Asenkron motorun görüntü işleme tabanlı geometrik parametrelerinin tespiti ile analizi ve optimizasyon programının tasarımı

Abstract

Asenkron motorlar (ASM), geniş kullanım alanı ve dayanıklı yapıları sayesinde endüstride en yaygın kullanılan elektrik makineleri arasında yer almaktadır. Günümüzde artan enerji talebi ve çevresel kaygılar, standart verimli motorlar yerine yüksek verimli motorların kullanımını zorunlu kılmaktadır. Bu doğrultuda, elektrik makinelerinin daha kompakt, verimli ve enerji tasarruflu tasarımlarına yönelik çalışmalar önem kazanmıştır. Bu bağlamda daha verimli ASM tasarımı gerçekleştirmek için ve yenilikçi yaklaşımlardan faydalanarak asenkron motorlara ait geometrik parametrelerin görüntü işleme teknikleri kullanılarak elde edilmesi ve bu veriler doğrultusunda motorun analitik hesaplamalarını gerçekleştiren bir program tasarlanmıştır. Program, elde edilen geometrik verilerle motor verimini esas alan bir amaç fonksiyonu üzerinden optimizasyon yaparak, maksimum verimli motor tasarımlarının oluşturulmasını sağlamaktadır. Optimizasyon aşamasında güncel metasezgisel algoritmalardan biri olan Yapay Ekosistem Tabanlı Optimizasyon (AEO) yöntemi kullanılmıştır. Geliştirilen sistem, asenkron motora ait on farklı geometrik ölçü üzerinden optimizasyon yapabilmekte; farklı güç seviyelerindeki motorların ön tasarımı için kullanılabilmektedir. Ayrıca farklı stator görüntülerinden elde edilen ölçüler, görüntü işleme yoluyla analitik hesaplamalara dahil edilebilmektedir. ASM'ye ait hesaplamalarda kullanılan programlar, MATLAB GUI ortamında geliştirilmiş olup, yeni özelliklerle kolayca geliştirilebilir niteliktedir. Sonuç olarak, görüntü işleme ve optimizasyon yöntemlerinin entegre edildiği bu çalışma ile daha yüksek verimli asenkron motor tasarımları elde edilmiştir. Geliştirilen programın etkinliği, oluşturulan motor tasarımı sonuçlarının ANSYS RMxprt yazılımında elde edilen sonuçlarla karşılaştırılması yoluyla değerlendirilmiş ve programın başarısı görülmüştür.

Asynchronous motors (ASM) are among the most widely used electrical machines in the industry thanks to their wide range of use and durable structures. Today, increasing energy demand and environmental concerns necessitate the use of high-efficiency motors instead of standard-efficiency motors. In this context, studies on more compact, efficient and energy saving designs of electrical machines have gained importance. In this context, a program was designed to obtain geometric parameters of asynchronous motors using image processing techniques and to perform analytical calculations of the motor in line with these data by utilizing innovative approaches in order to realize more efficient ASM design. The program optimizes the obtained geometric data over an objective function based on motor efficiency, thus ensuring the creation of maximum efficient motor designs. One of the current meta-heuristic algorithms, the Artificial Ecosystem Based Optimization (AEO) method, was used in the optimization phase. The developed system can perform optimization over ten different geometric measurements of the asynchronous motor; it can be used for the preliminary design of motors at different power levels. In addition, measurements obtained from different stator images can be included in analytical calculations through image processing. The programs used in the calculations of ASM were developed in the MATLAB GUI environment and can be easily developed with new features. As a result, higher efficiency asynchronous motor designs were obtained with this study in which image processing and optimization methods were integrated. The effectiveness of the developed program was evaluated by comparing the results of the created motor design with the results obtained in the ANSYS RMxprt software and the success of the program was seen.