Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n d  Drive  S ystem   (I J PE D S )   Vo l.   11 ,  No.   3 ,  Septem be r 2020 , pp.  1230 ~ 1240   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v11.i 3 . pp 1230 - 1240          1230       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   Study a nd anal ysis the  effe ct of v ar i ab l e appl ied volt age on  SCIM  perfo rmances  based o n FE A       Waleed  Kh alid Sh ak ir   Al - j ubo ri   1 , Yasir  Ab d ulha fedh  Ah med   2   1 Depa rteme nt   of   Elec tr ical Engi n ee ring ,   AL - Fura t   Al - Aw sat  T ec h nic a l  Univer si ty, T e chni c al Col l e ge  of  Al - Mus saib   2 Depa rteme nt   of   Elec tr ical Engi n ee ring ,   Univ ersity of  Anbar ,   Ir aq       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Feb   20 , 20 20   Re vised  A pr   4 ,  20 20   Accepte d  A pr   27 , 20 20       Study  and   analysis  th e  eff e ct  of   var ia bl e   a ppli ed   vol ta ge   on   SC IM   per forma n ce s  b ase d  on  FEA  is  pre sente d .   T hre e  phase   squ irre l  ca ge   induc ti on  mot or   SC IM  has  bee n  inve stig at ed  and  nume r ic a ll y   simul ate d   using  finite   e lement  m et hod   ( FEM)  with   the  a id  of   AN SY S  software   (RMxprt  and  M axwe ll  2D/3D).  Thi s  rese arc h   pr ese nts  study  and   analysis  of   the   eff e ct s  of  t he  vol ta ge   var iation  on   per form anc e   and   eff i cie ncy  of  the  thre e - ph ase   indu ct ion  mot or  of  t he  squirre l  ca g e   type .   The   Fin ite  Eleme n ts  Analysis  Metho d  FEA  is  used  as  one   of  th e  be st  me thods  for  a nal ysis  and   simul ation   of   elec tr ic a l   mot ors   i n  add it ion   to   the  poss ibi l it y   of   d ea l ing  wi t h   nonli ne ar  equ at i ons,  Since  the  in duct ion  mot or  is  a  co mplex  e le c t roma gne ti c   rea c ti on,   th e  r ese arc h ers  used  th e  AN SY S  progra m  to   rep r ese nt   a nd  an al yz e  the   per for ma n ce   of  the   mo tor  und er  var i able  suppl y  volt ag e.   The   c ase   studie d   in  thi s  r ese ar ch  is  thre e   phase s,  380V,  50Hz,   2 . 2kW,   in duction  mot or  th at  widel y  use   in   in dustria l   applic at i on.   Th e  ai m   of  t his  rese ar ch  is  t o  study  th e   eff ect  of  vo lt a g e  var ia t ion  on  eff icienc y ,   cur re nt  val u e,  power   factor  and   torque   of   SC IM.    The  RMxprt  software   h as  be en  used  for  mo del ing   and   simul ating  th e  in duct ion   mot or   a nd  calc ul at ing   th e  va lue s  of   phas es  cur ren ts,   input   and   outpu t  power  in   additiona l   of  over all   ef fi ci en cy  a t  st ea dy  sta te  condi ti on .   The  next   st age   of   th e  rese arc h   is  c r ea t ing  Maxwel l   2 - D  design  from  th e  b ase   m odel   of   RMxprt  software ,   Maxwel l   2 - D  mod el  ha s  the  abilit y   to  co mput ing   the   d istri but ion   of  ma gne tic   field  and  ex pla ini ng   th e  per forma n ce  un der   ste ady - sta te  oper a ti on .   Th e  obt ai n ed  r esult s  show   signifi c ant   red u c ti on  of  mo tor  pe rform ance  due  t o  the   ef fect  of  v ari a ti on  of   appl y  vo lt ag e .   Ke yw or d s :   Eff ic ie nc y.   FEM.   SCIM.    Torq ue   Vo lt age  v a riat ion.    