ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARDAKİ KIRIK ROTOR ÇUBUĞU ARIZALARININ TESPİTİ İÇİN GÜÇ TABANLI BİR ALGORİTMANIN GELİŞTİRİLMESİ

KÜÇÜKER, Ahmet; Bayrak, Mehmet

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARDAKİ KIRIK ROTOR ÇUBUĞU ARIZALARININ TESPİTİ İÇİN GÜÇ TABANLI BİR ALGORİTMANIN GELİŞTİRİLMESİ

Mehmet BAYRAK, (Sakarya Üniversitesi)

Ahmet KÜÇÜKER (Sakarya Üniversitesi)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

9 0

Yıl: 2016 Cilt: 31 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 303 - 311 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARDAKİ KIRIK ROTOR ÇUBUĞU ARIZALARININ TESPİTİ İÇİN GÜÇ TABANLI BİR ALGORİTMANIN GELİŞTİRİLMESİ

Öz:

Üç fazlı asenkron motorlarda herhangi bir arıza durumunda veya dengesiz kaynakla beslendiklerinde çekilen güçte şebeke frekansından farklı frekanslarda birçok sinüsoidal bileşen ortaya çıkmaktadır. Bu bileşenlerin genliği ve frekansı, oluşan arızalar ve derecesi hakkında bilgi verir. Kırık rotor çubuğu arızalarında özellikle şebeke frekansının iki katı frekansın her iki yanında kaymaya bağlı olarak bileşenlerin belirgin olarak arttığı teorik analizler sonucunda görülmüştür. Geliştirilen kırık rotor çubuğu arızası tespit yöntemi motorun çektiği üç fazlı ani güçteki 90-110 Hz frekans aralığındaki bileşenlerin enerji yoğunluğu değişimi temeline dayanmaktadır. Yapılan deneysel çalışmalarla yeni geliştirilen arıza tespit yönteminin diğer yöntemlerden daha güvenilir ve etkin çalıştığı görülmüştür.

Anahtar Kelime:

A POWER BASED ALGORITHM DESIGN FOR DETECTION OF BROKEN ROTOR BARS FAULTS IN THREE PHASE INDUCTION MOTORS

Öz:

