Condition Monitoring of Mechanical Faults in Variable Speed Induction Motor Drives - <br />Application of Stator Current Time-Frequency<br />Analysis and Parameter Estimation - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Condition Monitoring of Mechanical Faults in Variable Speed Induction Motor Drives -
Application of Stator Current Time-Frequency
Analysis and Parameter Estimation

Résumé

This Ph.D. thesis deals with condition monitoring of mechanical failures in variable
speed induction motor drives by stator current analysis. Two effects of a mechanical
fault are considered: load torque oscillations and airgap eccentricity. The analytical
modelling using the magnetomotive force and permeance wave approach leads
to two stator current models. The fault provokes amplitude or phase modulation
of the fundamental current component. Suitable detection methods are spectral
analysis and parameter estimation in steady state whereas time-frequency analysis
is required during transients. Instantaneous frequency estimation, the Wigner Distribution
and the spectrogram are studied. Simulation and experimental results
validate the theoretical approach. Automatic extraction of fault indicators is proposed
for an unsupervised monitoring system. Moreover, load torque oscillations
and dynamic eccentricity can be discriminated with the proposed methods. The
feasibility of an on-line monitoring system is demonstrated by a DSP implementation
of the time-frequency analysis including indicator extraction.
Ce travail de thèse traite de la détection et du diagnostic de défaillances mécaniques par analyse du courant statorique dans les entraînements électriques à base de machine asynchrone. Deux effets d'un défaut mécanique, des oscillations de couple et une excentricité d'entrefer, sont supposés. La modélisation par approche des ondes de forces magnétomotrices et de perméance conduit à deux modèles analytiques du signal courant. La conséquence des défauts est soit une modulation de phase, soit une modulation d'amplitude du signal courant statorique. Ces phénomènes sont détectés par une analyse spectrale en régime permanent, ou des méthodes temps fréquence en régime transitoire. Les méthodes étudiées sont la fréquence instantanée, le spectrogramme et la représentation de Wigner-Ville. L'estimation paramétrique d'indices de modulation a également été traitée. Des résultats de simulation et expérimentaux permettent de valider les signatures et d'extraire de façon automatique des indicateurs de défaut. De plus, une méthode permettant la distinction des oscillations de couple d'une excentricité dynamique est proposée. L'étude est complétée par une implémentation sur DSP des méthodes temps-fréquence afin de démontrer la faisabilité d'une surveillance en ligne.
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Dates et versions

tel-00105482 , version 1 (11-10-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00105482 , version 1

Citer

Martin Blödt. Condition Monitoring of Mechanical Faults in Variable Speed Induction Motor Drives -
Application of Stator Current Time-Frequency
Analysis and Parameter Estimation. Electric power. Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2006. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00105482⟩
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