The influence of mechanical faults on induction machines with electrical faults

• Autorzy: Fernández Gómez A. , Sułowicz M. , Sobczyk T. J.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.15.026.3826

Warianty tytułu

PL

Wpływ uszkodzeń mechanicznych w silniku indukcyjnym na ocenę uszkodzeń elektrycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study of the interaction between faults of different natures is a crucial step for the development of effective systems for fault detection. The analysis of the electrical signals using the actual motor current signature analysis (MCSA) techniques may lead to different results and, as a consequence, an incorrect diagnosis of the fault due to the fact that the non-linear interactions between both faults are difficult to predict with high precision. The relationship between the electrical and mechanical components has been extensively studied in the past, but despite the progress made, the introduction of new control systems or the nonlinearities presented in the electrical machine, still makes it hard to diagnose faults. The study below attempts to show the evolution of the induction motor signatures when electrical and mechanical faults occur simultaneously. The Fourier analysis of the signatures presented in this paper indicates that the typical analysis carried out to diagnose the state of the electrical machine may be interpreted as an indicator of a different type of fault.

PL

efektywnych systemów diagnostycznych do wykrywania uszkodzeń maszyn indukcyjnych. Analiza prądu stojana z wykorzystaniem metody MCSA (Motor Current Signature Analysis) może prowadzić do różnych wyników i w konsekwencji do błędnego rozpoznania uszkodzenia. Spowodowane jest to tym, że nieliniowe interakcje pomiędzy rozmaitymi uszkodzeniami są trudne do przewidzenia i oszacowania z wystarczającą dokładnością. Relacje między charakterystycznymi komponentami uszkodzeń elektrycznych i mechanicznych zostały już dość dobrze zbadane w przeszłości, ale mimo to wciąż sprawiają trudności w zdiagnozowaniu poszczególnych uszkodzeń. Zawarte w artykule wyniki analiz stanowią próbę ukazania rozwoju charakterystycznych składowych w widmach prądu stojana silnika indukcyjnego podczas równoczesnego występowania zakłóceń elektrycznych i mechanicznych. Przedstawione w pracy analizy widmowe charakterystycznych cech tych uszkodzeń dowodzą, że typowa analiza przeprowadzona na podstawie metody MCSA może wpłynąć na błędne określenie stanu maszyny i złą interpretację uzyskanych wyników przez wskazanie innego typu uszkodzenia niż to, które rzeczywiście wystąpiło.

Słowa kluczowe

EN

induction motors; broken bar; mechanical fault; Fourier; Simulink

PL

silnik indukcyjny; uszkodzony pręt klatki; uszkodzenie mechaniczne; Fourier; Simulink

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika
• Rocznik: 2015
• Tom: Y. 112, iss. 1-E
• Strony: 43--55
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., wz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Fernández Gómez A.

• Institute on Electromechanical Energy Conversion, Faculty of Electrical and Computer Engineering, Cracow University of Technology

autor

Sułowicz M.

• Institute on Electromechanical Energy Conversion, Faculty of Electrical and Computer Engineering, Cracow University of Technology

autor

Sobczyk T. J.

• Institute on Electromechanical Energy Conversion, Faculty of Electrical and Computer Engineering, Cracow University of Technology

Bibliografia

• [1] Didier G., Ternisien E., Caspary O., Razik H., Fault detection of broken rotor bars in induction motor using a global fault index, Industry Applications, IEEE Transactions, 2006, Vol. 42, No. 1, pp. 79–88.
• [2] Concari C., Franceschini G., Tassoni C., Discerning mechanical load unbalances from rotor faults in induction machines through current space vector components, IECON 2010 – 36th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society, 2010, pp. 2609–2614.
• [3] Bellini A., Concari C., Franceschini G., Lorenzani E., Tassoni C., Toscani A., Thorough understanding and experimental validation of current sideband components in induction machines rotor monitoring, IEEE Industrial Electronics, IECON 32nd Annual Conference, 2006, pp. 4957–4962.
• [4] Martins Cunha C.C., Lyra R.O.C., Filho B.C., Simulation and analysis of induction machines with rotor asymmetries, Industry Applications, IEEE Transactions, 2005, Vol. 41, No. 1, pp. 18–24.
• [5] Bossio G.R., De Angelo C.H., Pezzani C.M., Bossio J.M., Garcia G.O., Evaluation of harmonic current sidebands for broken bar diagnosis in induction motors, Diagnostics for Electric Machines, Power Electronics and Drives, SDEMPED IEEE International Symposium, 2009, pp. 1–6.
• [6] Salah M., Bacha K., Chaari A., Stator current analysis of a squirrel cage motor running under mechanical unbalance condition, En Systems, Signals & Devices (SSD), 10th International Multi-Conference, 2013, IEEE, pp. 1–6.
• [7] Giampaolo T., Compressor Handbook: Principles and Practice, The Fairmont Press, Inc., 2010.
• [8] Gravdahl J.T., Egeland O., Vataland S., Drive torque actuation in active surge control of centrifugal compressors, Automatica, 2002, Vol. 38, No. 11, pp. 1881–1893.
• [9] Fernández Gómez A.J., Sobczyk T.J., Motor current signature analysis apply for external mechanical fault and cage asymmetry in induction motors, Diagnostics for Electric Machines, Power Electronics and Drives (SDEMPED), 9th IEEE International Symposium, 2013, pp. 136–141.
• [10] Bellini A., Filippetti F., Franceschini G., Tassoni C., Kliman G.B., Quantitative evaluation of induction motor broken bars by means of electrical signature analysis, IEEE Tran. on Ind. Appl., 2001, Vol. 37, No. 5, pp. 1248–1255.