Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.6
no.6
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pp.873-878
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2002
Stator current spectrum by the fast Fourier transform (FFT) of current signals has been widely used for fault detection in induction motors. In this paper, we propose efficient rotor fault detection of Induction motors using stator current spectrum monitoring. The proposed method utilizes the mean absolute difference (MAD) between a Predetermined reference vector and a feature vector extracted from the stator current spectrum. Our proposed approach requires a smaller amount of computations when compared to fault detection algorithms based on neural networks, since it uses simple MAD criterion to detect rotor faults related broken rotor bars. Experimental results show that our proposed method can successively detect the rotor fault of the induction motor.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.6
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pp.635-640
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2014
Detection and diagnosis of incipient bearing fault in an induction motor is important for the prevention of serious motor failure. This paper presents an analysis of the effect of a faulty bearing on the stator current of an induction motor. A bearing fault leads to torque oscillations which result in phase modulation of the stator current. Since the torque oscillations cause specific frequency components at the stator current spectrum to rise sharply, the bearing fault can be detected by checking out the faultrelated frequency. In this paper, a mathematical model of the load torque oscillation caused by a bearing fault is presented. The proposed model can be used to analyze the physical phenomenon of a bearing fault in an induction motor. In order to represent the bearing fault effect, the proposed model is combined with an existing model of vector-controlled induction motors. A set of simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed model and represent that bearing fault detection using a stator current is useful for vector-controlled induction motors.
Induction motors are the most commonly used electrical drives because they are rugged, mechanically simple, adaptable to widely different operating conditions, and simple to control. The most common faults in squirrel-cage induction motors are bearing, stator and rotor faults. Surveys conducted by the IEEE and EPRI show that the most common fault in induction motor is bearing failure (${\sim}$40% of failure). Thence, this paper addresses experimental results for diagnosing faults with different rolling element bearing damage via motor current spectral analysis. Rolling element bearings generally consist of two rings, an inner and outer, between which a set of balls or rollers rotate in raceways. We set the experimental test bed to detect the rolling-element bearing misalignment of 3 type induction motors with normal condition bearing system, shaft deflection system by external force and a hole drilled through the outer race of the shaft end bearing of the four pole test motor. This paper takes the initial step of investigating the efficacy of current monitoring for bearing fault detection by incipient bearing failure. The failure modes are reviewed and the characteristics of bearing frequency associated with the physical construction of the bearings are defined. The effects on the stator current spectrum are described and related frequencies are also determined. This is an important result in the formulation of a fault detection scheme that monitors the stator currents. We utilized the FFT, Wavelet analysis and averaging signal pattern by inner product tool to analyze stator current components. The test results clearly illustrate that the stator signature can be used to identify the presence of a bearing fault.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.25
no.6
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pp.474-480
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2012
Diagnostic tests were performed on two high voltage(HV) motor stator windings. These tests included the measurement of insulation resistance, polarization index, AC current, dissipation factor($tan{\delta}$) and partial discharge(PD) magnitude. Surface contamination of HV motor stator windings has an effect on the AC current and $tan{\delta}$. When the stator windings were finished cleaning and insulation reinforcement, the increase rate of AC current(${\Delta}I$) and dissipation factor(${\Delta}tan{\delta}$) were very small compared to those before cleaning. However, the PD magnitude remained the same. These tests show that cleaning and insulation reinforcement of HV motor stator windings can reduce the insulation failure.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.7
no.6
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pp.1291-1296
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2003
This paper deals with efficient diagnostic for stator winding fault of 3-phase induction motor using a current Park's vector approach. This method firstly transforms 3-phase stator current to vertical axis current and horizontal axis current of Park's Vector, and then obtains the each Park's Vector Pattern and detects stator winding fault by comparing to Park's Vector Pattern of healthy and fault. Experimental results, obtained by using induction motor having inter-turn fault of 2, 10, 20 turn, demonstrate the effectiveness of the proposed technique, for detecting the presence of stator winding fault under 25%, 50%, and 100% of full load condition.
In wind power generating system connected in power grid the value of stator flux has almost constant because the stator side of wound rotor induction generator is connected to power grid. Using the stator and rotor current it is possible to achieve control of generating power in stator side. This means that we can control the power factor by decoupled rotor current in synchronously rotating reference frame. To verify the theoretical analysis results of computer simulation and experiment are presented to support the discussion.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.59
no.10
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pp.1882-1888
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2010
It is widely known that ESA(Electric Signature Analysis) method is very useful one for fault diagnosis of an induction motor. Online fault diagnosis system of induction motors using LabVIEW is proposed to detect the fault of broken rotor bars and shorted turns in stator. This system is not model-based system of induction motor but LabVIEW-based fault diagnosis system using FFT spectrum of stator current in faulty motor without estimating of motor parameters. FFT of stator current in faulty induction motor is measured and compared with various reference fault data in data base to diagnose the fault. This paper is focused on to predict and diagnose of the health state of induction motors in steady state. Also, it can be given to motor operator and maintenance team in order to enhance an availability and maintainability of induction motors. Experimental results are demonstrated that the proposed system is very useful to diagnose the fault and to implement the predictive maintenance of induction motors.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.6
no.5
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pp.367-375
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2000
It is proposed that the rotor time constant and inductance are compensated at the same time in the indirect vector control method of an induction motor. The proposed scheme compensates the rotor time constant using the difference between the Q-axis real stator current and estimated current that is calculated from the terminal voltage and current, and compensates inductance by using the difference between the D-axis real stator flux and estimated stator flux in the synchronous rotating reference frame. Although the rotor time constant and inductance vary at once, the proposed method compensates the rotor time constant and inductance with accuracy. In addition to, two variables can be compensated not only at the steady state condition, but also at the transient state, where the torque varies in a rectangular pulse waveform. Therefore, the performance of vector control is greatly improved as verified by experiment.
Park Chul-woo;Youn Kyung-sup;Im Sung-woon;Ku Bon-ho;Kwon Woo-hyen
Proceedings of the KIPE Conference
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2002.07a
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pp.192-195
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2002
The thesis proposes the sensorless vector control method that estimates the rotor speed and rotor time constant at the same time using stator current. In the proposed method, stator current error in the stationary reference frame is proportional to estimated speed error, and stator current error in the synchronous reference frame is proportional to estimated rotor time constant error. The proposed method can simultaneously produce a fast speed estimation and rotor time constant estimation. Therefore, this new method offers an improvement in the performance of a sensorless vector controller. And, the superiority of the proposed method is verified by simulation.
Kumsuwan, Yuttana;Premrudeepreechacharn, Suttichai;Toliyat, Hamid A.
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.3
no.1
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pp.79-87
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2008
This paper proposes the design and implementation of a direct torque controlled induction motor drive system. The method is based on control of decoupling between amplitude and angle of reference stator flux for determining reference stator voltage vector in generating PWM output voltage for induction motors. The objective is to reduce electromagnetic torque ripple and stator flux droop which result in a decrease in current distortion in steady state condition. In addition, the proposed technique provides simplicity of a control system. The direct torque control is based on the relationship between instantaneous slip angular frequency and rotor angular frequency in adjustment of the reference stator flux angle. The amplitude of the reference stator flux is always kept constant at rated value. Experimental results are illustrated in this paper confirming the capability of the proposed system in regards to such issues as torque and stator flux response, stator phase current distortion both in dynamic and steady state with load variation, and low speed operation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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