Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2023.

Bibliography: pages 87-92.

Developing multi-phase machines and drives has great concern during the latest decade. Many fields require machine to keep operating under fault conditions and delivering the required power (for generator) or load torque (for motor) with constraints of windings overheating and torque pulsations. Hence the five-phase induction motor achieve great performance compared to three phase induction motor in different operating cases especially open phase cases .
The five-phase induction motor performance affected directly by stator winding connections, so an overview of several connections is proposed and their effect are explained. The possibility of supply phase sequence transposition is presented, and the connections effects on speed and torque are analyzed .
Five-phase symmetrical components representation theory is a powerful tool for studying stability calculations. In addition, several independent sequence planes can be established which would increase the flexibility of calculating the torque components and their effects on net torque and speed .
To validate configuration of five-phase machine, time-domain model derived and conclude phase variable form, and rearranging equation of phase variable form as a differential equation. Also, the model of steady-state case related to symmetrical components theorem for a five-phase machine with different connections.
The instantaneous torque expressions of the fundamental and third subspaces are given, the torque ripple production within any subspace, the average torque component of each sequence plane and the total machine average developed torque is the summation of different sequence torque components.
A strategy presented to identify the open fault type: single phase, two adjacent phase and two non-adjacent phases .
When five-phase machine has one phase opened, operation case alternate from balanced symmetric five-phase case to asymmetric four phase case .
The Optimum Currents are required to provide the same rotating MMF after one open phase fault. The non-faulty phases are governed to confirm: currents of the stator phases are equal, dumbing the ripples of torque, minimum current magnitudes and minimum I2R loss, and maximum torque production.

