Asenkron motorun dinamik davranışlarının dq referans sistemleri çerçevesinde matlab/sımulınk ile eğitim amaçlı incelenmesi
Analysis of dynamic behavior of asynchronous motor with matlab / simulink in the dq reference frame for the educational purpose
Yazar: ROHULLAH RAHMATULLAH
Danışman: PROF. DR. NECİBE FÜSUN OYMAN SERTELLER ; PROF. DR. VEDAT TOPUZ
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Asenkron motorlar (ASM)'lar eskiden beri mekaniksel enerjinin gerekli olduğu endüstriyel uygulamalarda geniş bir kullanım alanı kapsamaktadır. Günümüzde ASM'ların kontrol teknolojisinde kullanılan güç elektronik aygıtlarının çeşitlendirilmesinde ve mikro işlemci teknolojisinde ilerleme ASM'ların kullanımı daha etkin bir hale getirmiştir. ASM'lar yapısal olarak sağlam motorlar olduğu için her türlü zor koşullarda kullanılması tercih edilen motorlardır. Dolaysıyla çalışma sırasında bazen beklenmedik zorlamalar sonucunda motorda çeşitli arızalar meydana gelebilmektedir. Arızalı ASM'ların davranışlarını incelenmesi ve çeşitli arızaların tespiti için yapılan bilimsel çalışmaların çoğu deneysel sonuçlardan elde edilen veriler kullanılarak çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Motorun fiziksel yapısına müdahale edilerek arızanın deneysel olarak oluşturulması ve oluşturulan arıza verileri üzerinden arıza tespit analizi eğitim amaçlı uygulamalarda maliyet ve zaman bakımından uygun olmayan bir yöntemdir. Yukarıdaki olumsuz durumları göz önünde bulundurarak yapılan bu tez çalışmasında arızasız ve arızalı ASM'un davranışları MATLAB/SIMULINK programı ile incelenmiştir. Matematiksel modellerin karmaşıklığını azaltma adına arızalı ve arızasız ASM'un dinamik modelleri qd0 referans çerçevesinde elde edilmiştir. İlk olarak arızasız ASM'un dinamik davranışları qd0 referans çerçevesinde sabit referans, rotor referans ve senkron referans düzleminde incelenmiştir. Bundan sonra stator sargıları kısa devre arızalı, kırık rotor çubuğu arızalı ve eksen kaçıklığı arızalı ASM'un dinamik modelleri duran referans düzleminde ele alınmıştır. Arızalı ASM'un dinamik davranışlarının incelenmesi amacıyla söz konusu modellerin simülasyonu arızaların farklı şiddet senaryolarında gerçekleştirilmiştir. Elde edilen simülasyon sonuçları kullanılarak arıza durumu analizi akım izleme yöntemi, akım Park vektör yöntemi ve akım Park hızlı Fourier dönüşümü yöntemleri ile incelenmiştir. Yapılan çalışmayı eğitim amaçlı kullanılabilir hale getirmek için MATLAB/SIMULINK ortamında arızalı ve arızasız motor için oluşturulan modellerin aynı platform üzerinde incelenmesi amaçlı MATLAB/GUI uygulaması geliştirilmiştir.

Abstract:
Induction motors have long been used in industrial applications where mechanical energy is required. Recently, the diversification of power electronic devices used in the control technology of induction motors and the advancement in microprocessor technology has made the use of induction motors more effective.Since induction motors are structurally robust motors, they are preferred to be used in all kinds of difficult conditions. Therefore, various faults may occur in the motor due to the unexpected forces during the operations. Majority of the scientific studies conducted to examine the behavior of defective induction motor and to detect various malfunctions, various methods have been developed using the data obtained from experimental results. Experimental creation of the fault by intervening in the physical structure of the motor and fault detection analysis through the fault data generated is an unsuitable method in terms of cost and time in educational applications. In this thesis study, which was made considering the above negative situations, a simulation study was conducted based on a mathematical model to examine the behavior of the healthy and faulty induction motors using MATLAB/SIMULINK program. Dynamic models of a healthy and faulty induction motor were obtained in the qd0 reference frame in order to reduce the complexity of mathematical models.First, the dynamic behavior of healthy induction motor was examined in the qd0 reference frame as fixed reference frame, rotor reference and synchronous reference frame. Later, the mathematical models of the faulty induction motor with stator short circuit windings fault, broken rotor bar fault and misalignment fault were created individually in the stationary reference frame.in order to examine the dynamic behavior of the defective induction motor, the simulation of these models was carried out in different severity scenarios of the failures. Using the simulation results obtained, fault condition analysis was investigated by motor current signature analysis, current Park vector method and current Park fast Fourier transform methods. To make the study usable for educational purposes, MATLAB / GUI application has been developed in order to examine the models created for healthy and faulty motors on the same platform in MATLAB / SIMULINK environment.