شماره ركورد
25959
شماره راهنما
ELE2 526
عنوان
تحليل و كاهش جريانهاي حالت مشترك و جريان بيرينگ گردشي در موتورهاي تغذيهشده با درايو با استفاده از طراحي چوك حالت مشترك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق - الكترونيك قدرت و ماشين هاي الكتريكي
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1404/11/07
صفحه شمار
168 ص.
استاد راهنما
آرش كيومرثي
كليدواژه فارسي
جريان حالت مشترك , جريان بيرينگ , جريان گردشي , تداخلات الكترو مغناطيس , فيلتر حالت مشترك
چكيده فارسي
درايوهاي الكتريكي مبتني بر اينورترهاي سوئيچينگ سريع، بهرغم بهرهوري بالا، منجر به توليد نويز حالت مشترك ميشوند كه جريانهاي ناخواستهاي را در مسيرهاي خازني پارازيتي از جمله بيرينگهاي موتور القا ميكنند. اين جريانها ميتوانند سبب تخريب الكترومكانيكي، كاهش عمر مفيد بيرينگ و اختلال در تطابق با الزامات تداخل الكترومغناطيسي (EMC) شوند. هدف اين پاياننامه تحليل رفتار نويز حالت مشترك در موتورهاي القايي تغذيهشده از اينورتر و طراحي يك فيلتر مؤثر جهت كاهش اين پديده است.
براي دستيابي به اين هدف، ابتدا يك مدل فركانس بالاي دقيق براي موتور توسعه داده شد كه در آن اثر ظرفيتهاي خازني پارازيتي بين اجزاي مختلف ماشين بهصورت صريح مدلسازي شدهاند. سپس با استفاده از تحليل عددي و شبيهسازي سيگنال حالت مشترك توليدي توسط اينورتر، مؤلفههاي فركانسي اصلي نويز استخراج شدند. بر اين اساس، يك چوك حالت مشترك با مشخصات طراحيشده توسعه داده شد كه پارامترهاي آن (اندوكتانس، جنس و هندسه هسته، مشخصات سيمپيچ) بهگونهاي بهينهسازي شدهاند كه تلفات، دماي كاري و پايداري عملكرد در برابر الزامات استانداردهاي EMC حفظ شود. همچنين خازنهاي كلاس Y بهعنوان مسير برگشت جريان با امپدانس پايين، مكملي براي كاهش نويز در فركانسهاي بالا در نظر گرفته شدند.
يافتههاي اين پژوهش نشان ميدهد كه با انتخاب صحيح بازهٔ فركانسي هدف (20 تا 200 كيلوهرتز) و طراحي دقيق فيلتر، ميتوان بيش از 40 دسيبل كاهش در دامنه مؤلفههاي نويز حالت مشترك مشاهده كرد. نتايج همچنين حاكي از آن است كه تركيب چوك با خازنهاي كلاس Y در مقايسه با چوك تنها، تطابق بهتري با حد مجاز استاندارد CISPR11 براي نويزهاي هدايتي دارد. تحليل عددي تلفات نيز بيانگر آن است كه افزايش بيرويه اندوكتانس يا ابعاد چوك ميتواند منجر به افزايش شديد دماي كاري و كاهش بهرهوري شود.
نوآوري اصلي اين پژوهش در ارائه يك چارچوب يكپارچه براي تحليل، طراحي و ارزيابي فيلترهاي حالت مشترك در حضور مدل دقيق موتور است، بهگونهاي كه عملكرد سيستم در سطح سختافزار با الزامات استانداردهاي بينالمللي مثل CISPR11، IEC، IEEE، NEMA MG1 هماهنگ شود. اين دستاورد ميتواند مبناي توسعهٔ سيستمهاي موتور-درايو صنعتي با قابليت اطمينان و دوام بالاتر قرار گيرد.
كليدواژه لاتين
Common Mode Current, Bearing Current, Circulating Bearing Current, Electromagnetic Interference, Common Mode Filter
عنوان لاتين
Analysis and Reduction of Common-Mode and Bearing Currents in Inverter-Fed Motors Using Common-Mode Choke Design
گروه آموزشي
مهندسي برق
چكيده لاتين
High-speed switching inverter-fed electric drives, while offering superior efficiency, generate common-mode (CM) noise that induces undesired displacement currents through parasitic capacitive paths most notably through motor bearings. These bearing currents can cause premature mechanical degradation, reduce bearing lifetime, and pose challenges to electromagnetic compatibility (EMC) compliance. This M.SC. thesis aims to analyze the generation and propagation of common-mode noise in induction motors driven by inverters and to design an effective filter to mitigate its adverse effects.
To this end, a high-frequency equivalent model of the induction motor is developed, explicitly incorporating the parasitic capacitances between motor components. Using numerical analysis and time-domain simulations of the inverter-generated common-mode voltage, dominant frequency components of the CM signal are extracted. Based on this spectral insight, a custom-designed common-mode choke is proposed, with its parameters—inductance, magnetic core material and geometry, and winding configuration optimized to minimize power loss, manage thermal performance, and maintain compliance with EMC standards. Y-capacitors are additionally implemented to provide low-impedance return paths for high-frequency currents, further enhancing noise suppression.
The results demonstrate that, by targeting a specific frequency range (20 to 200 kHz) and designing the filter accordingly, more than 40 dB attenuation of common-mode noise components is achievable. Moreover, the combination of a common-mode choke and Y-capacitors offers superior suppression performance compared to using the choke alone, achieving closer compliance with CISPR limits for conducted emissions. Loss analysis also indicates that excessive inductance or oversized magnetic cores can significantly raise operational temperature and reduce overall efficiency.
The primary contribution of this work lies in presenting an integrated framework for modeling, design, and evaluation of common-mode filters in the presence of a high-frequency motor model. This approach bridges the gap between detailed system-level modeling and practical EMC-compliant filter design, offering a valuable foundation for developing robust and reliable industrial drive systems.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
161647
نويسنده