Current-Based Condition Monitoring of Electrical Machines in Safety Critical Applications

• Autorzy: Habetler T.

Warianty tytułu

PL

Monitorowanie stanu maszyn elektrycznych w zastosowaniach krytycznych ze względu na bezpieczeństwo w oparciu o pomiary prądów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a complete summary of state-of-the-art techniques for current-based fault monitoring of low voltage permanent magnet synchronous machines commonly used in safety critical applications such as hybrid vehicles and backup generators. This includes detection of stator winding faults, and bearing faults. In addition, a fault tolerant strategy is presented which can be used to operate the machine in a fault tolerant mode even in the presence of the stator turn fault. Experimental results show the efficacy of these methods which allow for use for PM machines even in automotive applications wherein the machine cannot be stopped.

PL

W artykule przedstawiono podsumowanie najnowszych metod wykrywania uszkodzeń w oparciu o pomiary prądu w niskonapięciowych maszynach synchronicznych z magnesami trwałymi, powszechnie wykorzystywanymi w układach krytycznych ze względu na bezpieczeństwo, takich jak pojazdy hybrydowe lub rezerwowe zespoły prądotwórcze. Wykrywane są uszkodzenia w uzwojeniach stojana, jak również uszkodzenia łożysk. W pracy przedstawiono także odporną na uszkodzenia strategie sterowania, która może zostać wykorzystana także w przypadku uszkodzeń stojana. Wyniki doświadczalne pokazują efektywność tej metody. Metoda ta umożliwia użycie silników z magnesami stałymi także w tych zastosowaniach w motoryzacji, w których silnik nie może zostać zatrzymany.

Słowa kluczowe

EN

magnet synchronous machines; monitoring electrical machines

PL

silniki synchroniczne; magnesy trwałe; układf krytyczny

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 84, nr 9
• Strony: 30--34
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Habetler T.

• School of Electrical and Computer Engineering, Atlanta USA,

Bibliografia

• 1. T. A. Lipo, Introduction of AC machine design, Wisconsin Power Electronics Research Center, 2nd edition, 2004.
• 2. S. F. Farag, R. G. Bartheld, and W. E. May, “Electronically enhanced low voltage motor protection and control,” IEEE Trans. Industry Applications, vol. 29, no. 1, pp. 45-51, Jan./Feb., 1994.
• 3. J. T. Boys and M. J. Miles, “Empirical thermal model for inverter-driven cage induction machines,” IEE Proc., Electr. Power Appl., vol. 141, pp. 360-372, 1994.
• 4. K. D. Hurst and T. G. Habetler, “A thermal monitoring and parameter tuning scheme for induction machines,” in Conf. Rec. IEEE IAS’97, pp. 136-142, 1997.
• 5. G.B. Kliman, W.J. Premerlani, R.A. Koegl, D. Hoeweler, “A New Approach to On-Line Turn Fault Detection in ac Motors,” Conference Record of the IEEE-IAS Annual Meeting, 1996, pp. 687-693.
• 6. J.L. Kohler, J. Sottile, F.C. Trutt, “Alternatives for Assessing the Electrical Integrity of Induction Motors,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 28, no. 5, Sep/Oct 1992, pp. 1109-1117.
• 7. B. K. Gupta and W.T. Fink, “A proposed type test for inter-turn insulation in multi-turn coils,” in Conf. Rec. of IEEE International Symposium on Electrical Insulation, pp. 235-238, 1996.
• 8. Lee, S.-B. and Habetler, T.G., “An on-line stator winding resistance estimation technique for temperature monitoring of line-connected induction machines,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 39, no. 3 , May/June 2003, Page(s): 685-694.
• 9. Lee, S.-B., Habetler, T.G.; Harley, R.G.; and Gritter, D.J., "An evaluation of model-based stator resistance estimation for induction motor stator winding temperature," IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 17, no. 1, pp. 7-15, March 2002.
• 10. Tallam, R.M.; Habetler, T.G.; Gritter, D.J.; Burton, B.H.; Harley, R.G., “Neural network based on-line stator winding turn fault detection for induction motors,” Conference Record of the 2000 IEEE Industry Applications Conference, vol. 1, pp. 375-380, October 2000.
• 11. Lee, Y-K; and Habetler, T. G.; “An On-Line Stator Turn Fault Detection Method for Interior PM Synchronous Motor Drives,” Twenty Second Annual IEEE Applied Power Electronics Conference, APEC 2007, Feb. 2007 Page(s):825 – 831.
• 12. C. Gerada, K. Bradley, and M. Sumner, “Winding turn-to-turn faults in permanent magnet synchronous machine drives,” in Proc., IEEE 2005 IAS Conf., pp. 1029-1036, 2005.
• 13. R. M. Tallam, T. G. Habetler, and R. G. Harley, “Transient model for induction machines with stator winding turn faults,” IEEE Trans. Industry Application, vol., 38, no., 3, pp. 632-637, May/June, 2002.
• 14. P. Milanfar and J. H. Lang, “Monitoring the thermal condition of permanent-magnet synchronous motors,” IEEE Trans. Aerospace and Electronic Systems, vol. 32, no. 4, pp. 1421-1429, October, 1996.
• 15. J. F. Moreno, F. P. Hidalgo, and M. D. Martinez, “Realization of tests to determine the parameters of the thermal model of an induction machine,” IEE Proc. Electr. Power Appl., vol. 148, no. 5, pp.393-397, September, 2001.
• 16. M. Kaufhold, G. Borner, M. Eberhardt, and J. Speck, “Failure mechanism of the interturn insulation of low voltage electric machines fed by pulse-controlled inverters,” IEEE Electrical Insulation Magazine , vol. 12, no. 5, pp. 9-16, Sept./Oct., 1996.
• 17. W. L. Roux, R. G. Harley, and T. G. Habetler, “Detecting rotor faults in permanent magnet synchronous machines,” in Conf. Rec. SDEMPED’03, pp. 198-203, 2003.