|
|
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.
|
|
|
Type test of a switching device
Knebl, Ladislav ; Dostál, Lukáš (referee) ; Valenta, Jiří (advisor)
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
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.
|
|
|
Preference Based And Ideal Multi-Objective Optimization Applied On Hightorque Ferrite Assisted Synchronous Reluctance Machine
Knebl, Ladislav
This paper introduces comparison of optimization algorithms applied on high-torqueferrite-assisted synchronous reluctance machine. The comparison is focused not solely on two algorithmswithin the same multi-objective optimization approach - preference based or ideal, but also oncomparison of these two approaches. The genetic algorithm and self-organizing migrating algorithmin both approaches are used to find optimal solution. The optimization goal is an optimal parametercombination to achieve the highest torque and power factor, while developing the lowest torque ripple.The optimized design will be evaluated by the 2D finite element analysis in steady-state analysis.
|
|
|
Creation of GUI for optimization of electrical machines
Bártková, Tereza ; Klíma, Petr (referee) ; Knebl, Ladislav (advisor)
This work follows the development process of graphical user interface (GUI) spanning from choosing the right tools for implementation to the implementation itself. The purpose of the work was making the optimization program user-friendly by creating a communication layer between the optimization algorithm and the user and demonstrating its functions. First of all, the study of various programming languages and their toolkits regarding GUI programming was undertaken. Python was chosen because the original program is written in it, also software development in Python is probably the quickest one. Furthermore there are analyzed characteristics of this language and PyQt, which is a tool meant for GUI creation. The third chapter introduces very thoroughly the issues of electrical machines and their optimization. Introduction of these issues is followed by brief description of two optimization methods being used in electrical machines optimization. Following chapter introduces the actual machine under the optimization study, on which the final program was tested. Afterwards follows detailed description of application layout created in Qt Designer. New program structure enriched with graphical user interface is described and its functions are shown. Finally there is a guideline on how to use this program and the optimization is executed accordingly. Also, the results of the optimization are analyzed.
|
|
|
High-speed outer rotor synchronous machine
Král, Radek ; Knebl, Ladislav (referee) ; Klíma, Petr (advisor)
The master thesis deals with the construction and design of a high-speed synchronous machine with an outer rotor. The thesis is organised into three main chapters. The first chapter deals with machine design theory as well as mechanical limits, which are significant for high speed machines. This chapter also provides examples of applications of these electrical machines. In the second chapter, the initial design of the machine is calculated analytically. This machine design is optimised and the third chapter of this work shows the results of simulations using the finite elements method, including the evaluation of these results.
|
|
|
Permanent Magnet Assisted Synchronous Reluctance Motor
Knebl, Ladislav
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.
|
|
|
Optimization Of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor Using Evolutionary Optimization Algorithm
Knebl, Ladislav
The development of the interior permanent magnet synchronous motor has drawn a big interest over the last decade. This is due to the use of this kind of machine in the automotive industry, thanks to the machine high efficiency and high overload capability compare to other machine types. Using artificial intelligence or evolutionary optimization algorithms is possible to optimize the motor with maximum efficiency, lowest torque ripple and highest average torque, because a huge ammount and variety of geometry combinations are tested. This paper is focused on the overview of generally used optimization algorithms and optimization is demonstrated on Self-Organizing Migrating Algorithm (SOMA). Cost function and weight coefficients are also presented and used for optimization.
|
|
|
Design of high speed permanent magnet synchronous machine
Přibyl, Daniel ; Knebl, Ladislav (referee) ; Ondrůšek, Čestmír (advisor)
Bachelor's thesis is focused on problematic of synchronous machines with permanent magnets. In this thesis is described the principle of function and design solution of the machine. Furthermore it deals with stator winding, possibility of placing magnets on the rotor and used types of permanent magnets. In the part of solution of the assignment of work is made design of synchronous machine with permanent magnets with output 1,5 MW and rated speed 15000 rpm. The machine is designed with inner rotor and magnets placed on surface. The solution includes design of dimensions of stator including design of slot, design of winding and design of permanent magnet. The whole analytical design was finally compared with the results of the analysis in the RMxprt program. For machine was calculated 2D magnetic field by finite element method in Ansys Maxwell. Finally was calculated critical speed.
|
|
|
Electromagnetic calculation of an electrical machine for Aerospace applications
Halašta, Vítězslav ; Knebl, Ladislav (referee) ; Bárta, Jan (advisor)
This bachelor thesis deals with the electromagnetic calculation of an electrical machine for aerospace applications. Description of the state of art trends that are currently being used in the aircraft industry and requirements for such machines were formulated. Further, electromagnetic model of the machine designed for aerospace applications is created and the electromagnetic calculation using the finite element method is performed. A design process and a comparison of machines designed for this application is also included. The modeled machine was simulated at no load, rated load and faulty condition. Reasons behind the choice of permanent magnet synchronous motor alongside particular steps in design required for machine application in aerospace are presented in the conclusion. There is also discussed, whether the modeled machine is correctly designed for aerospace application.
|
guest ::
