themal monitoring

8/7/2019 themal monitoring

1/5

DESIGN AND CONSTRUCTION OF INDUCTION MOTORTHERMAL MONITORING SYSTEMH . H a f e z i , A . J a l i l i a nI r a n U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , T e h r a n , I r a n .

ABSTRACTR o t o r a n d s t a t o r t e m p e r a t u r e r i s e i n i n d u c t i o n m o t o r s i s c o n s i d e r e d t o b e a m a j o r c a u s e o f m o t o r i n s u l a t i o n d e g r a d a t i o na n d m o t o r f a i l u r e s . I n m o s t c a s e s , i t i s n e c e s s a r y t o m o n i t o r r o t o r b a r s a n d s t a t o r w i n d i n g s t o m a k e s u r e t h a t t h e i rt e m p e r a t u r e r e m a i n s b e l o w t h e a l l o w a b l e l i m i t s . I n t h i s p a p e r , d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n o f a t e m p e r a t u r e m e a s u r i n gs y s t e m s u i t a b l e f o r t h r e e - p h a s e i n d u c t i o n m o t o r s i s d e s c r i b e d . T h e s y s t e m c o n t a i n s t w o p a r t s , r o t a t i n g a n d s t a t i o n a r y . I nt h i s w o r k , d i g i t a l t e m p e r a t u r e s e n s o r s a r e i n s t a l l e d o n r o t o r a n d s t a t o r w i n d i n g s . T h e d a t a f r o m t h e t h e r m a l s e n s o r s o nt h e r o t o r i s d i g i t i z e d u s i n g e l e c t r o n i c p a r t s a n d t r a n s m i t t e d v i a l i g h t t h r o u g h I R r e c e i v e r a n d t r a n s m i t t e r b e t w e e n t h er o t o r a n d t h e s t a t o r . A d a t a a c q u i s i t i o n s y s t e m i s e m p l o y e d f o r c a p t u r i n g d a t a f r o m e l e c t r o n i c p a r t s t o PC f o r f u r t h e ra n a l y s i s a n d m o n i t o r i n g p u r p o s e s . I m p l e m e n t a t i o n o f t h e m o n i t o r i n g s y s t e m o n a 5 . 5 kW 3 - p h a s e s q u i r r e l c a g ei n d u c t i o n m o t o r i s d e s c r i b e d . T e m p e r a t u r e r i s e i n r o t o r b a r s a n d s t a t o r w i n d i n g s a r e m o n i t o r e d u n d e r n o l o a d a n d l o c k e dr o t o r c o n d i t i o n s . I t i s s h o w n t h a t t h e s y s t e m i s c a p a b l e f o r t h e r m a l m o n i t o r i n g o f t h e t e s t m o t o r u n d e r v a r i o u s s u p p l ya n d l o a d c o n d i t i o n s .K e y w o r d s : I n d u c t i o n m o t o r , t h e r m a l m o n i t o r i n g , t e m p e r a t u r e s e n s o r , t h e r m a l m o d e l i n g .

