جداسازی شاخص خطای عدم تقارن رتور در ماشین های القایی از طریق قاب مرجع چرخان مبتنی بر تابع علامت و الگوریتم گورتزل

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسنده

استادیار دانشکده برق دانشگاه صنعتی شاهرود، سمنان، شاهرود

چکیده

تشخیص خطای عدمتقارن در ماشینهای القایی بر اساس جریان استاتور به جهت حضور نوساناتِ فرکانس پایین گشتاور بار منجر به هشدارهای نادرست میشود. در نتیجه جداسازی عدمتقارن رتور از نوسانات فرکانس پایین گشتاور بار میتواند عملکرد سیستم پایش وضعیت را بهبود بخشد. روشهایی که در گذشته ارائه شده است عموماً به جریان های سه فاز و در برخی روشها به ولتاژهای سه فاز و سرعت گردش رتور نیازمند است. در این مقاله، روشی جدید بر اساس دادههای یک فاز ماشین ارائه شده است. در این رابطه، قاب مرجع چرخان مجازی مبتنی بر تبدیل هیلبرت که به سرعت گردش ماشین نیازی ندارد، ارائه شده است. برای بهبود وضوح طیف خروجی و کاهش محاسبات، روش ارائه شده با روش گورتزل ترکیب شده است. روش ارائه شده به وسیلهی دادههای خودساخته و همچنین دادههای عملی مورد تست و ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که این روش مشخصهی خطای عدمتقارن را از مشخصهی نوسانات فرکانس پایین رتور به خوبی جدا میکند.

کلیدواژه‌ها


[1] Marzebali MH, Kia SH, Henao H, Capolino GA, Faiz J (2016) Planetary gearbox torsional vibration effects on wound-rotor induction generator electrical signatures. IEEE Trans. Ind. Appl. 52 (6): 4770-4780.
[2] Marzebali MH, Faiz J, Capolino GA, Kia SH, Henao H (2018) Planetary gear fault detection based on mechanical torque and stator current signatures of a wound rotor induction generator. IEEE Trans. Energy Convers. 33 (3), 1072-1085.
[3] Soualhi, A, Razik H (2020). Electrical Systems 2: From Diagnosis to Prognosis. John Wiley & Sons.
[4] Abolghasemi V, Marzebali MH, Ferdowsi S (2021) Recursive Singular Spectrum Analysis for Induction Machines Unbalanced Rotor Fault Diagnosis. IEEE Trans. Instrum. Meas. https://10.1109/TIM.2021.3129492.
[5] Kia SH, Hajjaji AEl, Marzebali MH (2019) Planetary gear tooth fault detection using stator current space vector analysis in induction machine-based systems. 23rd International Conference on Mechatronics Technology (ICMT), 1-6.
[6] Puche-Panadero R, Martinez-Roman J, Sapena-Bano A, Burriel-Valencia J (2019) Diagnosis of rotor asymmetries faults in induction machines using the rectified stator current. IEEE Trans. Energy Convers., 35(1), 213-221.
[7] Tang X, Hu B, Wen H (2021) Fault Diagnosis of Hydraulic Generator Bearing by VMD-Based Feature Extraction and Classification. Iran J Sci Technol Trans. Electr. Eng. 45, 1227–1237 https://doi.org/10.1007/s40998-021-00421-0 . (3) 559-569.
[8] Balakrishna P, Khan U (2021) An Autonomous Electrical Signature Analysis-Based Method for Faults Monitoring in Industrial Motors. IEEE Trans. Instrum. Meas., 70, 1- 8.
[9] Batista FB, Lamim Filho PCM, Pederiva R, Silva VAD (2016) An Empirical Demodulation for Electrical Fault Detection in Induction Motors. IEEE Trans. Instrum. Meas., 65.
[10] Martinez-Roman J, Puche-Panadero R, Terron-Santiago C, Sapena-Bano A, Burriel-Valencia J, Pineda-Sanchez M (2021) Low-Cost Diagnosis of Rotor Asymmetries of Induction Machines at Very Low Slip with the Goertzel Algorithm Applied to the Rectified Current. IEEE Trans. Instrum. Meas. 70, 1-11.
[11] Goktas T, Arkan M (2018) Discerning broken rotor bar failure from low-frequency load torque oscillation in DTC induction motor drives. Trans. Inst. Meas. Control. 40(1):279-86.
[12] Hou Z, Huang J, Liu H, Ye M, Liu Z, Yang J (2017) Diagnosis of broken rotor bar fault in openand closed-loop controlled wye-connected induction motors using zero-sequence voltage. IET Electr. Power Appl. 11(7),1214-23.
[13] Kim H, Lee SB, Park S, Kia SH, G. Capolino (2016) Reliable detection of rotor faults under the influence of low-frequency load torque oscillations for applications with speed reduction couplings. IEEE Trans. Ind. Appl., 52(2)1460-1468.
[14] Guellout O, Rezig A, Touati S, Djerdir A (2020) Elimination of broken rotor bars false indications in induction machines. Math. Comput. Simul., 167, 250-266.
[15] Park Y, Choi H, Shin J, Park J, Lee SB, Jo H (2020) Airgap Flux Based Detection and Classification of Induction Motor Rotor and Load Defects During the Starting Transient. IEEE Trans. Ind. Electron., 67(12) 10075-10084.
[16] Park Y, Choi H, Lee SB, Gyftakis KN (2020) Search coil-based detection of nonadjacent rotor bar damage in squirrel cage induction motors. IEEE Trans. Ind. Appl.. 56(5):4748-57.
[17] De Angelo CH, Bossio GR, Garcia GO (2010) Discriminating broken rotor bar from oscillating load effects using the instantaneous active and reactive powers. IET electr. power appl., 4(4), 281-290.
[18] Rajmic P, Prusa Z, Wiesmeyr C (2014) Computational cost of chirp Z-transform and generalized goertzel algorithm. 22nd European Signal Processing Conference (EUSIPCO) 1004-1008.