Published March 29, 2023 | Version v1
Publication Open

Efficiency Improvement of Induction Motors Based on Rotor Slot and Tooth Structures

Creators

  • 1. Hanoi University of Science and Technology
  • 2. Ton Duc Thang University

Description

Due to simple structure, easy maintenance and low cost, induction motors (IMs) are widely applied in various industries, accounting for 60-80% alternating current (AC) motors used in industry.However, the efficiency of IMs is very low, and even small improvement can result in significant energy saving.For instance, 1% efficiency increase saves billions of kilowatt hours.Therefore, this paper aimed to improve the efficiency of IMs, thus reducing energy consumption and greenhouse gas emissions.For an IM with 7.5kW rated power and IE3 energy efficiency, the efficiency is improved by making various changes.Sequential quadratic algorithm and fmincon function are proposed to change the rotor slot and teeth structures, realizing nearly 91% motor efficiency, which is a significant improvement over the original efficiency.It is worth noting that improving the efficiency of IMs saves a lot of energy, especially in cases where IMs account for a large proportion of AC motors.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نظرًا للهيكل البسيط وسهولة الصيانة والتكلفة المنخفضة، يتم تطبيق المحركات الحثية (IMs) على نطاق واسع في مختلف الصناعات، وهو ما يمثل 60-80 ٪ من محركات التيار المتردد (AC) المستخدمة في الصناعة. ومع ذلك، فإن كفاءة المحركات الحثية (IMs) منخفضة للغاية، وحتى التحسن الطفيف يمكن أن يؤدي إلى توفير كبير في الطاقة. على سبيل المثال، توفر زيادة الكفاءة بنسبة 1 ٪ مليارات الكيلووات/ساعة. لذلك، تهدف هذه الورقة إلى تحسين كفاءة المحركات الحثية (IMs)، وبالتالي تقليل استهلاك الطاقة وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري. بالنسبة للمحركات الحثية (IM) ذات القدرة المقدرة 7.5 كيلووات وكفاءة الطاقة IE3، يتم تحسين الكفاءة من خلال إجراء تغييرات مختلفة. يتم اقتراح خوارزمية تربيعية متتابعة ووظيفة fmincon لتغيير فتحة الدوار وهياكل الأسنان، وتحقيق ما يقرب من 91 ٪ من كفاءة المحرك، وهو تحسن كبير عن الكفاءة الأصلية. تجدر الإشارة إلى أن تحسين كفاءة المحركات الحثية (IMs) يوفر الكثير من الطاقة، خاصة في الحالات التي تمثل فيها المحركات الحثية (IMs) نسبة كبيرة من محركات التيار المتردد.

Translated Description (French)

En raison de leur structure simple, de leur maintenance facile et de leur faible coût, les moteurs à induction (IM) sont largement appliqués dans diverses industries, représentant 60 à 80 % des moteurs à courant alternatif (CA) utilisés dans l'industrie. Cependant, l'efficacité des IM est très faible et même une petite amélioration peut entraîner des économies d'énergie significatives. Par exemple, une augmentation de 1 % de l'efficacité permet d'économiser des milliards de kilowattheures. Par conséquent, cet article visait à améliorer l'efficacité des IM, réduisant ainsi la consommation d'énergie et les émissions de gaz à effet de serre. Pour un IM avec une puissance nominale de 7,5 kW et une efficacité énergétique IE3, l'efficacité est améliorée en effectuant divers changements. Un algorithme quadratique et une fonction fmincon consécutifs sont proposés pour changer les structures des fentes et des dents du rotor, réalisant près de 91 % d'efficacité du moteur, ce qui constitue une amélioration significative par rapport à l'efficacité initiale. Il convient de noter que l'amélioration de l'efficacité des IM permet d'économiser beaucoup d'énergie, en particulier dans les cas où les IM représentent une grande proportion des moteurs CA.

Translated Description (Spanish)

Debido a su estructura simple, fácil mantenimiento y bajo costo, los motores de inducción (IM) se aplican ampliamente en diversas industrias, lo que representa un 60-80% de los motores de corriente alterna (CA) utilizados en la industria. Sin embargo, la eficiencia de los IM es muy baja e incluso una pequeña mejora puede resultar en un ahorro de energía significativo. Por ejemplo, un aumento del 1% en la eficiencia ahorra miles de millones de kilovatios hora. Por lo tanto, este documento tiene como objetivo mejorar la eficiencia de los IM, reduciendo así el consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero. Para un IM con una potencia nominal de 7,5 kW y una eficiencia energética de IE3, la eficiencia se mejora haciendo varios cambios. Se propone un algoritmo cuadrático secuencial y una función fmincon para cambiar las estructuras de ranuras y dientes del rotor, logrando una eficiencia del motor de casi el 91%, lo que es una mejora significativa con respecto a la eficiencia original. Vale la pena señalar que mejorar la eficiencia de los IM ahorra mucha energía, especialmente en los casos en que los IM representan una gran proporción de los motores de CA.

Files

JISC_02.01_02.pdf.pdf

Files (1.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:315e29ae01a8777f6ec726bea8d40525
1.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحسين كفاءة المحركات الحثية بناءً على فتحة الدوار وهياكل الأسنان
Translated title (French)
Amélioration de l'efficacité des moteurs à induction basés sur des structures de fente et de dent de rotor
Translated title (Spanish)
Mejora de la eficiencia de los motores de inducción basados en la ranura del rotor y las estructuras de los dientes

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4361228288
DOI
10.56578/jisc020102

Is supplement to
https://openalex.org/W4383503214 (Other)
https://openalex.org/W4253593777 (Other)
https://openalex.org/W2951497643 (Other)
https://openalex.org/W2898107337 (Other)
https://openalex.org/W2748952813 (Other)
https://openalex.org/W2474431918 (Other)
https://openalex.org/W2382521049 (Other)
https://openalex.org/W2144385241 (Other)
https://openalex.org/W2078072966 (Other)
https://openalex.org/W1585007175 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Vietnam

References

  • https://openalex.org/W1525760929
  • https://openalex.org/W1969363049
  • https://openalex.org/W1993970060
  • https://openalex.org/W2001599818
  • https://openalex.org/W2023581118
  • https://openalex.org/W2035395399
  • https://openalex.org/W2049569021
  • https://openalex.org/W2553338364
  • https://openalex.org/W2768436007
  • https://openalex.org/W2793948265
  • https://openalex.org/W289422824
  • https://openalex.org/W2919371539
  • https://openalex.org/W4206646822
  • https://openalex.org/W4317211088