Επισκόπηση Μεθοδολογιών Υπολογισμού Απωλειών Δινορευμάτων στους Μόνιμους Μαγνήτες Ηλεκτρικών Μηχανών

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία αποσκοπεί στην επισκόπηση δημοσιευμένων μεθόδων υπολογισμού των απωλειών δινορευμάτων στο σώμα των μόνιμων μαγνητών που χρησιμοποιούνται στις ηλεκτρικές μηχανές. Αρχικά, παρουσιάζεται η θεωρητική ανάλυση των φαινομένων των απωλειών στους μόνιμους μαγνήτες. Ακολουθεί μία εκτενής αναφορά στα χαρακτηριστικά των σύγχρονων μηχανών μονίμων μαγνητών και διακρίνονται σε τρεις κύριες τοπολογίες: επιφανειακών, εσωτερικών και πολυστρωματικών μαγνητών. Στη συνέχεια, περιγράφονται οι μεθοδολογίες και οι διατάξεις μετρήσεως των ιδιοτήτων των υλικών των μονίμων μαγνητών και καταγράφονται τα μαγνητικά υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μονίμων μαγνητών και επεξηγούνται οι ιδιότητες τους. Για λόγους πληρότητας στο τέλος του δευτέρου κεφαλαίου αναφέρονται τα υπόλοιπα είδη απωλειών που εμφανίζονται στις ηλεκτρικές μηχανές με έμφαση στις απώλειες σιδήρου. Στη συνέχεια, περιγράφονται οι μηχανισμοί ανάπτυξης δινορευμάτων στο εσωτερικό των αγώγιμων υλικών, καθώς και η σχέση τους με παρατηρούμενα φαινόμενα, όπως το επιδερμικό φαινόμενο (skin-effect) και το φαινόμενο γειτνίασης (proximity-effect). Κατόπιν, αναλύονται οι τρεις κύριοι λόγοι ανάπτυξης απωλειών δινορευμάτων στους μόνιμους μαγνήτες: αυλακώσεις μαγνητικών κυκλωμάτων, αρμονικές χώρου ΜΕΔ, αρμονικές χρόνου ρευμάτων τροφοδοσίας από μετατροπείς ηλεκτρονικών ισχύος. Τέλος, παρουσιάζεται η διάκριση μεταξύ απωλειών υστέρησης και δινορευμάτων στους μόνιμους μαγνήτες. Σε ένα επόμενο βήμα, αναλύονται διάφορες μεθοδολογίες αναλυτικών μοντέλων σε γεωμετρία δύο διαστάσεων για την εκτίμηση των απωλειών δινορευμάτων σε σύγχρονους κινητήρες μονίμων μαγνητών, μαζί με τις παραδοχές που έχουν θεωρηθεί σε κάθε μία. Επιπλέον, αναλύονται οι μέθοδοι μέσω των οποίων επιχειρείται μείωση των εμφανιζομένων απωλειών. Τέλος, εξετάζονται τα όρια συχνότητας αποδεκτής εφαρμογής προτεινόμενης προσεγγιστικής ανάλυσης των απωλειών στους μαγνήτες σε μία τυπική περίπτωση μηχανής με επιφανειακούς μαγνήτες συγκρίνοντας τα αποτελέσματα με εκείνα εφαρμογής μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων δύο διαστάσεων και η διπλωματική εργασία ολοκληρώνεται αποτυπώνοντας τα συμπεράσματα που προέκυψαν.