Ανάλυση βραχυκυκλωμάτων μηχανής μόνιμων μαγνητών για εφαρμογές ηλεκτροκίνησης

Γαρδίκα, Κωνσταντίνα

dc.contributor.author	Γαρδίκα, Κωνσταντίνα	el
dc.date.accessioned	2020-11-24T06:29:57Z
dc.date.available	2020-11-24T06:29:57Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52028
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19726
dc.rights	Default License
dc.subject	Ηλεκτροκίνηση	el
dc.subject	Σύγχρονοι κινητήρες μόνιμων μαγνητών	el
dc.subject	Τριφασικό βραχυκύκλωμα	el
dc.subject	Διφασικό βραχυκύκλωμα	el
dc.subject	Βραχυκύκλωμα τυλιγμάτων στάτη	el
dc.subject	Electric vehicles	en
dc.subject	Synchronous permanent magnet motor	en
dc.subject	Three-phase short circuit	en
dc.subject	Two-phase short circuit	en
dc.subject	Stator winding inter-turn fault	en
dc.title	Ανάλυση βραχυκυκλωμάτων μηχανής μόνιμων μαγνητών για εφαρμογές ηλεκτροκίνησης	el
dc.contributor.department	Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-07-15
heal.abstract	Η παρούσα εργασία μελετά την επίδραση βραχυκυκλωμάτων στη λειτουργία ενός σύγχρονου ηλεκτρικού κινητήρα μόνιμων μαγνητών. Στις εφαρμογές ηλεκτροκίνησης οι επιπτώσεις των σφαλμάτων στον κινητήρα, στις υπόλοιπες συνιστώσες του συστήματος κίνησης αλλά και στην οδηγική συμπεριφορά του οχήματος είναι σοβαρής σημασίας. Ο κινητήρας που μελετάται είναι ο ηλεκτρικός κινητήρας ενός επιβατηγού υβριδικού οχήματος, το οποίο παράγεται σε ευρεία κλίμακα εδώ και δύο δεκαετίες από γνωστή αυτοκινητοβιομηχανία. Αρχικά, επιχειρείται μία σύντομη επισκόπηση των συστημάτων ηλεκτρικής κίνησης και παρουσιάζονται τα διάφορα είδη των ηλεκτρικών μηχανών. Πιο συγκεκριμένα, αναλύονται και αξιολογούνται τα κυριότερα είδη ηλεκτρικών κινητήρων που βρίσκουν εφαρμογή στον τομέα της ηλεκτροκίνησης. Εξετάζεται η πλειονότητα των τοπολογιών σύγχρονων κινητήρων μόνιμων μαγνητών και γίνεται η ανάλυση των εξισώσεων λειτουργίας τους. Στη συνέχεια, παρουσιάζεται μία πρώτη θεωρητική μελέτη του βραχυκυκλώματος. Σε ένα πρώτο βήμα πραγματοποιείται η ανάλυση του βραχυκυκλώματος σε μία σύγχρονη μηχανή, η οποία λειτουργούσε σε κενό φορτίο και σε δεύτερο βήμα σε μηχανή που λειτουργούσε υπό φορτίο. Εξάγονται οι σχέσεις που περιγράφουν τα ρεύματα στάτη μετά από τριφασικό και διφασικό βραχυκύκλωμα. Αναλύονται, επίσης, τα διαγράμματα ταλάντωσης και ο τρόπος αξιοποίησής τους στην περίπτωση βραχυκυκλώματος. Ακολούθως, επεξηγείται η διαδικασία που ακολουθείται κατά τη σχεδίαση ενός ηλεκτρικού κινητήρα και παρατίθενται τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του κινητήρα, που εξετάζεται στη συνέχεια. Περιγράφεται ο τρόπος επίλυσης των μαγνητοστατικών προβλημάτων με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων και υπολογίζονται ορισμένα βασικά χαρακτηριστικά της λειτουργίας του κινητήρα, ώστε ο αναγνώστης να κατανοήσει καλύτερα τη λειτουργία του. Κατόπιν, πραγματοποιείται η μελέτη βραχυκυκλώματος στον υπό μελέτη κινητήρα. Για το σκοπό αυτό υλοποιείται, αρχικά, το δυναμικό μοντέλο του κινητήρα σύμφωνα με τις εξισώσεις λειτουργίας του και αναλύεται η περίπτωση τριφασικού βραχυκυκλώματος. Για μεγαλύτερη ακρίβεια στα αποτελέσματα της προσομοίωσης δημιουργείται ένα συζευγμένο κυκλωματικό-πεδιακό μοντέλο του κινητήρα. Για τη δημιουργία του συγκεκριμένου μοντέλου είναι απαραίτητη η αξιοποίηση μοντέλου που επιτρέπει πλήρη πεδιακή ανάλυση του κινητήρα. Μετά την υλοποίηση του συζευγμένου μοντέλου προσομοιώνεται η λειτουργία της μηχανής υπό τριφασικό και διφασικό βραχυκύκλωμα. Τέλος, προσομοιώνεται η λειτουργία του κινητήρα υπό την επίδραση μερικού βραχυκυκλώματος στα τυλίγματα του στάτη. Για την υλοποίησή του μειώνεται ο αριθμός των σπειρών του τυλίγματος σε δύο διαδοχικές αύλακες του στάτη της ίδιας φάσης. Το συγκεκριμένο σφάλμα είναι το συνηθέστερο που συμβαίνει κατά τη λειτουργία της μηχανής, λόγω φθοράς των μονώσεων των αγωγών σε περιπτώσεις υπερφόρτισης οπότε αυξάνεται η θερμοκρασία της μηχανής. Για αυτό, εξετάζονται τα πλήρη λειτουργικά χαρακτηριστικά του κινητήρα σε αυτή την περίπτωση σφάλματος. Στις αναλύσεις χρησιμοποιούνται το λογισμικό MatLab-Simulink σε συνδυασμό με το λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων FEMM και στη συνέχεια το λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων Ansys.	el
heal.advisorName	Κλαδάς, Αντώνιος	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Αντωνόπουλος, Αντώνιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος.	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	96 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false