Optimalizace vysokootáčkového asynchronního stroje
Loading...
Date
Authors
Cajzl, Jakub
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Tato práce se zabývá multi-kriteriální optimalizací vysokootáčkového asynchronního stroje. Úvod práce je věnován materiálům a ztrátám ve vysokootáčkových asynchronních strojích a porovnání základních topologií rotoru. V další části práce jsou shrnuty především základní informace spojené s principy optimalizace a základním rozdělením optimalizačních algoritmů. Dále jsou již detailněji popsány konkrétní algoritmy používané v optimalizačních úlohách. Hlavní část této práce se zabývá návrhy na zvýšení účinnosti původního vysokootáčkového asynchronního stroje 2,5 kW, které jsou ověřeny pomocí elektromagnetických výpočtů. Dále je již provedena samotná optimalizace pomocí genetického algoritmu NSGA-II. Jsou zde vyhodnoceny výsledky optimalizace a porovnány vybrané optimalizované modely s výchozím a upraveným modelem stroje. Účinnost stroje 2,5 kW byla úspěšně navýšena především díky radiálně drážkovanému rotoru s měděnými konci a použití statorových plechů s nižšími měrnými ztrátami. Optimalizací geometrie stroje byl navýšen účiník a byly sníženy ztráty ve vinutí a třením.
This thesis deals with the multi-objective optimization of a high-speed asynchronous machine. The introduction is devoted to materials and losses in high speed asynchronous machines and comparison of basic rotor topologies. The next part of this thesis summarizes the basic information related to the optimization principles and the basic classification of optimization algorithms. Then the specific algorithms used in optimization problems are described in more detail. The main part of this thesis deals with proposals for increasing the efficiency of the original 2,5 kW high-speed asynchronous machine, which are verified by electromagnetic calculations. Furthermore, the optimization itself is already performed using the NSGA-II genetic algorithm created in Python. The optimization results are evaluated and the selected optimized models are compared with the initial and modified machine models. The efficiency of the 2,5 kW machine has been successfully increased mainly due to the radially slitted rotor with copper end-rings and the use of stator plates with lower core losses. By optimizing the machine geometry, the power factor was increased and winding and friction losses were reduced.
This thesis deals with the multi-objective optimization of a high-speed asynchronous machine. The introduction is devoted to materials and losses in high speed asynchronous machines and comparison of basic rotor topologies. The next part of this thesis summarizes the basic information related to the optimization principles and the basic classification of optimization algorithms. Then the specific algorithms used in optimization problems are described in more detail. The main part of this thesis deals with proposals for increasing the efficiency of the original 2,5 kW high-speed asynchronous machine, which are verified by electromagnetic calculations. Furthermore, the optimization itself is already performed using the NSGA-II genetic algorithm created in Python. The optimization results are evaluated and the selected optimized models are compared with the initial and modified machine models. The efficiency of the 2,5 kW machine has been successfully increased mainly due to the radially slitted rotor with copper end-rings and the use of stator plates with lower core losses. By optimizing the machine geometry, the power factor was increased and winding and friction losses were reduced.
Description
Keywords
multi-kriteriální optimalizace, optimalizace elektrického stroje, NSGA-II, vysokootáčkový asynchronní stroj, axiálně drážkovaný plný rotor, ztráty ve strojích, multi-objective optimization, electric machine optimization, NSGA-II, high-speed asynchronous machine, axially-slitted solid rotor, losses in machines
Citation
CAJZL, J. Optimalizace vysokootáčkového asynchronního stroje [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. Ondřej Vítek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Bohuslav Bušov, CSc. (místopředseda)
Ing. Petr Procházka, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Martiš, Ph.D. (člen)
Ing. Marek Toman, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-06-03
Defence
Student v rámci svojí obhajoby prezentoval práci na téma Vysokootáčkové asynchronní stroje. Prezentace se soustředila nejdříve na popis výchozího, použitého modely vysokootáčkového stroje, a to včetně geometrických parametrů stroje. Dále popsal provedený elektromagnetický výpočet a shrnul ztráty v jednotlivých částech stroje (kde a v jaké míře se vyskytují). Popsal úpravy provedené pro zvýšení účinnosti stroje. Získané parametry porovnal s parametry původního stroje. V neposlední řadě popsal optimalizační postup, který obsahoval definici optimalizačních cílů a stručný popis použitého algoritmu NSGA-II. Následně prezentoval výsledky optimalizace, které okomentoval a zdůvodnil výběr vhodných vzorků, včetně porovnání nových geometrií stroje. Na závěr srovnal výstupní parametry jednotlivých strojů. Tyto parametry okomentoval a shrnul v přehledné tabulce.
Student odpovídal na otázky oponenta. V rámci opovědí na první otázku prezentoval danou problematiku a okomentoval. Dále odpověděl i na ostatní otázky oponenta a na další doplňující otázky členů komise.
V rámci volné diskuze student zodpověděl a doplnil důvody, proč byly vybrány konkrétní stroje.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení