|
|
Optimization of Cooling Synchronous Machine
Makki, Zbyněk ; Rafajdus,, Pavol (referee) ; Kačor,, Pavol (referee) ; Janda, Marcel (advisor)
The main goal of doctoral thesis is optimization cooling of the synchronous machine. Problem is solved based on the finite element method with use of ANSYS software. Work is built up from theoretical part where is comparison of base equations for heat transfer and simulations for several models. Next part shows us two methods how simulate free and force convection. Depends on the better method from the previous two methods is used for next calculations with several algorithm which are used for find of best parameters for synchronous machine. Our control parameter is mass flow rate.
|
|
|
Design of Electrical Machine 6 kW, 120 000 rpm for Helium Turbo-Circulator
Bárta, Jan ; Rafajdus,, Pavol (referee) ; Dušek,, Jiří (referee) ; Ondrůšek, Čestmír (advisor)
The induction machine with a squirrel cage is a workhorse of the industry. The main advantage of an induction machine is the low manufacturing price, simple and robust construction, low maintenance requirements. However, for high-speed applications, induction machine with a squirrel cage requires design modification due to the mechanical restrictions. The objective of this thesis is to show design process, methodology and assembly of the induction machine for high-speed applications. In this thesis, the rotor dimensioning data are presented. The results are demonstrated on the design of the 6 kW, 120 000 rpm solid rotor squirrel cage induction machine. This thesis also contains calculation and design of three different electrical machine topologies for a turbo circulator application. The electrical machines are designed with 6 kW output power at 120 000 rpm. The machines are estimated by using electromagnetic, thermal, and mechanical calculations. The drawbacks and advantages of each topology under study are described. For other high-speed applications, a comparative method helps in choosing the suitable electrical machine topology by examinations of discussed criteria. Rotor design effect on the electromagnetic performance of the induction machine is shown. Mechanical stresses are calculated with Finite Element Method analysis. Various assembly technologies to produce solid rotor with squirrel cage are discuss and compare. Describe approach enables high electromagnetic performance and durable construction of the high-speed induction machine. Work is confirmed by measurement on the manufactured prototype.
|
|
|
Losses Analysis in Electric Machines under Special Conditions
Bulín, Tomáš ; Rafajdus, Pavol (referee) ; Skala, Bohumil (referee) ; Ondrůšek, Čestmír (advisor)
This thesis deals with the analysis of magnetic losses in electrical machines and the possibilities of their measurement. Magnetically soft and hard materials are very prone to changing magnetic properties. They can be changed simply by changing the temperature of the material or different stresses induced in the material, resulting in different results. These changes are important to keep in mind when an electric machine is being designed. The original parameters of the affected materials can be restored by annealing or grinding. These methods release the induced stresses within the material. Due to these effects, it is also important to know how to measure magnetic parameters. Each way has its own specifics and has a certain error of the measurement. When the machines for higher efficiency, rpm or higher temperatures are designed, it is advisable to know how their magnetic properties changed. This thesis deals with the properties of different materials, their measurements and finally simulation of the chosen electric machine with the application of the measured results.
|
|
|
Design and Optimization of High-Torque Ferrite Assisted Synchronous Reluctance Motor
Knebl, Ladislav ; Rafajdus,, Pavol (referee) ; DUŠEK,, Jiří (referee) ; Vítek, Ondřej (advisor)
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.
|
|
|
Calculation of Optimum Magnetic Flux of Induction Motor to Minimize Losses with Consideration of Temperature Influences
Toman, Marek ; Peroutka,, Zdeněk (referee) ; Rafajdus,, Pavol (referee) ; Vorel, Pavel (advisor)
This thesis deals with a calculation of optimum stator flux linkage of an induction motor in order to minimize losses at an arbitrarily chosen operating point over a wide range of speed and torque. An accurate identification of the parameters of the equivalent circuit is carried out in this work. The parameters of the equivalent circuit are considered to be not constant but dependent on the selected quantities. A thermal model of the machine is also created in the thesis which makes it possible to find out correct values of the stator winding resistance and rotor cage resistance in all calculations. A coupled model of the induction motor is subsequently developed using the improved equivalent circuit and the thermal model. This is a very accurate model of the machine that takes into account the interaction of electromagnetic and thermal processes in the machine. The coupled model forms then the basis of an algorithm for finding the optimum values of flux linkage. The values of the calculated optimal flux linkages are experimentally verified and a very good agreement between the theoretical calculations and experimental measurements is achieved.
