ASENKRON MOTORLARIN SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE ANALİZİ VE TASARIMI

Abstract

Sincap kafesli indüksiyon motorlar ucuz ve sağlam olması nedeniyle yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Gelişen yarı iletken teknolojisi yardımıyla asenkron motorların her türlü kontrolü iyi ve ekonomik bir şekilde yapılabilmektedir. Bu nedenle bu motorların endüstride ve ev aletlerinde kullanımında üstünlükleri devam etmektedir. Asenkron motorların tasarımında kullanılan klasik yöntemde, deneme yanılma yoluyla imalat yapılmaktadır. Bu yöntem zor ve pahalı bir yöntemdir. Bilgisayarların hızlarındaki gelişmeye paralel olarak gelişen Sonlu Elmanlar Yöntemiyle deneme yanılma yöntemine ihtiyaç duyulmadan asenkron motor tasarlamak mümkündür. Bu yöntemle tasarlanan modelin teorik sonuçlarının arzu edilen şekilde olabilmesi için bilgisayardaki model üzerinde gerekli değişiklikler yapılarak sağlanmaya çalışılır. Bu çalışmada laboratuarda bulunan bir asenkron motor model olarak ele alındı. Bu motorun bilgisayarda modeli Sonlu Elemanlar Yöntemi kullanılarak geliştirildi. Bu çalışmada stator saclarının nonlineerliği probleme dahil edildi. Çözüm bölgesim uygun şekilde üçgen elemanlara bölmelendirildi. Sonlu elemanlar programında malzeme özellikleri her üçgen eleman için tanımlandı. Malzeme özellikleri de hesaba katılarak üçgen elemanlar birleştirildi ve çözüm bölgesinin katsayılar matrisi oluşturuldu. Oluşturulan denklem takımı çözülerek her düğümdeki vektör potansiyel değerleri hesaplandı. Çözüm bölgesinde vektör potansiyel değerler ve magnetik akı yoğunluğu değerleri çizildi. Hava aralığındaki magnetik akı yoğunluğunun değişimi çizildi. Rotor çubuklarındaki akım değerleri hesaplandı ve çizildi. Asenkron motorun çeşitli kayma değerlerindeki moment değerleri hesaplandı. Hesaplanan teorik değerler deneysel olarak elde edilen sonuçlarla karşılaştırıldı. ANAHTAR KELİMELER: Sincap kafesli asenkron motor, Sonlu Elemanlar Yöntemi

IV SUMMARY Master Thesis THE ANALYSE AND DESING OF INDUCTION MOTORS WITH FINITE ELEMENTS METHOD Hikmet TÜRKBAY Fırat University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Electrical and Electronics Engineering 1997, Page: 58 The squirrel cage induction motors have a widely use because of being cheaper and safer. With the help of developing semiconductor technology induction motors' all kinds of controls can be done more economical and better way. Because of this reason these motors are used in industry and house machines more than others. In the classical design procedure of induction motors trial methods, which are difficult and expensive, are used. It is possible to develop design procedures which do not use trial methods, due to advances in finite element methods that are results of improvements of computational power of computers. In this methods the created model of the motor is analyzed and necessary changes are made on the model until the desired results are obtained. In this work, model of on induction motor found in the laboratory is used and this model is developed with finite element method. Non-linear properties of the stator iron are included in the motor. Problem domain is triangulated properlyand material properties are defined for every triangle. Considering this material properties, triangles are joined and coefficient matrices of the domain are constructed. Vector potential values of each node are obtained solving this equation system. Vector potential contours and magnetic flux density contours are plotted for the domain. Variation of the magnetic flux density in the air-gap is also plotted. The current values in the rotor bars are calculated and plotted. Moment of induction motor for various slip values are calculated. These results are compared with theoretical results. Keywords :The Squirrel Cage Induction Motor, Finite Elements Method