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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-289354 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Senthil Kumar, Sathiya Lingam |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2020:883 |
Page generated in 0.0019 seconds