Stator Windings Currents Analysis Of The Ipm Machine Under Short-Circuit Conditions

The development of the synchronous motors with permanent magnets is, mostly thanks to the legislation pressure to achieve the highest efficiency in electric drives, experiencing raising interest. Since the number of motors used in the industry is growing year by year, it is reasonable to investigate the motor behavior under faulty conditions, such as short-circuit conditions. This paper deals with the stator current analysis of interior permanent magnet synchronous motor under the short-circuit condition, both short-circuit in one phase and symmetrical three-phase short-circuit

Design of synchronous reluctance motor with permanent magnets

V dnešní době je kladen vysoký nárok na účinnost elektrických zařízení a to jak ze strany provozovatele, tak i legislativy. Nejlepší účinnosti dosahují synchronní motory s permanentními magnety umístěnými na povrchu rotoru (SMPM), se kterými lze i u malých motorů dosáhnout účinnosti nad 90%. Nicméně tyto motory jsou z důvodů použití magnetů ze vzácných zemin, např. NdFeB, drahé a jsou schopny provozu pouze s frekvenčním měničem. Z cenových důvodů jsou hledány levnější alternativy k SMPM motorům. Jedním z typů motorů, kterým lze SMPM nahradit je synchronní reluktanční motor s permanentními magnety (PMASR). Tento motor je cenově výhodnější, protože používá menší množství magnetů, při zachování podobných, mnohdy i lepších vlastností, nicméně neodpadá potřeba použití frekvenčního měniče. Navíc je zde možnost použití levnějších feritových magnetů a tím ještě výrazněji snížit cenu motoru. V této práci bude PMASR topologie popsána důkladněji včetně elektromagnetického návrhu metodou konečných prvků. Bude provedena i mechanická analýza zvoleného optimálního modelu. Výsledky dosažené metodou konečných prvků budou následně porovnány s analytickým modelem. Z navrženého modelu bude vyroben prototyp a naměřené výsledky budou porovnány s výpočty.In these days a huge emphasis is put on efficiency of electric devices, both from the side of the owner as well as from the legislation. In the case of electric motors the best efficiency can be achieved with a surface mounted permanent magnet (SMPM) motor, which may be, even in the case of small machines, higher than 90%. Unfortunately, these motors are expensive, because rare earth magnets, such as neodymium magnets, are used, and use of the AC drive system is required. Because of its high price, engineers are trying to find a cheaper machine with parameters similar to SMPM solution. Permanent magnet assisted synchronous reluctance (PMASR) motor is one possible replacement for SMPM. This machine is cheaper, because smaller amount of magnets and still similar or even better characteristics could be achieved, but still the AC drive needs to be used. With PMASR topology it is possible to use low-cost ferrite magnets to replace expensive neodymium magnets, thus the machine will be cheaper. In this work, there will be PMASR topology explained more thoroughly, including the electromagnetic design process. Analytical analysis will be performed on a chosen optimal model. Results of the FE analysis will be evaluated with the analytical model. The prototype will be manufactured from the optimal designed model. The measured data from the prototype will be compared with the calculated data.

Design and Optimization of High-Torque Ferrite Assisted Synchronous Reluctance Motor

Vysokomomentový asistovaný synchronní reluktanční motor může být, soudě podle nízkého počtu publikovaných článků, stále považován za relativně málo prozkoumané téma výzkumu. Tato ale i další výhody, jako nízká výrobní cena a vysoká hustota výkonu poutají pozornost výzkumných pracovníků. Navzdory tomu, že tento druh motoru je zajímavější z pohledu konvenčních nebo vysokootáčkových aplikací, tak se i trakční aplikace dostávají do popředí s tím, jak jsou objevovány vlastnosti tohoto motoru. Tato práce se zaměřuje na návrh tohoto typu motoru pro pohon lodi, který je navržen aby dosahoval vysokého momentu při nízkých otáčkách. Aplikace je definována výkonem 55 kW při 150 otáčkách za minutu a použitím levných feritových magnetů s cílem nízké ceny motoru. Návrh motoru je úzce propojen s optimalizačními algoritmy aby bylo dosaženo co nejlepšího výkonu v daném objemu stroje. Navzdory tomu, že návrh samotný je velice zajímavým tématem, tak práce deklaruje další teze, které jsou rovněž zajímavé a důležité. Vzhledem k tomu, že je práce zaměřena i na optimalizaci, tak prvním cílem práce je porovnání různých optimalizačních metod. V této práci jsou nejenom že různé druhy optimalizačních algoritmů, samoorganizující migrující algoritmus a genetický algoritmus, porovnány, ale jsou zde porovnány i různé optimalizační metody. Metoda založená na definování preferenčního vektoru a ideální multi-objektivní metody jsou v rovněž v této práci srovnány. Tyto algoritmy jsou srovnány v případě více optimalizovaných parametrů. Dalším scénářem pro porovnání ideálních multi-objektivních algoritmů je ten s menším počtem parametrů. Posledním cílem práce je laboratorní měření navrženého optimalizovaného stroje, které rovněž představuje další set výzev v této práci, které jsou diskutovány v poslední kapitole této práce.The high-torque assisted synchronous reluctance machine could be still considered, based on the relatively low amount of publications, as a rather unknown area of research. This and other main advantages, such as low manufacturing cost and a higher torque density of this machine type are driving researchers interest. Even though this machine type has become more interesting in the conventional or high-speed applications, the area of traction applications is slowly getting forward as the machine capabilities are discovered. This thesis is serving just this purpose of developing the ship propulsion driving motor, that is capable of sustaining the high-torque at low-speed. The application is defined by the 55 kW at 150 rpm using the low- cost ferrite magnets aiming to lower the cost. The design will be closely tied with optimization algorithms to deliver the best possible performance in the given volume. However the design challenge being difficult task on its own, the thesis is declaring other goals within, that are still very interesting and important. Since the optimization is included in the design process, the first goal, concluding from the given topic is to compare various optimization methods. Not only the two different optimization algorithms, self-organizing migrating algorithm and genetic algorithm, will be compared in the thesis, but even two multi-objective optimization approaches will be compared as well. The preference based vector and ideal multi-objective optimization techniques comparison will be demonstrated in one optimization scenario with a higher amount of optimized parameters. Other demonstrated goal within the thesis is the comparison of ideal multi-objective optimization with a lower number of parameters. The last goal will be the measurement of the designed and optimized machine, that introduced variety of challenges itself and all of them will be discussed within the last chapter.

