Modellizzazione a elementi finiti di un motore asincrono trifase e sua validazione sperimentale ai fini diagnostici

In this thesis, a model of a four-pole squirrel-cage induction motor has been developed using finite element software. The study then focused on the analysis of the graphs of the torque and current trends over time, and of the frequency spectrum (FFT) of both current and torque. The simulations were carried out using FluxMotor and Flux software, which allowed to simulate the motor's operation over time and to extract the graphs of the torque and current trend over time. The frequency spectrum was obtained using MATLAB software. In the first part of the thesis, the general characteristics of the induction motors were defined, as well as the geometric parameters and materials of the modeled motor. Subsequently, the use of FluxMotor was explained, and the simulations carried out with this software were illustrated. Then, it was explained how to create a model of an induction motor in Flux and how to perform simulations using this software. Moreover, it was illustrated how to export a model from FluxMotor to Flux and how to obtain graphs of torque and current trends over time starting from the performed simulations. In the final part of the study, the obtained graphs were analyzed and compared with the same graphs obtained from data acquired through laboratory tests on the modeled motor; finally, the frequency spectrum was analyzed both in the case of simulations and in the case of data collected in the laboratory.

Con questa tesi si è realizzato il modello di un motore asincrono a gabbia di scoiattolo con quattro poli, utilizzando dei software ad elementi finiti. Lo studio si è poi concentrato sul commento dei grafici dell’andamento della coppia e della corrente nel tempo ed è stato realizzato ed analizzato lo spettro in frequenza (FFT), sia della corrente che della coppia. Le simulazioni sono state svolte utilizzando i software FluxMotor e Flux, con i quali si è potuto simulare il funzionamento nel tempo del motore ed è stato possibile estrapolare i grafici della variazione della coppia e della corrente nel tempo. Per realizzare lo spettro in frequenza si è utilizzato il software MATLAB. Nella prima parte della tesi si sono definite le caratteristiche generali dei motori asincroni e si sono definiti i parametri geometrici e i materiali del motore modellizzato. Successivamente, è stato esposto come utilizzare il software FluxMotor e si sono illustrate le simulazioni svolte con esso. In seguito, è stato spiegato come realizzare un modello di un motore asincrono in Flux e come eseguire delle simulazioni utilizzando questo programma. Inoltre, è stato illustrato come esportare un modello da FluxMotor in Flux e come ottenere i grafici dell’andamento della coppia e della corrente nel tempo a partire dalle simulazioni svolte. Nella parte conclusiva dell’elaborato si sono analizzati i grafici ottenuti e sono stati confrontati con i medesimi grafici ottenuti da dati ricavati da un’acquisizione svolta in laboratorio sul motore modellizzato; infine, è stato realizzato e commentato lo spettro in frequenza sia nel caso delle simulazioni sia nel caso dei dati rilevati in laboratorio.