title: Ηλεκτρομαγνητική ανάλυση τριφασικού επαγωγικού κινητήρα κλωβού υπό σφάλμα εκκεντρότητας
title: Electromagnetic analysis of three phase cage induction motor under eccentricity fault

Creators: name: Καραμπασογλου Δημητριος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2023

description: Ένας από τους πιο συνηθισμένους τύπους μηχανικής βλάβης σε επαγωγικούς κινητήρες είναι το σφάλμα εκκεντρότητας. Αυτό προκαλεί ένα άνισο διάκενο αέρος ανάμεσα σε στάτη και δρομέα με αποτέλεσμα τη μη ισορροπημένη μαγνητική έλξη. Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί μελέτη των ηλεκτρομαγνητικών στοιχείων μίας ασύγχρονης μηχανής ισχύος 22kW όταν αυτή λειτουργεί υπό φορτίο και σφάλματα στατικής, δυναμικής και μικτής εκκεντρότητας. Σκοπός είναι η ανάλυση των παραμέτρων που επηρεάζονται λόγω των σφαλμάτων, σε σχέση με την υγιή επαγωγική μηχανή, ώστε να μπορεί να γίνει πρόληψη αυτών πριν προκαλέσουν ζημιά στην μηχανή. Αρχικά παρουσιάζεται μια λεπτομερής ανάλυση των μηχανών επαγωγής και της προσέγγισης τους με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Ακολούθως παρουσιάζεται η γεωμετρία του υπό μελέτη επαγωγικού κινητήρα και η κατάλληλη προσομοίωσή του ανάλογα με τα σφάλματα σε πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων (Ansys Maxwell). Έπειτα, τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων αναλύονται ώστε να γίνει ο προσδιορισμός των παραμέτρων που επηρεάζονται. Για τη διάγνωση των σφαλμάτων χρησιμοποιήθηκε κυρίως η πλέον διαδεδομένη μέθοδος MCSA, η οποία βασίζεται στην ανάλυση του φάσματος συχνοτήτων των ρευμάτων του στάτη και παρέχει τις αρμονικές της στατικής και δυναμικής εκκεντρότητας, καθώς και τις αρμονικές που σχετίζονται με το δρομέα PSH (Principle Slot Harmonics) σε μια τριφασική επαγωγική μηχανή. Τέλος, λόγω του ότι η μηχανή παράγει αρμονικές PSH που σχετίζονται με το δρομέα, έγινε χρήση της μεθόδου SFD-MCSA για τα σφάλματα στατικής εκκεντρότητας. Τα συμπεράσματα τα οποία εξήχθησαν κατά τη μελέτη του επαγωγικού κινητήρα προσέφεραν μία αναλυτική εικόνα της συμπεριφοράς των παραμέτρων του σε περιπτώσεις σφαλμάτων εκκεντρότητας.
description: One of the most common types of mechanical failure in induction motors is the eccentricity fault. This causes an uneven air-gap between stator and rotor resulting in unbalanced magnetic pull. This thesis is a study of the electromagnetic components of a 22kW asynchronous machine when it operates under load and static, dynamic and mixed eccentricity faults. The purpose is to analyze the parameters affected by the faults, in relation to the healthy induction machine, in order to prevent them before they become destructive to the machine. First a detailed analysis of induction machines and their finite element approach is presented. Next, the geometry of the induction motor under study is presented and also its appropriate simulation depending on the faults in a finite element program (Ansys Maxwell). Then, the results of the simulations are analyzed to determine the affected parameters. For fault diagnosis, the most common MCSA method was mainly used, which is based on the analysis of the frequency spectrum of the stator currents and provides the harmonics of the static and dynamic eccentricity, as well as the harmonics related to the rotor PSH (Principal Slot Harmonics) in a three-phase induction machine. Also, because the machine produces harmonics PSH associated with the rotor, the SFD-MCSA method was used for the static eccentricity faults. The conclusions drawn during the study of the induction motor provided an analytical picture of the behavior of its parameters in cases of eccentricity faults.