Many sinusoidal components different from power system frequency in instantaneous power occur in three phase induction motors during faults and unbalanced conditions. The amplitude and frequency of these components give an idea about faults and their level. Theoretical analysis indicates that side band components that changes with slip around twice of the power system frequency occur during broken rotor bars faults. The new detection algorithm that introduced is based on power spectral density changes between 90-110 Hz frequency band in three phase instantaneous power. Experimental results have demonstrated that the new algorithm detects the faults more reliable and effective than the other methods.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Haji, M. ve Toliyat, H.A., "Pattern recognition-a technique for induction machines rotor broken bar detection", IEEE Trans. On Energy Conversion, Cilt 16, No 4, December 2001.
2. Williamson, S. ve Smith, A.C., "Steady state analysis of 3-phase cage motors with rotor broken bar and end ring faults", IEEE Proc.-B, Cilt 129, No 3, 93-100, 1982.
3. Deleroi, W., "Squirrel cage motor with broken bar in the rotor-physical phenomena and their experimental assessment", Proceeding of International Conference on Electrical Machines, September 1982.
4. Kliman, G.B., and at al, "Noninvasive detection of broken rotor bars in operating induction machines", IEEE Trans. on Energy Conversion, Cilt 3, No 4, 873-879, 1988.
5. Benbouzid, M.E.H., "A review of induction motors signature analysis as a medium for faults detection", IEEE Trans. on Ind. Electron., Cilt 47, No 5, 2000.
6. Benbouzid, M.E.H. ve Kliman, G. B., "What stator current processing-based technique to us efor induction motor rotor faults diagnosis", IEEE Trans. on Energy Conv., Cilt 18, No 2, 2003.
7. Bellini, A., and et al., "Advances in diagnostic techniques for induction machines", IEEE Trans. on Ind. Electron., Cilt 55, No 12, 4109- 4126, 2008.
8. Wu, L., Habetler, T.G. ve Harley, R.G., "A review of separating mechanical load effects from rotor faults detection in induction motors", IEEE Int. Symposium on Diagnostics for Electric Machines, Power Elec. and Drives, Poland, 2007.
9. Bloot, M., and et al., "On-line monitoring of mechanical faults in variable-speed induction motor drives using the Wigner distribution", IEEE Trans. on Ind. Electron., Cilt 55, No 2, 2008.
10. Siddiqui, K.M., Giri, V.K., "Broken rotor bar fault detection in induction motors using transient current analysis", International Journal of Electronics & Communication Technology, Cilt 2, No 4, December 2011.
11. Aydın, İ., Karaköse, M. ve Akın, E., "Zaman serisi veri madenciliği ve destek vektör makinalar kullanan yeni bir akıllı arıza sınıflandırma yöntemi", Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, Cilt 23, No 2, 431-440, 2008.
12. Aydın, İ., Karaköse, M. ve Akın, E., "Negatif seçim tabanlı bulanık arıza teşhis modeli", Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, Cilt 24, No 4, 745-753, 2009.
13. Bayır, R., Bay, Ö.F., "Marş motoru akım sinyalleri wavelet analiz sonuçlarının bulanık mantık ile sınıflandırılarak arıza tespiti", Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, Cilt 22, No 2, 363-374, 2007.
14. Ayaz, E., Öztürk, A., Şeker, S., Upadhyaya, B.R., "Fault detection based on continuous wavelet transform and sensor fusion in electric motors", The Int Journal for Comp. and Math in Electrical and Electronic Eng., Cilt 28, 454- 470, 2009.
15. Radhika, S., and et al., "Precise wavelet for current signature in 3? IM", Expert Systems with Applications, Cilt 37, No 1, 450-455, 2010.
16. Siddiqui, K.M. ve Giri, V.K., "Broken rotor bar fault detection in induction motors using wavelet transform", IEEE conference on Computing Electronics and Electrical Technologies, India, 2012.
17. Schoen, R.R. ve Habetler, T.G., "Evaluation and implementation of a system to eliminate arbitrary load effects in current-based monitoring of induction machines", IEEE Trans. on Ind. Appl., Cilt 33, No 6, 1571-1577, Nov./Dec. 1997.
18. Cruz, S.M.A., "An active-reactive power method fort he diagnosis of rotor faults in three-phase induction motors operating under time-varying load conditions", IEEE Trans. on Energy Conversion, Cilt 27, No 1, 71-84, March 2012.
19. De Angelo, C.H., Bossio, G.R. ve Garcia, G.O., "Discriminating broken rotor bar from oscillating load effects using the instantaneous active and reactive Powers", IET Electric PowerNot?Not?Not? Applications, Cilt 4, No 4, 281-290, 2010.
20. Cruz, S.M.A. ve Cardoso, A.J.M., "Rotor cage fault diagnosis in operating three-phase induction motors, under the presence of time-varying loads", European Conf. Power Elec. Appl., Graz, Austria, 2001.
21. Cruz, S.M.A. ve Cardoso, A.J.M., "Further developments on the use of the synchronous reference frame current Park's vector approach", Proc. IEEE Int. Symp. Diagnostics Electr. Mach., Italy, 2001.
22. Cardoso, A.J.M. ve et al., "Rotor cage fault diagnosis in induction motors by Park's vector approach", IEEE-IAS Annual Meeting, Orlando, 1995.
23. Nejari, M., Benbouzid, H., "Monitoring and diagnosis of induction motors electrical faults using a current Park's vector pattern learning approach", IEEE Trans. on Ind. Appl., Cilt 36, No 3, 2000.
24. Güran, F. ve Eren, L., "Motor akım imza analizinde park dönüşümüyle temel harmonik bastırımı", EMO Bilimsel Dergi, Cilt 2, No 3, 45-49, 2012.
25. Seera, M., Lim, C.P., Ishak, D., Singh, H., "Fault detection and diagnosis of induction motors using current signature analysis and hybrid FMMCART model", IEEE Trans. on Neural Netw. And Learning Systems, Cilt 23, No 1, 2012.
26. Akar, M., Çankaya, İ., "Broken rotor bar fault detection in inverter-fed squirrel cage induction motors using stator current analysis and fuzzy logic", Turk J Eng & Comp Sci., Cilt 20, No 1, 1077-1089, 2012.
27. Çalış, H., Çakır, A., "Rotor bar fault diagnosis in three phase induction motors by monitoring fluctuations of motor current zero crossing instants", Electric Power System Research, Cilt 85, 385-392, 2006.
28. Çalış, H., Çakır, A., "Experimental study for sensorless broken bar detection in induction motors", Energy Conversion & Management, Cilt 49, 854-862, 2008.
29. Alarcon, V.C. and et al, "Vibration transient detection of broken rotor bars by PSH sidebands", IEEE Trans. on Ind. Appl., Cilt 49, No 6, 2013.
30. Liu, Z. and et al., "Online rotor mixed fault diagnosis way based on spectrum analysis of instantaneous power in squirrel cage induction motors", IEEE Trans. on .Energy Conversion, Cilt 19, No 3, 485-490, September 2004.
31. Eltabach, M., Charara, A., Zein, I., "A comparison of external and internal methods of signal spectral analysis for broken rotor bars detection in induction motors", IEEE Trans. on Ind. Electr., Cilt 51, No 1, 107-121, Feb. 2004.
32. Drif, M. ve Cardoso, A.J.M., "Discriminating the simultaneous occurence of three-phase induction motor rotor faults and mechanical load oscillations by the instantaneous active and reactive power media signature analyses", IEEE Trans. on Ind. Electr., Cilt 59, No 3, Mach 2012.
33. Küçüker, A. ve Bayrak, M., "Detection of Mechanical Imbalances of Induction Motors with Instantaneous Power Signature Analysis" J Electr Eng Technol, Cilt 8, No 5, 1116-1121, 2013.

