Σχεδιασμός και βελτιστοποίηση γεωμετρίας κινητήρα
επαγωγής ισχύος 10MW για εφαρμογή σε
ηλεκτροπρόωση πλοίου

Μήτση, Ελένη; Mitsi, Eleni

dc.contributor.author	Μήτση, Ελένη	el
dc.contributor.author	Mitsi, Eleni	en
dc.date.accessioned	2017-01-25T12:34:26Z
dc.date.available	2017-01-25T12:34:26Z
dc.date.issued	2017-01-25
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44255
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13350
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	συστήματα ηλεκτροπρόωσης πλοίων υγροποιημένου φυσικού αερίου	el
dc.subject	Ασύγχρονοι κινητήρες	el
dc.subject	Προκαταρκτική σχεδίαση	el
dc.subject	Παραμετρική σχεδίαση και ανάλυση ευαισθησίας παραμέτρων	el
dc.subject	Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων	el
dc.subject	LNG carriers electric propulsion systems	en
dc.subject	Induction motor	en
dc.subject	Preliminary design	en
dc.subject	Parametric design and sensitivity analysis technique	en
dc.subject	Finite element method	en
dc.subject	Συστήματα ηλεκτροπρόωσης πλοίων υγροποιημένου φυσικού αερίου	el
dc.title	Σχεδιασμός και βελτιστοποίηση γεωμετρίας κινητήρα επαγωγής ισχύος 10MW για εφαρμογή σε ηλεκτροπρόωση πλοίου	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ηλεκτρικοί κινητήρες	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-10-25
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία επιχειρεί τη λεπτομερή σχεδίαση και βελτιστοποίηση της γεωμετρίας ενός κινητήρα επαγωγής για εφαρμογή σε σύστημα ηλεκτροπρόωσης διπλού καυσίμου σε πλοίο μεταφοράς υγροποιημένου φυσικού αερίου. Συγκεκριμένα, πρόκειται για ένα σύστημα που αποτελείται από μηχανές διπλού καυσίμου που χρησιμοποιούν ως καύσιμο ατμοποιημένο φυσικό αέριο και βαρύ πετρέλαιο, εναλλάκτες που μετατρέπουν τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενώ στη συνέχεια μέσω μετατροπέων τροφοδοτούν τους ασύγχρονους κινητήρες κύριας πρόωσης. Οι κινητήρες πρόωσης που χρησιμοποιούνται στην εφαρμογή αυτή χαρακτηρίζονται από υψηλή ισχύ της τάξης των 10 ΜW και άνω, και χαμηλή ταχύτητα περιστροφής. Στο πρώτο στάδιο της εργασίας πραγματοποιείται βιβλιογραφική διερεύνηση σχετικά με την ηλεκτροπρόωση πλοίων, των επιλογών που υπάρχουν, τις νέες τάσεις καθώς και τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα αυτής. Στη συνέχεια, διερευνάται η συγκεκριμένη εφαρμογή, η οποία αφορά ηλεκτροπρόωση πλοίου μεταφοράς υγροποιημένου φυσικού αερίου. Επιπλέον, πραγματοποιείται μια σύντομη περιγραφή της διαμόρφωσης και των χαρακτηριστικών των κινητήρων επαγωγής. Σε δεύτερο στάδιο, παρουσιάζεται αναλυτικά η διαδικασία της προκαταρκτικής σχεδίασης του κινητήρα μέσω αναλυτικών σχέσεων της κλασικής σχεδίασης, ενώ επιλέγονται τα υλικά κατασκευής. Στη συνέχεια, επιλέγεται τόσο η γεωμετρία του στάτη όσο και του δρομέα, ενώ πραγματοποιείται συγκριτική αξιολόγηση μεταξύ διανεμημένου τυλίγματος μονής στρώσης πλήρους βήματος και διπλής στρώσης κλασματικού βήματος. Η διαδικασία ολοκληρώνεται, μέσω της οριστικής σχεδίασης με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων υπολογίζονται τα χαρακτηριστικά επίδοσης και απόδοσης για την αρχικά επιλεχθείσα γεωμετρία, καθώς επίσης και οι παράμετροι του ισοδυνάμου κυκλώματος, προκειμένου να είναι δυνατή η εισαγωγή της σχεδιασμένης μηχανής σε δυναμικό μοντέλο ελέγχου. Στο τελικό στάδιο, πραγματοποιείται η βελτιστοποίηση της γεωμετρίας του κινητήρα για την ονομαστική κατάσταση λειτουργίας με την τεχνική ανάλυσης ευαισθησίας γεωμετρικών παραμέτρων τόσο του στάτη όσο και του δρομέα. Η βελτιστοποίηση βασίζεται σε κριτήρια ελαχιστοποίησης απωλειών του κινητήρα προκειμένου να δημιουργηθεί ένα σύστημα πρόωσης υψηλής απόδοσης. Συνεπώς, προκύπτει ελαχιστοποίηση των συνολικών απωλειών, μέσω της αναζήτησης ενός βέλτιστου συνδυασμού των μεταβλητών συνιστωσών των απωλειών πυρήνα και χαλκού, αντίστοιχα. Με την επιλογή της βέλτιστης γεωμετρίας, υπολογίζονται εκ νέου τα χαρακτηριστικά επίδοσης και απόδοσης της τελικής γεωμετρίας, καθώς επίσης και το ισοδύναμο κύκλωμα μεταβλητών παραμέτρων.	el
heal.abstract	This thesis undertakes the design and geometrical optimization of an induction motor for applications involving dual fuel electric propulsion system for LNG Carriers. More specifically, the system considered is consisted of dual engines fueled with boil off gas and heavy oil, alternators, that convert mechanical energy into electrical energy. These alternators supply the main propulsion induction motor by using an appropriate inverter. The motors implemented in this class of applications are characterized by a high power value of 10 MW and low speed operation. In a first step, a bibliographic research is performed on electric ship propulsion systems, emphasizing on new trends, their advantages and disadvantages. Then, a survey on the specific application on electric propulsion of LNG carriers is undertaken. Finally, the case study configuration and the geometrical and operational specifications for the induction motor are reported. In a second step, the detailed motor preliminary design process is performed, by using classical analytical design tools. This involves the selection of materials, the selection of stator’s geometry, the selection of rotor’s geometry and the selection of stator windings configuration. Particularly, for the stator windings, a comparative analysis between single layer full pitch and double layer fractional slot distributed windings is presented. Then, the performance and efficiency indexes, as well as the equivalent circuit parameters are calculated by using the finite element method for the initial geometry, in order to provide a dynamic control model for the designed machine. Finally, the geometrical optimization at nominal operation for the investigated induction motor is implemented, by using an extended sensitivity analysis technique for both stator’s and rotor’s geometric parameters. The optimization criteria are based on the minimization of the motor total losses, in order to achieve a high efficient propulsion drive system. Hence, the proposed methodology leads to the minimization of motor total losses, through the search of an optimal combination of core and copper losses, respectively. For the final optimized design, the performance and efficiency indexes as well as the equivalent circuit parameters are calculated.	en
heal.advisorName	Κλαδάς, Αντώνιος	el
heal.committeeMemberName	Κλαδάς, Αντώνιος	el
heal.committeeMemberName	Μανιάς, Στέφανος	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	128 σ.
heal.fullTextAvailability	true