فصلنامه علمی کارافن

فصلنامه علمی کارافن

تشخیص خطای عایق میان لایه‌ ورقه‌های هسته استاتور در موتورهای القایی سه فاز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (کاربردی)

نویسندگان
گروه برق، دانشکده مهندسی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
چکیده
وقوع خطا در پوشش عایقی ورقه‌های هسته استاتور باعث ایجاد نقطه داغ و رشد و گسترش محدوده خطا می‌شود. با ادامه این روند، به دلیل افزایش بیش‌ازحد دما، عایق سیم‌پیچ دچار شکست شده و سبب سوختن ماشین الکتریکی می‌گردد. هدف این مقاله ارائه روشی غیرتهاجمی با قابلیت اجرا بصورت آنلاین برای تشخیص خطای عایق میان لایه‌ای هسته استاتور در موتورهای القایی سه‌فاز است. از روش اجزای محدود برای شبیه‌سازی موتور القایی در حالت‌های سالم و خطا استفاده می‌شود. سپس، طیف‌های فرکانسی گشتاور القایی و جریان‌ استاتور در شرایط سالم و خطا مقایسه می‌شوند. نتایج مقایسه حاکی از پدید آمدن یا تقویت دامنه بعضی هارمونیک‌ در اثر بروز خطا است. با بررسی میزان تأثیر شدت خطا، سطح بار موتور و ولتاژ تغذیه نامتعادل بر دامنه هارمونیک‌های مزبور، هارمونیک خاصی در مجاورت هارمونیک 15 جریان استاتور به عنوان شاخص خطا انتخاب می‌شود. با وقوع خطای نسبتا ضعیف، دامنه نرمالیزه این هارمونیک از 88/11- به 55/57- دسیبل رشد پیدا کرده و با کمی افزایش شدت خطا به 49/90- دسیبل می‌رسد. از بی‌باری تا بار کامل، بسته به شدت خطا، دامنه این هارمونیک حداکثر 3/9 دسیبل تغییر می‌کند. نامتعادل شدن ولتاژهای سه‌فاز استاتور هم موجب تقویت دامنه این هارمونیک در حالت سالم می‌شود ولی در حد تقویت ناشی از بروز خطا نیست. در شرایط خطا میزان تاثیر نامتعادلی ولتاژهای سه‌فاز بر دامنه هارمونیک منتخب در حد 2/5 دسیبل است. خطای مشابه در یک موتور القایی واقعی ایجاد شده و آزمایش‌های لازم روی آن انجام می‌پذیرد. نتایج آزمایشگاهی حاصله نتایج شبیه‌سازی را تایید می‌نماید.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Detecting Stator Core Interlaminar Insulation Failure in Three-phase Induction Motors

نویسندگان English

Bahram Nouri
Mansour Ojaghi
Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, University of Zanjan, Zanjan, Iran
چکیده English

Fault occurrence in insulation coating of stator core lamina causes creating hot spot, growing the fault and expanding its area. Consequently, winding insolation breakdowns occur due to excessive temperature rise, which causes electrical machine to burnout. This paper aims to present a non-invasive method with online performing capability to detect stator core interlaminar insulation fault in three-phase induction motors. Finite elements method is used to simulate the induction motor in healthy and faulty conditions. Then, frequency spectra of induced torque and stator current are compared in healthy and faulty conditions. The comparison shows creating or intensifying some harmonics due to the fault. Examining effects of the fault severity, motor load level and supply voltage unbalance on amplitudes of the harmonics, a specific harmonic next to 15th harmonic of the stator current is selected as the fault index. Occurring a rather weak fault, normalized amplitude of this harmonic rises from -88.11db to -55.57 db, and then, to -49.90 db by a small increase in the fault severity. From no-load to full-load, depending on the fault severity, amplitude of this harmonic may change up to 3.9 db. Stator voltages unbalance intensifies this harmonic in the healthy state, too, but not as much as its intensification due to the fault occurrence. Under fault condition, unbalance voltages effect on the amplitude of the selected harmonic is up to 2.5 db. Similar fault is created in a real induction motor and required tests are performed on it. The experimental test results approve the simulation results.

کلیدواژه‌ها English

Online fault diagnosis
interlaminar insulation defect
laminated stator core
non-invasive method
three-phase induction motor

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 14 دی 1404

  • تاریخ دریافت 22 اسفند 1403
  • تاریخ بازنگری 16 تیر 1404
  • تاریخ پذیرش 14 دی 1404