Orta güçlü üç fazlı sincap kafesli asenkron motorlarda eksantrik arızanın sonlu elemanlar yöntemi ile tespiti ve analizi
Detection and analysis of eccentric failure in medium power threephase squirrel cage asynchronous motors using finite elementmethod
Yazar: DAVUT SUN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BUKET SONBAŞ COBB
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Sincap kafesli asenkron motorlar, basit yapıları, düşük maliyetleri, yüksek verim ve enerji tasarrufu sağlamaları, ayrıca düşük bakım gereksinimleri nedeniyle endüstride oldukça tercih edilmektedirler. Bu nedenle sincap kafesli asenkron motorların arızalı durumları da birçok çalışmada ele alınmıştır. Bu  çalışmada, eksantrik arızanın oluşumundan arızalı durumlarına kadar geniş kapsamlı bir inceleme yapılmıştır. Eksantrik arıza, stator ile rotor arasında homojen olarak dağılan havanın bozulması durumunu ifade eder. Bu arıza, statik, dinamik ve karışık olmak üzere üçe ayrılmaktadır. Arızanın oluşması, motorun tasarımından çalışma koşullarına kadar bir dizi faktöre bağlıdır. Eksantrik arızanın ortaya çıkmasıyla birlikte, motorun dengesiz hava aralığı, manyetik akı yoğunluğu, gürültüler, ısınmalar, moment dalga değişimleri ve yükün kararsızlaşması gibi durumlar öne çıkar. Çalışmada, 11 kW, 4 kutuplu, premium yüksek verim sınıfına ait bir sincap kafesli asenkron motor incelenmiştir. Sağlıklı durumdaki motor ile eksantrik arızalı durumdaki motoru karşılaştırmak amacıyla farklı tiplerde arızalar ve arızanın şiddetine göre sonlu elemanlar yöntemi ile durum tespiti ve analizler gerçekleştirilmiştir. Sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak sağlıklı ve arızalı durumdaki motorlar karşılaştırılmış ve benzetim sonuçlarıyla desteklenmiştir. Ansys_Maxwell programı, sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak tasarım öncesi davranışların ve hatalı durumların nasıl değerlendirileceğini kolaylaştıran bir yazılım paketidir. Modelleme ve benzetim sonuçları karşılaştırılarak, eksantrik arızanın kapsamında manyetik akı yoğunluğu, moment, titreşim, gürültü gibi parametrelerin nasıl yorumlanması gerektiği detaylı olarak incelenmiştir. Motorun farklı arıza şiddetlerinde nasıl etkilendiği detaylı bir şekilde ele alınmıştır. Bu tez çalışmasında eksantrik arızanın tespitinde kontrol edilmesi gereken parametrelerin tüm sonuçları ile sunulmuştur

Abstract:
Squirrel cage induction motors are highly preferred in the industry due to their simple structures, low costs, high efficiency, and energy-saving capabilities, as well as their minimal maintenance requirements. Therefore, faulty conditions of squirrel cage induction motors have been the subject of many studies. In this study, a comprehensive examination is conducted, covering the formation of eccentric faults to faulty conditions. Eccentric fault refers to the disruption of the homogeneously distributed air between the stator and rotor. This fault is divided into three categories: static, dynamic, and mixed eccentric faults. The occurrence of the fault depends on various factors from the motor's design to its operating conditions. With the emergence of the eccentric fault, the motor experiences imbalances in air gap, magnetic flux density, noise, heating, changes in torque waveform, and instability in the load.In the study, an 11 kW, 4-pole squirrel cage induction motor belonging to the premium high-efficiency class is examined. Different types of faults and their intensities are investigated using the finite element method for the purpose of comparing a healthy motor with a motor experiencing eccentric faults. Healthy and faulty motors are compared using the finite element method, and the simulation results support the analysis. The Ansys Maxwell program, utilizing the finite element method, is a software package that facilitates the evaluation of behaviors and faulty conditions before the design phase. By comparing modeling and simulation results, the interpretation of parameters such as magnetic flux density, torque, vibration, and noise within the scope of eccentric faults is examined. The detailed impact of various fault intensities on the motor is thoroughly investigated. Thus, all the results regarding the parameters to be monitored in detecting eccentric faults are presented in this thesis