Sürekli mıknatıslı senkron motorun stator sargısı sarımlar arası kısa devre arızasının motor performansı üzerindeki etkilerin araştırılması

Yıl 2018, Cilt: 9 Sayı: 2, 637 - 647, 25.09.2018

Timur Lale

Öz

Bu çalışmada, vektör
kontrollü yüzeysel Sürekli Mıknatıslı Senkron Motorun (SMSM) stator sarımlar
arası kısa devre arızasının motor performansına etkileri araştırılmıştır. Bu
amaçla motorun sağlıklı ve arızalı benzetim modelleri Matlab/Simulink’te
oluşturulmuştur. Benzetim modelinde SMSM’nin statorunun tek fazında, sarımlar
arasında %2, %12.5, %25 oranında kısa devre olması durumu için zaman domeninde üç
farklı arıza analizi yapılmıştır. Aynı motorun sağlıklı durumu için oluşturulan
benzetim modelinden elde edilen sonuçlar ile üç farklı arızalı durumda elde
edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Benzetim modelinde, sarımlar arası kısa
devre arızasının artmasına paralel olarak motorun moment sinyalindeki
salınımların arttığı görülmüştür. Aynı şekilde kısa devre arızalı motorun
arızalı faz akımı kısa devre arıza şiddetinin artmasına bağlı olarak artmıştır.
Bu da SMSM’nin aynı yük altında şebekeden daha çok akım çekmesine neden
olmaktadır.  Benzetim modelindeki aynı
koşullar deneysel çalışmada da gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmadan elde
edilen sonuçlar ile benzetim modelinden elde edilen sonuçlar
karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmadan ve benzetim modelinden elde edilen
sonuçlardan stator sargısı sarımlar arası kısa devre arızasının motor
performansını düşürdüğü gözlenmiştir. Deneysel çalışmadan ve benzetim
modelinden elde edilen sonuçlar makalede sunulmuştur.

Anahtar Kelimeler

Sürekli mıknatıslı senkron motor, stator kısa devre arızası, arıza akım analizi

Kaynakça

• Cira, F. et al. (2016) ‘Analysis of stator inter-turn short-circuit fault signatures for inverter-fed permanent magnet synchronous motors’, IECON Proceedings (Industrial Electronics Conference), pp. 1453–1457. doi: 10.1109/IECON.2016.7793717.
• Awadallah, M. A. and Morcos, M. M. (2003) ‘Application of AI tools in fault diagnosis of electrical machines and drives - An overview’, IEEE Transactions on Energy Conversion, 18(2), pp. 245–251. doi: 10.1109/TEC.2003.811739.
• Cira, ferhat; Arkan, Muslum;Gumus, B. (no date) Sürekli Mıknatıslı Senkron Motorun Stator Kısa Devre Arızasının Tespiti ve Arıza Şiddetinin Otomatik Olarak Belirlenmesi. inönü University.
• CIRA, F., ARKAN, M. and GUMUS, B. (2016) ‘Detection of Stator Winding Inter-Turn Short Circuit Faults in Permanent Magnet Synchronous Motors and Automatic Classification of Fault Severity via a Pattern Recognition System’, Journal of Electrical Engineering and Technology, 11(2), pp. 416–424. doi: 10.5370/JEET.2016.11.2.416.
• Faiz, J., Member, S. and Exiri, A. H. (2016) ‘Simulation of permanent magnet synchronous motors under short circuit’, Melecon 2016, (April), pp. 18–20.
• Grubic, S. et al. (2008) ‘A survey on testing and monitoring methods for stator insulation systems of low-voltage induction machines focusing on turn insulation problems’, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 55(12), pp. 4127–4136. doi: 10.1109/TIE.2008.2004665.El Hachemi Benbouzid, M. (2000) ‘A review of induction motors signature analysis as a medium for faults detection’, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 47(5), pp. 984–993. doi: 10.1109/41.873206.
• von Jouanne, a. (2002) ‘Closure on “assessment of voltage unbalance”’, IEEE Transactions on Power Delivery, 17(4), pp. 1176–1177. doi: 10.1109/TPWRD.2002.805032.
• Kliman, G. B. et al. (1996) ‘A new approach to on-line turn fault detection in AC motors’, in IAS ’96. Conference Record of the 1996 IEEE Industry Applications Conference Thirty-First IAS Annual Meeting. IEEE, pp. 687–693. doi: 10.1109/IAS.1996.557113.
• Lai, C. et al. (2014) ‘Analysis of stator winding inter-turn short-circuit fault in interior and surface mounted permanent magnet traction machines’, 2014 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC), pp. 1–6. doi: 10.1109/ITEC.2014.6861775.
• Mehala, N. and Dahiya, R. (2007) ‘Motor Current Signature Analysis and its Applications in Induction’, International Journal, 2(1), pp. 29–35.
• Messaoudi, M. and Sbita, L. (2010) ‘Multiple Faults Diagnosis in Induction Motor Using the MCSA Method’, Image Processing, 1(2003), pp. 190–195.
• Rajagopalan, S. et al. (2007) ‘Dynamic Eccentricity and Demagnetized Rotor Magnet Detection in Trapezoidal Flux (Brushless DC) Motors Operating Under Different Load Conditions’, IEEE Transactions on Power Electronics, 22(5), pp. 2061–2069. doi: 10.1109/TPEL.2007.904183.
• Ruiz, J.-R. R. et al. (2009) ‘Detection of Demagnetization Faults in Permanent-Magnet Synchronous Motors Under Nonstationary Conditions’, IEEE Transactions on Magnetics, 45(7), pp. 2961–2969. doi: 10.1109/TMAG.2009.2015942.
• Siddique, A., Yadava, G. S. and Singh, B. (2005) ‘A Review of Stator Fault Monitoring Techniques of Induction Motors’, IEEE Transactions on Energy Conversion, 20(1), pp. 106–114. doi: 10.1109/TEC.2004.837304.
• Thomson, W. and Gilmore, R. (2003) ‘Motor current signature analysis to detect faults in induction motor drives-fundamentals, Data interpretation, and industrial case histories’, Proceedings of 32nd Turbo …, (1987), pp. 145–156. Available at: http://turbo-lab.tamu.edu/proc/turboproc/T32/t32-16.pdf.
• Toliyat, H. A. and Lip, T. A. (1995) ‘of Cage’, 10(2), pp. 241–247.
• Toliyat, H. A., Waikar, S. P. and Lipo, T. A. (1998) ‘Analysis and simulation of five-phase synchronous reluctance machines including third harmonic of airgap MMF’, IEEE Transactions on Industry Applications, 34(2), pp. 332–339. doi: 10.1109/28.663476.
• Urresty, J. C., Riba, J. R. and Romeral, L. (2012) ‘Application of the zero-sequence voltage component to detect stator winding inter-turn faults in PMSMs’, Electric Power Systems Research. Elsevier B.V., 89, pp. 38–44. doi: 10.1016/j.epsr.2012.02.012.
• Ye Zhongming and Wu Bin (2000) ‘A review on induction motor online fault diagnosis’, in Proceedings IPEMC 2000. Third International Power Electronics and Motion Control Conference (IEEE Cat. No.00EX435). Int. Acad. Publishers, pp. 1353–1358. doi: 10.1109/IPEMC.2000.883050.