Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analiza przebiegów mocy chwilowej silnika indukcyjnego z uszkodzonymi prętami klatki wirnika z wykorzystaniem pakietu Matlab/Simulink

Borchert A.

Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering

|

2018

|

No. 95

221--230

PL

Analiza przebiegów mocy czynnej i biernej jest istotne przy analizie stanu maszyn elektrycznych prądu przemiennego do celów diagnostyki [4]. W przypadku analizy wartości chwilowych mocy czynnej i biernej w zastosowaniu do diagnostyki uszkodzeń wirnika maszyny indukcyjnej niezbędne jest przeprowadzenie analizy częstotliwościowej oraz zidentyfikowanie składników charakterystycznych dla uszkodzenia w przebiegach mocy silnika indukcyjnego. Do opracowania algorytmu najwygodniej jest przeprowadzić symulacje pozwalające na znalezienie symptomów uszkodzenia. Artykuł prezentuje model symulacyjny maszyny sprawnej oraz maszyny z uszkodzonymi prętami klatki wirnika silnika induckyjngo wykonanego z wykorzystaniem pakietu Matlab/ Simulink.

EN

Analysis of active and reactive power waveforms is important for the analysis of the condition of AC electric machines for the diagnosis of electrical machines [4]. In the case of the analysis of the momentary active and reactive power for the purposes of diagnostics of rotor induction faults, it is necessary to perform frequency analysis and to find components characteristic for damage in the power waveforms of the induction motor. To develop the algorithm, it is most convenient to perform simulations allowing to find symptoms of damage. The article presents a simulation model of a working machine and a machine with damaged rods of an induction motor cage made using the Matlab / Simulink package.

2

Wykorzystanie sztucznych sieci neuronowych do diagnostyki wirnika silnika indukcyjnego w układzie sterowania polowo-zorientowanego

Dybkowski M.

Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały

|

2014

|

Vol. 70, nr 34

37--47

PL

W artykule przedstawiono możliwości wykorzystania sztucznych sieci neuronowych do wykrywania uszkodzenia wirnika silnika indukcyjnego w strukturze sterowania polowo-zorientowanego DFOC. Sprawdzono i opisano wpływ uszkodzenia prętów klatki wirnika na przebiegi wybranych zmiennych stanu napędu, wyznaczono charakterystykę zmienności częstotliwości uszkodzeniowej w funkcji prędkości i momentu silnika. Wykonano detektor bazujący na teorii sztucznych sieci neuronowych i sprawdzono go w różnych warunkach pracy.

EN

In the paper the influence of broken rotor bars to the properties of vector controlled induction motor drive system was checked. Characteristic frequency was shown. The rotor fault detector based on the neural network was described and tested in simulation. Proposed algorithm was applied in the Direct Field Oriented Control Structure of Induction Motor. Control structure was tested and checked during different drive operation. Simulation results were performed in Matlab Simulink software.

3

Diagnostyka uszkodzeń silnika indukcyjnego w dynamicznych stanach pracy z wykorzystaniem sygnałów w domenie czasu i częstotliwości

Sułowicz M., Zając M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2014

|

Nr 4(104)

271--277

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań diagnostycznych silnika indukcyjnego przy wykorzystaniu sygnałów prądów fazowych w niestacjonarnych stanach pracy spowodowanych skokowymi zmianami momentu obciążenia. Zastosowano metodę analizy opartą na wykorzystaniu transformaty falkowej. Zbiory falkowych funkcji bazowych użytych w testach diagnostycznych zbudowano w oparciu o rzeczywiste przebiegi prądów fazowych. Pokazano wyniki badań przebiegów dynamicznych silnika z dwoma rodzajami uszkodzeń prętów klatki wirnika porównując je następnie z wynikami testów dla silnika nieuszkodzonego. Analiza przeprowadzona w dziedzinie czasu i częstotliwości potwierdziła, że zastosowana metodyka umożliwia identyfikację rodzaju uszkodzenia wirnika.

EN

The paper presents the results of diagnostic tests using the phase current signals in non-stationary operating conditions of the induction motor due to step changes of the load torque. The method of signal analysis is based on the use of wavelet transform. The sets of wavelet basis functions used by the authors in diagnostics analysis were built on the basis of the real waveforms of phase currents. The paper presents the results of the wavelet decomposition of the phase current signal for the two types of the rotor faults, then compared them with the results obtained for the motor without faults. The analysis in the time-frequency domain confirmed that the applied methodology allows the identification of the type of the rotor fault.