This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   Walee d K halid  Sh a kir  A l - Jub or i   AL - Furat   AL - Aw sat   Tech nic al  U ni ver sit y,  I raq   Dep a rtme nt of  Ele ct rical  Pow er E ng i neer i ng Tech niques,   Hill ah,   Hill ah - Najaf st reet, B abil, I raq.    Emai l:  w al ed _ k@ at u. e du.iq       1.   INTROD U CTION     Ind uction  m ot or s  a re  sp i ne  of   in dustria l,  and   c onside rs   the  mo st  wi de sp rea d  a nd   mo st  ge ne rall y  util iz ed  in   in du stria l  ap plica ti on s .  T hat   is  du e  to   it s  sim ply  desig n,  good  e ff ic ie nc y,  reli a bili ty,  lo w - lyin g  c os t  and  r esi li ence  to  work  in   the   ha rs h  e nviro nme nt  of  te m pe ratur e   a nd  stre sses.  The re  a r e  tw o  t yp es   of  thr e e   ph a se  in du ct i on  m otor  SC I M   a nd  sli p  r ing   i nductio n  mo t or   SRI M,  The   SCI M s   ha ve  a  wide ly  an d  increasin gly  a ppli cat ion s  i n  powe r  s ys te m   fi el d.   Du e   to   hi gh  powe r  den sit y,   e ff ic ie ncy,  hi gh   powe r  fact o r   an d   mall   siz e,  it   be comes   a   go od  c hoic e  i ns te ad  of  oth e r   c onve ntion al   m otors.   [ 1 - 3].   A  st udy  of  th e  ba sic   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       Study  and  anal ysi s the eff ect  of  va ria ble  appl ie d  volta ge  on SCIM  … (W ale ed  K ha li d S hak ir Al - Ju bori)   1231   gu i delines   to  de velo p  a   c oupl ed  FE M   for  t he   stu dy  of  el ect ro ma gnet ic   ph enomena   in   I . M   presente d  i n  [ 4].  A  three  phase SC IM is m odel ed usin g ANSY S  M a xw el l s of t w are.    A  2D   finite   el ement   meth od   ( FE M )   is   vie wed  as   a   vital   a pp a ratus   to   simulat e  el ect r ic al   machi nes.   With  a nd  pro cess  the   at trac ti ve  m otion  c onve yan ce .  D espite   the   fact   that  t his  te ch nique  is   te di ous  a nd   require d  preci se  ge om et ric  in f ormat ion  a bout   mac hin es   str uc ture,  yet  it   giv es  an   e xact  da ta   ab ou t   the   a ct ivit y  [ 5,  6 ].    Numerical   met hod  has  bee n  broa dly   us e d  t o  c ompre he nd  com posit e  do main  str uctu re,   FE M   wh ic h  is   on e   of  th ese  strat egies  Give   a n  e xact   ca lc ulati on  f or  2D / 3D  iss ues   of  el ect ric  ma chines   with   c omplex   geomet ries.  T hi s  arr a ng e ment   is  util iz ed  to  evaluate  mac hi ne  exec utio n  a   high  exa ct nes s.  Sa dly ,  s olv i ng   of  FEM  issues   ne ed  a  t otal  data   ab ou t  t he  geomet ry,  mate ria ls,  kind  of  us e   to  be  util iz ed  by  el ect ric  ma chin e   wh at 's   m or e  boun dary  c ondi ti on s  t hat  will   be  set tl ed.   It  mu st  be  noti ced  that   there   a re  th ree  s ort s  of  FE   analysis   ca n  be   disc overe d  [ 7,  8 ] :  a )   M ag neto   sta ti c  a na lysis.  b)  M a gn et o  harmo nic   analysis   c)   Ma gn et o  transient a nal ysi s    The   ste ad y - sta te   a nd  tra ns ie nt   inv est igati on   is   im plemente d .  Th e   pri mar y  s ort   is   kn own   as  a  ma gnet o  sta ti c  By  util izing   th e  pro pe rtie s  of   A NS Y S   M a xw el l,  R Mxprt  pro gramm ing ,  rated  volt age  is  cha nge d  and   the  pe rforman ce  of   the  mo t or   a re  co mput ed.   Se veral   fa ct or s  af fect  du e  to  volt age  va ri at ion   s uch   a s  ph a se   current,   po w er  fact or,  outp ut  to rque   an d  ef fici ency.  