1 . INTRODUCTION s t a t i o n a r y p a r t s i s r e l a t i v e l y e a s y , b u t d i f f i c u l t f o r t h er o t a t i n g p a r t s . T h r e e m e t h o d s a r e r e p o r t e d f o rS q u i r r e l c a g e i n d u c t i o n m o t o r s a r e t h e m o s t i m p o r t a n t t r a n s m i t t i n g d a t a f r o m m o t o r r o t a t i n g p a r t s w h e r e s l i p -a c m a c h i n e s i n i n d u s t r i e s . Low c o s t , h i g h r e l i a b i l i t y , r i n g s [ 6 ] , o p t i c a l f a c i l i t i e s [ 7 ] a n d w i r e l e s s w a v e [ 9 ] c a nl o w i n e r t i a a n d h i g h t r a n s i e n t t o r q u e c a p a c i t y a r e b e u s e d r e s p e c t i v e l y .a m o n g t h e a d v a n t a g e s o f t h e s e m o t o r s . Many r e s o u r c e s I n o n e m e t h o d [ 6 ] , i n o r d e r t o r e a d t h e s i g n a l f r o m t h es h o w t h a t t h e m a j o r i t y o f m o t o r f a i l u r e s a r e c a u s e d b y r o t o r s e n s o r s , t h r e e s l i p - r i n g s w e r e i n s t a l l e d o n t h e r o t o rs t a t o r i n s u l a t i o n b r e a k d o w n . O v e r h e a t i n g i s o n e o f t h e s h a f t a n d t h e c o r r e s p o n d i n g b r u sh e s w e r e c o n n e c t e d t om a j o r c a u s e s o f t h e s t a t o r w i n d i n g i n s u l a t i o n t h e t e m p e r a t u r e m e a s u r i n g s y s t e m . T h e p r o b l e m f o r t h i sd e g r a d a t i o n i n s m a l l i n d u c t i o n m a c h i n e s [ 1 ] . T h e m e t h o d i s t h a t t h e n u m b e r o f s l i p - r i n g s a r e e q u a l t o t h ei n s u l a t i o n l i f e t i m e i n y e a r c a n b e a p p r o x i m a t e d b y n u m b e r o f s e n s o r s , t h u s a l i m i t e d n u m b e r o f s e n s o r s c a nk e a o , w h e r e k h 7 . 1 5 x 1 0 4 a i s 0 . 0 8 a n d 0 i s i n s u l a t i o n b e u s e d i n r o t o r . I n o t h e r m e t h o d , t h e s i g n a l f r o m t h et e m p e r a t u r e i n ' C . I f m o t o r t e m p e r a t u r e i n c r e a s e s f r o m t e m p e r a t u r e s e n s o r s o n t h e r o t o r i s d i g i t i z e d a n d1 0 0 C t o 1 0 5 C , i n s u l a t i o n l i f e d e c r e a s e s f r o m 2 4 t o 1 6 t r a n s m i t t e d v i a l i g h t t h r o u g h a c o a x i a l o p t i c a l f i b e r . T h ey e a r s . I n o r d e r t o e x t e n d t h e i n s u l a t i o n l i f e t i m e , i t i s m a i n a d v a n t a g e o f t h i s k i n d o f d a t a t r a n s m i s s i o n i sc r i t i c a l t o m o n i t o r t h e s t a t o r w i n d i n g a n d r o t o r i m m u n i t y t o e l e c t r o m a g n e t i c i n t e r f e r e n c e . H o w e v e r ,t e m p e r a t u r e a n d p r o t e c t t h e m o t o r u n d e r t h e r m a l c o n s t r u c t i o n o f s u c h a s y s t e m i s d i f f i c u l t a n d c o s t l y .o v e r l o a d i n g c o n d i t i o n s . M o t o r s t a l l , j a m , o v e r l o a d , I n t h i s p a p e r , d e t a i l e d d e i g n a n d c o n t r a c t i o n o f a t h e r m a lu n b a l a n c e d o p e r a t i o n e t c a r e s o m e e x a m p l e o f t h e r m a l m o n i t o r i n g s y s t e m f o r a n i n d u c t i o n m a c h i n e u s i n gs t r e s s o n i n d u c t i o n m o t o r s [ 2 ] . M o r e o v e r , m o t o r s e v e r a l t e m p e r a t u r e s e n s o r s i n s t a l l e d i n t h e r o t o r a n dh e a t i n g c a n a l s o b e i n c r e a s e d i n s i t u a t i o n s w h e r e t h e s t a t o r i s p r e s e n t e d . I n t h i s w o r k , t h e i n f o r m a t i o n f r o m t h ec o o l i n g a b i l i t y o f t h e m o t o r i s a c c i d e n t a l l y r e d u c e d . s e n s o r s o n t h e r o t o r i s d i g i t i z e d a n d t r a n s m i t t e d v i a l i g h tT h e r m a l m o d e l i n g p r o v i d e s a f l e x i b l e a n d a c c u r a t e t h r o u g h I R r e c e i v e r . T e m p e r a t u r e m e a s u r e m e n t s w e r ewa y f o r m o t o r t e m p e r a t u r e e s t i m a t i o n ; h o w e v e r , i t a c c o m p a n i e d w i t h a c o m p u t e r d a t a a c q u i s i t i o n s y s t e m f o rc a n n o t r e s p o n d t o t h e c h a n g e s i n t h e m o t o r t h e r m a l p r e c i s e i n v e s t i g a t i o n o f m a c h i n e ' s t h e r m a l p r o c e s s .c h a r a c t e r i s t i c s [ 3 ] . T h e s t a t o r t e m p e r a t u r e c a n a l s o b e H e a t i n g c u r v e s w e r e o b t a i n e d a n d a n a l y z e d i n d i f f e r e n te s t i m a t e d b a s e d o n t h e s t a t o r r e s i s t a n c e m e a s u r e m e n t p a r t s o f m a c h i n e u n d e r v a r i o u s o p e r a t i n g c o n d i t i o n s .[ 4 - 5 ] . I t i s r e p o r t e d t h a t , t h i s m e t h o d c a n p r o v i d et e m p e r a t u r e e s t i m a t i o n t h a t i s c a p a b l e o f r e s p o n d i n g t o 2 . MEASURMENT SYSTEMt h e c h a n g e s i n t h e t h e r m a l c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e m o t o r[ 4 ] . T h e l i m i t a t i o n o f t h i s m e t h o d i s i t s d i s a b i l i t y t o T h e o v e r a l l s t r u c t u r e o f t h e d e s i g n e d s y s t e m i s s h o w n i nm e a s u r e r o t o r r e s i s t a n c e d i r e c t l y . F i g u r e 1 . I t c o n t a i n s t w o p a r t s , n a m e l y r o t a t i n g p a r t a n dA n o t h e r a c c u r a t e m e t h o d d e a l s w i t h t h e d i r e c t s t a t i o n a r y p a r t . D e s c r i p t i o n o f e a c h p a r t i s g i v e n i n t h em e a s u r e m e n t o f m o t o r h e a t i n g u s i n g t e m p e r a t u r e f o l l o w i n g s e c t i o n s .s e n s o r s i n s t a l l e d i n s t a t o r w i n d i n g s a n d r o t o r p a r t s[ 6 , 7 ] . I n t h i s m e t h o d , t e m p e r a t u r e m o n i t o r i n g o f

