Electromagnetic forces on eccentric rotor of cage induction machine

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2006

Department

Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto

Major/Subject

Sähkömekaniikka

Mcode

S-17

Degree programme

Language

en

Pages

83

Series

Abstract

Induktiokoneen ilmavälin sähkömagneettiset kentät aiheuttavat sähkömagneettisia voimia roottorin ja staattorin välille. Epäkeskeiseen roottoriin kohdistuu magneettinen vetovoima, joka vetää roottoria kauemmaksi staattorin keskeltä. Tämä epäkeskeisyysvoima on suunnaltaan karkeasti lyhimmän ilmavälin suuntaan. Magneettinen vetovoima lisää koneen laakerikuormitusta ja saattaa aiheuttaa epästabiilisuutta roottoridynamiikassa. Työn päätavoite on selvittää, mistä induktiokoneen epäkeskeiseen roottoriin kohdistuva kokonaisvoima muodostuu ja mikä on voimaa tuottavien komponenttien osuus radiaalisesta kokonaisvoimasta. Työssä tutkitaan kyllästyksen, roottorihäkin ja staattorikäämityksen rinnakkaisten haarojen vaimentavan vaikutuksen sekä koneen kuormituksen vaikutuksia radiaaliseen kokonaisvoimaan. Työssä on kehitetty yksinkertainen parametrinen radiaalisen epäkeskeisyysvoiman malli perustuen numeeriseen laskentaan. Työssä on tutkittu kahta erilaista epäkeskeisyyttä: aksiaalisesti symmetristä staattista epäkeskeisyyttä sekä sylinterisymmetristä ympyrämäistä kieppumisliikettä. Radiaalinen kokonaisvoima on laskettu tietyistä radiaalisista ja tangentiaalisista ilmavälivuontiheyden aalloista, jotka kuvaavat osan kokonaisilmavälivuontiheyden paikallisesta ja ajallisesta jakaumasta. Vuontiheysaallot on kuvattu napapariluvun, taajuuden sekä neljän Fourier-kertoimen avulla. Johdetun kokonaisvoiman lauseke on implementoitu MATLAB ohjelmaan. Numeeristen tulosten perusteella yksinkertainen lineaarinen malli antaa hyviä estimaatteja epäkeskeisyysvoimalle useimmissa tapauksissa. Parametrinen malli on kehitetty radiaalisen vuontiheyden amplitudin käyttäytymisen perusteella koneen eri toimintatiloissa. Numeeristen tulosten perusteella roottorihäkki vaimentaa spatiaalisesti pitkiä aaltoja erittäin tehokkaasti. Myös rinnakkaishaarat vaimentavat spatiaalisessa mielessä pitkiä radiaalisia vuontiheysaaltoja. Vaikka parametrinen voimamalli estimoi radiaalista kokonaisvoimaa melko hyvin, se soveltuu pääasiassa käytettäväksi koneisiin, joissa on rinnakkaisia haaroja staattorikäämityksessä. Teollisissa sovelluksissa suuret induktiomoottorit on yleensä varustettu rinnakkaishaarakytkennällä. Lisäksi tarvitaan numeerista laskentaa erityyppisten koneiden parametrien estimoimista varten.

Description

Supervisor

Arkkio, Antero

Thesis advisor

Holopainen, Timo

Keywords

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120552694

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK