Araştırma Makalesi

Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Fırçasız Doğru Akım Motorunun (BLDC) Kısa Devre Arıza Analizi

Cilt: 12 Sayı: 1 13 Ocak 2021
  • Mehmet Recep Minaz *
  • Kadriye Yıldız
PDF İndir

Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Fırçasız Doğru Akım Motorunun (BLDC) Kısa Devre Arıza Analizi

Öz

Üç fazlı sürekli mıknatıslı fırçasız makineler, güvenilirlik ve hata toleransının önemli olduğu birçok uygulamada kullanılır. Bu çalışmada, dış rotorlu sürekli mıknatıslı bir fırçasız doğru akım (BLDC) motorunun arızasının benzetimini yapmak için, stator faz devresine ek paralel bir empedans eklenerek sargıda oluşan yalıtım bozulması modellenmiştir. Arıza empedansı, manyetik bozulmaya neden olan dolaşım akımını hesaplamak için gereklidir. Motor akım imza analizi (MCSA) arızalı motorun akım işaretleri üzerindeki değişimi göz önünde bulundurularak farklı şiddette arıza tespiti için analizler yapılır. Kısa devre arıza modellemesi sonlu elemanlar yöntemi (SEY) ile gerçekleştirilip kullanılan program ile stator çıkış işaretlerine Hızlı Fourier Dönüşümü (FFT) uygulanarak öznitelik çıkarımı elde edilmiştir. Sınıflandırıcı olarak k en yakın komşu (k-NN), çok katmanlı algılayıcı yapay sinir ağları (MLP), karar ağaçları (RT) gibi farklı sınıflandırma metotları uygulanarak kısa devre arızaların oluşumunu ve şiddetini tahmin etmede kullanılmıştır. İki farkı öz nitelik çıkarımı ile arıza tespitinin doğruluğu karşılaştırıldıktan sonra uygun öz nitelik veri seti seçilip, sunulan kriterin kısa devre hatası tespit edilmiştir. Arıza tespitinde, MLP sınıflandırma metodu %80 başarı oranına sahip olmasına karşın k-NN ve RT metotlarında %100 başarı elde edilmiştir. Bu durumda arıza tespiti için uygulanan k-NN ve RT metotlarının oldukça başarılı olduğu görülmektedir.

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

  1. [1] B. M. Ebrahimi and J. Faiz, “Feature extraction for short-circuit fault detection in permanent-magnet synchronous motors using stator-current monitoring,” IEEE Trans. Power Electron., 2010.
  2. [2] K.-H. Kim, D.-U. Choi, B.-G. Gu, and I.-S. Jung, “Fault model and performance evaluation of an inverter-fed permanent magnet synchronous motor under winding shorted turn and inverter switch open,” IET Electr. Power Appl., 2010.
  3. [3] J. Faiz and S. A. H. Exiri, “Short-circuit fault diagnosis in permanent magnet synchronous motors- an overview,” Jt. Int. Conf. - ACEMP 2015 Aegean Conf. Electr. Mach. Power Electron. OPTIM 2015 Optim. Electr. Electron. Equip. ELECTROMOTION 2015 Int. Symp. Adv. Electromechanical Moti, pp. 18–27, 2016.
  4. [4] A. Siddique, G. S. Yadava, and B. Singh, “A review of stator fault monitoring techniques of induction motors,” IEEE Transactions on Energy Conversion. 2005.
  5. [5] J. Lee, Y. J. Jeon, D. C. Choi, S. Kim, and S. W. Kim, “Demagnetization fault diagnosis method for PMSM of electric vehicle,” IECON Proc. (Industrial Electron. Conf., no. 1, pp. 2709–2713, 2013.
  6. [6] H. Li, J. Hang, J. Fang, P. Zhang, S. Ding, and Q. Wang, “Inter-turn fault diagnosis of permanent magnet synchronous machine based on variational mode decomposition,” Proc. 13th IEEE Conf. Ind. Electron. Appl. ICIEA 2018, pp. 2422–2425, 2018.
  7. [7] J. K. Park, C. L. Jeong, S. T. Lee, and J. Hur, “Early detection technique for stator winding inter-turn fault in BLDC motor using input impedance,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 51, no. 1, pp. 240–247, 2015.
  8. [8] Y. Da, X. Shi, and M. Krishnamurthy, “A new approach to fault diagnostics for permanent magnet synchronous machines using electromagnetic signature analysis,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 28, no. 8, pp. 4104–4112, 2013.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

-

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Mehmet Recep Minaz * Bu kişi benim
0000-0001-8046-6465
Türkiye

Kadriye Yıldız Bu kişi benim
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

13 Ocak 2021

Gönderilme Tarihi

30 Temmuz 2019

Kabul Tarihi

30 Ağustos 2020

Yayımlandığı Sayı

Yıl 1970 Cilt: 12 Sayı: 1

Kaynak Göster

IEEE
[1]M. R. Minaz ve K. Yıldız, “Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Fırçasız Doğru Akım Motorunun (BLDC) Kısa Devre Arıza Analizi”, DÜMF MD, c. 12, sy 1, ss. 1–21, Oca. 2021, doi: 10.24012/dumf.859644.
DUJE tarafından yayınlanan tüm makaleler, Creative Commons Atıf 4.0 Uluslararası Lisansı ile lisanslanmıştır. Bu, orijinal eser ve kaynağın uygun şekilde belirtilmesi koşuluyla, herkesin eseri kopyalamasına, yeniden dağıtmasına, yeniden düzenlemesine, iletmesine ve uyarlamasına izin verir. 24456