Skip to main content
SUPERVISOR
محمد ابراهیمی (استاد راهنما) علیرضا صدوقی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hossein Hooshmandi safa
حسین هوشمندی صفا

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Analysis and Detection of Eccentricity in Squirrel Cage Induction Motors
Three-phase induction motors with a wide range of power ratings (ranging from a fraction of a kW up to a few MW), are the key elements in many industry applications. They are widely used in different commercial equipments. Today, it is very important to detect the fault as soon as it occurs. This is to avoid accidental and unpredictable shutdown of equipments due to the expansion of faults, this matter shows its importance particularly in heavy motors, which will lead to financial losses that cannot be recuperated. In addition, repairing such heavy motors is time consuming and costs a lot.Mechanical faults normally occur because of the damage applied to the mechanical components of the motor such as bearings and gear-box. The probability of these faults in electrical motors is more common, at about 50% to 60% . The most important mechanical faults are: bearing faults (40%–50%) and eccentricity (60%) . Eccentricity results in non-uniform air gap between the stator and rotor. Eccentricity can be of static type, dynamic type or a combination of both which is called mixed eccentricity. In static eccentricity, the rotational axis of the rotor coincides with the symmetrical axis, but it displaces from the stator symmetrical axis. In this case, the air gap distribution is not uniform around the rotor but it is time invariant. In dynamic eccentricity, the stator symmetrical axis coincides with the rotor rotational axis, but the rotor symmetrical axis displaces. Air gap distribution in this case is non-uniform around the rotor and also time variant. The static and dynamic eccentricities tend to coexist and mixed eccentricity must be considered in reality. In this case, the center of rotor, the center of stator, and the center of rotation are displaced with respect to each other. There are several methods to detect this fault .Among them is motor current signature analysis which due to Its noninvasive and easy implementation has a wide usage .In this project, the initial goal is current spectrum analysis in eccentricity condition .Therefore, first, some common eccentricity fault diagnosis methods are introduced .Fault indication indexes , characteristics and problems are presented and then the methods are evaluated .then the modified winding function approach to calculate the inductances is used. this theory proposes an improved analytical method to calculate the inductances in induction motors .Also modeling of the induction motor in faulty condition including the rotor and stator voltage and mechanical equations are developed.Then rotor slot harmonics and other harmonics related to eccentricity will be analyzed and the way these harmonics are generated in current spectrum is... Keywords: Induction Moror, Eccentricity, Fault Diagnosis, Condition Monitoring, Motor Current Signature Analysis (MCSA)
با توجه به استفاده وسیع موتورهای القایی سه فاز در صنعت ، تشخیص عیب در این موتورها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. تشخیص عیب در مراحل آغازین باعث کاهش زمان و هزینه تعمیر و همچنین کاهش هزینه های ناشی از توقف تولید می شود. این امر در تجهیزات گران قیمت و همچنین تجهیزات بکار رفته در تاسیسات حساس و حیاتی بسیار مهم و ضروری می باشد.عیب های مکانیکی بین 50 تا 60 درصد عیوب موتورهای القایی را به خود اختصاص می دهند و تقریبا 80 درصد عیب های مکانیکی مربوط به ناهم محوری بین روتور و استاتور می باشد.در صورتی که این عیب به موقع تشخیص داده نشود ، شدت عیب تا حدی افزایش می یابد که ممکن است سبب سایش روتور به استاتور گردد و خسارات جبران ناپذیری را به بار آورد.برای تشخیص این عیب از روش های مختلفی استفاده می شود.از جمله این روش ها ، روش تحلیل طیف جریان موتور می باشد که به دلیل غیرمخرب بودن و امکان انجام آسان، کاربرد زیادی در تشخیص انواع عیب دارد. هدف از این پروژه تجزیه و تحلیل طیف جریان موتور ، به منظور تشخیص انواع ناهم محوری در موتورهای القایی سه فاز می باشد.به این منظور در ابتدا ، تعدا نسبتا زیادی از روش های تشخیص عیب ناهم محوری بین روتور و استاتور معرفی می شوند. شاخص مورد استفاده در هر روش و همچنین ویژگی ها ، مزایا ، مشکلات و تاثیر عوامل مختلف روی هر شاخص بیان می شود.در ادامه به منظور مدل سازی موتور القایی در شرایط ناهم محوری بین روتور و استاتور، نظریه تابع سیم پیچی اصلاح شده بیان می گردد. با استفاده از این نظریه روش تحلیلی بهبود یافته‌ای برای محاسبه اندوکتانس های موتور القایی سه فاز در شرایط ناهم محوری ارائه می گردد.همچنین معادلات ماشین، شامل معادلات ولتاژ استاتور، روتور و معادلات مکانیکی بیان می شوند.سپس هارمونیک های شیاربندی روتور و سایر هارمونیک های مرتبط با عیب ناهم محوری ، مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند و نحوه‌ی تولید این هارمونیک ها در طیف جریان موتور بررسی می گردد. سپس حالت های مختلف ناهم محوری ، با استفاده از طیف جریان موتور مورد تحلیل قرار می گیرد.همچنین تاثیر تعداد زوج قطب های موتور و تعداد میله های روتور بر آشکارسازی انواع ناهم محوری بررسی و نشان داده می شود در حالت ناهم محوری ایستا و پویا اگر ارتباط خاصی بین تعداد میله های روتور و تعداد زوج قطب های موتور برقرار نباشد(به طور مثال در موتور 44 میله‌ی 4قطب ) هارمونیک های مربوط به عیب که در اطراف هارمونیک شیاربندی روتور قرار دارند،در طیف جریان موتور ظاهر نشده و لذا قادر به تشخیص عیب نخواهیم بود. در پایان نشان می دهیم با استفاده از عدم تقارن ذاتی موتور می توان ناهم محوری ایستا را با استفاده از هارمونیک های اطراف فرکانس اصلی تشخیص داد.در این حالت اختلاف ناچیز بین مقاومت الکتریکی میله های روتور، که در فرآیند ریخته گری و ساخت موتور ایجاد می شود، سبب ایجاد هارمونیک هایی در اطراف فرکانس اصلی می شود که در شرایط تقارن موتور وجود ندارند.از این هارمونیک‌ها می توان به عنوان شاخص جدیدی برای تشخیص ناهم محوری ایستا استفاده نمود. کلمات کلیدی: 1- موتورالقایی 2- ناهم محوری بین روتور واستاتور 3- تشخیص عیب 4- تحلیل طیف جریان موتور

ارتقاء امنیت وب با وف بومی