Type test of a switching device

Jištění elektrických obvodů v elektrických instalacích domů pomocí jističů je jednou z nejpoužívanějších ochran proti nadproudům v obvodu. V síti nízkého napětí byly nahrazeny pojistky pomocí jističů, z tohoto důvodu je kladen velký důraz na jejich kvalitu a bezpečnost uživatele. Tato práce se zabývá principem jističe, jeho funkcí, požadavkům na jeho konstrukci a požadavkům kladeným na typovou zkoušku, které je výrobce povinen splnit před uvedením jističe na trh. Tyto podmínky jsou stanoveny v normě ČSN EN 60898-1. Dále bude v této práci uveden konkrétní typ jističe, na kterém bude proveden vybraný sled zkoušek popsaný v normě.Protection of the electrical ciruits in electrical installations by circuit breakers is the most common way of protecting circuits from overcurrents. In the low voltage installations, fuses were replaced by the circuit breakers. For this reason, it is important to put great emphases on their quality and user safety . This thesis deals with principle of the circuit breaker, its function, construction requirements and requirements for the type test, which the manufacturer needs to pass before release the device on market. These requrements are listed in Czech Technical Standard ČSN EN 60898-1. In this thesis, specific type of circuit breaker will be also described. Some sequences of tests described in the standard will be performed on that breaker.

Design and Optimization of High-Torque Ferrite Assisted Synchronous Reluctance Motor

Vysokomomentový asistovaný synchronní reluktanční motor může být, soudě podle nízkého počtu publikovaných článků, stále považován za relativně málo prozkoumané téma výzkumu. Tato ale i další výhody, jako nízká výrobní cena a vysoká hustota výkonu poutají pozornost výzkumných pracovníků. Navzdory tomu, že tento druh motoru je zajímavější z pohledu konvenčních nebo vysokootáčkových aplikací, tak se i trakční aplikace dostávají do popředí s tím, jak jsou objevovány vlastnosti tohoto motoru. Tato práce se zaměřuje na návrh tohoto typu motoru pro pohon lodi, který je navržen aby dosahoval vysokého momentu při nízkých otáčkách. Aplikace je definována výkonem 55 kW při 150 otáčkách za minutu a použitím levných feritových magnetů s cílem nízké ceny motoru. Návrh motoru je úzce propojen s optimalizačními algoritmy aby bylo dosaženo co nejlepšího výkonu v daném objemu stroje. Navzdory tomu, že návrh samotný je velice zajímavým tématem, tak práce deklaruje další teze, které jsou rovněž zajímavé a důležité. Vzhledem k tomu, že je práce zaměřena i na optimalizaci, tak prvním cílem práce je porovnání různých optimalizačních metod. V této práci jsou nejenom že různé druhy optimalizačních algoritmů, samoorganizující migrující algoritmus a genetický algoritmus, porovnány, ale jsou zde porovnány i různé optimalizační metody. Metoda založená na definování preferenčního vektoru a ideální multi-objektivní metody jsou v rovněž v této práci srovnány. Tyto algoritmy jsou srovnány v případě více optimalizovaných parametrů. Dalším scénářem pro porovnání ideálních multi-objektivních algoritmů je ten s menším počtem parametrů. Posledním cílem práce je laboratorní měření navrženého optimalizovaného stroje, které rovněž představuje další set výzev v této práci, které jsou diskutovány v poslední kapitole této práce

Permanent Magnet Assisted Synchronous Reluctance Motor

In these days, there is big emphasis put on electric motors efficiency, the best efficiency can be achieved with surface mounted permanent magnet (SMPM) motor. The SMPM motors efficiency may be even in cases of small machines, higher than 90%. Unfortunately this kind of motor is expensive, because neodymium magnets are used. The synchronous reluctance assisted motor (SRAM) topology is one of many possible machines that might in some cases replace the SMPM machines. Because cheap ferrite magnets are used and still similar characteristics can be achieved

Stator Windings Currents Analysis Of The Ipm Machine Under Short-Circuit Conditions

The development of the synchronous motors with permanent magnets is, mostly thanks to the legislation pressure to achieve the highest efficiency in electric drives, experiencing raising interest. Since the number of motors used in the industry is growing year by year, it is reasonable to investigate the motor behavior under faulty conditions, such as short-circuit conditions. This paper deals with the stator current analysis of interior permanent magnet synchronous motor under the short-circuit condition, both short-circuit in one phase and symmetrical three-phase short-circuit