Fault diagnosis of induction motors in selected working conditions based on axial flux signals

Jarosław Tulicki; Janusz Petryna; Maciej Sułowicz

Titles

Abstract

Artykuł przedstawia możliwość zastosowania sygnału strumienia poosiowego w diagnostyce maszyn indukcyjnych małej mocy, pracujących przy zmiennych warunkach obciążenia. Badaniom poddano przypadki niesymetrii wirnika i obwodu stojana dla stanu ustalonego oraz przejściowego. Pomiary laboratoryjne zostały wykonane na zmodyfikowanym silniku, przystosowanym do pomiaru napięcia wprost proporcjonalnego do strumienia unipolarnego, za pomocą wbudowanej cewki w tarczy łożyskowej. Przykłady uzyskanych przebiegów oraz danych liczbowych uzupełniono o wnioski i przegląd dotychczasowej wiedzy z zakresu zastosowania sygnału strumienia poosiowego w diagnostyce maszyn klatkowych.

The article presents the possibility of using axial flux signals in the fault diagnosis of low-power induction machines working under varying load conditions. The study involved cases of asymmetrical rotors and stators in steady state and transient conditions during start-up. The laboratory measurements were performed on a modified induction motor, which was equipped with a special coil built into the bearing shield allowing the measurement of the voltage proportional to the motor axial flux. Examples of the obtained waveforms and numerical data were supplemented by conclusions and a review of current knowledge concerning the application of the axial flux signal for the purpose of the fault diagnosis of squirrel cage induction motors.

Keywords

asymetria silnika indukcyjnego, strumień osiowy, diagnostyka ; asymmetry induction motor, axial flux, diagnostics

asymmetry induction motor, axial flux, diagnostics

References

[1] Biernat A., Góralski P., Zastosowanie pomiaru strumienia osiowego do okresowej diagnostyki silników indukcyjnych w zakładach przemysłowych, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne nr 4/2014 (104), wyd. BOBRME Komel, 247–252.

[2] Duda A., Petryna J., Sułowicz M., Guziec K., Metoda wstępnej oceny stanu wirnika silnika indukcyjnego przy pomocy dedykowanego przyrządu opartego na pomiarze strumienia poosiowego, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne nr 2/2015 (106), wyd. BOBRME Komel, 59–63.

[3] Frosini L., Borin A., Girometta L., Venchi G., A novel approach to detect short circuits in low voltage induction motor by stray flux measurement, Electrical Machines (ICEM), 2012 XXth International Conference on Marseille.

[4] Glinka T., Maszyny elektryczne i transformatory. Podstawy teoretyczne, eksploatacja i diagnostyka, Instytut Napędów i Maszyn Elektrycznych KOMEL 2015.

[5] Gołębiowski L., Gołębiowski M., Noga M., Skwarczyński J., Strumień osiowy w modelu 3D MES maszyny indukcyjnej, Elektrotechnika i Elektronika, Tom 25, Zeszyt 2, 2006.

[6] Kokko V., Condition Monitoring of Squirrel-Cage Motors by Axial Magnetic Flux Measurements, Department of Electrical Engineering, Optoelectronics and Measurement Techniques Laboratory, University of Oulu, Oulu 2003.

[7] Kowalski Cz.T., Diagnostyka układów napędowych z silnikiem indukcyjnym z zastosowaniem metod sztucznej inteligencji, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2013.

[8] Paszek W., Stany nieustalone maszyn elektrycznych prądu przemiennego, WNT, Warszawa 1986.

[9] Petryna J., Sułowicz M., Duda A., Wykorzystanie strumienia poosiowego do badania stanów dynamicznych maszyn indukcyjnych małej i dużej mocy, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne nr 2/2014 (102), wyd. BOBRME Komel, 165–171.

[10] Petryna J., Sułowicz M., Puzio Ł., Dziechciarz A., Wykrywanie zwarć zwojowych w maszynach elektrycznych na stacji prób z wykorzystaniem cewki do pomiaru strumienia poosiowego, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne nr 2/2015 (106), wyd. BOBRME Komel, 185–190.

[11] Petryna J., Sułowicz M., Duda A., Guziec K., Wykorzystanie strumienia unipolarnego w diagnostyce maszyn prądu przemiennego, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne nr 2/2013 (99), wyd. BOBRME Komel, 85–90.