6 7 4


2/5

2 . 2 T e m p e r a t u r e s e n s o rConverting T h e t e m p e r a t u r e m e a s u r e m e n t i s p e r f o r m e d b y t h e

Ti Micro E l e r t r i c a p p l i c a t i o n o f d i g i t a l t e m p e r a t u r e s e n s o r S M T 1 6 0 . I t i s aU M i c r o S i g n a l s 3 t h r e e t e r m i n a l i n t e g r a t e d t e m p e r a t u r e s e n s o r , w i t h a d u t yx p e r o c e s s o r t o L i g h t c y c l e o u t p u t . Tw o t e r m i n a l s a r e u s e d f o r t h e p o w e rT 2 s u p p l y o f 5 V a n d t h e t h i r d t e r m i n a l i n d i c a t e s t h e o u t p u ts i g n a l . A d u t y c y c l e m o d u l a t e d o u t p u t i s u s e d b e c a u s et h i s o u t p u t i s i n t e r p r e t a b l e b y a m i c r o - p r o c e s s o r w i t h o u tA-D c o n v e r t e r , w h i l e t h e a n a l o g u e i n f o r m a t i o n i s s t i l lT i a v a i l a b l e . T h e S M T 1 6 0 ( T O 1 8 m o d e l ) h a s an o v e r a l l

M i c r o R a c c u r a c y o f 0 . 7 C i n t h e r a n g e f r o m - 3 0 C t o + 1 0 0 CT2 X M p e r o c e s s o r a n d a n a c c u r a c y o f 1 . 2 C f r o m - 4 5 t o + 1 4 0 ' C . A c c o r d i n gU3 t o i t s d a t a s h e e t , t h e SMT1 6 0 c o m b i n e s d i g i t a l o u t p u tE X 2 a n d o n - c h i p c a l i b r a t i o n t o e n s u r e m a j o r c o s t r e d u c t i o n sT 4 a n d p e r f o r m a n c e - r e l a t e d a d v a n t a g e s .

; v ~ ~~~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ I I- I I I IL4~~~~~~~~~~~~~~4L i g h tIt 4 0t E l e c t l i c < _ 0 1 1 44 X - ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

. 2 1 I. I i 2 0DI 0 . 4 0 . 6 9 . S) D u t y c c l eF i g u r e 1 . O v e r a l l s t r u c t u r e o f t h e d e s i g n e dt e m p e r a t u r e m o n i t o r i n g s y s t e mr o t a t i n g p a r t ( t o p ) , s t a t i o n a r y p a r t ( b o t t o m )

2 . 1 R o t a t i n g p a r tThe d e v a t i c e f o r t h e tmeaue esrnothrtr A s s t a t e d i n t h e s p e c i f i c a t i o n s , t h e s q u a r e - w a v e o u t p u tT h e d e v i c e f o r t h e t e m p e r a t u r e m e a s u r i n g o f t h e r o t o r sina i s a ' e p r t r - e e d n dt ylssonic o n s i s t s o f p a r t t h a t m e c h a n i c a l l y c o n n e c t e d t o t h e s i g n a l i s a h t e m p e r a t u r e - d e p e n d e n t u d u t y c y c l e l a s D s h o w n i ir o t o r ( f i g r e 1 . a ) . h i s a r t o n t a i s s e e r a l F i g u r e 3 . T h e d u t y c y c l e o f t h e o u t p u t s i g n a l ( D . C . ) i Sr o t o r ( f i g u r e l . a ) . T h i s p a r t c o n t a i n s s e v e r a l lieryeatdothtmpaue 1ast e m p e r a t u r e s e n s o r s , a m u l t i p l e x e r , a m i c r o c o n t r o l l e r l ra n d e l e c t r i c s i g n a l t o o p t i c a l c o n v e r t e r . T h e D . C . = 0 . 3 2 0 + 0 . 0 0 4 7 0 X T ( 1 )m i c r o c o n t r o l l e r s c a n s s e n s o r ' s o u t p u t b y m u l t i p l e x e r ,t h e n t h e t h e r m a l d a t a i s p r o c e s s e d b y m i c r o c o n t r o l l e r I t c a n b e e a s i l y s h o w n t h a t a t 0 ' C , D . C . 0 . 3 2 0 o ra n d s e n t t o " e l e c t r i c s i g n a l t o l i g h t c o n v e r t e r " b l o c k . 3 2 . 0 a n d a t 1 3 0 C D . C . = 0 . 9 3 1 o r 9 3 . 1 /T h e r m a l d a t a i n t h i s b l o c k i s c o d e d a n d t r a n s m i t t e d b y aI R LED i n s t a l l e d o n t h e c e n t r e o f t h e s h a f t e n d w h e r e a 2 . 3 E l e c t r i c s i g n a l t o l i g h t c o n v e r t e rp h o t o t r a n s i s t o r i s f i x e d . T h u s , a s e r i e s o f l i g h t i m p u l s e s Du e t o t h e i r r e s i s t a n c e t o e l e c t r o m a g n e t i c i n t e r f e r e n c ec a n b e s e n d t o s t a t i o n a r y p a r t o f t h e d e v i c e w h e r e l i g h t D E M t o i n f r a r e d LEDs a r e c h o s e nm n t h i s p r o j e c t At o s i g n a l c o n v e r t e r i s p r e s e n t ( f i g u r e 2 ) . T h e CD4051 ( E M I ) , c i n r a r e d L E s a e s c h o s e n t i n t i s n p o j e t .m u l t i p l e x e r a n d P I C 1 6 f 8 4 A m i c r o c o n t r o l l e r i S u s e d l i n s i p lciciXa eindtcnetTLsgastt h i s a p p l i c a t i o n . l i g h t a s s h o w n i n F i g u r e 4 . P a s s i n g p u l s e t r a i n o f c u r r e n tt h r o u g h t h e I R LED p r o d u c e s l i g h t p u l s e s w h i c h c a n b et r a n s m i t t e d t o a r e c e i v e r .