I n  t his   pa per   t he   influe nce  of  ap plied     vo lt age  in vestigat ed.       2.   MO DELIN G  OF S CI M US ING   FEM   FEM   has  bee n  eff ect ivel y  use d  to  get  the  s ub sta ntial   pr ec ise   el ements  a nd   modeli ng  of  SCI M   a nd  util iz ed  in   sp ee d  c ontrol   ap plica ti on s  a nd  fa ul ts  diag nosis  s ys te ms.   T his  m od el in g  has   be en  vastly   use d  in  the   domain  of   el ect rical   machine  analysis  a nd  de sign.  It  has  be en  a pp li ed  t o  reso l ve  the  M a xw el l’s  eq uations  t o  search  t he  act ion  o f  t he  ma gnet ic   fiel d  in  time  an d  freq ue ncy  r an ge.  In  this  resea rch,  m od el in g  a nd   si mu la ti on   of  SCI M   e mp l oy i ng  FE M   c omi ng  f rom  th r ough  th ree  ste ps :  pr e - proce ss ing ,   pr ocessin g  an d  post - pr oc essing  [9 - 11 ].   U sin g  pr e - pr ocessin g  ste p,   the d ime ns io n  a nd  g e ome try  of   t he  S CIM   is  reali zed.  T he  mate rial s  featu re  of  sta to r  a nd  r otor  c or e s  a nd  sh a ft  a re  de fined.  A nywa y.  Detai ls  of  t he  machine   dime ns io ns ,   windin gs   a nd   mate rial s  are  gi ven   in  Ta ble1 .   Finall y,   in  this   ste p  the  mec ha nical   loads  a r e  util iz ed  on   th e  model.  A  gro up   of  M a xw el l ’s  e quat ions  are  re so lve d  in   the  processi ng   pa r t  employin g  nume rical   meth od   an d  a fter  t hat  the  mag netic   fiel d  distrib ution   over  the  model  will   be  acq uir ed.   Stat or  pha se  currents  a nd  flu x  den sit y  and   al l  oth e r  el ect rom agn et ic   pa rame te rs  ha ve  bee n  acqu i red   a nd  f ormulat ed  as e qu il ib rium   e qu at ion s.  T he  e quat ions  for  t he  e ntire   struct ur e   are  g ai ned b y  c ombin ing  the   eq uili bri um   e quat io n  of  eac h  el ement  su c h  t hat  c on ti nu it y   is ens ur e d  at  ea ch node  [ 12 - 14 ].   The   pa rtia l  dif f eren ti al  f orms  o f  M ax well ’s   e qu at io ns  that   c har act erize   the  q ua si  sta ti onar y  fiel ds  ca n  be dist inct as  be low [ 15, 16]:       ∇ × =(  ′  )    (1)   ∇ × =−  /    (   ′  )    (2)   ∇ ∙ =0  (      )    (3)   =      (4)   =      (5)     The  e ff ect   of  vo lt age s  on  en gin e  ca pacit y  and  to rque  ca n  be  il lustrate d  by  the  fo ll ow i ng  eq uatio n  assumi ng Z 1= 0  the n       = 3 1 . 1 2 2 ( 2 ) 2 + (  2 ) 2     (6)        1 = 2 = , th en     1 2     1   2 ( 2 ) 2 + ( 1 2 ) 2 = 2 2   2   2 ( 2 ) 2 + ( 2 2 ) 2     (7)      ( 1 2 ) 2 = 2 1 ( 2 2 + ( 1   2 ) 2 2 2 + ( 2   2 ) 2     (8)     Since sli p va ri at ion   will  not a ff ect  the  val ue i n  the  r oto r  c oil of mac hin e t he n.     1 2 = ( 1 2 ) 2 = 2 1     (9)      1   2 = 2   2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  11 , N o.   3 ,  Se ptembe r  2020   :    12 30   –   12 40   1232     As   ap pear a nce   f rom   eq uatio ns  a bove,  the   a ppli ed   volt age   ha s  a   di rect  e ff e ct   on   m oto r   pe rformances .   By  us i ng   R M xprt,  a  2.2  kW  three - phase  SC IM   is  desig ned.  The  par a mete rs  of  the  m otor   are   giv e n  in  T able   1  by inse rting t he  all  g en eral i nfo rmati on  from   Table  1  a nd th e typ e  of l oad  app l ying  on th e r oto r   [17 -   20] .   The   B - H  c urve   of   la minate d  s te el   is  de fine d.  T he  ro t or  bar s   are   sel ect ed   a s  al umi num.   T he  windin gs   are  c oppe r.  