W artykule przedstawiono możliwość zastosowania krótkoczasowej transformaty Fouriera składowych symetrycznych prądów fazowych stojana i wybranych algorytmów uczenia maszynowego: K-najbliższych sąsiadów oraz perceptronu wielowarstwowego, do diagnostyki zwarć międzyzwojowych uzwojenia stojana silnika synchronicznego o magnesach trwałych. Zaproponowana metoda umożliwia uzyskanie wysokiej skuteczności klasyfikacji oraz lokalizacji uszkodzenia we wczesnym stadium, co potwierdziły badania eksperymentalne przeprowadzone w różnych warunkach pracy układu napędowego.
EN
This paper presents the possibility of using the Short-Time Fourier Transform of stator phase currents symmetrical components and selected machine learning algorithms: K-Nearest Neighbors and MultiLayer Perceptron, for the diagnosis of interturn short-circuits in the stator winding of a permanent magnet synchronous motor. The proposed method provides high effectiveness of classification and localization of the fault at an early stage, which is confirmed by experimental tests that were carried out in various operating conditions of the drive system.
The popularity of high-efficiency permanent magnet synchronous motors in drive systems has continued to grow in recent years. Therefore, also the detection of their faults is becoming a very important issue. The most common fault of this type of motor is the stator winding fault. Due to the destructive character of this failure, it is necessary to use fault diagnostic methods that facilitate damage detection in its early stages. This paper presents the effectiveness of spectral and bispectrum analysis application for the detection of stator winding faults in permanent magnet synchronous motors. The analyzed diagnostic signals are stator phase current, stator phase current envelope, and stator phase current space vector module. The proposed solution is experimentally verified during various motor operating conditions. The object of the experimental verification was a 2.5 kW permanent magnet synchronous motor, the construction of which was specially prepared to facilitate inter-turn short circuits modelling. The application of bispectrum analysis discussed so far in the literature has been limited to vibration signals and detecting mechanical damages. There are no papers in the field of motor diagnostic dealing with the bispectrum analysis for stator winding fault detection, especially based on stator phase current signal.
The article presents the use of a deep neural network to classify failures of an induction motor. Failures are related to inter-turn short-circuits occurring in the stator circuit. The classification is applied as a mobile application using the Intel Movidius Neural Compute Stick. The state assessment was made on the basis of a database containing the results of continuous wavelet analysis of the torque waveforms of the motor for a different number of shorted turns. Various database configurations for the neural network used in the application have been considered.
W artykule przedstawiono wyniki badań stojana maszyny prądu przemiennego na stacji prób z wykorzystaniem cewki do pomiaru strumienia poosiowego. Badania przeprowadzono dla generatora 75 kW, dla którego wykonano proces wymiany uzwojenia i przed zaimpregnowaniem uzwojeń poddano stojan maszyny testom. Na stacji prób podczas badań międzyoperacyjnych przy stosowaniu tradycyjnych metod nie stwierdzono uszkodzenia maszyny. Jednak na występowanie zwarć zwojowych wskazywała użyta później metoda surge test. Podobnie na występowanie zwarć zwojowych wskazywała zaproponowana przez autorów i zastosowana metoda diagnostyczna z wykorzystaniem cewki do pomiaru strumienia poosiowego. W artykule opisano metodę pomiarów, interpretację uzyskanych wyników oraz zamieszczono wyniki analiz i obliczeń polowych potwierdzających zmianę symptomów diagnostycznych dla maszyny zdrowej i maszyny, w uzwojeniach której występują zwarcia zwojowe. W podsumowaniu artykułu przedstawiono propozycję, w jaki sposób stosować tę metodę badań do wykrywania uszkodzeń stojana na stacji prób.
EN
The paper presented the results of an AC machine stator tests at the testing station using the coil for measuring the axial flux. The study was conducted for the 75 kW generator for which the replacement of the winding was performed and before impregnating the winding the stator was subjected to testing. At the testing station during interop tests using conventional methods, there was no symptoms of damage to the machine detected. However, a surge test method used later, pointed a winding inter-turn short circuit. Similarly, the inter-turn short circuit of the winding was pointed by proposed and applied by the authors diagnostic method to use a testing coil to measure the axial flux. In the article the method of measurement and interpretation of the results are described in details, and the results of analyzes and field calculations confirming the change in the diagnostic symptoms for a sound machine and the machine with the winding coil inter-turn short circuits are published as well. In conclusion, the article presents a proposal on how to use this method of stator damage detection at a testing station.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł zawiera wyniki badań w ramach projektu wykorzystania cewki do pomiaru strumienia unipolarnego dla uzyskania sygnału diagnostycznego niosącego informacje: o niesymetriach elektrycznych maszyny (zwarcia zwojowe, defekty klatki); o prędkości obrotowej wirnika. Zwarcia zwojowe mogą być wykrywane zarówno w czasie rozruchu (kiedy to ujawniają się najczęściej), jak i w stanie ustalonym. Wykrywanie defektów klatki w stanie ustalonym ma charakter badania porównawczego, które powinno być ponawiane co jakiś czas w celu monitorowania ewentualnego rozwoju uszkodzenia. Dla napędów standardowych, które są zasilane z sieci i pracują w układach otwartych, można poprzez pomiar napięcia odwzorowującego strumień unipolarny dokonywać w razie potrzeby pomiaru i rejestracji prędkości obrotowej, co przeważnie prawie nigdy nie jest zapewniane w warunkach przemysłowych, również dla potrzeb pomiaru stanów dynamicznych i zmienności obrotów. W pracy pokazano, że prosta w swej konstrukcji, tania cewka może być bardzo przydatnym narzędziem diagnostycznym. Diagnozowanie maszyn tą metodą stanowić może cenne uzupełnienie, jak również potwierdzenie wyników badań zrealizowanych przy użyciu innych środków.
EN
The article contains the results of research within the project to use unipolar (axial) flux coil to obtain diagnostic signal carrying the information of: electrical asymmetries of machinery (inter-turn stator short-circuits, cage damages); rotational speed of the rotor. Inter-turn stator short-circuits can be detected both at starting process time (when they appear most often), as well as in steady states. Detection of rotor cage defects in steady states is a comparative survey, which should be repeated from time to time in order to monitor the possible development of damage For standard drives that are powered from the network and work in open systems, by measuring the voltage following a unipolar flux, it is possible as necessary to make measurement and recording of motor speed, which usually is almost never provided under industrial conditions, also for the purpose of measurement of dynamic states and variability of rotation. The study shows that a simple in its construction, cheap coil can be a very useful diagnostic tool. Diagnosing machines using this method can be a valuable supplement, as well as confirmation of the results of studies carried out by other means.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.