IR R e c e i v e r & T r a n i s m i t t e r 5

3 3 0 0

E l e c t r o n i c DeceR o t o r T 2 S h a f t \ 1 K Q

F i g u r e 2 . T e m p e r a t u r e m e a s u r e m e n t o n t h e r o t o r F i g u r e 4 . C o n v e r s i o n o f e l e c t r i c s i g n a l t o l i g h t

6 7 5


3/5

2 . 4 S t a t i o n a r y p a r t 2 . 6 L o c a t i o n o f s e n s o r sT h i s p a r t c o n s i s t s o f a n IBM PC c o m p a t i b l e c o m p u t e r S i x t e m p e r a t u r e s e n s o r s w e r e u s e d i n t h i s w o r k , t w o o fe q u i p p e d b o a r d w i t h I / O , CD4051 m u l t i p l e x e r , t h e m w e r e p l a c e d i n t h e r o t o r a n d t h r e e s e n s o r s w e r eP I C 1 6 f 8 4 A m i c r o c o n t r o l l e r , a n d a n o p t i c a l t o e l e c t r i c p l a c e d i n 3 p h a s e s t a t o r w i n d i n g s a s s h o w n i n F i g u r e 7 .s i g n a l c o n v e r t e r w i t h s e r i a l RS232 i n t e r f a c e . A l l o t h e r F o r a m b i e n t t e m p e r a t u r e m e a s u r e m e n t o n e s e n s o r i st a s k s r e l a t e d t o t h e m e a s u r e m e n t , c o m m u n i c a t i o n w i t h u s e d .i n s t r u m e n t s a n d d a t a a c q u i s i t i o n a r e p e r f o r m e d b y t h eP C . T h e s o f t w a r e f o r p e r f o r m i n g a l l m e n t i o n e dl a n g u a g e . T h e s i m p l i f i e d f u n c t i o n d i a g r a m i s s h o w n i nF i g u r e l b . T h e l i g h t p u l s e s t r a n s m i t t e d f r o m t h er o t a t i n g p a r t , i s c o n v e r t e d t o e l e c t r i c s i g n a l a n d s e n t t om i c r o c o n t r o l l e r f o r d e c o d i n g a n d d a t a p r o c e s s i n g . A l s om i c r o c o n t r o l l e r s c a n s t h e s t a t o r s e n s o r s b y m u l t i p l e x e ra n d s e n d t o R S 2 3 2 b l o c k a l o n g w i t h t h e r o t o rt e m p e r a t u r e d a t a . I n t h i s b l o c k , t h e TTL s i g n a l i sc o n v e r t e d t o R S 2 3 2 f o r m a t b y I C MAX232 a s s h o w ni n F i g u r e 5 .

WC

C6 . i ISuptI L F +%+142W C

FTi g u e 5 T T s i n a l stoiRS232 a d a p t e r i pr

2 . 5 R e c e i v e r g H g E H LLDr e c e i v e s l i g h t p u l s e s w h e r e a s m a l l c u r r e n t i s g e n e r a t e dt h e r e i s n o l i g h t p u l s e , V 1 1 1 i s h i g h e r t h a n V o f f s e t , a n do u t p u t v o l t a g e b e c o m e s l o w . When l i g h t p u l s e s a r e F i g u r e 7 . L o c a t i o n o f t e m p e r a t u r e s e n s o r sp r e s e n t , V 1 i b e c o m e s s m a l l e r t h a n V o f f s e t , t h u s o u t p u t R o t o r ( t o p ) , S t a t o r ( b o t t o m )b e c o m e s h i g h .I n t h i s c i r c u i t ( e m i t t e r a n d r e c e i v e r ) , t h e maximum _ e _s a r p l i n g p o s s i b i l i t y i s o n l y l i m i t e d b y u s e o fR S 2 3 2 g e n e r am a x i m u m b a u d r a t o f 19 2 0 0 b p s w h i c h i S e n o u g h f o r _ _t h e r m a l m e a s u r e m e n t ( t h s e , V i n i sa p p l i c a e rt i o nVffsFiu n). D e s i g n e t e m p e r a t u r e m e n s y s

L u t p u t v o l t a g e b e c o m e s l o w . V v l h e n i g h t p u l s e s ar e R o t o r on m o t o r ( b o t t o

b e c o m e s h i g h . ~ ~ ~ s i n aI n h i s c i r u i ( e i t e an Figree.iDsigedtemerauremesurmenisyte

a t h i g h s p e e df r e q u e n c y ,b u tthe Rmountedpontmotorhshaf

F i g u r e 6 . C o n v e r s i o n l i g h t t o e l e c t r i c s i g n a l c i r c u i t

6 7 6


4/5

3 . EXPRIMENTAL RESULTS3 . 2 L o c k e d r o t o r t e s t sT h i s s y s t e m h a s b e e n m o u n t e d o n a 3 - p h a s e 5 . 5 kW I n o r d e r t o c h e c k t h e p e r f o r m a n c e o f t h e c o n s t r u c t e ds q u i r r e l - c a g e i n d u c t i o n m o t o r w i t h r a t i n g s s u m m a r i z e d t h e r m a l m o n i t o r i n g s y s t e m , s e v e r a l t e s t s w e r e p e r f o r m e di n a p p e n d i x I . F i g u r e 8 s h o w s a v i e w o f t h e d e s i g n e d u n d e r l o c k e d r o t o r t e s t c o n d i t i o n s ( i e d i f f e r e n t s h o r ts y s t e m a n d e x p e r i m e n t a l s e t u p . I n o r d e r t o m o n i t o r c i r c u i t c u r r e n t s ) . T h e h e a t i n g c u r v e s f o r t w o t e s t s ( i em o t o r t e m p e r a t u r e a t d i f f e r e n t l o a d i n g c o n d i t i o n s , I a = 3 A , a t 40V a n d I a = I l A , a t 1 7 0 V ) a r e s h o w n i n F i g u r es e v e r a l t e s t s w e r e c a r r i e d o u t . T h e s e t e s t s c o n s i s t o f n o 1 1 a n d 1 2 r e s p e c t i v e l y .l o a d t e s t , l o c k e d r o t o r t e s t , a n d l o a d t e s t a s d e s c r i b e d i n I t c a n b e s e e n t h a t t h e r o t o r a n d s t a t o r t e m p e r a t u r e h a st h e f o l l o w i n g s e c t i o n s . P r e l i m i n a r y t e s t r e s u l t s s h o w e d b e c o m e t o 1 2 0 C a n d 9 0 C r e s p e c t i v e l y f o r 2 5 m i n u t e st h e m e c h a n i c a l s o l i d i t y o f t h e c o n s t r u c t e d s y s t e m a t i n t h e f i r s t t e s t . F o r t h e s e c o n d t e s t , t h e t e m p e r a t u r e t h eh i g h s p e e d ( a b o u t 3 0 0 0 r p m ) . r o t o r a n d s t a t o r t e m p e r a t u r e r i s e h a s b e c o m e t o 1 1 0 C

