Senkron relüktans motor tasarımı ve optimizasyonu
Synchronous reluctance motor design and optimization
Yazar: HASAN ÇAMCI
Danışman: DOÇ. DR. ONUR ÖZDAL MENGİ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ SERDAL ARSLAN
Giresun Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy
Dizin: ANSYS = ANSYS ; Genetik algoritmalar = Genetic algorithms ; Optimizasyon = Optimization ; Relüktans motorları = Reluctance motors

Özet:
Son yıllarda üretilen endüstriyel ürünlerin büyük bir çoğunluğu enerji verim sınıflarına göre üretilmekte ve bu şekilde sınıflandırılmaktadır. Elektrik enerjisi tüketim miktarlarını incelediğimizde, elektrik motorlarının tüketim olarak endüstriyel, ticari ve konut alanlarında en yüksek tüketime sahip elektrikli aletler arasında bulunduğu görülmektedir. Kullanılan elektrik motorlarına bakıldığında ise en fazla kullanılan motor çeşidinin asenkron motorlar olduğu görülmektedir. Ancak son yıllarda verim ve güvenilirlikleri açısından asenkron motorlara oranla senkron relüktans motorlar daha dikkat çekicidir. Bu motorların verimlerinde yapılacak olan küçük bir iyileştirmenin dahi yıllık enerji tüketiminde büyük kazançlar sağlayacağı öngörülmektedir.
Bu çalışmada, 4 KW gücünde, 1500 rpm devir sayısına sahip senkron relüktans motor boyutlandırma verileri dikkate alınarak ve sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak analizi gerçekleştirilmiştir. Rotor boyutlandırma parametreleri giriş değişkenleri, çıkış büyüklükleri ise çıkış gücü, verim, tork, tork dalgalanması, çıkıntı oranı olarak tanımlanmıştır. Elde edilen hesaplamalar doğrultusunda motor performansı artışı için tanımlanan amaç fonksiyonları; Tepki Yüzey Metodolojisi yöntemi ve Çok Amaçlı Genetik Algoritma yöntemi kullanılarak optimizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Amaç fonksiyonlarına göre bulgular karşılaştırılmıştır. Ayrıca her iki optimizasyon yöntemi ile en uygun geometri elde edilmiştir. Ele alınan amaç fonksiyonları ve optimizasyon yöntemleri diğer elektrik motoru çalışmaları için kullanılabilir ve motor performansının artışı açısından da incelenebilir.

Abstract:
The majority of industrial products produced in recent years are produced according to energy efficiency classes and classified in this way. When we examine the electrical energy consumption amounts, it is seen that electric motors are among the electrical appliances with the highest consumption in industrial, commercial and residential areas. When we look at the electric motors used, it is seen that the most used motor type is asynchronous motors. However, in recent years, synchronous reluctance motors have attracted more attention than induction motors in terms of efficiency and reliability. It is predicted that even a small improvement in the efficiency of these motors will provide great gains in annual energy consumption.
In this study, the synchronous reluctance motor with 4 kW power and 1500 rpm speed was analyzed by using finite element software, taking the sizing data into account. Rotor sizing parameters are defined as input variables and output sizes as output power, efficiency, torque, torque ripple, and protrusion ratio. The purpose functions defined for engine performance increase in line with the calculations obtained; Optimization studies were carried out using the Response Surface Methodology method and the Multi-Objective Genetic Algorithm method. The findings were compared according to objective functions. In addition, the most suitable geometry was obtained with both optimization methods. The objective functions and optimization methods discussed can be used for other electric motor studies and examined in terms of increasing motor performance.