Stator inter-turn short circuit (ITSC) faults are one of the common sources for induction machine failure affecting their reliable operation. In this thesis, a finite element (FE) model is developed to study the ITSC fault. The FE model is developed for a prototype induction machine that has the potential to emulate an ITSC fault in the stator. With the developed FE model of the prototype machine, a simulation study is performed to understand the behaviour of various electrical and magnetic quantities in time- and frequency-domain. The investigated quantities are potentially good signatures of the stator winding faults and they are therefore suitable to use in a condition monitoring system. The prototype machine with ITSC faults has been tested in an experimental setup and the results are compared to the simulation and also to analytical results. For the fault current it was found a good agreement between analytical results, FE simulations and experimental results. Moreover, the FE simulation results of the negative-sequence stator current amplitude present a minor mismatch with the analytical and experimental results. The reason for this mismatch is due to an inaccurate knowledge of the prototype machine geometrical parameters. / Kortslutning mellan varven i en asynkronmotors statorlindning (ITSC) är en av de vanligaste källorna för fel som påverkar dess drifttillförlitlighet. I detta examensarbete utvecklas en finit-element (FE) modell för att studera ITSC- fel. FE-modellen är utvecklad för en asynkronmotorprototyp som kan emulera ITSC-fel. Med den utvecklade modellen utförs en simuleringsstudie för att förstå beteendet hos olika elektriska och magnetiska egenskaper både i tids- och frekvensdomän. Dessa egenskaper är goda indikatorer av statorlindningsfel och kan därför med fördel användas i ett tillståndsövervakningssystem. Prototypmaskinen har testats experimentellt och de erhållna resultaten jämförs med FE-simuleringen och analysresultaten. Det analytiska resultatet, FEM- simuleringarna och den experimentella utvärderingen uppvisade god överrensstämmelse vad gäller felströmmen. Dock finns det en mindre avvikelse när det gäller amplituden hos statorströmmens negativa fasföljd. Orsaken till denna avvikelse är att prototypmaskinens geometri inte är helt känd.

Condition monitoring techniques can be employed to enhance reliability of electric machinery. The stator winding fault is one of the dominant causes for the failure of induction machines. In this work, the condition monitoring of an inverter-fed induction machine using high-frequency signal injection based technique is investigated. Initially, an analytical model of the induction machine with a stator inter-turn fault is developed. Subsequently, the behaviour of the induction machine in the presence of stator inter-turn fault is analyzed using the symmetrical component theory. Because of their use for fault diagnosis purposes, the analytical expressions for the fundamental and high-frequency symmetrical component currents are derived. The high-frequency signal injection is performed by adding a balanced three-phase high-frequency low-magnitude voltage to the fundamental excitation voltage. The resulting high-frequency negative-sequence current component can be used as reliable fault indicator to detect stator inter-turn faults. The effectiveness of the high-frequency negative-sequence current as a fault indicator is compared with the fundamental negative-sequence current, which is one of the traditionally used fault indicators for detecting these faults. The high-frequency signal injection technique proposed in this work is tested experimentally on a prototype machine in a laboratory set-up. The use of the proposed fault indicator is found to be advantageous when compared to the use of the traditional fault indicator for variable-frequency drives. In particular, it is shown that the proposed fault indicator is less dependent from the drive operating conditions than the traditional fault indicator. / Tillståndsövervakning är en teknik som kan användas för att förbättra tillförlitligheten hos elektriska maskiner. För asynkronmaskiner är fel i statorlindningen en av de dominerande orsakerna som leder till problem. I detta arbete undersöks tillståndsövervakning av en omriktarmatad asynkronmotor med hjälp av en högfrekvent signalinjektionsbaserad teknik. Inledningsvis utvecklas en analytisk modell av en asynkronmaskin med korsslutningsfel mellan varven i statorn. Därefter analyseras beteendet hos maskinen med hjälp av teorin för symmetriska komponenter. Analytiska uttryck för både grund- och övertoner härleds för de symmetriska komponenterna. Den högfrekventa signalinjektionen utförs genom att addera en liten högfrekvent trefasspänning till den matningsspänningen. Den resulterande högfrekventa negativa strömkomponenten kan användas som en tillförlitlig indikator för att upptäcka eventuella kortslutningar i statorlindningen. Förmågan som felindikator hos den högfrekventa negativa sekvensströmmen jämförs med den grundläggande negativa strömkomponentens förmåga, vilken är den traditionella indikatorn för att detektera dessa fel. Den högfrekventa signalinjiceringsmetoden som föreslås i detta arbete undersöks experimentellt på en prototypmaskin. Den föreslagna felindikatorn har visat sig vara fördelaktig jämfört med användningen av den traditionella felindikatorn för frekvensomriktare. I synnerhet visas att den föreslagna felindikatorn är mindre beroende av frekvensomriktarens driftsförhållanden än den traditionella felindikatorn.