Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mechanical fault detection in rotating electrical machines using MCSA-FFT and MCSA-DWT techniques

Bessous N., Sbaa S., Megherbi A. C.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2019

|

Vol. 67, nr 3

571--582

EN

This paper presents mechanical fault detection in squirrel cage induction motors (SCIMs) by means of two recent techniques. More precisely, we have analyzed the rolling element bearing (REB) faults in SCIM. Rolling element bearing faults constitute a major problem among different faults which cause catastrophic damage to rotating machinery. Thus early detection of REB faults in SCIMs is of crucial importance. Vibration analysis is among the key concepts for mechanical vibrations of rotating electrical machines. Today, there is massive competition between researchers in the diagnosis field. They all have as their aim to replace the vibration analysis technique. Among them, stator current analysis has become one of the most important subjects in the fault detection field. Motor current signature analysis (MCSA) has become popular for detection and localization of numerous faults. It is generally based on fast Fourier transform (FFT) of the stator current signal. We have detailed the analysis by means of MCSA-FFT, which is based on the stator current spectrum. Another goal in this work is the use of the discrete wavelet transform (DWT) technique in order to detect REB faults. In addition, a new indicator based on the MCSA-DWT technique has been developed in this study. This new indicator has the advantage of expressing itself in the quantity and quality form. The acquisition data are presented and a comparative study is carried out between these recent techniques in order to ensure a final decision. The proposed subject is examined experimentally using a 3 kW squirrel cage induction motor test bed.

2

Influence of the main magnetic circuit saturation on stator current spectrum for a cage induction motor with rotor asymmetry

Weinreb K., Węgiel T., Sułowicz M.

Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika

|

2006

|

R. 103, z. 3-E

65-76

EN

This paper contains the results of a numerical analysis of the quantitative and qualitative changes in the Fourier spectrum of the stator current of the model of the cage asynchronous motor with an electric and magnetic rotor asymmetry, taking into consideration the nonlinearity of the main magnetic circuit. The nonlinearity, as it was for cases presented in the previous papers by the authors, is introduced as a local diminishing of the permeance of the air gap in the saturation zones. This phenomenon causes a characteristic arrangement of the elements of the induction matrices in the layout of motor voltage equations for symmetrical components. The analysis of the steady state operated motor using the harmonic balance method allowed us to precisely determine the frequencies of the harmonic components of the spectrum of the stator current, which are linear combinations of the multiplication factor of frequencies: of power supply and of the rotation of the rotor.The selected, calculated current spectra have been compared with the measured current spectra for a sample, high voltage, high power motor. The obtained coincidence of frequencies and varied amplitudes of the harmonic components of the spectrum, depending on the type of the damage of the rotor, are a factor for the application of this method in the diagnostics of the asynchronous motors.

PL

W artykule zostały przedstawione wyniki analizy numerycznej zmian jakościowych i ilościowych widma Fouriera prądu stojana silnika asynchronicznego klatkowego, przeprowadzonej dla modelu silnika z elektryczną i magnetyczną niesymetrią wirnika z uwzględnieniem nieliniowości głównego obwodu magnetycznego. Nieliniowość, podobnie jak w poprzednich pracach autorów, uwzględniana jest przez lokalne zmniejszenie permeancji szczeliny powietrznej w strefach nasycenia, co skutkuje charakterystycznym uporządkowaniem elementów macierzy indukcyjności w zapisie równań napięć silnika w składowych symetrycznych. Analiza ustalonego stanu pracy silnika metodą bilansu harmonicznych umożliwiła precyzyjne określenie częstotliwości harmonicznych składowych widma prądu stojana, będących liniową kombinacją krotności częstotliwości: zasilania i wirowania wirnika. Dla przykładowego wysokonapięciowego silnika dużej mocy wybrane obliczone widma prądu zostały porównane z widmem zmierzonym.Uzyskana zgodność częstotliwości oraz odmienne amplitudy harmonicznych składowych widma, zależnie od rodzaju uszkodzenia wirnika stanowią przesłanki dla aplikacji przedstawionej metody analizy w diagnostyce silników asynchronicznych.

3

Model of a cage induction motor with saturated main magnetic circuit for diagnostic applications

Węgiel T., Weinreb K., Warzecha A., Sułowicz M.

Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika

|

2005

|

R. 102, z. 5-E

101--117

EN

This paper presents mathematical modelling of induction motors, applied to study the effects in the stator currents caused by saturation of the main magnetic coil. The paper describes a way of calculating winding inductances and permeance function with saturation effects. The permeance function has been determined by simplified method from the air-gap geometry. Firstly, a function of a magnetic field line length in the air-gap along circumference has been approximately found. Next it has been corrected by a saturation coefficient. To predict qualitatively and quantitatively the spectra of currents a special harmonic balance method has been used. Chosen results of calculation are represented by currents of stator in steady state for symmetry with and without the saturation effects. The computations compared with real measured results are shown in the paper.Results showed that slotting and saturations introduce important changes to stator current spectrum and respective mathematical models should be applied in diagnostic aspects.

PL

W niniejszym artykule przedstawiono sposób modelowania silników indukcyjnych, który zastosowano do analizy efektów występujących w prądach fazowych stojana, pochodzących od nasycenia głównego obwodu magnetycznego. Zaprezentowano także metodykę obliczania funkcji permeancji oraz indukcyjności uzwojeń z uwzględnieniem efektów wywołanych przez nasycenie. Funkcja permeancji została wyznaczona na podstawie zależności geometrycznych dla szczeliny powietrznej. Na początek określono długości linii sił pola magnetycznego na obwodzie szczeliny powietrznej, a następnie poddano je korekcie, stosując współczynnik nasycenia. W celu znalezienia jakościowych i ilościowych wielkości charakteryzujących widmo prądu stojana zastosowano metodę bilansu harmonicznych. W pracy zamieszczono również wybrane wyniki pomiarów oraz obliczeń dla przypadku symetrii z uwzględnieniem i bez uwzględnienia efektów nasyceniowych.Uzyskane rezultaty pokazują, że żłobkowanie oraz uwzględnienie efektów nasyceniowych wprowadza istotne zmiany w widmie prądów stojana, co potwierdza użyteczność przedstawionych modeli w zastosowaniach diagnostycznych.