Συντάχθηκε 26-08-2026 10:07
Τόπος: Λ - Κτίριο Επιστημών/ΗΜΜΥ, 145Π-58
Έναρξη: 03/09/2026 09:00
Λήξη: 03/09/2026 10:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Ευθυμίου Σωτηρίου Παππά
με θέμα
Θερμική Συμπεριφορά και Πρόγνωση Λειτουργίας Γεννήτριας Μονίμων Μαγνητών για Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας
Thermal Behaviour and Operational Prognosis of Permanent Magnet Generator for Renewable Energy Sources
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Κωνσταντίνος Γυφτάκης (επιβλέπων)
Επίκουρος Καθηγητής Γεώργιος Πέππας
Δρ Ελευθερία Σεργάκη
Περίληψη
Η παρούσα διπλωματική εργασία μελετά τη διάγνωση σφαλμάτων εκκεντρότητας, και πιο ειδικά στατικής εκκεντρότητας σε γεννήτριες μονίμων μαγνητών, με ιδιαίτερη έμφαση στις γεννήτριες C-GEN, με στόχο τη βελτίωση της συντήρησης και της λειτουργίας των υπεράκτιων ανεμογεννητριών.
Η C-GEN είναι μια σύγχρονη γεννήτρια διπλού δρομέα, χωρίς αυλάκια και χωρίς φερομαγνητικό πυρήνα στο στάτη. Λόγω αυτής της τοπολογίας, οι παραδοσιακές μέθοδοι διάγνωσης, όπως η Ανάλυση Υπογραφής Ρεύματος Κινητήρα (MCSA), μπορούν να οδηγήσουν σε ψευδώς αρνητικά αποτελέσματα παρόλο την ύπαρξη του σφάλματος.. Η παρούσα έρευνα προτείνει μια θερμική μέθοδο διάγνωσης που αξιοποιεί τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των πηνίων ως υπογραφή του σφάλματος στατικής εκκεντρότητας. Η ανομοιόμορφη κατανομή του διακένου προκαλεί ανισοκατανομή απωλειών ανά πηνίο και, κατά συνέπεια, μετρήσιμη θερμοκρασιακή απόκλιση μεταξύ πηνίων της ίδιας φάσης.
Διαφορετικά επίπεδα εκκεντρότητας προσομοιώνονται μέσω του Simcenter MAGNET για κάθε περίπτωση μόνιμης κατάστασης της γεννήτριας, υπό διαφορετικά ωμικά φορτία και ταχύτητες περιστροφής, από όπου εξάγονται οι απώλειες ανά πηνίο. Η θερμική συμπεριφορά της μηχανής αναλύεται με θερμικό μοντέλο συγκεντρωμένων παραμέτρων (Lumped Parameter Thermal Model) στο MATLAB. Μετά την επεξεργασία, εντοπίζουμε τις διαφορές παρατηρώντας τη θερμοκρασιακή απόκριση των υγιών και των ελαττωματικών περιπτώσεων. Η μέθοδος επικυρώνεται σε πρωτότυπο ίδιας τοπολογίας, ενώ εκτιμάται και η επίδραση της εκκεντρότητας στη διαφορική γήρανση της μόνωσης των πηνίων.
Abstract
This diploma thesis studies the diagnosis of eccentricity faults, and more specifically static eccentricity, in permanent magnet generators (PMGs), with particular emphasis on the C-GEN generator, aiming to improve the maintenance and operation of offshore wind turbines.
The C-GEN is a dual-rotor synchronous generator, slotless and without a ferromagnetic core in the stator. Due to this topology, traditional diagnostic methods, such as Motor Current Signature Analysis (MCSA), can lead to false negative results despite the presence of the fault. This research proposes a thermal diagnostic method that exploits the temperature differential between coils as a signature of the static eccentricity fault. The non-uniform air-gap distribution causes an uneven loss distribution among coils and, consequently, a measurable temperature deviation between coils of the same phase.
Different eccentricity levels are simulated through Simcenter MAGNET for each steady-state case of the generator, under different resistive loads and rotational speeds, from which the per-coil losses are extracted. The thermal behavior of the machine is analyzed with a Lumped Parameter Thermal Model in MATLAB. After processing, we identify the differences by observing the thermal response of the healthy and faulty cases. The method is validated on a prototype of the same topology, while the effect of eccentricity on the differential aging of the coil insulation is also assessed.
