Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.32
no.4
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pp.313-319
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2019
Induction motors connected with a three-phase AC system may malfunction due to reverse phase or open phase faults. Conventional overcurrent relays and overheating relays are used to prevent such accidents; however, their drawbacks include a low response speed and false operation. Therefore, in this study, a digital relay for the reverse-open phase was designed and fabricated. This relay can detect the reverse phase and open phase faults and send a trigger signal to the control circuit. The proposed relay was developed based on a microcontroller. The detection times of the reverse phase and open phase were verified as 320ms and 80ms, respectively. Compared with conventional relays that only protect the motor from one type of fault, the proposed relay can detect both, reverse phase and open phase faults. In addition, the fault detection, identification criterion, and trigger signal patterns can be modified by programming according to the requirements of users.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.22
no.5
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pp.22-33
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2021
In the case of open phase faults caused by the disconnection of distribution feeders interconnected to a PV system, many problems can occur depending on the core type and wiring method of the grid-connected transformers. Moreover, open phase faults are difficult to detect because the open phase voltage of the existing protection relay (Open Phase Relay (47)) can be maintained, even though a disconnection fault occurred, depending on the wiring method and the iron core type of the grid-connected transformer for a PV system. Therefore, this paper proposes a novel algorithm to detect open phase faults by comparing the currents and phases between the primary and secondary sides of a grid-connected transformer. In addition, this paper presents the modeling of a distribution system and protection devices for detecting open phase faults using PSCAD/EMTDC S/W, and implements a test protection device for detecting open phase faults based on the above-mentioned modeling. The simulation and test results confirmed that the proposed algorithm is useful for detecting open phase faults according to the wiring method and iron core type of grid-connected transformer for a PV system because operation slope and unbalance rate of the primary current exceed the setting value (30[%]) of the protection device.
Kwak, D.K.;Choi, J.K.;Kim, J.J.;Kwon, Y.J.;Song, G.
Proceedings of the KIPE Conference
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2016.07a
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pp.36-37
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2016
The main cause of electrical fires are caused due to short circuit and open circuit. This is generates an instantaneous electric arc or spark accompanied with such electric faults. These arcs generate a pressed wire, contact badness, and a weakness in the wire coating etc.. This research proposes a protection circuit to prevent open-phase accident due to contact failure of electromagnetic contactor, tracking arc fault, open-phase within the three-phase electrical control panel which is the most commonly applied in the industry. The proposed circuit also alarms and cuts off of power system when electrical faults occurs. In addition, the proposed circuit is validated by various electric accident simulator.
Salehifar, Mehdi;Arashloo, Ramin Salehi;Eguilaz, Manuel Moreno;Sala, Vicent
Journal of Power Electronics
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v.15
no.1
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pp.131-145
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2015
The voltage-source inverters (VSI) supplying a motor drive are prone to open transistor faults. To address this issue in fault-tolerant drives applicable to electric vehicles, a new open transistor fault diagnosis (FD) method is presented in this paper. According to the proposed method, in order to define the FD index, the phase angle of the converter output current is estimated by a simple trigonometric function. The proposed FD method is adaptable, simple, capable of detecting multiple open switch faults and robust to load operational variations. Keeping the FD in mind as a mandatory part of the fault tolerant control algorithm, the FD block is applied to a five-phase converter supplying a multiphase fault-tolerant PM motor drive with non-sinusoidal unbalanced current waveforms. To investigate the performance of the FD technique, the fault-tolerant sliding mode control (SMC) of a five-phase brushless direct current (BLDC) motor is developed in this paper with the embedded FD block. Once the theory is explained, experimental waveforms are obtained from a five-phase BLDC motor to show the effectiveness of the proposed FD method. The FD algorithm is implemented on a field programmable gate array (FPGA).
