Flux® 2D SEA ile Senkron Motorların Kısa Devre Analizi

MDS Bülten - No 20
Kasım 15
Flux® 2D SEA ile Senkron Motorların Kısa
Devre Analizi
Ayşe Barış, Yücel Demir, Metin Aydın
S
onlu elemanlar analizi (SEA) yöntemi ile
gelişmiş
matematiksel
denklemler
kullanılarak
elektrik
makinelerinin
elektromanyetik analizleri hızlı bir şekilde
ve güvenilir sonuçlar elde edilerek yapılır.
Senkron motorlarda kısa devre analizi de bu tip
analizlerle yapılabilmektedir. Senkron motorların kısa
devre analizi tek fazın ve üç fazın kısa devre olması
durumları için rahatlıkla incelenebilmektedir.
Motor Tanımlamaları
3-fazlı yıldız bağlı senkron motora ait motor
geometrisi Şekil 1, bu geometriye ait SEA ağ yapısı
ise Şekil 2’de verilmiştir.
Motor Zıt EMK Analizi
Zıt-EMK analizi motor kısa devre analizinde
başlangıç koşulu olarak kullanılacağından önemlidir
ve bu analizde motor generatör modunda
çalıştırılmaktadır.
Analizin
geçici
durumda
gerçekleştirilmesi gerektiğinden simülasyon kısa bir
zaman aralığında küçük adımlarla tamamlanır.
Senkron motor zıt EMK analizini gerçekleştirebilmek
için oluşturulan Flux2D elektrik devresi Şekil 3’te
gösterilmiştir. Ayrıca motorun 1500 rpm hızda
çalıştırılması durumunda motorun 3-fazına ait gerilim
dalga şekilleri ise Şekil 4’te verilmiştir.
Şekil 3. Senkron motor devre bağlantısı
400
Şekil 1. Motor Modeli Görünümü
300
Gerilim [V]
200
100
0
-100
20
20.01
20.02
20.03
20.04
-200
-300
-400
Şekil 2. Sonlu elemanlar analizi ağ yapısı
1
Zaman [sn]
Şekil 4. Senkron motor 3-faz zıt EMK dalga
şekilleri
Telif Hakkı © 2015 MDS Motor Ltd. Tüm Hakları Saklıdır.
MDS Bülten - No 20
Kasım 15
Tek Faz Kısa Devre Analizi
Üç Faz Kısa Devre Analizi
Bu analizin amacı motorun herhangi bir fazında
meydana gelebilecek kısa devre durumunda motorun
davranışını gözlemlemektir. Bu analiz için; Şekil 5’de
gösterilen dirençler devreden çıkartılarak faz toprağa
bağlanmış ve kısa devre faz ile nötr arasında
oluşturulmuştur. Motorun bir fazının kısa devre
olması durumunda motorun kısa devre akımı ve
motor momentinin değişimi sırasıyla Şekil 5 ve Şekil
6’da verilmiştir.
Motorun üç fazının kısa devre edilmesi durumunda
devreden çıkarılan dirençler Şekil 8’de gösterilmiştir.
Motorun üç fazının kısa devre edilmesi durumunda
motor fazlarının kısa devre akımları ve bu akımlara
bağlı Flux2D yazılımı ile elde edilen çıkış momenti
sırasıyla Şekil 9 ve Şekil 10’da verilmiştir.
Şekil 8. Üç faz için kısa devre edilen dirençler
200
150
Şekil 5. Tek faz için kısa devre edilen dirençler
20.04
0
20.14
20.24
20.34
20.44
20.54
Çıkış Momenti [Nm]
Akım [A]
20.24
20.34
20.44
20.54
Zaman [sn]
100
-20
Zaman [sn]
Şekil 6. Motor kısa devre akımı değişimi
150
100
50
0
20.04
-50
20.14
20.24
20.34
20.44
20.54
-100
-150
-200
Zaman [sn]
50
20.14
20.24
20.34
20.44
20.54
Şekil 10. Motor üç faz kısa devre akımlarına bağlı
çıkış momenti
Özet
-100
-150
Zaman [sn]
Şekil 7. Motor kısa devre akımına bağlı çıkış
momenti
2
20.14
Şekil 9. Üç faz motor kısa devre akımları değişimi
-15
-200
0
20.04
-50
-100
-10
0
20.04
-50
50
-150
-5
Çıkış Momenti [Nm]
Akım [A]
100
Bu çalışma ile FLUX 2D SEA programı ile bir senkron
motorun tek faz ve üç faz kısa devre analizinin nihai
tasarım sonlandırılmadan yapılabildiği gösterilmiştir.
Analiz sonuçları grafiksel olarak incelenmiş ve kısa
devre akım dalga şekilleri verilmiştir.
Telif Hakkı © 2015 MDS Motor Ltd. Tüm Hakları Saklıdır.