Σχεδίαση Και Συγκριτικά Πλεονεκτήματα Κινητήρα Επαγωγής Για Ηλεκτρικό Όχημα

Abstract

Σκοπός της παρούσης διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση και ανάλυση της λειτουργικής συμπεριφοράς κινητήρα επαγωγής 45 kW για εφαρμογή σε ηλεκτρικό αυτοκίνητο. Περιγράφεται λεπτομερώς η διαδικασία σχεδίασης του κινητήρα, από τις βασικές διαστάσεις του μέχρι την τελική, βελτιστοποιημένη γεωμετρία. Υλοποιείται δρομέας κλωβού, ενώ εξετάζονται δύο διαφορετικές τοπολογίες, με συγκεντρωμένο και διανεμημένο τύλιγμα στο στάτη.Η μέθοδος σχεδίασης που αναπτύχθηκε αποτελείται από τέσσερα βασικά στάδια: Στο πρώτο στάδιο, κατά την προκαταρκτική σχεδίαση, γίνεται αποτίμηση των βασικών γεωμετρικών χαρακτηριστικών του διακένου, του δρομέα και του στάτη της μηχανής κάνοντας χρήση αναλυτικών σχέσεων, με κριτήριο τα απαιτούμενα χαρακτηριστικά επίδοσης και εμπειρικές σχέσεις που αφορούν τις μαγνητικές και ηλεκτρικές φορτίσεις. Στο δεύτερο στάδιο πραγματοποιείται η οριστική σχεδίαση της γεωμετρίας του κινητήρα επαγωγής χρησιμοποιώντας τη μέθοδο πεπερασμένων στοιχείων για ανάλυση του μαγνητικού πεδίου του ενεργού μέρους της μηχανής. Παράλληλα, υλοποιείται ρουτίνα βελτιστοποίησης της γεωμετρίας αυτής, χρησιμοποιώντας τεχνικές ανάλυσης ευασθησίας των παραμέτρων, με σκοπό την αύξηση της επίδοσης της μηχανής και τη μείωση των απωλειών της. Στο τρίτο στάδιο γίνεται ανάλυση της συμπεριφοράς του κινητήρα σε διαφορετικές συνθήκες φόρτισης, με υπολογισμούς που βασίζονται στις παραμέτρους του ανά φάση ισοδύναμου κυκλώματος, που προέκυψαν από την πεδιακή ανάλυση. Στο τέταρτο στάδιο επιχειρείται ανάλυση της συμπεριφοράς του κινητήρα σε ταχύτητες μεγαλύτερες της ονομαστικής, εφαρμόζομντας τεχνικές εξασθένισης πεδίου, και συγκρίνεται με έναν αντίστοιχο σύγχρονο κινητήρα μόνιμων μαγνητών.Τέλος, ανακεφαλαιώνεται η διαδικασία σχεδίασης του κινητήρα, παρουσιάζονται τα κυριότερα αποτελέσματα και ευρήματα της εργασίθας και επισημαίνονται τα συγκριτικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της επιλογής ασύγχρονης μηχανής σε εφαρμογές ηλεκτροκίητων οχημάτων.