Open-phase fault in a Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) occurs due to disconnection of phases of motor windings or inverter switch failures. When an open-phase occurs, it leads to the generation of torque ripples and vibrations in the motor, which can have a critical impact on the safety of the vehicle (including aircraft) using a PMSM as an actuator. Therefore, rapid fault detection and classification are essential. This paper proposes a classification method for detecting open-phase faults and locating fault positions in a PMSM used in aircraft applications. The proposed approach uses an Extended Kalman Filter for fault diagnosis, and it subsequently classifies faults using a Multiple Model filter.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.64
no.1
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pp.182-187
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2015
In the three-phase power system, when any one-phase or two-phases is open-phase, the unbalanced current flows and the single-phase power supplies to three-phase loads. Specially, motor coil and transformer coil receive over-current. As a result, great damage as well as electrical fire can occur to the power system. In order to improve these problems, this paper proposes that an open-phase detection device is designed by a new algorithm using electric potential difference between the resultant voltage of neutral point and ground, and a control circuit topology of open-phase protector is composed of highly efficient semiconductor devices. It improves response speed and reliability. The control algorithm circuit also operates the cut-off of a conventional residual current protective device (RCD) which flows an enforced leakage current to ground wire at open-phase accident. Furthermore, time delay circuit is added to prevent the incapable operation of open-phase protector about instantaneous open-phase not open-phase fault. The time delay circuit improves more reliability.
This paper presents a novel approach based on the loci of instantaneous symmetrical components called "Wing Shape" which requires the measurement of three input stator currents and voltages to diagnose interturn insulation faults in three phase induction motors operating under different loading conditions. In this methodology, the effect of unbalanced supply conditions, constructional imbalances and measurement errors are also investigated. The sizes of the wings determine the loading on the motor and the travel of the wings while their areas determine the degree of severity of the faults. This approach is also applied to detect open circuit faults or single phasing conditions in induction motors. In order to validate this method, experimental results are presented for a 5 hp squirrel cage induction motor. The proposed technique helps improve the reliability, efficiency, and safety of the motor system and industrial plant. It also allows maintenance to be performed in a more efficient manner, since the course of action can be determined based on the type and severity of the fault.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.16
no.4
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pp.238-245
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2016
Inverters are considered the basic building blocks of industrial electrical drive systems that are widely used for various applications; however, the failure of electronic switches mainly affects the constancy of these inverters. For safe and reliable operation of an electrical drive system, faults in power electronic switches must be detected by an efficient system that is capable of identifying the type of faults. In this paper, an open switch fault identification technique for a three-phase inverter is presented. Single, double, and triple switching faults can be diagnosed using this method. The detection mechanism is based on stator current analysis. Discrete wavelet transform (DWT) using Daubechies is performed on the Clarke transformed (-) stator current and features are extracted from the wavelets. An artificial neural network is then used for the detection and identification of faults. To prove the feasibility of this method, a Simulink model of the DWT-based feature extraction scheme using a neural network for the proposed fault detection system in a three-phase inverter with an induction motor is briefly discussed with simulation results. The simulation results show that the designed system can detect faults quite efficiently, with the ability to differentiate between single and multiple switching faults.
This paper proposes a novel diagnosis scheme using Extend Kalman Filter (EKF), especially, in subject to the open-phase faults of the inverter switches. The stator resistances of PMSM are estimated by the EKF in real time. The proposed diagnosis scheme is implemented without any extra devices. Moreover, since it uses a simple algorithm by analyzing only estimated stator resistances of each phase, the detection speed becomes fast. The feasibility of the proposed fault diagnosis scheme is proved by several simulation and experimental results.
This paper proposes an open-phase fault control system using 3-phase neutral voltage. The proposed control system is designed as a new topology which uses the potential difference between neutral point and ground(G) of three phase. And the open-phase detection system is configured to Y-wiring of three capacitance devices of the same capacity to each line of three phase power source R-S-T. This paper also designs a mobile phone application for remote alarm of open-phase fault.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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