Assymetry factors of rotor cage

• Autorzy: Sobczyk T. , Maciołek W.

Warianty tytułu

PL

Współczynniki asymetrii klatki wirnika

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

When the faults of the rotor cage are analysed, each element of the cage has to be treated as an independent one and a cage fault is modelled by increasing resistances of faulty elements. As the number of cage elements is rather high (equal to the sum of the rotor bar number - N and the number of end ring segments on both sides of a cage - 2N), and their resistances can vary up to infinity, practically enormous number of possible cage faults can be generated. To compare individual faults, the asymmetry factors of a cage should be introduced. In this paper the asymmetry factors are proposed and defined. They make possible to compare and classify cage faults without calculations of currents. The asymmetry factors are obtained after a deep analysis of equations of induction motors with a faulty cage.It is shown that the proposed asymmetry factors are very effective because they are related to the level of the commonly known additional component with frequency (1-2s)f[0] in the phase currents.

PL

W celu analizy uszkodzeń klatki wirnika maszyn indukcyjnych każdy element klatki musi być reprezentowany oddzielnie. Liczba elementów klatki jest duża i wynosi 3N (jest sumą liczby prętów wirnika - N oraz liczby segmentów zwierających klatkę po obydwóch jej stronach - 2N). Uszkodzenia klatki są modelowane przez wzrost rezystancji uszkodzonych elementów, więc rezystancje tych elementów mogą przyjmować różne wartości, do nieskończoności włącznie. Stwarza to możliwość powstawania praktycznie nieskończonej liczby przypadków asymetrii klatki. W celu ich porównywania niezbędne są współczynniki określające stopień asymetrii klatki. W pracy zaproponowano i podano definicje współczynników określających ilościowo asymetrię klatki. Posługiwanie się tymi współczynnikami stwarza możliwość porównania i klasyfikacji uszkodzeń klatki bez obliczania prądów. Współczynniki asymetrii wprowadzone w pracy są wynikiem szczegółowej analizy równań silnika indukcyjnego z uszkodzoną klatką.W pracy wykazano, że proponowane współczynniki asymetrii stanowią bardzo dobre miary asymetrii klatki, gdyż pozostają w ścisłym związku z wartościami dodatkowej składowej w prądach fazowych stojana o częstotliwości (1-2s)f[0], charakterystycznej dla pojawienia się asymetrii klatki wirnika.

Słowa kluczowe

EN

induction machines; rotor cage asymmetry; cage asymmetry factors

PL

maszyny indukcyjne; asymetria klatki wirnika; współczynniki asymetrii klatki

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 102, z. 5-E
• Strony: 61--75
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., wykr., wz., tab.

Twórcy

autor

Sobczyk T.

• Instytut Elektromechanicznych Przemian Energii, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Politechnika Krakowska

autor

Maciołek W.

• Instytut Elektromechanicznych Przemian Energii, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Politechnika Krakowska

Bibliografia

• [1] Williamson S., Smith A.C., The analysis of induction motors with general rotor cage asymmetry, Proc. of ICEM 1980, part l, 100-103.
• [2] T. Sobczyk T., K.Weinreb K., Analysis of current and electromagnetic torque in steady-states of induction machines with asymmetric stator windings, Archiv für Elektrotechnik, Vol. 71, 1988, 245-256.
• [3] Vas P., Parameter estimation. condition monitoring and diagnosis of electrical machines, Oxford University Press, 1993.
• [4] Kliman G.B., Stein J., Endicott R.D., Koegl R.A., Non-invasive Detection of Broken Rotor Bars in Operating Induction Motor, IEEE Trans. Energy Conversion, Vol. 3, 1998, 873-879.
• [5] Sobczyk T.J., Weinreb K., Węgiel T., Sułowicz M., Theoretical study of effects due to rotor eccentricities in induction motors, Proc. of SDEMPED'1999, 289-295.
• [6] Sobczyk T.J., Vas P., Tassoni C., A comparative study of effects due to eccentricity and external stator and rotor asymmetries by mono-harmonic models, Proc. of ICEM'2000, Vol. 2, 946-950.
• [7] Haji M., Toliyat H.A., Pattern recognition - A technique for induction machines rotor broken bar detection. IEEE Trans. Energy Conversion, Vol. 16, 2001, 312-317.
• [8] Kral C., Pirker F., Pascoli G., Oberguggenberger H., Influence of rotor cage design on rotor fault detection by means of the Vienna Monitoring Method, Proc. of ICEM 2002, Conference Record.
• [9] Sobczyk T.J., Maciołek W., Effects due to higher space harmonics in induction motor with faulty cage, Archives of Electrical Engineering, Vol. 51, Warsaw 2002, 203-215.
• [10] Povinelli R., Bangura J.F., Demerdash N.A.O., Brown R.H., Diagnostics of bar and end-ring connector breakage faults in poly-phase induction motors though a novel dual track of tome-series data mining and time stepping coupled finite element-state space modeling approach, IEEE Trans. Energy Conversion, Vol. 17, 2002, 39-46.
• [11] Sobczyk T.J., Metodyczne aspekty matematycznego modelowania maszyn indukcyjnych (Methodological aspects of mathematical modelling of induction machines), WNT, Warsaw 2004.
• [12] Mirafzal B., Demerdash N.A.O., Induction machine broken-bar fault diagnostics using the rotor magnetic field space-vector orientation, IEEE Trans. Industry App., Vol. 40, 2004, 534-542.