4

A new method to diagnose rotor faults in 3-phase induction motors coupled to time-varying loads

Cruz S., Gaspar F.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2012

|

R. 88, nr 1a

202-206

EN

This paper proposes a new method, based on the analysis of the active and reactive powers of the induction motor, for the diagnosis of rotor faults in motors coupled to time-varying loads. This new method is able to discriminate the presence of a true rotor fault from a time-varying load and can be used even when both the fault and the load torque variation coexist. A theoretical analysis complemented with experimental results support the effectiveness of this new diagnostic approach for the detection of rotor faults in operating three-phase induction motors.

PL

Zaproponowano nową metodę diagnozowania uszkodzeń wirnika bazującą na analizie mocy czynnej i biernej przy zmieniającym się obciążeniu. Wyniki eksperymentu poparte analizą teoretyczną potwierdziły skuteczność tej metody.

5

Filtr UKF w diagnostyce wirnika silnika asynchronicznego

Gołębiowski L., Gołebiowski M., Mazur D.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2011

|

R. 87, nr 8

48-52

PL

Określenie ilości pękniętych awaryjnie prętów, czy odcinków pierścieni klatki wirnika silnika asynchronicznego jest ważnym zagadnieniem podczas eksploatacji tej maszyny. Zastosowany w tym celu filtr UKF dawał dokładne informacje, podając numery uszkodzonych prętów czy 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. Testowano metodę określania numerów pękniętych prętów i odcinków pierścieni wirnika oraz metodę wykrywania tylko pękniętych prętów klatki wirnika. Opracowana metoda nadaje się do ochrony dużych, kosztownych napędów asynchronicznych.

EN

Determining the number of broken bars due to the failure or the number of ring segments of the rotor cage of the asynchronous motor is the important problem during the operation of such machine. UKF filter, used to achieve this goal, gave exact information: numbers of broken bars and ring segments. For receiving such exact information the filter needed the measurements of the stator currents and currents of the additional onewinding coils placed at stator teeth and loaded by big resistance (~1 k). The measurement of the rotation speed of the rotor and connected with this the angle of the machine shaft rotation was needed also. The method of determining the numbers of broken bars and ring segments of the rotor and the method of detecting only the broken bars of the rotor cage were tested. The presented method can be used for protecting big and expensive asynchronous drives.

6

Akustyczny detektor uszkodzeń silnika indukcyjnego

Pawlak M., Kupczyński K.

Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały

|

2010

|

Vol. 64, nr 30

344-354

PL

Powszechnie wiadomo, że pojawiające się w silniku uszkodzenia natury mechanicznej i elektrycznej powodują zwiększoną emisję drgań maszyny. Zjawisko to jest często wykorzystywane do oceny stanu technicznego silnika przy zastosowaniu aparatury diagnostycznej, wyposażonej w czujniki drgań - akcelerometry. Można również zauważyć, że w uszkodzonej maszynie zjawisku wibracji towarzyszy często wzrost emisji hałasu, który może być wykorzystany jako symptom uszkodzenia. Niniejszy artykuł przedstawia możliwości wykorzystania sygnałów akustycznych, emitowanych przez pracujący napęd elektryczny, do diagnostyki uszkodzeń łożysk tocznych oraz prętów klatki wirników silników indukcyjnych. Przedstawiono również metody analizy sygnałów akustycznych, takie jak: analiza widmowa, analiza obwiedni oraz funkcja autokorelacji.

EN

It is well known that emerging electrical and mechanical failures in the induction motor cause increased vibration emission of the machine. This phenomenon is often used to assess the condition of the motor using diagnostic devices equipped with vibration sensors - accelerometers. You may also be noted that in the faulty motor vibration phenomenon is often accompanied by increased noise, which can be used as a symptom of failure. This article presents the possibility of using acoustic signals emitted by the working electric motor, to fault diagnosis of rolling bearings and cage rotor of induction motors. Also the methods for the analysis of acoustic signals, such as spectral analysis, envelope analysis, and autocorrelation function was presented.

7

Wykrywanie uszkodzeń wirników silników indukcyjnych z wykorzystaniem analizy falkowej i sztucznych sieci neuronowych

Kanior W.

Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały

|

2009

|

Vol. 63, nr 29

282-293

PL

Wczesne wykrywanie uszkodzeń wirników klatkowych zwykle jest realizowane metodą monitorowania prądu stojana MCSA (ang. Motor Current Signature Analysis). W sygnale prądu stojana występują tzw. harmoniczne poślizgowe, których amplituda zależy nie tylko od stopnia uszkodzenia wirnika ale również od obciążenia silnika. Dodatkowo przy zasilaniu silnika napięciem o regulowanej częstotliwości amplituda maleje dla niskich częstotliwości napięcia zasilania. Dlatego też, klasyczne metody stosowane w obecnych systemach diagnostycznych, oparte o analizę sygnałów za pomocą transformaty Fouriera FFT obarczone są ograniczeniami. Zachodzi potrzeba sięgnięcia po bardziej złożone metody przetwarzania sygnałów, które można zastosować do analizy sygnałów niestacjonarnych i szybko zmiennych w czasie. W artykule przedstawiono wyniki zastosowania pakietowej transformaty falkowej (WPD) i sztucznych sieci neuronowych (SSN) do budowy neuronowego detektora uszkodzeń wirnika. Badania eksperymentalne przeprowadzono na silniku Sh 100L-4 o mocy 3,0kW, który był zasilany z przekształtnika częstotliwości VACON.

EN

Early fault detection and diagnosis is very important in evaluation of technical state of the induction motor drives. In this paper the detection of damages of electrical drive was made using Motor Current Signature Analysis (MCSA) method and Packed Wavelet Decomposition (PWD). Based on the obtained energy levels in different decomposition nodes, the neural networks (of perceptron type) were trained and used as rotor fault detectors of the induction motor fed from frequency converter.

8

Projektowanie neurodetektorów uszkodzen wirników silników indukcyjnych zasilanych z przemiennika częstotliwosci

Pawlak M.

Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały

|

2009

|

Vol. 63, nr 29

238-251

PL

W ostatnim czasie diagnostyka eksploatacyjna napedów elektrycznych z silnikami indukcyjnymi odgrywa coraz wieksza role. Nieustannie poszukuje sie nowych rozwiazan w zakresie sprzetowej realizacji aparatury diagnostycznej, pozwalajacej na ocene stanu technicznego silnika w czasie jego normalnej pracy. Jednym z czesciej wykorzystywanych sygnałów diagnostycznych jest prad fazowy silnika, mierzony zarówno w układach napedowych zasilanych bezposrednio z sieci energetycznej, jak i z falownika. Do oceny stopnia uszkodzenia silnika coraz czesciej wykorzystuje sie sztuczne sieci neuronowe, które po uprzednim wytrenowaniu staja sie praktycznym narzedziem diagnostycznym. Jednak opracowanie skutecznego neurodetektora uszkodzen silnika jest zadaniem trudnym, które wymaga pewnego doświadczenia. Do najważniejszych etapów projektowych należa: wybór struktury sieci neuronowej, odpowiedni dobór cech diagnostycznych stanowiacych sygnały wejsciowe sieci oraz odpowiednio przeprowadzony proces uczenia sieci. Niniejszy artykuł przedstawia praktyczne wskazówki, które moga byc pomocne przy projektowaniu i trenowaniu neuronowych detektorów uszkodzeń wirnika silnika zasilanego z przemiennika częstotliwości.

EN

Recently, the on-line monitoring of induction motors condition is very important issue in the industry. Early detection of abnormal operating condition of the motor allows to avoid serious breakdown of the drive system. One of the most popular noninvasive method applied for induction motor faults detection purposes is the motor current signature analysis (MCSA). This method is frequently used for rotor failures detection, in connection with the artificial intelligence techniques, such as neural networks. The neural fault detectors can be attractive diagnostic tool, after properly performed training process. Unfortunately, practical realization of the effective neural networks-based rotor faults indicator seems be difficult task, because it requires an extensive knowledge and a broad experience. The most important stages of designing process are: a choice of neural network structure, choice of diagnostic pattern, specification of input signals vector and using appropriate training algorithm. This paper presents a practical directions for designing and training of the neural network based rotor fault detectors of induction motor, supplied from frequency inverter.

9

Zastosowanie funkcji okien czasowych w diagnostyce wirników silników indukcyjnych

Pawlak M.

Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały

|

2008

|

Vol. 62, nr 28

520-527

PL

Do wykrywania podstawowych uszkodzeń silników indukcyjnych powszechnie stosuje się metodę analizy częstotliwościowej prądu stojana, która polega na ekstrakcji charakterystycznych składowych częstotliwościowych, będących symptomami uszkodzeń. Niewłaściwy dobór parametrów analizy widmowej prowadzi do powstania przecieku widmowego. Zjawisko to prowadzi do niepoprawnej interpretacji uzyskanych wyników analizy, czego skutkiem jest niewłaściwa ocena stanu technicznego silnika. W artykule przedstawiono praktyczne wskazówki dotyczące stosowania operacji okienkowania oraz doboru funkcji okien czasowych w analizie widmowej prądu stojana, zastosowanej do wykrywania uszkodzeń wirników silników indukcyjnych. Przedstawione wyniki analizy częstotliwościowej prądu stojana zostały opracowane na podstawie rzeczywistych sygnałów pomiarowych silnika z uszkodzonym wirnikiem.

EN

The paper deals with rotor fault diagnosis problems of the induction motor based on the analysis of stator current using discrete Fourier transform (DFT). Improper selection of spectral analysis parameters leads to stator current spectrum deformation, caused by spectral leakage. It involves incorrect interpretation of spectral analysis results and finally contributes to faulty diagnosis. Since most real signals are not periodic in the predefined data block time periods, a window function must be applied to correct for leakage. In this paper practical directions for using windowing operation and choice of optimal windowing functions for rotor fault diagnosis purposes was presented.

10

Zastosowanie filtru Kalmana do wykrywania uszkodzeń wirnika silnika indukcyjnego

Kowalski C. T., Dyrcz K., Wierzbicki R.

Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały

|

2007

|

Vol. 60, nr 27

158-167

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań symulacyjnych oraz eksperymentalną weryfikacje zastosowania filtru Kalmana do diagnostyki uszkodzeń wirnika silnika indukcyjnego zasilanego z przemiennika częstotliwości PWM. Zaprezentowano model matematyczny silnika oraz algorytm filtru Kalmana. Uzyskane wyniki eksperymentu potwierdzają przydatność metody estymacji rezystancji uzwojenia wirnika do wykrywania i oceny stopnia uszkodzenia wirnika silnika indukcyjnego.

EN

In this paper possibilities of the application of the Kalman filter algorithm to the rotor fault detection of induction motor fed by P WM inverter are presented. The induction motor condition is analyzed using estimated rotor resistance. The motor mathematical model and Kalman filter algorithm are described. Simulation and experiment results are shown. Usefulness of the rotor resistance estimate method to detection and rotor condition evaluation of induction motor are confirmed by experiment results.

11

Neuronowo-rozmyty detektor uszkodzeń wirnika silnika klatkowego

Pawlak M.

Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały

|

2005

|

Vol. 58, nr 25

316-327

PL

Diagnostyka eksploatacyjna silników indukcyjnych polega na ocenie stanu technicznego maszyny podczas jej normalnej pracy. W tym celu stosuje się różne rozwiązania sprzętowe aparatury diagnostycznej, które nierzadko wymagają zainstalowania różnego rodzaju czujników wielkości elektrycznych i nieelektrycznych. Zabudowa tych czujników nie zawsze jest możliwa. Dlatego też, w ostatnim czasie dąży się do opracowania uniwersalnych urządzeń monitorująco-diagnostycznych, które do poprawnej pracy wymagają jedynie informacji o podstawowych sygnałach pomiarowych silnika, takich jak prąd czy napięcie. Jednak symptomy poszczególnych uszkodzeń silnika, jakie pojawiają się w tych sygnałach zależą od wielu czynników, określenie stopnia danego uszkodzenia jest zadaniem bardzo trudnym. Jednym z rozwiązań tego problemu jest zastosowanie metod sztucznej inteligencji, w roli detektorów i klasyfikatorów uszkodzeń. W referacie przedstawiono przykład neuronowo-rozmytego detektora stopnia uszkodzenia wirnika, który został opracowany i przetestowany na stanowisku laboratoryjnym z silnikiem indukcyjnym o mocy 1,5 kW.

EN

This paper presents a simple neural-fuzzy-based system for induction motor fault diagnosis. This system uses non-invasive on-line monitoring techniques based on spectral analysis of the motor current and motor current Park's Vector modulus, for detecting the occurrence of rotor cage faults in operating three-phase induction machines. The on-line real-time expert system for rotor fault diagnosis was proposed and tested on a 1,5 kW squirrel-cage induction motor. The obtained results provide a satisfactory level of accuracy.

