Conditioning of a statistical indicator for the detection of an asynchronous machine rotor faults

Conditionnement d’un indicateur statistique pour la détection de défauts rotoriques d’une machine asynchrone

¹ Laboratoire CPS2I (Commande, Protection et Surveillance des Installations Industrielles), ENIM (École Nationale de l’Industrie Minérale), BP 753, Agdal, Rabat, Maroc
² Équipe de Recherche en Machines Électriques, EMI (École Mohammadia d’Ingénieurs), BP 765, Agdal, Rabat, Maroc

^a Corresponding author: ngotenabil@gmail.com

Received: 21 December 2011
Accepted: 23 June 2012

Abstract

In this paper, the cyclostationary characteristics of electrical signals will be exploited in order to detect the rotor faults of an asynchronous machine. These defects are the most complex in terms of detection since they interact with the 50 Hz carrier with a weak band occupied in frequency. The testing ground used includes an industrial three-phase wound rotor asynchronous motor of 400 V, 6.2 A, 50 Hz, 3 kW, 1385 rpm characteristics. The rotor fault has been carried out by adding an extra 40 mΩ resistance on one of the rotor phases (i.e. 10% of the rotor resistance value per phase, R_r = 0.4Ω). From the stator voltage and current acquisition, and by application of the Time Synchronous Averaging (TSA) method to the stator current, the electrical signal will be conditioned in order to obtain a sensitive indicator allowing to easily distinguish the healthy cases from defective ones.

Résumé

Dans cet article, les caractéristiques cyclostationnaires des signaux électriques vont être exploitées pour détecter les défauts rotoriques d’une machine asynchrone. Ces derniers, sont les plus complexes au niveau de la détection car ils interagissent avec la porteuse à 50 Hz avec une faible bande occupée en fréquence. Le banc d’essai utilisé comprend un moteur asynchrone triphasé industriel à rotor bobiné, de caractéristiques 400 V, 6,2 A, 50 Hz, 3 kW, 1385 tr.min^-1 et le défaut rotorique est réalisé par adjonction d’une résistance additionnelle de 40 mΩ sur une des phases du rotor (soit 10 % de la valeur de la résistance rotorique par phase R_r = 0,4Ω). À partir de l’acquisition des signaux électriques (tension et courant) et par application de la méthode de Moyennage Synchrone (TSA : Time Synchronous Averaging) au courant statorique, le signal électrique sera conditionné afin d’obtenir un indicateur sensible permettant de distinguer aisément les cas sain et défectueux de la machine.