Kafesli asenkron makinelerde zaman harmonik etkilerinin oluk tasarımı ile azaltılmasına katkılar
Additions to decrease time harmonic effects of squirrel cage asynchronous machine by designing rotor slot
Yazar: NECİBE FÜSUN SERTELLER
Danışman: PROF. DR. İRFAN GÜNEY
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2000
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Analiz = Analysis ; Asenkron makineler = Induction machinery ; Benzetim = Simulation ; Harmonikler = Harmonics ; Optimizasyon = Optimization

Özet:
ÖZET Bu çalışmada piyasada yaygın olarak kullanılan oluk tiplerinden aynı oluk yüksekliğinde, aynı kesitte değişik rotor oluk tasarımlarının zaman harmonikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Amaç; besleme kaynağı tarafından üretilen harmoniklerin devre parametreleri ile ilişkisini ortaya çıkarmak ve zaman harmoniklerinin etkisini azaltmaktır. Asenkron motor eşdeğer devresinde demir kayıpları, doyma olmayan bölge için alınmış ve kayıpların lineer değiştiği varsayımı yapılarak hesaplar karmaşık durumdan kurtarılmıştır. Bu çalışmada işlem karmaşasını önlemek için demir kayıpları ve dolayısıyla demir direnci ihmal edilmiştir. Besleme gerilimi tam sinüs formunda olmadığı için fonksiyonu harmoniklerine açmak gereklidir. Bunun için Fourier analizi kullanılmıştır. Fourier analizindeki Sv harmonik katsayısı işlem karmaşasından uzak kalmak için, terminallere uygulanan gerilimin efektif değeri olarak alınmış, harmonik gerilimleride bu değere göre hesaplanmıştır. Bu çalışma için TEE A.Ş. ait bir motor referans olarak alınmış, alınan bu motorun boşta, kısa devrede ve tam yükünde testleri İTÜ Elek. Mak. Lab. ve TEE A.Ş.' de yapılmış devre parametreleri deneysel olarak elde edilmiştir. Teorik olarak bulunan sonuçlar, bu deneysel verilerle desteklenmiştir. Microsoft Power Station 4.0 Fortran programlama dili ile asenkron motor zaman harmonik analizi programı oluşturulmuş, analizler bu program aracılığıyla yapılmıştır. Bunun yanında Fortran ve Oersted simülasyon programı ile elde edilen optimal oluk, referans oluk ile karşılaştırılmış sonuçlar ve grafikler tezin sonunda verilmiştir. Elde edilmiş yeni olukşekli optimize oluk olarak isimlendirilmiş ve sonuçları analiz ve simülasyon programı ile verilmiştir. Bu çalışmaların sonucunda zaman harmoniklerinin etkilerini azaltmak mümkün olmuştur. Ancak bu analiz çalışmaları yapılırken motor parametrelerinin değişimine dikkat edilmelidir. Reaktans değişimi ile bakır kayıpları ve dolayısı ile veri parabolik bir eğri çizmektedir. Bu eğrinin maksimum olduğu reaktans değeri, maksimum verimi ve maksimum kayıpları vermektedir. VI

Abstract:
ABSTRACT Induction motors are commonly used in motor industry, because of their cheap costs and easy maintenance. In engineering world, one of the aim is to decrease the losses in machines. Losses are occured in a stator, rotor and in the iron part of the machines. In this study rotor losses have been analysed. When the machine is subjected to a nonsinusoidal voltage waveform. All the parameters of the machine have been calculated by design datas supplied[1,2,5,6]. In this study the casual effects of time harmonics to the induction machine have been determined and neccessary solutions have been obtained by using Fortran Microsoft Power Station 4.0 and Oersted Simulation programs. For this reason experimental studying has been made in ITU Electric Machinery Laboratory and TEE A.C. At the begining of the study four different slots were taken into consideration, one of them chosen as a reference. Then nearly 26 different slot combinations have been analysed and optimized by using Fortran Power Station Program. After the completion of this analysis one of them was selected as the best slot and analysed by Oersted Motor Analysis computer program. The details of Fortran and Oersted were given in the thesis. Test and the computer programming were performed for a reference slot combination and compared. Analysis the satisfactory and expected results were obtained. The design data of the induction machine with the necessary informations such as calculations of the parametres for both stator and the rotor and their slot geometry dimensions were given as a input and all rotor harmonics reactances, resistances, currents, voltages, slips, torques, output - powers were formulized and obtanined as an output. vn26 individual programmes for the slots have been run and optimized finally one of them was selected as an optimal slot. New datas were entered to change the previous datas during the process of the Fortran Microsoft Power Station 4.0. In Fortran program, stator parametres were taken into consideration as a constant. The drawing the geometry in Oersted Program without errors is a vital study. AH phsical properties, have to be assigned to the program. In this study current source was used. The important point, entering the value has to be in terms of amper-turns. At the end of all these prosesses, the geometry were analysed. In the fifth chapter the reference slot is tested and its results have been given in detail. According to these results, optimized rotor slot were constructed and test results were given. In the sixth chapter, the detail of the simulation and analysis performance were given and comprasion were made between optimize slot and reference slot. The last part is prepared for suggestions to minimize of the losses and maximize of efficiency of induction motor for the future works. VIII