Th e  sh a ft  is   assig ned  as   not  ma gn et ic   ste el .   T he  ro t or  is  sim ulate d  with   al l  pract ic al   dim e ns io ns   sh ows   in  Fi gu re1.   T he  sta to r   an d  slots   inf ormat ion  an d  dimensi ons  th at   us e d  in  sim ulati on   a re  s hows   in   Figure 2  incl uding  in ner  an d  ou te r  diamet er   in  a dd it io n  of  slot  dime ns i onal   desig n.  [ 21 - 23]   Af te r  i nter rin g  al l   inf or mati on  to R M xprt , th e  u s er in te r face  of  RMxpr t  is s hown in Fi gure  3.       Table   1.   Moto r   pa rameters   Para m eter   Un it   Stato r  Ou ter  Dia m eter   1 3 7 .8 m m   Stato r  Inn er  Dia m e ter   7 8 m m   Stato r  -   Nu m b er  of  Slots   24   Ro to r  Ou ter  Dia m eter   7 7 .4mm   Ro to r  Inn er  Dia m e ter   2 9 m m   Ro to r  Nu m b er  o f   Bars   20   Stack  leng th   95   Nu m b er  o f  po les   2   Rated  Voltag e   380   Rated  Power   2 2 0 0 W   Frequ en cy   5 0 Hz   Rated  Speed   1 8 5 0  r p m           Figure  1. Roto r  d ime ns io ns       Figure  2. Stat or  dimens i ons           Fig ure  3 .   RM xprt  us e r  inter fa ce       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       Study  and  anal ysi s the eff ect  of  va ria ble  appl ie d  volta ge  on SCIM  … (W ale ed  K ha li d S hak ir Al - Ju bori)   1233   3.   SIMULATI O N   AND   RES U LT S   A  3 - phase   SCI M   w hich   ha s  t he  pa rameters   giv e n  i n  Table   1  has  bee n  m od el e d  a nd  simulat ed   usi ng   ANSY S  (R Mx per t  a nd  M ax well   2D)  softw are.  T his  s of t w are  pr ov i des  a bili ty  to  c hang e  the  value  of  app li ed   vo lt age  or a ny  oth e r param et ers  that  may  gav e an  e ff ect  on t he op e rati on  o f  mo t or   [2 4 ,  2 5 ]  .   The   m od el   of  SCI M  has   be en  simulat ed   t o  sho w  t he  e f fect  of  varyin g  t he   volt age   var ia ti on  i n  diff e re nt  value s.  Fig ur e   4  i ndic at e  the  sp ee d  an d  ef fici enc y  wit h  res pect  t o  rated   volt age   of   38 0V.   Fig ure   5  sh ows  the  va riat ion   of ef fici ency f o r  34 0,   42 0,   460, a nd 50 0V. respect ivel y.     As  fig ur e   5  th e  eff ic ie ncy  w as  dec rease d  wh e n  volt age  var ia ti on  up  or  under  10 % .   The  e ff ect   o f   app li ed  volt age  at the  powe r  f act or  a re e xpla ined  i n  Fi g ure   6.           Fig ure   4.   R el at ion s hip  bet wee n   E ff ic ie nc y  a nd  S pee d  at   R at ed  V oltage  38 0V         (a)       (b)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  11 , N o.   3 ,  Se ptembe r  2020   :    12 30   –   12 40   1234     (c)       (d)     Fig ure  5.   Re la ti on   of  E ff ic ie nc y  a nd  A pply  V oltage .   (a )  E f fici ency at  34 0V   ( b)  E f fici enc y  at   420V     (c)   E f fici ency  at  4 60 V   ( d)  E f fici ency at  50 0V         (a)       (b)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       Study  and  anal ysi s the eff ect  of  va ria ble  appl ie d  volta ge  on SCIM  … (W ale ed  K ha li d S hak ir Al - Ju bori)   1235     (c)       (d)       (e)     Fig ure   6 .   The   Eff ect   of Ap plied  Vo lt age  at  The Po wer Fac tor (a)   P. F   At 340V   (b)  P .F  At  380V(c )  P ,F  At  420V (d)   P. F  At  460V (e )  P.F  At 50 0V       That  cl ear  fro m  Fig ur e   6  the   ne gative  ef fec t  of   a ppli ed  volt age  on  m otor   powe r  fact or.  