Riassunto analitico
I motori elettrici svolgono un ruolo cruciale nella società contemporanea, trovando applicazione in una vasta gamma di settori, che spaziano dall'automotive all'industria manifatturiera, fino agli elettrodomestici. La loro elevata efficienza energetica e l’affidabilità operativa li rendono una delle tecnologie fondamentali nella transizione verso sistemi energetici più sostenibili, contribuendo significativamente alla riduzione dell’impatto ambientale e dei costi operativi. L'incremento nell'adozione di motori elettrici ha stimolato la ricerca verso lo sviluppo di soluzioni sempre più performanti e, soprattutto, affidabili, al fine di minimizzare l'insorgenza di guasti. Parallelamente, è imperativo sviluppare tecnologie in grado di rilevare tempestivamente i malfunzionamenti, impedendo che questi si evolvano in danni più gravi, compromettendo l’integrità complessiva del sistema.
Questa tesi ha come scopo quello di analizzare i comportamenti di un motore elettrico a 8 poli e 6 fasi con avvolgimenti concentrati, sottoposto a un guasto dovuto a un cortocircuito interno a uno degli avvolgimenti.
La tesi si articola in diversi punti; in primo luogo, dopo aver fornito una visione generale del problema, è stata effettuata una modellazione del motore tramite il software di simulazione JMAG per analizzare le caratteristiche elettromagnetiche del sistema in condizioni sane e successivamente guaste. Ci si è poi soffermati sulla dipendenza della corrente di cortocircuito e della coppia del motore rispetto a vari parametri geometrici, in particolare l’apertura di cava dello statore.
Dai risultati delle simulazioni è emerso che la variazione dell’apertura di cava non influisce significativamente sul valore della coppia media erogata dal motore. Questo permette, in fase di progettazione, di scegliere un’apertura di cava che riduca il valore della corrente di cortocircuito in caso di guasto
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Abstract
Electric motors play a crucial role in modern society, finding applications in a wide range of sectors, from automotive to manufacturing and household appliances. Their high energy efficiency and operational reliability make them one of the key technologies in the transition to more sustainable energy systems, significantly contributing to reducing environmental impact and operational costs. The increasing adoption of electric motors has driven research towards the development of more efficient and, above all, reliable solutions, aiming to minimize the occurrence of faults. At the same time, it is imperative to develop technologies capable of detecting malfunctions early, preventing them from evolving into more serious damage that could compromise the overall integrity of the system.
This thesis aims to analyze the behavior of an 8-pole, 6-phase electric motor with concentrated windings, subjected to a fault caused by an internal short circuit in one of the windings.
The thesis is structured in several parts: first, after providing an overview of the problem, the motor was modeled using the JMAG simulation software to analyze the system's electromagnetic characteristics under both healthy and faulty conditions. Subsequently, the dependence of the short-circuit current and the motor torque on various geometric parameters, particularly the stator slot opening, was examined.
The results of the simulations showed that varying the slot opening does not significantly affect the motor's average torque. This allows, during the design phase, the selection of a slot opening that reduces the short-circuit current in the event of a fault.
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