Asenkron Motorlarda Uzay Harmoniklerin Yok Edilmesi için Yeni Bir Stator Oluk Tasarımı

Asenkron motorlar, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren önemli makinalardan birisidir.Bunlar yük ve gerilim değişimlerine karşı dayanıklı ve benzerleri olan doğru akım makinalarına göre dahayüksek verimli makinelerdir (R1). Bu çalışmada 3-fazlı, 24 stator oluklu, 2 kutuplu bir asenkron motorunuzay harmoniklerini yok etmek için yeni bir stator oluk tasarımı yapılmıştır. FEMM (Finite ElementMethod Magnetics) programında ilk olarak normal oluk yapısına göre daha sonra oluk yapısıdeğiştirilerek çözümlemeler yapılmıştır. Oluk yapısı değiştirilen motorun bobin adımı belirli değerlerdekısaltılarak uzay harmonikleri elimine edilmeye çalışılmıştır. Yeni oluşturulan stator oluk geometrisinde,36 0e kısaltma ile 5. harmonik değeri, 25.7 0e kısaltma ile 7. harmonik değeri sıfıra çekilmiştir.

A New Stator Slot Design in order to Eliminate Space Harmonics in Induction Motors

Induction motors are the machines which are preferred mostly when the electrical energy is converted to the mechanical energy. Efficiency during the energy conversions is of the uttermost importance for preferences. In addition, the motors are expected to be cheaper and give long life service under working conditions. In this study, a new double cage stator slot is designed for eliminate space harmonics in three-phase, two-pole and 24 stator slots induction motor. After that, analysis was made for normal slot structure and new slot structure in FEMM program. After we changed the slot structure and made short-pitching, we could see that space harmonics are eliminated. With new stator slot geometry, the 5th harmonic is eliminated with 36 0e short-pitching and 7th harmonic is eliminated with 25.7 0e short-pitching.

PDF

___

Banupriya, D., Rani, K.S.S., 2013. Total harmonic distortion minimization in induction motor using space vector modulation scheme. International Journal of Computer Applications, 69 (12), 13-16.
Bayram, D., Mergen, A.F., Asenkron Makinada Zaman Harmoniğinin Kayıplara Etkisinin Sonlu Elemanlar Yöntemi ile İncelenmesi. Elektrik Mühendisliği Bölümü, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, 1-4.
Boduroğlu, T., 1988a. Elektrik Makinaları Dersleri 2-1, Döner Alternatif Akım Makinalarına Giriş. Beta Basım Yayıncılık.
Boduroğlu, T., 1988b. Elektrik Makinaları Dersleri, 2-2, Asenkron Makinalar (Teorik Bilgi). Beta Basım Yayıncılık.
Boduroğlu, T., 1994. Elektrik Makinaları Dersleri, 2-3, Asenkron Makinaların Hesap ve Konstrüksiyonu. Beta Basım Yayıncılık.
Burbidge, R.F., 1958. A rapid method of analyzing the mmf wave of a single or polyphase winding. Proceedings of the Institution of Electrical Engineers, 105-C, 307-311.
Didier, G., Razik, H., and Rezzoug, A., 2005. An induction motor model including the first space harmonics for broken rotor bar diagnosis. European Transactions on Electrical Power, 15, 229-243.
Gyftakis, K.N., Panagiotou, P.A., and Kappatou, J.C., 2013. Application of wedges for the reduction of the space and time-dependent harmonic content in squirrel-cage induction motors. Journal of Computational Engineering, 1-9.
Jeon, K.W., Kim, Y.J., and Jung, S.Y., 2013. Design characteristics of torque harmonics reduction of induction motors for electric vehicle propulsion. Journal of Magnetics, 18 (2), 212-215.
Kaikaa, M.Y., Babaa, F., Khezzar, A., and Boucherma, M., 2006. Analytical analysis of rotor slot harmonics in the line current of squirrel cage induction motors. Journal of Electrical Engineering, 57 (1), 12-19.
Kocabaş, D.A., Mergen, A.F., 2000. Çok fazlı asimetrik sargılarda uzay harmoniklerinin ve sargı faktörünün matlab destekli analizi. Elektrik, Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Sempozyumu ve Fuarı, Bursa, pp. 99-102.
Kocabaş, D.A., Mergen, A.F., 2008. A novel method to reduce the effects of space harmonics in alternating current machines. IEEE International Symposium on Industrial Electronics, pp. 692-697.
Kocabaş, D.A., 1997. Alternatif akım makinalarında uzay harmoniklerinin bilgisayar destekli analizi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 64 s.
Kostenko, M., Piotrovsky, L., 1974. Electrical Machines in Two Volumes 2. Mir Publishers.
Kuhlman, J.H., 1951. Elektrik Makinelerinin Hesabı. Kurtulmuş Basımevi.
Liang, X., Luy, Y., 2006. Harmonic analysis for induction motors. IEEE CCECE/CCGEIJ, Otawa, pp. 172-177.
Navrapescu, V., Popescu, M., Chirila, A.I., Deaconu, I.D., and Ghita, C., 2010. Computation methods for space harmonic effects on single-phase induction motor performance. Revue Roumaine des Sciences Techniques-Serie Électrotechnique et Énergétique, 55 (3), 278-288.
Neto, L.M., Camacho, J.R., Salerno, C.H., and Alvarenga, B.P., 1999. Analysis of a three-phase induction machine including time and space harmonic effects: The A, B, C reference frame. IEEE Transaction on Energy Conversations, 14 (1), 80-85.
Özel, U., 2010. Asenkron motorlarda uzay harmoniklerin yok edilmesi için yeni bir stator oluk tasarımı. Yüksek Lisans Tezi, Dumlupınar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kütahya, 84 s.
Prashanth S A, Sameer N., Ankit D., and Praveen K., 2015. Analytical Determination of Slot Harmonics content of Air-Gap Magnetic Field for an Induction Machine. IEEE Power & Energy Society General Meeting.
Pyrhönen, J., Jokinen, T., and Hrabovcova, V., 2008. Design of Rotating Electrical Machines. John Wiley & Sons, Ltd., 512 p.
Stepina, J., 1979. Non-transformational matrix analysis space harmonics of electrical machines. Electrical Machinery, Electromechanical, 4, 255-268.
Subhasis, N., 2008. Space and time harmonics related problems and their mitigation for position and speed sensorless slip-ring induction motor drives applications. Sadhana, 33 (5), 565-580.
Youcef, O., 2009. Computation of the effect of space harmonics on starting process of induction motors using TSFEM. Journal of Electrical Systems, 1, 48-52.
www.elektrikport.com, (10.11.2009)
www.femm.info, (10.11.2009)