APA	Bayrak M, KÜÇÜKER A (2016). ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARDAKİ KIRIK ROTOR ÇUBUĞU ARIZALARININ TESPİTİ İÇİN GÜÇ TABANLI BİR ALGORİTMANIN GELİŞTİRİLMESİ. , 303 - 311.
Chicago	Bayrak Mehmet,KÜÇÜKER Ahmet ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARDAKİ KIRIK ROTOR ÇUBUĞU ARIZALARININ TESPİTİ İÇİN GÜÇ TABANLI BİR ALGORİTMANIN GELİŞTİRİLMESİ. (2016): 303 - 311.
MLA	Bayrak Mehmet,KÜÇÜKER Ahmet ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARDAKİ KIRIK ROTOR ÇUBUĞU ARIZALARININ TESPİTİ İÇİN GÜÇ TABANLI BİR ALGORİTMANIN GELİŞTİRİLMESİ. , 2016, ss.303 - 311.
AMA	Bayrak M,KÜÇÜKER A ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARDAKİ KIRIK ROTOR ÇUBUĞU ARIZALARININ TESPİTİ İÇİN GÜÇ TABANLI BİR ALGORİTMANIN GELİŞTİRİLMESİ. . 2016; 303 - 311.
Vancouver	Bayrak M,KÜÇÜKER A ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARDAKİ KIRIK ROTOR ÇUBUĞU ARIZALARININ TESPİTİ İÇİN GÜÇ TABANLI BİR ALGORİTMANIN GELİŞTİRİLMESİ. . 2016; 303 - 311.
IEEE	Bayrak M,KÜÇÜKER A "ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARDAKİ KIRIK ROTOR ÇUBUĞU ARIZALARININ TESPİTİ İÇİN GÜÇ TABANLI BİR ALGORİTMANIN GELİŞTİRİLMESİ." , ss.303 - 311, 2016.
ISNAD	Bayrak, Mehmet - KÜÇÜKER, Ahmet. "ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARDAKİ KIRIK ROTOR ÇUBUĞU ARIZALARININ TESPİTİ İÇİN GÜÇ TABANLI BİR ALGORİTMANIN GELİŞTİRİLMESİ". (2016), 303-311.

APA	Bayrak M, KÜÇÜKER A (2016). ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARDAKİ KIRIK ROTOR ÇUBUĞU ARIZALARININ TESPİTİ İÇİN GÜÇ TABANLI BİR ALGORİTMANIN GELİŞTİRİLMESİ. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 31(2), 303 - 311.
Chicago	Bayrak Mehmet,KÜÇÜKER Ahmet ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARDAKİ KIRIK ROTOR ÇUBUĞU ARIZALARININ TESPİTİ İÇİN GÜÇ TABANLI BİR ALGORİTMANIN GELİŞTİRİLMESİ. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 31, no.2 (2016): 303 - 311.
MLA	Bayrak Mehmet,KÜÇÜKER Ahmet ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARDAKİ KIRIK ROTOR ÇUBUĞU ARIZALARININ TESPİTİ İÇİN GÜÇ TABANLI BİR ALGORİTMANIN GELİŞTİRİLMESİ. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.31, no.2, 2016, ss.303 - 311.
AMA	Bayrak M,KÜÇÜKER A ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARDAKİ KIRIK ROTOR ÇUBUĞU ARIZALARININ TESPİTİ İÇİN GÜÇ TABANLI BİR ALGORİTMANIN GELİŞTİRİLMESİ. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2016; 31(2): 303 - 311.
Vancouver	Bayrak M,KÜÇÜKER A ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARDAKİ KIRIK ROTOR ÇUBUĞU ARIZALARININ TESPİTİ İÇİN GÜÇ TABANLI BİR ALGORİTMANIN GELİŞTİRİLMESİ. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2016; 31(2): 303 - 311.
IEEE	Bayrak M,KÜÇÜKER A "ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARDAKİ KIRIK ROTOR ÇUBUĞU ARIZALARININ TESPİTİ İÇİN GÜÇ TABANLI BİR ALGORİTMANIN GELİŞTİRİLMESİ." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 31, ss.303 - 311, 2016.
ISNAD	Bayrak, Mehmet - KÜÇÜKER, Ahmet. "ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARDAKİ KIRIK ROTOR ÇUBUĞU ARIZALARININ TESPİTİ İÇİN GÜÇ TABANLI BİR ALGORİTMANIN GELİŞTİRİLMESİ". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 31/2 (2016), 303-311.