[12] Pietrowski W., Zastosowanie radialnej sieci neuronowej w diagnostyce uszkodzeń uzwojenia stojana maszyny indukcyjnej klatkowej, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne nr 88/2012, wyd. BOBRME Komel, 93–96.

[13] Pole G.O., Application of Magnetic Fields To Aid The Detection and Diagnosis of Induction Motor Drive Faults, University of Wales Institute Cardiff, January 2009.

[14] Pusca R., Romary R., Fireteanu V., Ceban A., Finite Element Analysis and Experimental Study of The Near-Magnetic Field for Detection of Rotor Faults in Induction Motors, Progress in Electromagnetics Research B, Vol. 50, 2013, 37–59.

[15] Swędrowski L., Pomiary w diagnostyce silników indukcyjnych klatkowych, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2013.

[16] Szymaniec S., Badania, eksploatacja i diagnostyka zespołów maszynowych z silnikami indukcyjnymi, Oficyna Wydawnicza Politechniki Opolskiej, Opole 2013.

[17] Tulicki J., Sułowicz M., Zastosowanie strumienia poosiowego do oceny stanu technicznego silnika klatkowego w trakcie rozruchu. Część I: Niesymetria wirnika, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne nr 2/2016 (110), wyd. BOBRME Komel, 147–154.

[18] Tulicki J., Sułowicz M., Zastosowanie strumienia poosiowego do oceny stanu technicznego silnika klatkowego w trakcie rozruchu. Część II: Zwarcia zwojowe, łączna asymetria obwodu stojana i wirnika, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne nr 2/2016 (110), wyd. BOBRME Komel, 155–162.

[19] Weinreb K., Duda A., Petryna J., Sułowicz M., Diagnostyka ekscentryczności silnika indukcyjnego w oparciu o pomiar strumienia poosiowego, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne nr 2/2015 (106), wyd. BOBRME Komel, 13–20.

[20] Zieliński T.J., Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Od teorii do zastosowań, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 2007.

[21] Pietrowski W., Wavelet analysis of axial flux in an induction machine on no-load test, Przegląd Elektrotechniczny, Vol, 7b, 2012, 20–23.

[22] Pietrowski W., Application of Radial Basis Neural Network to diagnostics of induction motor stator faults using axial flux, Przegląd Elektrotechniczny, Vol. 6, 2011, 190–192.

[23] Głowacz A., Diagnostics of direct current machine based on analysis of acoustic signals with the use of symlet wavelet transform and modified classifier based on words, Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability, Vol. 16, no. 4, 2014, 554–558.

[24] Ludwinek K., Measurement of momentary currents by Hall linear sensor, Przegląd Elektrotechniczny, Vol. 85, Issue 10, 2009, 182–187.

[25] Głowacz A., Głowacz Z., Diagnostics of induction motor based on analysis of acoustic signals with application of FFT and classifier based on words. Archives of Metallurgy and Materialsvol, 55, issue. 3, 2010, 707–712.

Information

Information: Technical Transactions, 2016, Electronical Engineering Issue 3-E 2016, pp. 99 - 113

DOI: https://doi.org/10.4467/2353737XCT.16.269.6068

Article type: Original article

Titles:

Polish:

Fault diagnosis of induction motors in selected working conditions based on axial flux signals

English:

Fault diagnosis of induction motors in selected working conditions based on axial flux signals

Authors

Jarosław Tulicki

Department of Electrical and Computer Engineering, Institute of Electromechanical Conversion, Cracow University of Technology

Janusz Petryna

Institute of Electromechanical Energy Conversion, Faculty of Electrical and Computer Engineering, Cracow University of Technology

Maciej Sułowicz

Instytut Elektromechanicznych Przemian Energii, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Politechnika Krakowska

Published at: 29.12.2016

Article status: Open

Licence: None

Percentage share of authors:

Jarosław Tulicki (Author) - 33%

Janusz Petryna (Author) - 33%

Maciej Sułowicz (Author) - 34%

Article corrections:

-

Publication languages:

English

View count: 1762

Number of downloads: 1628

<p> Fault diagnosis of induction motors in selected working conditions based on axial flux signals</p>

Pobierz pełny tekst

Titles

Abstract

Keywords

References

Information

Authors