Detection of Synchronous Motor Inter-Turn Faults Based on Spectral Analysis of Park’S Vector / Detekcja Zwarc Zwojowych W Silniku Synchronicznym Bazujaca Na Analizie Spektralnej Wektora Przestrzennego Pradu Twornika

Abstract

This paper describes detection of synchronous motor inter-turn faults based on symptoms contained in stator phase currents. Armature short circuit, caused by insulation degradation are quite commonly occurring defects in electrical machines. Initially, short circuit comprises mostly single coils, causing the temperature rise due to higher value of current, which can reach up to tens times of the rated value. At the same time the phase current does not increase significantly. Increased temperature leads to rapid damage of the insulation and shorting the adjacent coils spreading the fault to the entire winding in a short time. Thus, it is very important to detected this type of fault in its early stage. Unfortunately currently used motor protection devices are insensitive to short-circuits of a small number of turns, because they cause too small quantitative changes in the phase currents. Phase currents begin to rise to the level detectable by protection devices when a large part of the winding is already covered by a fault. Therefore, there is a need for research on diagnostics of this type of damage. For the purpose of this paper a stepped short circuit fault of one coil group in the stator phase winding is performed. Shorting resistance values are chosen so that the short fault is diagnosed in its early stage. Spectral analysis of stator phase currents is carried out followed by spectral analysis of stator currents Park's vector. Comparison of the results of both studies shows that the signal of stator current Park's vector is more suitable in diagnostics of this type of faults.Keywords: synchronous motor, faults diagnostics, Park's vector Artykuł opisuje wykrywanie zwarć międzyzwojowych w silniku synchronicznym na podstawie sygnałów prądów fazowych stojana. Zwarcia w obwodzie twornika, powstałe na skutek degradacji izolacji są dość powszechnie występującymi uszkodzeniami w maszynach elektrycznych. Początkowo zwarcie obejmuje najczęściej pojedyncze zwoje powodując wzrost ich temperatury na skutek przepływu prądu o dużej wartości, dochodzącej nawet do kilkudziesięciokrotności prądu znamionowego. Prąd fazowy w tym czasie nie ulega znacznemu zwiększeniu. Pod wpływem zwiększonej temperatury dochodzi w bardzo krótkim czasie do uszkodzenia izolacji sąsiednich zwojów i zwarcie bardzo szybko rozprzestrzenia się obejmując w dość krótkim czasie całe uzwojenie. Zatem bardzo ważne jest, aby tego typu uszkodzenie wykrył w jego początkowym stadium. Niestety stosowane obecnie układy zabezpieczeń są niewrażliwe na zwarcia niewielkiej liczby zwojów, gdyż powodują one zbyt małe zmiany ilościowe w prądach fazowych. Prądy fazowe zaczynają wzrastać do poziomu, na który mogą zareagować zabezpieczenia dopiero wtedy, gdy zwarcie obejmuje już znaczną część uzwojenia. Dlatego istnieje potrzeba badań tego typu uszkodzeń. Na potrzeby artykułu dokonywano stopniowanego zwarcia grupy zezwojów w jednej z faz stojana. Wartości rezystancji zwierającej dobrano tak, aby była to diagnostyka we wczesnym stadium uszkodzenia. Przeprowadzona została a...

Recognition of acoustic signals of induction motor using FFT, SMOFS-10 and LSVM

“…They also develop early fault detection methods [1,5,6,[10][11][12][13][14][15]. Especially non-invasive methods are developed such as: acoustic, vibrations, thermal, magnetic [3,14,19,27,28,29,35,36,38].…”

“…These motors have low maintenance and low price. To reduce maintenance costs scientists analyze mechanical properties of materials [18,20,25,30].They also develop early fault detection methods [1,5,6,[10][11][12][13][14][15]. Especially non-invasive methods are developed such as : acoustic, vibrations, thermal, magnetic [3, 14, 19, 27, 28, 29, 35, 36, 38].…”