensörsüz hız kontrolü için genişletilmiş kalman filtresi ile gözleyici tasarımı
Extended kalman filter based observer design for wide range sensorless speed control of induction motors
MENEKŞE AYDIN
Doktora
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÖKAŞAN