Asenkron motor arızalarının dinamik parametrelere etkisi ve frekans analizi ile tanısı
Effects of faults on dynamic parameters and identification of faults by frequency analysis in cage induction motor
Yazar: İLKER ÖZELGİN
Danışman: DOÇ.DR. FUAT GÜRLEYEN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, fabrikalarımızda %70 oranında kullanılan asenkron motorların arızalarıincelenmiştir. Hayatımıza bu kadar girmiş olan motorların bozulması büyük maddikayıplara yol açar. Bu kayıpların önüne geçebilmek için arıza tanısı yöntemlerikullanılmaktadır. Tez çalışması iki kısımdan oluşmaktadır. İlk bölümde elektrik motorarızalarının neler olduğu, arızaların sebepleri, arızaların etkileri ve arıza tanısı içingerekli yöntemler incelenmiştir. İkinci bölümde ise arızaların motor parametrelerindeyarattığı etki ele alınmıştır. Tez çalışmasında, arızaların %40'ını oluşturan eksenkaçıklığı ve rulman arızaları derinlemesine ele alınmıştır. Arızaları tanımlarken akım vetitreşim sinyallerinin frekans spektrumundan faydalanılır. Eksen kaçıklığı ve rulmanarızalarının akım ve titreşim sinyalinde oluşturduğu frekanslar ve frekanslarınbüyüklükleri bilgisayar ortamında bulunmuştur. Eksen kaçıklığının akım sinyalindekietkisini bulabilmek için hava aralığındaki magnetik akı yoğunluğu değişimihesaplanmıştır. Magnetik akı yoğunluğunu hesaplarken stator ve rotorda oluşanmagnetik motor kuvvetten ve hava aralığı iletkenliğinden faydalanılmıştır. Eksenkaçıklığının titreşim sinyalindeki etkisini bulabilmek için maxwell kanununa göreradyal yönde oluşan birim alandaki kuvvetler bulunmuştur. Rulmanın titreşimsinyalinde oluşturduğu frekanslar kinematik denklemler yazılarak gösterilmiştir.Rulman arızasının akım sinyalindeki etkisi anlık eksen kaçıklığı yaratılarak sonuçlarbulunmuştur. İkinci bölümde, eksen kaçıklığı arızası sebebiyle rotor ile statorarasındaki hava aralığının değişken olmasının motor parametrelerinde yarattığı etkiincelenmiştir. Motor simülasyonu için gerekli olan öz endüktans ve karşıt endüktansparametrelerindeki değişimler bulunmuştur. Hesaplamalar için sargı fonksiyonuteorisinden faydalanılmıştır.Anahtar Kelimeler: Eksen kaçıklığı, Rulman arızası, Asenkron motor, Frekans analizi,Titreşimle arıza tespiti

Abstract:
In this study, faults of asynchronous machines are researched. Failures of electricalmachines make damage or lose money. To stop failures, fault detection methods areused. This study is composed of two main parts. In the first part, types, reasons, resultsand identification methods of faults in electrical machines are studied. In the secondpart, effects of faults on parameters of induction machines are studied. In this study,eccentricity and bearing faults that constitute %40 of faults are researched. Current andvibration frequency spectrum are used for identification of faults. Frequencies thatresponse eccentricity and bearing faults and their amplitude are found by computer. Tofind eccentricity related frequencies in current signal, magnetic flux density in air gapbetween stator and rotor are used. To calculate magnetic flux density, magnetic motorforce of stator and rotor, and permeance of air gap are found. To get information aboutvibration signal, radial force in unit area is calculated by Maxwell equation. Bearingrelated frequencies in vibration signal are found by kinematic equations. To find effectof bearing on current signal, eccentricity is created instantly in computer program. Inthe second part, because of eccentricity, the air gap between stator and rotor ischangeable around circumference of rotor. Variation of air gap causes self and mutualinductance variation. For simulation of induction motor self and mutual inductance arecalculated by winding function theory.Keywords: Eccentricity, Fault analysis, Induction motor, Bearing fault, Conditionmonitoring