The  e ff ect   of  vo lt age   va riat ion  at   rated   to r qu e   is  s how n  in  F ig ur e   7 .   T hen  the  five  c ases  stu died  of  de fere nt  val ues  of  app li ed   vo lt a ge   ap pea r  t hat  t he  la rg e   var ia ti on  in   vo lt age   i s  bet wee n  340  to  500V  a nd  a bove   or   over   t hat  will  be give a  d ist ort ion  in  m otor  pe rformants a nd  larg e  po ssi bili ty of  dama ge.       (a)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  11 , N o.   3 ,  Se ptembe r  2020   :    12 30   –   12 40   1236     (b)       (c)       (d)       (e)     Fig ure   7.   The   Eff ect   of Ap plied  Vo lt age  at  The O utput To rque   (a)  T or que at 3 40V ( b)   T orq ue  at   380V   ( c)  T orq ue  at   420V (d )  T orq ue  a t 460 V (e)  T or qu e  at 5 00V     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       Study  and  anal ysi s the eff ect  of  va ria ble  appl ie d  volta ge  on SCIM  … (W ale ed  K ha li d S hak ir Al - Ju bori)   1237     4.   SIMULATI O N   RESU LT S   OF S CI M US ING   2 - D  FI NI TE  EL EMEN T MO DEL     To   in vestigat e   the   ti me  ste pping  ope rati on  of  SCI M,  a   m od el   ha s  bee n  trans posed   f r om  R M xprt   to  M a xw el l  2 - D.   A  ma gnet ic   fl ux  distri bu ti on   over   the  mod el   structu re  is   com pu te d  us in g  F EM  as  s ho wn  in   fig ur e  8.   T he n  the  dy namic  performa nce  pa rameters  w hich  incl ud e  sta tor  c urre nts,  ba ck  em fs,   de velop e d  tor qu e ,  an d  so   on   ha ve  bee n  accuratel y.  Th e  same  desi gn   par a mete rs  in  t he  sug gested  t hr ee  cases  t hat  hav e   been  anal yze d  in  ste a dy  sta te   analy sis  are   us e d  to   co mpu te   the  tra ns ie nt   op e rati on  of  the  m otor.  Fig ur e   8  pr ese nts   the   2 - D  modell ing  of  SC I M   i n  FE A  a nd  M a xw el l2D  w hich   s olv e  t he  M a gnet o  tr ansie nt  a na lysis  of  the m otor           Fig ure   8.   2 - D   model o f SC I M .       Figures  9,   10  and   11  giv e  t he  ope rati ng   t orq ue,   sta to r  c urren t  a nd  m ot or   total   po we r  an d  s how   cl early  the   ef f ect   of  ap plied   volt ages  on  t he  m otor  perf ormances   that   giv e s  a  ne gative  ef fect   w he n  the   var ia ti on  of   ap plied  vo lt a ges ov e r or u nder  10%.   Fig ur e  9 s hows  t he  t orque cu rv es  for di f fer e nt volt ages .           (a)   (b)       (c)   (d)     Fig ure   9.   To r que  c urves  (a)  T orq ue  at   340,  ( b)  To r qu e  at  380,  (c)   To rque  at  4 20 V ,  a nd  T orq ue  at   460V        As  a ppear   in   F igure  9  a ,  c   an d  d  t he  t orqu e   is  dec rease  w he n  a ppli ed  vo lt age  is   increa se   or  decr ea se,  bu t t he fig ur e  a  and c is  accept able v al ues of t orq ue wh il e fi gure  d is ve r y  la rg e  d e viati on in  to r qu e .    Figure  10  sho ws  the   sta tor  c urren t  for  diff e ren t  a pp li e d  vo lt ages  an d   Fi gure  11  s hows  t he  power  at   diff e re nt appli ed vo lt age s.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  11 , N o.   3 ,  Se ptembe r  2020   :    12 30   –   12 40   1238       (a)   (b)       (c)   (d)     Fig ure   10.   Stat or cu rr e nt  waveform at  dif fere nt volt age .  (a ) Stat or  C urren t  at  3 40 V (b)Sta tor  C urren t at  380V   (c) Stat or C urre nt at 42 0V (d) Stat or  C urren t  at  4 60 V       Fr om  the  res ul ts  sh ow n  in  F igure s  9,10  the  app li ed   volt ag e  var ia ti on  has  neg at ive   ef fects  on  the  mo t or   ph a se  cu rr e nts  and  tor que  is  a pp ea r  that  t he  mo to r  to r qu e  i s  dec reased   w hen  m oto r   sup ply in g  from  up per   or   lowe r  vo lt age   and  the  t orq ue  is  decr ea sed   w hen  the  ap plied  vo lt age   be  c hange  more  t ha n  ±10%.   F rom  Fig ure   11   a nd  the  M a xw el l  2D  a nal ys is  the  overal l  eff ic ie nc y  f or  diff e re nt  valu es  of   a ppli ed  volt age  the  e ff i ci ency  was  a ppear a s  F igure  12 .         (a)     (b)         (c)   (d)     Fig ure   11.   E ff e ct  the  ap plied  volt age  on elec tric al  and mec ha nical  pow e r .  ( a) Powe r  at   34 0V (b)  P ow e r  a t  380V (c ) Po we r  at   420V (d )  P ow e r  at   460V       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       Study  and  anal ysi s the eff ect  of  va ria ble  appl ie d  volta ge  on SCIM  … (W ale ed  K ha li d S hak ir Al - Ju bori)   1239       Fig ure   12.   E ff i ci ency   volt age  curve       Figure  12 clea r ly explai ns t he e ff ect   of cha ng ing   volt ages  on  the moto r  e ff i ci ency   great ly  wh e n  changin g v oltages  more tha n 10%.       5.   CONCL US I O N AND  DISC US SI ON   Investi gatio n  t he  beh a vi or   of  squir rel  ca ge  in duct io n  mo to r  unde r  diff e re nt  volt age  op e rati o n  conditi ons  i nvolv es   a  dee p  knowle dge   ab ou t  volt age  var ia t ion  ef fects  on  mo to r   pe rform ances.   Finit e  el ement  method   is  a   pe rf ect   t oo l   f or  c al culat ion   of  mag netic   fiel ds  de ns it y  a nd  intensit y  of   the   m od el   un der  desig n.   The  ai m  of   this   work   is  t o  stu dy   t he  squir rel  cage  in du ct i on   mo to r  perform ances.  A  sta ti c  and   dyna mic  model   for  the  m otor  has  bee n  m od el ed  an d  anal yz ed  us i ng   2 - D   Finit e  el emen t  method.  T his   method  prov i des  an  accurate  repre sentat ion   of  th e  ge om et r y,   m at erial s,  non - li near   be hav i or   of   mag netic   fi el d  distri bu ti on  a nd   giv e   the   abili ty   to   cl arifica ti on   the   ef fect of  a pp l y  vol ta ge  on mo t or  c urrent ,  to rque,  p owe r  a nd  e ff ic ie nc y.  T he   model  has   bee n  us e d  t o  sim ulate   the   SCI M   unde r   va ria ble  vo lt age   values  us i ng  ANSYS  M ax well   2D  a nd   Rmx per t p r ogr ams. A   2 - D  tra ns ie nt a nalysis  base d  on FE M   is i mp le mente d t o  com pute  th e eff ect  of c ha ng i ng  the  volt age  on  the  pe rfo rma nc e  of  SCI M   dyna mic  model.  T he  r esults  giv e   a  real  e ff ect   of  volt ages   on  mo to r   performa nces  and  the  simula te d  m od el   give s  co rr es pondin g  with  the   ex pe rimental   m otor.  As  is  e vid e nt   fro m   the  res ults  the  mo to r  ef fici en cy  will   be  dec r eases  in  bo t h  c ase  increase  or   decr eas e  the  volt age  that  me an  an y  value  of   volt ag e  excep t  t he  ra t ed  volt age  who  de sig ned   t he  eff ic ie nc y  will   decr ease ,  Als o  the  mo t or   el ect rical  and  mec ha nica l  powe r  i n  a ddit ion   t o  t orq ue  will   dec rease  t ow  as   res ult  for  this   stu dy  t he   de viati on  on  s upply   vo lt age  m us t  be  in ran ge of  ±10% .     