أصبح تطوير الالآت والمتحكمات الكهربية ذات الأطوار المتعددة ذي أهمية عظيمة أثناء العقد الأخير، وتقترح العديد من القضايا المنافسة التي مازالت تحتاج مزيد من البحث. حيث تتطلب العديد من التطبيقات أن تحتفظ الآلة بتشغيلها أثناء ظروف التشغيل غير الطبيعية وإنتاج القدرة الكهربية المطلوبة (للمولد) أو العزم المطلوب (للمحرك) مع تجنب قيود سخونة الملفات والعزم المتذبذب. حيث حقق المحرك الحثي ذي الخمس أطوار أداء عظيم مقارنة بالمحرك ذي الثلاث أطوار في حالات التشغيل المختلفة خاصة في حالات فتح أحد الأطوار.
أداء المحرك الحثي ذي الخمس أطوار يتأثر مباشرة بطرق توصيل ملفات العضو الثابت للمحرك، لذلك تم عرض نظرة عامة عن التوصيلات المختلفة للمحرك وتأثير كل منها على أدائه. كما تم عرض إمكانية تبادل ترتيب أطوار المصدر الكهربي و تحليل تأثير كل طريقة توصيل على السرعة والعزم.
نظرية تمثيل المركبات المتوازنة للمحركات الخمس أطوار هي أداة قوية لدراسة حسابات الإتزان. بالإضافة إلى ذلك ، باستخدام المكونات المتماثلة ، العديد من مستويات التسلسل المستقلة يمكن إنشاءها والتي من شأنها زيادة مرونة حساب مكونات عزم الدوران وتأثيرها على صافي عزم الدوران والسرعة.
للتحقق من تمثيل المحرك الحثي ذي الخمس أطوار تم إستنتاج نموذج الإطار الزمني واستنتاج نموذج الطور المتغير ،و إعادة ترتيب معادلة الطور المتغير كمعادلة تفاضلية ، فضلا عن نموذج الحالة المستقرة باستخدام نظرية المركبات المتوازنة للآلة ذات الخمس أطوار مع توصيلات مختلفة. ومن ثم ، يتم بعد ذلك اشتقاق تعبيرات الحالة المستقرة لكل من متوسط عزم دوران المحرك وحجم تذبذب عزم الدوران. لذلك ، يتم تقدير أداء الآلة من خلال حل مجموعة من معادلات الجهد المتزامن لتحديد التيارات المتذبذبة المقابلة.
كما تم دراسة صيغ العزم اللحظي المركبة الأولية و الثالثة و إنتاج العزم المتذبذب و مركبة العزم المتوسط خلال كل مستوى جزئي ويكون العزم المتوسط الكلي للمحرك هو تجميع مركبات العزم المختلفة.
أظهرت الدراسة أيضًا طريقة تحليلية بسيطة مطبقة لتحديد اتجاه دوران القوة المحركة المغناطيسية التي تم إعدادها بواسطة التوافقيات الأعلى.
تم تقديم إستراتيجية لتحديد نوع العطل: عطل مفتوح أحادي الطور ، عطل مفتوح مجاور ثنائي الطور وعطل مفتوح غير متجاور على مرحلتين.
عندما يكون للآلة ذات الخمس أوجه وجه واحد مفتوح ، يحدث التحول المفاجئ من مرحلة تشغيل خمس أوجه متوازنة إلى أربعة أوجه غير متماثلة.
التيارات المثلى مطلوبة لتوفير نفس القوة المحركة المغناطيسية الدورانية بعد فتح وجه واحد. عادةً ما يتم التحكم في الأوجه السليمة المتبقية لضمان: تيارات طور متساوية للجزء الثابت ، وتذبذبات أقل لعزم دوران المحرك ، وأقل مقدار للتيار ، وأدنى خسارة له، وأقصى إنتاج لعزم الدوران.
تم تقسيم الرسالة إلى خمسة فصول تم تنظيم هذه الرسالة إلى خمسة فصول وملاحق ، حيث أن الفصول مرتبة على النحو التالي:
يبدأ الفصل الأول بمقدمة عامة حول المحرك متعدد الأطوار ، ويذكر الارتفاع الحاد في التقدم في تطوير متحكمات محركات التيار المتردد. أيضا يوضح مزايا المحرك الحثي ذي الخمس أطوار على المحرك الحثي ذي الثلاث أطوار وتطبيقاتها. تم عرض وصف المشكلة وأهداف الدراسة.
يقدم الفصل الثاني نظرة عامة على توصيلات ملفات العضو الثابت للمحرك الحثي خماسي الطور. تم تحديد احتمالية تبديل الطور وإجمالي التوصيلات الممكنة. تمثيل المكونات المتماثلة من خمس مراحل ، تعتبر نظرية المركبات المتوازنة أداة قوية في حسابات الاتزان ، والتي تكمن أساسًا في حقيقة أنها تسمح بتحديد أي نوع من عدم التوازن في نظام القدرة الكهربائية. علاوة على ذلك ، باستخدام المركبات المتوازنة ، يمكن إنشاء العديد من شبكة التسلسل المستقلة والتي من شأنها زيادة مرونة حساب ظروف المحرك الأخرى. أيضا يوضح ظروف وجود عطل وعدم وجوده.
يناقش الفصل الثالث نموذج النطاق الزمني للمحرك الحثي خماسي الطور. كما يناقش الدائرة المكافئة في ظل ظروف التشغيل العادية ، بما في ذلك العلاقة بين قيم الطور والمركبات ، والعلاقة بين الجهد والتيار لأي مركبة ، ومقاومة الإدخال لأي مركبة ، وانزلاق الآلة ، والسرعة المتزامنة للمركب المقابل ، وترددات العضو الدوار المستحثة بسبب وجود المجال المغناطيسي الدوار الأمامي والخلفي لكل مستوى مركبة. يمكن التعبير عن المركب الأولي لتيار الطور الاتجاهي اللحظي للعضو الثابت والدوار كدالة للقيمة الفاعلة لمركبات التيار المتوازنة الخاصة بهم ، ويتم إعطاء تعبيرات عزم الدوران اللحظية للمركبات الأولية والثالثة ، وإنتاج تذبذب عزم الدوران داخل أي فضاء فرعي ، وهو متوسط مركب عزم الدوران لكل مستوى تسلسلي ومتوسط عزم الدوران الكلي للماكينة هو عبارة عن تجميع لمركبات عزم الدوران المتسلسلة المختلفة. يتم عرض طريقة تحليلية بسيطة وتطبيقها لتحديد اتجاه دوران القوة المحركة المغناطيسية التي تم إعدادها بواسطة التوافقيات الأعلى. تم تقديم إستراتيجية لتحديد نوع العطل وقياس معامل عدم توازن الجهد. التركيبة الحالية المطلوبة لتوفير نفس القوة المحركة المغناطيسية الدوارة بعد فتح طور واحد لم تعد فريدة من نوعها والتي تم تعريفها على أنها تيارات مثلى للفتح أحادي الطور.
يعرض الفصل الرابع أداء المحرك الحثي خماسي الطور في ظل تبديل الطور بتوصيلات مختلفة لملفات العضو الثابت وحالات الطور المفتوح بمساعدة نتائج المحاكاة باستخدام برنامج MATLAB. تم فحص أداء الآلة لكل من الحالات الأولية والثالثة للتسلسل.
أخيرًا ، يستخلص الفصل الخامس الاستنتاجات من العمل المنجز في هذه الدراسة ويناقش المزيد من الأبحاث الممكنة في المستقبل.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.