|
|
|
Design and Optimization of High-Torque Ferrite Assisted Synchronous Reluctance Motor
Knebl, Ladislav ; Rafajdus,, Pavol (referee) ; DUŠEK,, Jiří (referee) ; Vítek, Ondřej (advisor)
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.
|
|
|
Losses Analysis in Electric Machines under Special Conditions
Bulín, Tomáš ; Rafajdus, Pavol (referee) ; Skala, Bohumil (referee) ; Ondrůšek, Čestmír (advisor)
This thesis deals with the analysis of magnetic losses in electrical machines and the possibilities of their measurement. Magnetically soft and hard materials are very prone to changing magnetic properties. They can be changed simply by changing the temperature of the material or different stresses induced in the material, resulting in different results. These changes are important to keep in mind when an electric machine is being designed. The original parameters of the affected materials can be restored by annealing or grinding. These methods release the induced stresses within the material. Due to these effects, it is also important to know how to measure magnetic parameters. Each way has its own specifics and has a certain error of the measurement. When the machines for higher efficiency, rpm or higher temperatures are designed, it is advisable to know how their magnetic properties changed. This thesis deals with the properties of different materials, their measurements and finally simulation of the chosen electric machine with the application of the measured results.
|
|
|
Design of Electrical Machine 6 kW, 120 000 rpm for Helium Turbo-Circulator
Bárta, Jan ; Rafajdus,, Pavol (referee) ; Dušek,, Jiří (referee) ; Ondrůšek, Čestmír (advisor)
The induction machine with a squirrel cage is a workhorse of the industry. The main advantage of an induction machine is the low manufacturing price, simple and robust construction, low maintenance requirements. However, for high-speed applications, induction machine with a squirrel cage requires design modification due to the mechanical restrictions. The objective of this thesis is to show design process, methodology and assembly of the induction machine for high-speed applications. In this thesis, the rotor dimensioning data are presented. The results are demonstrated on the design of the 6 kW, 120 000 rpm solid rotor squirrel cage induction machine. This thesis also contains calculation and design of three different electrical machine topologies for a turbo circulator application. The electrical machines are designed with 6 kW output power at 120 000 rpm. The machines are estimated by using electromagnetic, thermal, and mechanical calculations. The drawbacks and advantages of each topology under study are described. For other high-speed applications, a comparative method helps in choosing the suitable electrical machine topology by examinations of discussed criteria. Rotor design effect on the electromagnetic performance of the induction machine is shown. Mechanical stresses are calculated with Finite Element Method analysis. Various assembly technologies to produce solid rotor with squirrel cage are discuss and compare. Describe approach enables high electromagnetic performance and durable construction of the high-speed induction machine. Work is confirmed by measurement on the manufactured prototype.
|
|
|
Optimization of Cooling Synchronous Machine
Makki, Zbyněk ; Rafajdus,, Pavol (referee) ; Kačor,, Pavol (referee) ; Janda, Marcel (advisor)
The main goal of doctoral thesis is optimization cooling of the synchronous machine. Problem is solved based on the finite element method with use of ANSYS software. Work is built up from theoretical part where is comparison of base equations for heat transfer and simulations for several models. Next part shows us two methods how simulate free and force convection. Depends on the better method from the previous two methods is used for next calculations with several algorithm which are used for find of best parameters for synchronous machine. Our control parameter is mass flow rate.
|
guest ::
RSS feed.