Modeling and control of flexural rotor vibration of a two-pole cage induction motor

Thumbnail Image

Files

urn012814.pdf (3.62 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Faculty of Electronics, Communications and Automation | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2008

Department

Department of Electrical Engineering
Sähkötekniikan laitos

Major/Subject

Electromechanics
Sähkömekaniikka

Mcode

S-17

Degree programme

Elektroniikan ja sähkötekniikan koulutus-/tutkinto-ohjelma

Language

en

Pages

xi, 95

Series

Abstract

Suurten oikosulkumoottoreiden taivutusvärähtelyn mallinnusta ja säätöä tutkittiin 30 kW koelaitteen avulla. Kaksinapaista testimoottoria oli muokattu ominaisuuksiltaan muistuttamaan suurempia koneita. Värähtelyjä säädettiin staattoriin asennetulla nelinapaisella lisäkäämillä. Koneelle johdettiin fysikaalinen aikaperiodinen malli, joka kirjoitettiin tilaesitykseksi säätimiä varten. Mallinnuksessa otettiin huomioon roottorin vääntynyt akseli ja muut häiriövoimat. Koneen mallit identifioitiin useilla eri tavoilla. Myös aikaperiodista mallinnusta yritettiin. Säätimet suunniteltiin identifioitujen mallien perusteella ja niiden suorituskykyä tutkittiin työssä kuvaillulla mittalaitteistolla. Säätimiä kokeiltiin useissa koneen toimintapisteissä, myös kriittisellä nopeudella. Roottorin käyryyden aiheuttamista mallinnusvaikeuksista huolimatta roottorivärähtelyt saatiin vaimennettua. Lisäkäämillä pystyttiin luomaan hallittua voimaa, joka riitti värähtelyjen vaimentamiseen. Värähtelyt pystyttiin vaimentamaan kaikilla pyörimistaajuuksilla kunhan koneen päävuo oli riittävä. Värähtelysäädön ansiosta konetta voitiin ajaa jatkuvasti myös kriittisellä pyörimisnopeudella.

The modeling and control of flexural rotor vibrations of large cage induction motors were tested with a 30 kW test machine. The 2-pole test machine was customized to behave like bigger machines. The vibrations were controlled with a 4-pole extra stator winding. A physical, time-periodic model was derived for the machine and written to state-space form for the controllers. The deformation of rotor axis and the disturbance forces were also modeled. The models for the test machine were identified with various methods. Time periodic identification was attempted with indecisive results. Controllers were designed for the identified models and they were tested with described test measurement set-up. The controllers were tested at various operation points including the critical speed. Despite modeling difficulties caused by the curvature shape of the rotor, the rotor vibrations were controlled successfully. The extra winding could be used to create controlled force that is sufficient for controlling the vibrations. The vibrations were damped at all rotation speeds as long as the main flux of the machine was sufficient. With the vibration control, the machine could also be continuously driven at the critical speed.

Description

Supervisor

Arkkio, Antero; Prof.

Thesis advisor

Zenger, Kai; TkT

Keywords

active control, flexural vibrations, convergent control, critical speed, Linear Quadratic controller, time-periodic modeling, aikaperiodinen mallinnus, aktiivivaimennus, kriittinen nopeus, LQ-säätö, poikittaisvärähtely

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/urn:nbn:fi:tkk-012814

Collections

[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC