تشخیص خطای میله شکسته روتور در موتور القایی قفس سنجابی با استفاده از روش تبدیل موجک پیوسته

نویسندگان

دانشکده مهندسی برق - دانشگاه شاهد

چکیده

به‌دلیل کاربرد فراوان موتورهای القایی در صنایع مختلف، تشخیص خطای سریع و به‌موقع در این نوع موتورها به‌منظور پیشگیری از معیوب‌شدن پروسه‌های صنعتی یک امر ضروری تلقی می‌شود. در این مقاله روشی جدید برای تشخیص خطای میله شکسته روتور که ازجمله خطاهای رایج در موتورهای القایی قفس سنجابی است، ارائه شده است. روش ارائه‌شده برمبنای تحلیل جریان استاتور و پردازش سیگنال به کمک روش تبدیل موجک پیوسته (CWT) است. مزیت روش، تشخیص خطای میله شکسته روتور در حالت کار عادی موتور و در بارهای مختلف است. برای استفاده از این روش تشخیص خطا ابتدا بایستی داده‌های جریان استاتور موتور را در شرایط سالم و معیوب بدست‌آورده و سپس با تحلیل این داده‌ها و استفاده از یک شاخص مناسب خطای موردنظر را تشخیص داد. از روش عناصر محدود (FEM) برای تحلیل موتور در دو حالت سالم و معیوب استفاده خواهد شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Detection of broken rotor bars fault in squirrel cage induction motors using continuous wavelet transform

نویسندگان [English]

  • O Abdi Monfared
  • A. Doroudi
  • A Darvishi
Faculty of Engineering, Shahed University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Induction motors have numerous applications in various industries. In order to avoid industrial processes failures, fast and timely fault detection of motors is essential. In this paper, a novel method is presented for on-line detection of broken rotor bars which is a common rotor faults in induction motors. The method is based on the stator current analysis and signal processing using continuous wavelet transform (CWT). The most advantage of the method is that it detects the broken rotor bars in normal operations and at different loading conditions. In this method, the stator current signal should first be analyzed in the healthy and faulty conditions and then the broken bar can be diagnosed using a proposed index. Finite element method (FEM) is applied to simulate the motor under healthy and faulty conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Squirrel cage induction motors
  • stator current analysis
  • continuous wavelet transform
  • detection of broken bars fault
[1] B. Ayhan, “Linguistic Rule Generation for Broken Rotor Bar Detection in Squirrel-Cage Induction Motors”, North Carolina State University, December 2005.
[2] Kim YH, Youn YW, Hwang DH, Sun JH, Kang DS. High-resolution parameter estimation method to identify broken rotor bar faults in induction motors. IEEE Trans Ind Electron, Vol. 60, Pages 4103–4117, 2013.
[3] P. Vas, “Parameter Estimation, Condition Monitoring, and Diagnosis of Electrical Machines”, Clarendon Press, Oxford, 1993.
[4] منصور اوجاقی، ناصر یزدان دوست، شهریار گل محمد زاده، «تشخیص عیب گردش روغن در یاتاقان لغزشی موتور القایی با استفاده از هارمونیک‌های توان لحظه‌ای»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دروه 46، شماره 4،  صفحات 17-7، 1395.
[5] Khadim Moin Siddiqui and V.K.Giri. “Broken Rotor Bar Fault Detection in Induction Motors using Wavelet Transform”, Int. Conf Proc, IEEE, Computing, Electronics and Electrical Technologies [ICCEET], pp. 1-6, Chennai, India, March, 2012.
[6] J. Siau, A. Graff, W. L. Soong, and N. Ertugrul, “Broken Bar Detection in Induction Motors using Current and Flux Spectral Analysis”, Australasian Universities Power Engineering Conference (AUPEC), Christchurch, New Zealand Oct. Vol. 1, Pages 171-178, 2004.
[7] Ebrahami BM, Faiz J, Lotfi-fard S, Pillay P. Novel indices for broken rotor bars fault detection in induction motors using wavelet transform. Mech Syst Signal Process Vol 30, page 131–145, 2012.
[8] Z. Ye, B. Wu, and A. Sadeghian, “Current Signature Analysis of Induction Motor Mechanical Faults by Wavelet Packet Decomposition”, IEEE Trans. Industrial Electronics, Vol.50, No. 6, Dec. 2003.
[9] Ph.D. Thesis of Neelam Mehala, “Condition Monitoring and Fault Diagnosis of Induction Motor using Motor Current Signature Analysis”, Electrical Engineering Department, NIT Kurukshetra, Oct. 2010.
[10] Turkmenoglu, M. A, “Wavelet-Based Switching Faults Detection”, IET Science, Measurement and Technology, Vol. 4, No. 6, pp. 303 – 331, 2010.
[11] فرشته صادقی، ابوالفضل جلیلوند، سیدهادی حسینی، منیژه صفاری «ارائه یک روش ترکیبی مبتنی بر تبدیل موجک گسسته برای پیش‌بینی بار الکتریکی با استفاده از یک مدل دوبعدی»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دروه 45، شماره 3،  صفحات 113-103، 1394.
[12] S. Nandi, S. Ahmed and H.A. Toliyat, “Detection of Rotor Slot and Other Eccentricity Related Harmonics in a Three Phase Induction Motor with Different Rotor Cages”, IEEE Trans. Vol. 16, No. 3, Pages. 253-260, Sept. 2001.
[13] R. Salehi Arashloo and A. Jalilian, “Design, Implementation and Comparison of Two Wavelet Based Methods for the Detection of Broken Rotor Bars in Three Phase  Induction Motors”, 1st Power Electronic & Drive Systems & Technologie Conference, PEDSTC, Pages 345 – 355, 2010.
[14] C. Costa, M. Kashiwagi, M. Mathias, Rotor failure detection of induction motors by wavelet transform and Fourier transform in non-stationary condition, Mechanical Systems and Signal Processing, Vol. 1, Pages 15-26, July 2015.
[15] Kaikaa MY, Hadjami M. Effects of the simultaneous of static eccentricity and broken rotor bars on the stator current of induction machine. IEEE Trans Ind Electron. Vol. 61, Pages 2452–63, 2014.
[16] Szabo L. , Toth F. , Fekete G. , An Overview on Induction Machine's Diagnosis Methods, Vol.1, Pages 1844-6043, May 2008.  
[17] G. Strang and T. Nguyen,”Wavelets and Filter Banks”, Cambridge, MA: Wellesley Cambridge, 1997.
[18] H. Moghadam, A. Doroudi, M. P. Azimi, ''Flicker Source Tracing by Wavelet Transform'' Vol. 43, Pages 412-421, 09 Feb 2015.
[19] S. Williamson, L.H. Lim, A.C. Smith, Transient analysis of cage-induction motors using finite-elements, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 26 Pages 941–944 1990.
[20] R. Fiser, Application of a finite element method to predict damage induction motor performance, IEEE Transactions on Magnetics Vol. 37, Pages 3635–3639, 2001.
[21] امین درویشی – امید عبدی منفرد – عارف درودی، «تشخیص خطای میله شکسته در ماشین القایی با استفاده از روش المان محدود و آنالیز طیف فرکانسی»، سومین کنفرانس ملی و اولین کنفرانس بین المللی پژوهش­های کاربردی در مهندسی برق، مکانیک و مکاترونیک، تهران، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، 1394