شماره ركورد
25174
شماره راهنما
ELE3 84
عنوان
طراحي، تحليل و ساخت يك ماشين سنكرون رلوكتانسي تقويت شده با آهنربا بر مبناي سيمپيچيهاي متمركز
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
مهندسي برق - قدرت
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1404/08/12
صفحه شمار
224 ص .
استاد راهنما
آرش كيومرثي
استاد مشاور
بهزاد ميرزائيان دهكردي
كليدواژه فارسي
تحليل اجزاي محدود , سيمپيچي با تعداد شيار بر قطب جديد , سيمپيچي متمركز شياركسري , ضريب سيمپيچي , ماشين سنكرون رلوكتانسي تقويت شده با آهنربا , هارمونيكهاي نيرومحركه مغناطيسي استاتور
چكيده فارسي
موتورهاي سنكرون رلوكتانسي يكي از انواع موتورهاي جريان متناوب بوده كه نسبت به ساير موتورها مقاومتر، ساده¬تر و ارزانتر هستند. اين موتورها بطور ذاتي ضريب توان پايين داشته و در مقايسه با موتورهاي سنكرون مغناطيس دائم، چگالي توان و گشتاور كمتري دارند. براي غلبه بر اين معايب، استفاده از مقدار كمي مواد مغناطيس دائم در اينگونه موتورها ميتواند اثربخش باشد، كه اين اضافه نمودن آهنربا منجر به پيدايش ماشينهاي سنكرون رلوكتانسي تقويت شده با آهنربا شده كه در بسياري از كاربردها بجاي موتور سنكرون رلوكتانسي معمولي مورد استفاده قرار ميگيرد. از طرف ديگر، سيمپيچيهاي شيار كسري متمركز كه داراي قابليت هاي چون ضريب پرشدگي شيار بالا، تلفات مسي كم، بازده بالا و سادگي طراحي و اجرا و قيمت پايين هستند همواره مورد توجه محققان بودهاند؛ اما در ساختار اين نوع موتورها از آنها كمتر استفاده شده است، كه دليل آن برداشت نسبتا پايين گشتاور رلوكتانسي در موتورهاي سنكرون رلوكتانسي با اين دسته از سيمپيچيهاي استاتور است.
در اين رساله، به منظور افزايش گشتاور رلوكتانسي در ماشينهايي كه در سيم پيچي شياركسري متمركز استفاده ميكنند، با استفاده از روش شيفت شيار طيف جديدي از سيمپيچيهاي شيار كسري معرفي شده كه قابليتهاي سيمپيچيهاي توزيع شده و متمركز را بطور همزمان فراهم مي آورد. بعنوان مثال سيمپيچي شيار كسري 36 شيارِ 10 قطب با دو بار شيفت شيار از سيمپيچي 12 شيار 10 قطب بدست آمده كه هارمونيكهاي بسيار كمتري داشته بطوريكه درصد THD هارمونيكهاي MMF توليدي استاتور در آن از 89درصد در ماشين 10/12 به 19درصد در ماشين 10/36 كاهش يافته است. سيمپيچيهاي جديد كه شامل سيمپيچيهاي 3فاز و 5فاز هستند؛ در اين رساله براي اولين بار معرفي و آرايش انها ارائه شده است. اين سيمپيچيهاي جديد شامل تركيبات مختلف تعداد قطب و شيار بوده و در عين حاليكه در آنها شكل موج MMF توليدي استاتور اصلاح و هارمونيكهاي آن تا حد زيادي كاهش يافته، مزيت عمده سيمپيچي شيار كسري شامل طول ناحيه انتهايي كوتاه و تلفات مسي كم هم در انها حفظ شده است.
در ادامه يكي از اين سيمپيچيهاي جديد 3فاز انتخاب و بر اساس آن يك ماشين سنكرون رلوكتانسي با توان نامي W180 طراحي و ساخته شده و قابليتهاي آن بوسيله روشهاي تحليلي، شبيهسازيهاي المان محدود و آزمايشهاي عملي مورد ارزيابي قرار گرفته است. در انتها به منظور بهبود عملكرد ماشين رلوكتانسي خالص اوليه از آهنربا در سدكنندههاي شار روتور استفاده شده و نتايج شبيهسازيها و تستهاي عملي نشان ميدهد كه نه تنها استفاده از آهنربا باعث اصلاح ضريب توان ماشين از مقدار 48/0 به 83/0 شده، بلكه گشتاور متوسط توليدي ماشين نيز از به 23/2 به 89/2 نيوتنمتر افزايش يافته است.
كليدواژه لاتين
fractional-slot concentrated-winding (FSCW) , new slot/pole combination , PM-assisted synchronous reluctance machines , stator MMF harmonics , the finite element analysis , winding factor
عنوان لاتين
Design, Analysis and Prototyping of a PM-Assisted Synchronous Reluctance Machine Based on Concentrated Windings
گروه آموزشي
مهندسي برق
چكيده لاتين
Synchronous reluctance machines are sort of AC machines that are simpler and cheaper than other types of AC motors. However, these motors inherently have a low power factor and lower power and torque density compared to permanent-magnet motors. To overcome these disadvantages, the use of a small amount of permanent-magnet material in such motors can be effective, and this addition of magnets led to the emergence of PM-assisted synchronous reluctance machines, which are used in many applications instead of the pure synchronous reluctance motors. On the other hand, fractional-slot concentrated-windings (FSCWs) due to their higher slot fill factor, shorter end-winding length, low copper losses, high efficiency, simplicity and low manufacturing cost, have always attracted the attention of researchers. Because of low rate of harvesting of reluctance torque, these windings have not often been successfully used in the construction of this type of motors.
In this thesis, in order to increase the rate of harvesting of reluctance torque in these machines- which are equipped with FSCWs- by the means of stator slot shifting concept, a new type of fractional-slot concentrated-windings is introduced that simultaneously provides the capabilities of general distributed- and fractional-slot concentrated-windings. As an example, a 36-slot/10-pole fractional slot winding with two slot shifts is obtained from a 12-slot/10-pole winding, which contains much fewer MMF harmonics, such that the THD percentage of the MMF harmonics produced by the stator decreased from 89% in the 12/10 to 19% in the 36/10 arrangement. These new windings, including 3-phase and 5-phase windings, are introduced for the first time in this thesis and their winding’s layouts are exhibited here. These new windings include various combinations of pole and slot numbers, and while the MMF waveform produced by the stator is modified and its harmonics are greatly reduced, they retain the major advantages of fractional slot windings, including short end-winding length and low copper losses.
Based on these proposed winding configurations, one of the new 3-phase windings is selected, and a 180W prototype machine is designed and built as a case study; and analytical results, the finite element analysis, and experimental tests are conducted to validate the machineʹs characteristics. At the end, in order to improve the performance of the primary pure reluctance machine, magnets are inserted in the rotor flux barriers, and the results of simulations and practical tests show that not only the use of magnets improve the machineʹs power factor from 0.48 to 0.83, but the average torque produced by the machine also increases from 2.23 to 2.89 Nm.
تعداد فصل ها
7
فهرست مطالب pdf
148133
نويسنده