Stator Faults Detection on Induction Motors Using Harmonic Sequence Current Components Analysis

Authors

Keywords:

Fault Detection, harmonic distortion, Induction Motor, Short-Circuit Current

Abstract

In this paper we propose a strategy for detecting interturn short circuits on stator windings of three-phase induction motors (IM). The strategy is based on an analytical model that includes a stator fault in any of the phase windings considering the h-th harmonic in the supply voltage. To find the adequate model, we propose an equivalent electrical circuit of the IM in steady state, considering each sequence component. The proposed strategy allows the detection of an interturn short-circuit fault by monitoring the fifth-order harmonic component. We present simulation and experimental results for the faulty IM and different operating conditions. In the laboratory tests, we use a programmable power supply in order to synthesize distorted and unbalance voltages. Also, the windings of a three-phase IM have been modified to generate stator faults and validate the proposed model. The results show that the sustained increase of the fifth-order harmonic of positive-sequence current is a good indicator of the fault severity.

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Author Biographies

Manuel Armando Mazzoletti, Universidad Nacional de Misiones: Posadas, Misiones, AR

Manuel A. Mazzoletti (S'12). Recibio sus titulos de Ingeniero Electronico (2006) en la Facultad de Ingenieria de la Universidad Nacional de Misiones (FI-UNaM), Argentina y Doctor en Ciencias de la Ingenieria (2017) en la Universidad Nacional de Rio Cuarto (UNRC), Argentina. Actualmente es becario del CONICET, docente e integrante del Laboratorio de Investigacion y Desarrollo de Energia Electrica (LIDEE) de la FI-UNaM. Sus temas de interes cientifico son: el diagnostico de fallas el y modelado de maquinas electricas, accionamientos electricos y el uso racional y eficiente de la energia electrica.

Pablo Daniel Donolo, FI Universidad Nacional de Rio Cuarto

Pablo Daniel Donolo (S09, M15). Recibio sus titulos Ingeniero Electricista (2006), Magister en Ciencias de la Ingenieria (2013) y Doctor en Ciencias de la Ingenieria (2014) en la Universidad Nacional de Rio Cuarto. Es Investigador de CONICET desde 2015 y docente efectivo de la Facultad de Ingenieria desde 2017. Sus temas de interes cientifico son: el uso racional y eficiente de la energia electrica, el modelado de maquinas electricas, los analisis de los problemas de calidad de energia electrica y el diagnostico de fallas en maquinas electricas.

Carlos Martín Pezzani, FI Universidad Nacional de Rio Cuarto

Carlos M. Pezzani (M15). Recibio los titulos de Ingeniero Electricista y Doctor en Ciencias de la Ingenieria de la Universidad Nacional de Rio Cuarto, Argentina en 2007 y 2013 respectivamente. Es Investigador de CONICET desde 2015 y docente efectivo de la Facultad de Ingenieria desde 2016. Sus temas de interes cientifico son: el diagnostico de fallas en maquinas electricas, el uso racional y eficiente de la energia electrica, el modelado de maquinas electricas.

Mario Orlando Oliveira, Laboratorio de Investigación y Desarrollo en Energía Eléctrica (LIDEE), FI-UNaM

Mario O. Oliveira (S'07-M'15). Recibio sus titulos de Ingeniero Electromecanico (2006) en la Universidad Nacional de Misiones, Argentina, Magister (2009) y Doctor en Sistemas de Energia (2013) en la Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil. Actualmente es Profesor Adjunto y Director del Laboratorio de Investigacion y Desarrollo en Energía Electrica (LIDEE) en la FI-UNaM. Sus temas de interes son: los sistemas electricos de potencia, el diagnostico de fallas en maquinas electricas, los transitorios electromagneticos y la eficiencia energetica.

Guillermo Rubén Bossio, FI Universidad Nacional de Rio Cuarto

Guillermo R. Bossio (S'03 - M'07 - SM'15). Recibio sus titulos de Ingeniero Electricista (1999) en la Universidad Nacional de Rio Cuarto, Argentina, y de Doctor en Ingenieria (2004) en la Universidad Nacional de La Plata, Argentina. Desde 1994, trabaja en el Grupo de Electronica Aplicada (GEA), FI-UNRC. Actualmente es Profesor Adjunto en la FI-UNRC e Investigador Independiente del CONICET, Argentina. Sus temas de interes son: el diagnostico de fallas en maquinas electricas, accionamientos y vehiculos electricos y energias renovables.

Cristian Hernán De Angelo, FI Universidad Nacional de Rio Cuarto

Cristian H. De Angelo (S96, M05, SM10) recibio su titulo de Ingeniero Electricista en la Universidad Nacional de Rio Cuarto, Argentina, en 1999, y el grado de Doctor en Ingenieria en la Universidad Nacional de La Plata, Argentina, en 2004. Desde 1994, se encuentra trabajando en el Grupo de Electronica Aplicada, Facultad de Ingenieria, Universidad Nacional de Rio Cuarto. Actualmente es Profesor Adjunto en la Universidad Nacional de Rio Cuarto e Investigador Principal del Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas (CONICET), Argentina. Sus temas de interes en investigacion incluyen diagnostico de fallas en maquinas electricas, accionamientos electricos, vehiculos electricos y energias renovables.

Published

2021-06-07

How to Cite

Mazzoletti, M. A., Donolo, P. D., Pezzani, C. M., Oliveira, M. O., Bossio, G. R., & De Angelo, C. H. (2021). Stator Faults Detection on Induction Motors Using Harmonic Sequence Current Components Analysis. IEEE Latin America Transactions, 19(5), 726–734. Retrieved from https://latamt.ieeer9.org/index.php/transactions/article/view/3938

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