3 . 1 No l o a d t e s t a n d 1 0 5 C a f t e r o n l y 3 m i n u t e s . The c o o l i n g p r o c e s s i sM o t o r t e m p e r a t u r e r i s e a t r o t o r a n d s t a t o r u n d e r no a l s o p e r f o r m e d b y r u n n i n g t h e n o l o a d m o t o r , t o d e c r e a s el o a d c o n d i t i o n s i s s h o w n i n F i g u r e 9 . As e x p e c t e d , t e m p e r a t u r e t o a b o u t 3 0C f o r 3 0 m i n u t e s a s s h o w n i nt e m p e r a t u r e r i s e s i n b o t h r o t o r a n d s t a t o r i s l o w F i g u r e 1 2 .b e c a u s e o f t h e s m a l l c u r r e n t a t no l o a d . A f t e r a b o u t I More t e s t s ar e a l s o p e r f o r m e d a n d r e l e v a n t r e s u l t s w e r eh o u r , t h e a v e r a g e t e m p e r a t u r e m e a s u r e d a t s t a t o r o b t a i n e d . T h e a b i l i t y o f t h e g i v e n s y s t e m f o r m o t o rw i n d i n g i s a b o u t 3 0 t C ( 2 9 t C t o3mtCf o r d i f f e r e n t t h e r m a l m o n i t o r i n g w i t h r e a s o n a b l e a c c u r a c y i sw i n d i n g s ) . T h e d i f f e r e n c e i s c o n s i d e r e d t o b e d u e t o t h e d e t e r m i n e d u s i n g t e s t r e s u l t s . F u r t h e r d e v e l o p m e n t o f t h el o c a t i o n o f s e n s o r s a n d t h e i r f i r m n e s s c o n t a c t t o t h e s y s t e m i s u n d e r c o n s i d e r a t i o n f o r b o t h h a r d w a r e a n dw i n d i n g s . R o t o r t e m p e r a t u r e , h o w e v e r i n c r e a s e d t o s o f t w a r e p a r t s . I t i s p l a n n e d t o i n v e s t i g a t e t h e t h e r m a lw i n d i n g s . R o t o r t e m p e r a t u r e , h o w e v e r , i n c r e a s e d t o b e h a v i o r o f t h e t e s t motor u n d e r u n b a l a n c e d a n da b o u t 3 2 0 C a f t e r m o t o r r u n n i n g f o r o n e h o u r . T h e r m a l h a r m o n i c a l l y d i s t o r t e d s u p p l y c o n d i t i o n s .e q u i l i b r i u m i s e s t i m a t e d t o b e r e a c h e d a f t e r 3 h o u r s .

1 5 0 - -ortlmp03 5 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ r o t o rt e m p l - - r o t o r t e m p 2- - r o t o r t e m p 2= 2 : L f ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ - - - - -- - -

_ _ _ __oL _ _ L _ _ I _1 0 2 0 0 4 0 E 0 6 0 1 5 20 2 1 0 5 2 0 3 0 4 0 S O 6 0 o S 1 O 1 S 2 0 2 5 3 0h m n e ( m i n u t e ) t i m e ( m i n u t e )

4 0 l S O _ _ -ambienttemp4 5 5 a1 0 - - - ' s t aE 2 0 $

o - ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

O 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 01 5 _ _ _ _ _ _ _ _ t i m ( m i n u e ) time(minute)o 0 1 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0t i m e ( m i n u t e ) F i g u r e 1 0 . Motor t e m p e r a t u r e r i s e a t l o c k e d r o t o r t e s t

F i g u r e 9 . Motor t e m p e r a t u r e r i s e a t n o l o a d t e s t I a = 3 A , 4 0 V , r o t o r ( t o p ) s t a t o r a n d a m b i e n t ( b o t t o m )r o t o r ( t o p ) , s t a t o r a n d a m b i e n t ( b o t t o m )

6 7 7


5/5

1 2 0 6.APPENDIX Io 1 0 0 o P a r a m e t e r s o f t h e t e s t m a c h i n en o l o a d tr T y p e : 1 3 2 M 2 A , 3 - p h a s e , 5 . 5 k W , 5 0 H z , 3 8 0 V , 1 2 . 5 A ,80~~~~~~ ~ ~ ~ ~ rt r ep 0 . 8 1 p f , 2850 r p m .