REFERE NCE S   [1]   Szabó  L . ,   Tó th  F.,   Ková cs  E . ,   Feket e   G.,  "A n  over vie w  on   ind uct ion   machin e' s  dia gnosis  m ethods 0 , "   Journal   of  Computer  Scien ce   and   Control   S yste ms ,   Orad ea, pp.  229 - 234 .   20 08.   [2]   Garc ía - Gr ac i a,   M.,   Jim éne z   Ro me ro,  Á.,   Ma rtín  Arroyo,  S.   " C ogging  Torque  Reduc ti on   Base d  on  a  New  Pre - Slot  Te chn ique   for a  Smal l Wi nd   Gen era tor ,"   En ergie s ,   MDPI ,   Open   A cc ess J ournal ,   v ol.   11 ,   no .   11 ,   pp .   1 - 15 ,   2018 .   [3]   Isam  M. ,   Abdul rah im  T . ,   Omar   K.  Ala zz awi ,   " Applic a ti on  of   FEM  to  Provide   the  Requ ire d  D at ab ase   for   MCS A  Based  On - li n e  Fault   De tecti on   Sys t em   o n  3 - p hase   Indu ct ion   Motor  using  A NS YS   Maxwel l2D, "   Adv an ce s  In   Natural  And   Ap pli ed   Scienc es ,   v ol. 16 ,   pp.   43 - 54,   2016    [4]   Bahge t ,   K .,   V . ,   Pate l  H . ,   "E lectr om agne t ic   A nal ysis  of  Indu ct ion  Motor  usi ng  FEM, "  Journal  of  Eme rgin g   Technol ogi es  an d  Innov ia ti v e Res earh.   (J ETIR) ,  v ol.   1 ,   no .   7,   pp .   903 - 908 ,   2014 .     [5]   Naka sone,   Y. ,  S .   Yos him oto ,  T . A.  Stol arski,  "E ngine er ing  Ana l ysis  with  AN SY S  Software , "  El s ev i er  Bu tt erwort h - Heine mann,   Linacre  Hous e ,   Jordan  Hil l, Oxford   OX 2  8DP ,   ISBN  0  7506   6875  X ,  2006 .    [6]   Li u,   G.   R. ,   and   S.   S.   Quik ,   "The   Finit e   E le m ent  Method  A   Prac tical   Course , "  Butterworth - Heinem ann,   An  imprint  o f   El sev ie r Sc ie n ce ,   L inacre   Hous e, Jorda n  Hil l, Oxf ord  OX 2  8DP ,   I SB N 0  7506  586 6  5 ,  2003 .    [7]   M.  H.  Gmide n  and  H.  Tr abe lsi ,   "Calc u lation  o f  Two - Axis  Induc ti on  Motor  M odel   using  Finit e  Eleme n ts  wit h  Couple d  C irc ui t , "  6th  I EE E   Int ernati onal Mult i - C onfe renc e  on   Sys te ms ,   Signa ls an d  Dev i ce s ,   pp.   1 - 6   2009.     [8]   Bac her ,   J.  and  C .   Grabne r ,   "Imp l em en te d  Fini te E le m e nt   Routi n e s  for  the   C al c ulation  of  Quasi - St ea dy  and  Tr ansi ent   Chara c te rist ic s   o f  a   Squirr el  C ag e  Indu ction   Mac hine ",   in   World   Congress   on  En gine ering   and   C omputing  sc ie n c e,   WCECS ,  pp .   22 - 24,   2008 .   [9]   Jason  R.   Sta ck,  Tho ma s   G.   Ha bet l er,  Rona ld   G.  Har le y,   "F au l t   class ifi c at ion   and  f aul t   sign ature  produ ct ion   f or  roll ing   eleme n t bea rings , "  IEEE T rans act ions o n  Industry  Applica ti ons ,  v o l. 40,  n o .   3 ,   pp . 735 - 739,   2004.   [10]   Bensal e m,  Y. ,   Abdelkr im,   M.   N. ,   "M odel ing  and  Simul ation  of  In duct ion  Motor  B ase d  on  Finit e  Eleme n t   Analysis , "  Inte rnational   Jo urnal  of Powe r  El e ct ronics  and   Dr iv e  Syst em  (I J PE DS).  v o l. 7 ,   n o . 4,   2016.   [11]   Bac her   J.   and   Gr abne r   C. ,   "I mpl e me nt ed  Fin it e   E l em en t  Rou ti nes   for  th e  C alculati on  of   Quasi - Ste a dy  and   Tr ansie n t  Chara c te rist ic s   o f  a   Squirr el  Cag e  Indu ct ion   Ma c hine , "   th e   proc e edi ngs  of   the  W orld  Congress   o n  Eng ine ering   a nd  Computing  Sc ience ,  WCECS ,  pp .   22 - 24 ,   2008 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.