Μελέτη ασύγχρονου τριφασικού κινητήρα

Abstract

Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι ο ασύγχρονος τριφασικός κινητήρας, γνωστός και ως επαγωγικός κινητήρας. Αρχικά, γίνεται μια απόπειρα να παρουσιαστούν οι βασικές αρχές και τα μεγέθη ενός ηλεκτρικού κινητήρα. Αναλύονται έννοιες όπως είναι το μαγνητικό πεδίο και η μαγνητική ροή, η δημιουργία ροπής σε έναν ηλεκτρικό κινητήρα μέσω του μαγνητικού κυκλώματος και επισημαίνεται η σημασία διαφόρων μεγεθών όπως η ένταση και η φορά του ηλεκτρικού ρεύματος για τη λειτουργία του κινητήρα. Γίνεται επίσης αναφορά στις γενικές ιδιότητες αυτών των κινητήρων, όπως η θερμοκρασία λειτουργίας τους, η ροπή και η ισχύς. Στη δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μια ανάλυση που στοχεύει στην κατανόηση των βασικών αρχών μιας σημαντικής ομάδας ηλεκτρικών κινητήρων, των κινητήρων συνεχούς ρεύματος. Το κεφάλαιο ξεκινά με μια απαραίτητη ιστορική αναδρομή στις καινοτομίες που έκαναν δυνατή την κατασκευή αυτού του τύπου κινητήρα. Έπειτα αναλύονται οι βασικές αρχές λειτουργίας των κινητήρων συνεχούς ρεύματος καθώς και τυπική δομή τους. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στους διαφορετικούς τύπους κινητήρων και φυσικά στις εφαρμογές τους, που εντοπίζονται κυρίως στην ηλεκτροκίνηση. Στο τρίτο κεφάλαιο ακολουθεί μια εκτενέστερη ανάλυση των κινητήρων εναλλασσόμενου ρεύματος, οι οποίοι αποτελούν τη δεύτερη μεγάλη κατηγορία ηλεκτροκινητήρων. Σε αυτό το κεφάλαιο, ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στους διαφορετικούς τύπους κινητήρων εναλλασσόμενου ρεύματος, καθώς και στη πληθώρα εφαρμογών που βρίσκουν εφαρμογή, κυρίως στο βιομηχανικό και παραγωγικό τομέα. Στο τέταρτο κεφάλαιο αυτής της εργασίας, και εφόσον πλέον υπάρχουν όλες οι βάσεις για την κατανόηση των εννοιών, πραγματοποιείται μια διεξοδική μελέτη του ειδικού και πλέον χρησιμοποιούμενου τύπου κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος, του ασύγχρονου τριφασικού κινητήρα. Αρχικά γίνεται μια ιστορική αναδρομή στην εφεύρεση αυτού του κινητήρα και σημειώνεται η σημαντική συμβολή μεγάλων επιστημονικών προσωπικοτήτων. Στη συνέχεια αναφέρονται τα βασικά χαρακτηριστικά και η δομή του συγκεκριμένου κινητήρα, καθώς και οι βασικές βλάβες που εμφανίζονται κατά τη λειτουργία του. Αναλύεται επίσης η πληθώρα εφαρμογών του επαγωγικού κινητήρα και το σημαντικό πλεονέκτημα που εμφανίζει ο ασύγχρονος τριφασικός κινητήρας και γενικότερα οι ηλεκτρικοί κινητήρες σε σχέση με κινητήρες άλλου τύπου, που είναι η οικονομική του απόδοση και η αποτελεσματικότητα. Συμπερασματικά, αναλύονται τα σημαντικά πλεονεκτήματα του τριφασικού κινητήρα και τονίζονται οι διαφορές μεταξύ των ηλεκτρικών κινητήρων συνεχούς και εναλλασσόμενου ρεύματος Στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στο πειραματικό μέρος της διπλωματικής εργασίας. Περιγράφεται δηλαδή η πειραματική διάταξη που υλοποιήθηκε στο εργαστήριο χρησιμοποιώντας έναν ασύγχρονο τριφασικό κινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα, τον οποίο υποβάλλουμε στα εξής πειράματα: μέτρηση ωμικής αντίστασης των τυλιγμάτων του στάτη, λειτουργία εν κενώ και πείραμα ακινητοποιημένου δρομέα. Επιπλέον, πραγματοποιούνται οι απαραίτητοι υπολογισμοί για την επεξεργασία των πειραματικών αποτελεσμάτων. Στο έκτο κεφάλαιο γίνεται η προσομοίωση του πειραματικού μέρους με τη χρήση του προγράμματος Matlab/Simulink. Συγκεκριμένα, πραγματοποιούνται οι δοκιμές συνεχούς ρεύματος, χωρίς φορτίο και ακινητοποιημένου δρομέα, με σκοπό την παρουσίαση γραφημάτων και την εξαγωγή συμπερασμάτων.