Stator kısa devre arızasının sürekli mıknatıslı senkron motor performansına etkilerinin araştırılması

Sürekli mıknatıslı senkron motorlar (SMSM) son yıllarda özellikle elektrikli araç uygulamalarında, endüstride ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Kritik öneme sahip uygulamalarda kullanılan motorların çalışma ömürleri sağlıklı olarak çalışmasına bağlıdır. Motorlarda görülen arızaların önceden tespiti ve neden olduğu etkilerin bilinmesi oldukça önemlidir. Stator sargı yalıtım arızasından kaynaklanan kısa devre arızaları elektrik makinalarında sıkça görülen arıza türlerinden biridir. Özellikle hassas hız ve konum kontrolü gerektiren uygulamalarda sıkça kullanılan bir motor türü olan sürekli mıknatıslı senkron motorda, statorda meydana gelebilecek kısa devre arızaları, arızanın küçük oranlarda olması halinde fark edilemeyebilmektedir. Meydana gelen arızalar büyüyerek beklenmeyen sonuçlar da doğurabilecektir. Bu nedenle, SMSM'da kısa devre arızasının, motor performansı üzerindeki etkisinin analiz edilmesi oldukça kritik ve önemlidir. Bu tez çalışmasında, vektör kontrollü yüzeysel Sürekli Mıknatıslı Senkron Motorun stator sarımlar arası kısa devre arızasının motorun performansı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla motorun arızalı ve sağlıklı durum denklemleri kullanılarak Matlab/Simulink ortamında arızalı ve sağlıklı benzetim modelleri oluşturulmuştur. Benzetim modelinde SMSM'nin statorunun tek fazında, sarımlar arasında %2, %12.5, %25 oranında kısa devre olması durumu için üç farklı arıza analizi yapılmıştır. Aynı motorun sağlıklı durumu için oluşturulan benzetim modelinden elde edilen sonuçlar ile üç farklı arızalı durumda elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Benzetim modelinde, sarımlar arası kısa devre arızasının artmasına paralel olarak motorun moment verisindeki salınımların arttığı görülmüştür. Aynı şekilde kısa devre arızalı motorun arızalı faz akımı kısa devre arıza şiddetinin artmasına bağlı olarak artmıştır. Bu da SMSM'nin aynı yük altında şebekeden daha çok akım çekmesine neden olmaktadır. Benzetim modelindeki aynı koşullar deneysel çalışmada da gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmadan elde edilen sonuçlar ile benzetim modelinden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmadan ve benzetim modelinden elde edilen sonuçlardan stator sarımlar arası kısa devre arızasının motor performansını düşürdüğü gözlenmiştir. Hem benzetim modelinde hem de gerçek zamanlı uygulamada geniş bir hız ve yük aralığında moment verisine hızlı Fourier dönüşümü (fft) uygulanarak moment verisi frekans düzleminde analiz edilerek sarımlar arası kısa devre arızasına bağımlı harmonikler tespit edilmeye çalışılmıştır.