12

Sztuczne sieci neuronowe w wykrywaniu uszkodzeń klatki silników indukcyjnych

Nykliński A., Rad M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2003

|

Nr 66

81-83

EN

This paper presents the possibility of using the neural network in procedure of detecting rotor faults of induction machine. The procedure is based on the recognition of the anomalous component at frequency (l-2s)f(o), that arises in the stator starting current when a fault occurs. A neural network is able to recognize these faults. The chosen neural network has a structure with 3 neurons in the hidden layer, 50 input, 1 output and a sigmoidal neuron. It is remarkable, that the training set for net learning is obtained by a simulation of this particular component of starting current, but without using a dynamical model of the machine. As an effect of machine test we obtain an answer: "good" or "bad". The procedure gives quite acceptable results that can be fatherly improved.

13

Rozkład pola magnetycznego i charakterystyki dynamiczne silnika indukcyjnego z uszkodzonym jednym prętem klatki wirnika

Zawilak J., Antal M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2003

|

Nr 65

117-122

EN

This paper includes the stationary and the transient characteristics of torque and current as well as the field distribution in air gap of low power induction motor (squirrel-cage motor) with deep slots winding. These characteristics and filed distribution were determined for aforementioned motor with a failure of single bar in rotor cage. On the basis of the stationary characteristics there was carried out the harmonic analysis of the magnetic field during both the rated load for stationary state (s=0,06) and the stationary short-circuit (s=1). On the basis of the transient characteristics there was carried out the harmonic analysis of the armature currents during both start-up and steady state. These stationary and transient characteristics were calculated by means of the circuit-field model of induction motor, which took into consideration the following things: connection of the end part, shorted rings of rotor, air gap, nonlinearity of magnetic circuit, symmetric system of voltage feed. The same computations were made for the induction motor without failure in order to compare the obtained results together. This comparison makes it possible to estimate the diagnosis meaning of modifi cation of the various physical parameters of induction motor (induction of magnetic field, electromagnetic moment, speed of rotation, currents of stator winding and rotor bars). These modifications can be effect of not large serious failures as well as the technology errors. Computed modifications of both current values and phases for each bar of damaged rotor make possible to predict the damage progress of induction motor during further work.

14

Quality control of the electrical machine elements

Chuchman Y., Svirschev V., Chornenkij N.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2003

|

Nr 66

103-107

EN

The diagnostic method for the AC and DC machine stators and rotors condition estimation before and after repair is proposed. It provides complex quality control of those elements. Method based apparatus has been worked out, that provides fast and reliable control of the rotors and stators magnetic and electric parameters, such as specific losses in separate parts of the laminated steel cores, hysteresis loop parameters, winding and insulation resistance as well. Description of the main features, functioning principles and processing algorithms are given. The results of the experimental test cage rotors of the induction motors are presented.

PL

Praca dotyczy w szczególności diagnostyki pęknięć w klatkach wirników. Proponowana metoda bazuje na pomiarach wielkości magnetycznych (pomiar i całkowanie napięcia wzbudzanego i mierzonego za pomocą dodatkowych cewek - wzbudzającej i pomiarowej). Na podstawie zmierzonych prądów i napięć obliczana jest pętla histerezy, straty w rdzeniu, współczynnik mocy. Cechą proponowanej metody jest użycie napięcia prostokątnego i ograniczenie czasu jego trwania prądem progowym.

15

Wpływ stopnia uszkodzenia wirnika na widmo prądów stojana silników klatkowych niesymetrycznych

Dybowski P.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2002

|

Nr 64

111-115

EN

Asymmetry of induction motor, as eccentricity or fracture of bars or end-ring segments of a cage has an effect on harmonic spectrum of stator currents. Amplitudes of diagnostic signals {1š2s)f(0)} depend on level of rotor defect. Calculation results of influence of level of rotor damage on diagnostic signals in stator current are presented in this paper. Calculations were made for 7.5 kW squirrel-cage induction machine and for symmetrical and asymmetrical supply. Dynamical model of this machine calculates harmonics of stator, rotor and stator-rotor inductances accounting for only global saturation of the air-gap region. The model considered various rotational speeds of the rotor.