ANALYSIS OF BROKEN ROTOR BARS OF INDUCTION MOTORS WITH MANN-WHITNEY U-TEST

Abstract

In this study, a statistical analysis method is used to detect the broken rotor bars of a three-phase squirrel cage induction motor. The motor is supplied by 50 Hz main power system. The stator current signals were recorded and transfered to the computer by using National Data Acquision harware and  Labview software tool. The motor is loaded by a three-phase, permanent magnet, self excited synchronous generator. A three-phase resistive load is connected to the output of the generator for different loading levels. The current data is analyzed by using IBM SPSS Statistics tool. The data analsyis is performed to detect the differences between the healthy motor and the motor with broken rotor bars by using Mann Whitney U test. The results indicates diferences currents of phases between R, S and T phases as  statistically significant (p<.05). The statistical analysis method can be used to analyze the induction motor current signals for potential broken rotor bars.

Keywords

• broken rotor bar,induction machine,statistic

ASENKRON MOTORLARDA ROTOR ÇUBUĞU KIRIKLARININ MANN-WHITNEY U-TESTİ İLE İNCELENMESİ

Abstract

Bu çalışmada üç fazlı sincap kafesli asenkron motorların rotorlarında meydana gelen kırık rotor çubuğu arızalarının teşhisi için istatiksel verilerin analizi gerçekleştirilmiştir. Motor, 50 Hz şebeke gerilimi ile beslenmektedir. Motor stator akımı bara tipi ampermetre ile Labview bilgisayar programı kullanılarak bilgisayara aktarılmıştır. Motorun yüklemek için bir adet üç fazlı kendinden uyartımlı senkron generatör kullanıldı. Generatör çıkışında da üç fazlı kademeli bir resistif  yük kullanıldı. Elde edilen veriler IBM SPSS Statistics paket programıyla analiz edildi. Verilerin analizinde sağlam motor ile kırık rotor çubuğu olan motorlar arasındaki farkların tespit edilmesi için Mann Whitney U testi kullanıldı. Analiz sonucunda R, S ve T fazları arasındaki farkların istatistiksel olarak anlamlı olduğu bulunmuştur (p<.05). Ayrıca sağlam motorun sıra ortalamalarının S fazında da üç kırıklı motorunkinden daha yüksek olduğu görülmektedir.

Keywords

• asenkron motor,istatistiksel analiz,kırık rotor çubuğu

References

1. [1] S. Nandi, H.A. Toliyat, “Fault Diagnosis of Electrical Machine”, International Electric Machines & Drives Conference, Seattle, USA, 219-221, (1999).
2. [2] C.C. Yeh, G.Y. Sizov, A.S. Ahmed, N. Demerdash, R. J. Povinelli, E. Yaz, D. M. Ionel, “A Reconfigurable Motor for Experimental Emulation of Stator Winding Interturn and Broken Bar Faults in Polyphase Induction Machines”, IEEE Transactions on Energy Conversion, 23(4), 1005-1014, Aralık (2008).
3. [3] S. Nandi, H.A. Toliyat, “Condition Monitoring And Fault Diagnosis of Electrical Machines”, IEEE Industry Applications Conference Thirty-Forth IAS Annual Meeting, Arizona, USA, 197, (2005).
4. [4] Karakaya. O., “Asenkron Motorlarda Kırık Rotor Çubuğu Arızalarının Bilgisayar Destekli Analizi”, Yüksek Lisans Tezi, Dumlupınar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2-3, (2011).
5. [5] Y.E. Zhongming, W.U. Bin, “A Review on Induction Motor Online Fault Diagnosis”, Power Electronics and Motion Control Conference, Beijing, 1353-1358, (2000).
6. [6] R. Supangat, N. Ertuğrul, W.L. Soong, D.A. Gray, C. Hansen, J. Grieger, “Broken Rotor Bar Fault Detection in Induction Motors Using Starting Current Analysis”, European Conference on Power Electronics and Applications, Dresden, Germany, 1132-1142, (2005).
7. [7] Kara. Ö., “Asenkron Motorlarda Rotor Kırıkları Analizi ve Modellenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2 (2011).
8. [8] İnternet: Güreli, T.B., Parametrik ve Nonparametrik Testler, Niğde Üniversitesi İktisadi İdari Bilimler Fakültesi Pazarlama Bölümü. http://www.akademikdestek.net/.../parametrik_nonparametrik_testler.doc (2014).

9. [9] İnternet: Geçe, E. E., Mann Whitney U Testi ve Makale İncelemesi. http://www.akademikdestek.net/info/utesti.pdf (2015).
10. [10] Aksakoğlu, G., “Sağlıkta Araştırma ve Çözümleme 3. Baskı” Meta Basım Matbaacılık, İzmir, 218-220 (2013).