Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2021 - zeszyt 1

A thermal model for induction motor analysis under faulty operating conditions by using finite element method

10.15199/48.2021.01.03

nr katalogowy: 129824
10.15199/48.2021.01.03

Streszczenie

The aim of this work is to present an electromagnetic-thermal model of a Three-phase squirrel cage induction motor taking into account faulty operating conditions. The model is based on the resolution of the stationary electromagnetic equation, in terms of magnetic vector potential (MVP) coupled to the thermal equations using finite element method (FEM). The coupling of electromagnetic and thermal phenomenon is ensured through the power density. The considered faults are principally the ones due to the open-circuit of a phase and broken rotor bars. We will study the influence of the different considered faults on the magnetic flux with harmonic spectrum analysis and the temperature in strategic regions of the motor.

Abstract

Przedstawiono elektromagnetyczny/termiczny model trójfazowego klatkowego silnika indukcyjnego z uwzględnieniem jego uszkodzenia. Do modelowania wykorzystano metodę elementu skończonego. Analizowano wpływ różnych uszkodzeń na pracę silnika. (Model termiczny silnika indukcyjnego uwzględniający jego uszkodzenia i wykorzystujący metodę element€ skończonego

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Thorsen OV, Dalva M, A survey of faults on, induction motors offshore oil industry, petrochemical industry, gas terminals, and oil refineries, IEEE. Trans. Ind. Appl., 31(1995), No.5, 1186- 1196.
[2] Subrata Karmakar, Surajit Chattopadhyay, Madhuchhanda Mitra, Samarjit Sengupta, Induction Motor Fault Diagnosis,Approach through Current Signature Analysis, Power System (2016), ISBN 978-981-10-0623-4.
[3] Henao H, Capolino G-A, Fernandez-Cabanas M, Filippetti F, Bruzzese C, Strangas E, Pusca R, Estima J, Riera-Guasp M, Hedayati-Kia S, Trends in fault diagnosis for electrical machines: a review of diagnostic techniques. IEEE. Ind. Elect. Mag., 8(2014) No.2, 31–42
[4]Anurag Choudhary, Deepam Goyal, Sudha Letha Shimi , Aparna Akula, Condition Monitoring and Fault Diagnosis of Induction Motors: A Review, Archives of Computational Methods in Engineering 26 (2019), 1221–1238.
[5] Mansour Ojagui, Reza Akhondi, Modeling Induction Motors Under Mixed Radial-Axial Asymmetry of The Air Gap Produced by Oil-Whirl Fault in a Sleeve Bearing, IEEE. Trans. Magn.,(2018).
[6] Mina B. Abd-el-Malek, Ahmed K. Abdelsalam, Ola E. HassanNovel approach using Hilbert Transform for multiple broken rotor bars fault location detection for three phase induction motor, ISA Transactions 80(2018),439-457 .
[7] Mohd Sufian Othman , Mohd Zaki Nuawi , Ramizi Mohamed, Experimental Comparison of Vibration and Acoustic Emission Signal Analysis Using Kurtosis-Based Methods for Induction Motor Bearing Condition Monitoring, Przegląd Elektrotechniczny, 92 (2016), nr 11, 208-212.
[8] O. Guellouta,, A. Rezig, S. Touati, A. Djerdir, Elimination of broken rotor bars false indications in induction machines, Mathematics and Computers in Simulation, 167(2020), 250-266
[9] Adam Glowacz , Zygfryd Glowacz , Diagnosis of the threephase induction motor using thermal imaging, Infrared Physics & Technology 81(2017), 7-16.
[10]Faiz J, Ebrahimi BM, Sharifian MBB. Different faults and their diagnosis techniques in three-phase squirrel-cage induction motors––a review, Electromagnetics, 26(2006),543–69.
[11] Ying X. Characteristic performance analysis of squirrel cage induction motor with broken bars, IEEE. Trans. Magn., 45(2009), No.2, 759-66.
[12] Weili L, Ying X, Jiafeng S, Yingli L. Finite element analysis of field distribution and characteristic performance of squirrel-cage induction motor with broken bars. IEEE. Trans. Magn. 43 (2007), No4,1537-1540.
[13] Hanafy Hassan Hanafy, Tamer Mamdouh Abdo , Amr Amin Adly, 2D finite element analysis and force calculations for induction motors with broken bars, Ain Shams Engineering Journal, 5(2014), 421-43.
[14] Ying Xie, Yunyang Wang, 3D temperature field analysis of the induction motors with broken bar fault, Applied Thermal Engineering, 66 (2014) 25-34.
[15] Xie Ying, Performance Evaluation and Thermal Fields Analysis of Induction Motor With Broken Rotor Bars Located at Different Relative Positions, IEEE. Trans. Magn., 46 (2010), No.5,1243- 1250.
[16] Andrian Ceban, Remus Pusca, and Raphaël Romary, Study of Rotor Faults in Induction Motors Using External Magnetic Field Analysis, IEEE. Trans. Ind. Electron., 2000; 59 (2012), No.5, 2082–2093.
[17] Qinkai Han, Zhuang Ding, Xueping Xu, Tianyang Wang, Fulei Chu, Stator current model for detecting rolling bearing faults in induction motors using magnetic equivalent circuits, Mechanical Systems and Signal Processing,131( 2019) , 554- 575.
[18] Caner Aküner , İsmail Timiz, Symmetrically broken rotor bars effect on the stator current of squirrel-cage induction motor , Przegląd Elektrotechniczny, 87 (2011), nr 3, 313-314.
[19]E. Chauveau, Contribution au Calcul Electromagnétique et Thermique des Machines Electriques Application à l’Etude de l’Influence des Harmoniques sur l’Echauffement des Moteurs Asynchrones, PHD Thesis, Nantes, France (2001).
[20] Kremers, M.F.J. ; Motoasca, T.E. ; Paulides, J.J.H. ,Transient thermal analysis of flux switching PM machines, 8th International Conference and Exhibition on Ecological Vehicles and Renewable Energies (2013),1-7.
[21] M. Broussely, Réduction de modèles thermiques par la théorie des réseaux, application à la surveillance d'une machine asynchrone par couplage d'un modèle thermique réduit avec un schéma équivalent électrique, PHD Thesis, University of Poitiers (France), december 2000.
[22] G. S. Springer and S. W. Tsai,Thermal Conductivity of Unidirectional Materials, Journal of Composte Materials, Vol. 1, No. 2, 1967, pp. 166-173.
[23] D.T. Lussier, S.J. Ormiston, R.M. Marko, Theoretical determination of anisotropic effective thermal conductivity in transformer windings, International Communications in Heat and Mass Transfer, 30 (2003), No.3,311-322.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2021-1 , nr katalogowy 129824 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2021-1 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	58.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2021-10 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	55.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2021-11 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	55.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2021-12 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2021-1

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma