Electromagnetic analysis of a Line-Start permanent magnet synchronous motor with demagnetization and broken bar faultsElectromagnetic analysis of a Line-Start permanent magnet synchronous motor with demagnetization and broken bar faultsΗλεκτρομαγνητική ανάλυση σύγχρονου κινητήρα μονίμων μαγνητών με κλωβό σε συνθήκες απομαγνήτισης και σπασμένης μπάρας Διπλωματική Εργασία Diploma Work 2025-10-072025enThe Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motor (LSPMSM) is increasingly adopted in industrial applications because of its high efficiency, high power density, robustness, and ability to start directly from the grid. Its performance can be significantly affected by faults such as demagnetization of the permanent magnets and broken rotor bars of the squirrel cage. However, little research has been made for the LSPMSM bearing those faults. This thesis presents a comprehensive electromagnetic analysis of a 750W LSPMSM under healthy and faulty operating conditions, with a focus on quantifying the impact of demagnetization and broken bar defects. A two-dimensional FEM model was developed to simulate the motor’s steady-state and transient performance under nominal load, using the Finite Element Analysis (FEA) software Simcenter MAGNET. The model was then validated against the experimental results for the healthy motor and subsequently modified to introduce uniform demagnetization and broken bar scenarios. The methods used to analyze motor behavior were Motor Current Signature Analysis (MCSA), stray flux monitoring, and Short-time Fourier Transform (STFT), all of which are based on obtaining the frequency content of the signals through the Fast Fourier Transform (FFT). The findings highlight that stray flux monitoring is successful for demagnetization detection, providing a basis for early detection and condition monitoring. In contrast, broken bar faults exhibit less distinctive signatures, indicating the need for further study.Ο Σύγχρονος Κινητήρας Μόνιμου Μαγνήτη με Κλωβό (LSPMSM) υιοθετείται όλο και περισσότερο σε βιομηχανικές εφαρμογές λόγω της υψηλής απόδοσης, της υψηλής πυκνότητας ισχύος, της ανθεκτικότητας και της δυνατότητας άμεσης εκκίνησης από το δίκτυο. Η λειτουργία του μπορεί να επηρεαστεί από βλάβες όπως η απομαγνήτιση των μόνιμων μαγνητών και η θραύση μπαρών του κλωβού του δρομέα. Ωστόσο, η σχετική βιβλιογραφία για τη μελέτητων συγκεκριμένων σφαλμάτων στους LSPMSM κινητήρες παραμένει περιορισμένη. Η παρούσα εργασία παρουσιάζει την ηλεκτρομαγνητική ανάλυση ενός κινητήρα LSPMSM, ονομαστικής ισχύος 750 W, υπό κανονικές και εσφαλμένες συνθήκες απομαγνήτισης και σπασμένης μπάρας. Για τον σκοπό αυτό αναπτύχθηκε δισδιάστατο μοντέλο με τη Μέθοδο Πεπερασμένων Στοιχείων (FEM) χρησιμοποιώντας το λογισμικό Simcenter MAGNET, με το οποίο προσομοιώθηκε η μόνιμη και μεταβατική συμπεριφορά του κινητήρα υπό ονομαστικό φορτίο. Το μοντέλο επαληθεύτηκε με πειραματικά δεδομένα σε υγιή κατάσταση και στη συνέχεια τροποποιήθηκε ώστε να ενσωματώσει σενάρια ομοιόμορφης απομαγνήτισης και σπασμένων μπαρών. Η ανάλυση της συμπεριφοράς του κινητήρα πραγματοποιήθηκε μέσω των μεθόδων Motor Current Signature Analysis (MCSA), της παρακολούθησης της παρεκκλίνουσας μαγνητικής ροής (stray flux monitoring) και του Short-time Fourier Transform (STFT), όλες οι οποίες είναι βασισμένες στην ανάλυση του φασματικού περιεχομένου των σημάτων με τον Γρήγορο Μετασχηματισμό Fourier (FFT). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η παρακολούθηση της παρεκκλίνουσας μαγνητικής ροής αποτελεί αποτελεσματική μεθοδολογία για την ανίχνευση της απομαγνήτισης, προσφέροντας μια αξιόπιστη βάση για έγκαιρη διάγνωση και παρακολούθηση της κατάστασης του κινητήρα. Αντιθέτως, τα σφάλματα σπασμένης μπάρας εμφάνισαν λιγότερο ευδιάκριτα χαρακτηριστικά, γεγονός που αναδεικνύει την ανάγκη για περαιτέρω διερεύνηση.http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/Πολυτεχνείο Κρήτης::Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών ΥπολογιστώνFatsea_Natalia_Dip_2025.pdfChania [Greece]Library of TUC2025-10-06application/pdf21.9 MBfree Fatsea Natalia Φατσεα Ναταλια Gyftakis Konstantinos Γυφτακης Κωνσταντινος Daniel Moríñigo Sotelo Koutroulis Eftychios Κουτρουλης Ευτυχιος Πολυτεχνείο Κρήτης Technical University of Crete LSPMSM Line start permanent magnet synchronous motor PMSM Σύγχρονος κινητήρας μονίμων μαγνητών Permanent magnet synchronous motor Ηλεκτρικοί κινητήρες Electrical motor Synchronous motor Σύγχρονος κινητήρας Δυνατότητα εκκίνησης από το δίκτυο Direct on line starting capability Line starting capability Permanent Magnets Μόνιμοι μαγνήτες Κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος AC motors