Unscented Kalman filters and wavelet analysis of asynchronous machine with rotor eccentricity and broken rotor bars

• Autorzy: Mazur D.

Warianty tytułu

PL

Bezśladowe Filtry Kalmana oraz analiza falkowa maszyny asynchronicznej z ekscentrycznością wirnika i pękniętymi prętami wirnika

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A multislice, 2.5 dimensional model was used to calculate the state variables waveforms of an asynchronous machine. In this model a magnetic field is calculated in orthogonal to the machine axis, two-dimensional intersections with use of the finite element method. The wavelet transform was used to visualize the waveform harmonic components. The performed analysis showed that the wavelet transform can be successfully used in the analysis of the asynchronous machine waveforms, as an alternative to the short time Fourier transform. The calculations were performed in the Academy Computational Center in Cracow, Poland.

PL

Do obliczenia przebiegów zmiennych stanu maszyny asynchronicznej zastosowano model "multislice 2.5D". Model ten oblicza pole magnetyczne w przekrojach prostopadłych do osi maszyny wykorzystując metodę elementów skończonych. Dla celów analizy quasistacjonarnych przebiegów w maszynie przedstawiono alternatywną do metody krótkoczasowego przekształcenia Fouriera (STFT) metodę falek (wavelet). Obliczenia wykonane zostały w Akademickim Centrum Obliczeniowym w Krakowie. W celu określenia ilości pękniętych prętów oraz odcinków pierścieni klatki wirnika silnika asynchronicznego zastosowano filtr UKF. Dawał on dokładne informacje, podając numery uszkodzonych prętów oraz odcinków pierścieni. Dla uzyskania tak dokładnych informacji filtr ten wymagał pomiarów prądów stojana oraz prądów dodatkowych, jednozwojowych cewek umieszczonych na zębach stojana, a obciążonych dużymi rezystancjami (~1 k?). Potrzebny też był pomiar prędkości obrotowej wirnika i związany z tym kąt obrotu wału maszyny. Opracowana metoda nadaje się do ochrony dużych, kosztownych napędów asynchronicznych.

Słowa kluczowe

EN

Kalman filters; rotor eccentricity; induction motors; cross currents

PL

filtry Kalmana; ekscentryczność wirnika; silnik indukcyjny; prądy skrośne

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 57, nr 12
• Strony: 1579--1582
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Mazur D.

• Rzeszow University of Technology, 2 Wincentego Pola street, 35-959 Rzeszów, Poland,

Bibliografia

• [1] Arkkio A.: Unbalanced pull in a high-speed induction motor with an eccentric rotor. Proc. of ICEM’94.
• [2] Barbour A., Thomson W. T.: Finite element study of rotor slot designs with respect to current monitoring for detecting static airgap eccentricity in squirrel-cage induction motor. IEEE-IAS annual meeting Conf. recordings. New Orleans, Louisiana. Oct. 5-8, 1997, pp. 112-119.
• [3] Coulomb J. L.: A methodology for determination of global electromechanical quantities from a finite element analysis and its application to the evaluation of magnetic forces, torques and stiffnes. IEEE Trans. on Magnetics, vol. 19. Nov. 1983, pp. 2514-2519.
• [4] Dorell D. G., Thomson W. T., Roack S.: Analysis of airgap flux, current, vibration signals as a function of the combination of static and dynamic airgap eccentricity in 3-phase induction motors. IEEE Trans. Ind. Applns, vol. 33, no. 1, pp. 24-34, 1997.
• [5] Gołębiowski L., Mazur D.: Identification of the torque and current harmonics in the induction motor. ICEM 2000. Espoo Finland. August 2000, pp. 295-298.