7 . REFERENCES~ 6 0 a L o c k e d r o t o rE t L o c k e d r o t o r > ^ , 1 . l 1 . A . H . B o n n e t t , a n d G . C . S o u k u p , " C a u s e a n d a n a l y s i sH 4 0 o f s t a t o r a n d r o t o r f a i l u r e s i n t h r e e - p h a s e s q u i r r e l -c a g e i n d u c t i o n m o t o r s , " IEEE T r a n s I n d . A p p . , v o l .2 0 j- 2 8 , n o . 4 , p p . 9 2 1 - 9 3 7 , 1 9 9 2 .0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0t i m e ( m i n u t e ) 2 . S . F . F a r a g , R . G . B a r t h e l d , a n d W . E . M a y ," E l e c t r o n i c a l l y e n h a n c e d l o w v o l t a g e m o t o r120 .. 7. 7 - a m b i e n t t e m p p r o t e c t i o n a n d c o n t r o l , " IEEE T r a n s . I n d . A p p . ,

A - s t a t o r t e m p l v o l . 3 0 , n o . 3 , p p . 7 7 6 - 7 8 4 , 1 9 9 4 .1 0 0 -s t a t o r t e m p 2X j l \ - s t a t o r t e m p 3 3 . K . D . H u r s t , a n d T . G . H a b e t l e r , " T h e r m a la 8 0 / n o l o a d m o n i t o r i n g a n d p a r a m e t e r t u n i n g s c h e m e f o r I % / i n d u c t i o n m a c h i n e s , " C o n f R e c . I E E E - I A S , v o l . 1 ,a 6 0 p p . 1 3 6 - 1 4 2 , 1 9 9 7 .L o k e d r o t o r , %4 0 L j l l l v r r r - ; u - e r i ^ _ > 2 4 . S a n g - b i n L e e a n d T h o m a s G . H a b e t l e r " A n o n - l i n es t a t o r w i n d i n g r e s i s t a n c e e s t i m a t i o n t e c h n i q u e f o r- _ _ _ _ - _ _ _ _ - _ _ _ _ - _ _ _ _ - t e m p e r a t u r e m o n i t o r i n g o f l i n e - c o n n e c t e d i n d u c t i o n2 0 machines"IEEE 2001.Ich ns " E ,0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0t i m e ( m i n u t e )F i g u r e 1 1 . M o t o r t e m p e r a t u r e r i s e u n d e r 5 . R . B e g u e n a n e , M . E . H . B e n b o u z i d , " I n d u c t i o n m o t o rl o c k e d r o t o r t e s t m w i t h u I a = l A a t 70V t h e r m a l m o n i t o r i n g b y m e a n s o f r o t o r r e s i s t a n c er o t o r ( t o p ) s t a t o r a n d a m b i e n t ( b o t t o m ) i d e n t i f i c a t i o n " , IEEE T r a n o n EC , v o l . 1 4 , N o . 3 ,S e p t e m b e r 1 9 9 9 .

4 . CONCLUSIONS 6 . M . B e n h a d d a d i , R . K h a l d i , M . b e n g h a n e mI n t h i s p a p e r , d e s i g n a n d c o n s t r u c t i o n o f a t h e r m a l " E x p e r i m e n t a l s t u d y o f h e a t i n g i n i n d u c t i o n m o t o r sm o n i t o r i n g s y s t e m c a p a b l e o f a n i n d u c t i o n m a c h i n e b y PWM i n v e r t e r " IEEE I n s t r u m e n t a t i o n a n dt e m p e r a t u r e m e a s u r e m e n t i s d e s c r i b e d . T h e d e s i g n e d M e a s u r e m e n t T e c h n o l o g y C o n f e r e n c e , O t t a w a ,a n d i m p l e m e n t e d s y s t e m u s e s a n o p t i c a l l i n k f o r d a t a C a n a d a , Ma y 1 9 - 2 1 , 1 9 9 7t r a n s m i s s i o n f r o m a r o t a t i n g s h a f t w i t h o u t p h y s i c a lc o n t a c t . I m m u n i t y t o e l e c t r o m a g n e t i c i n t e r f a c e ( E M I ) 7 . YAHOUI, Hamed, GRELLET Gu y " M e a s u r e m e n ti s o n e o f t h e a d v a n t a g e s o f t h i s m e t h o d . D i g i t a l o f P h y s i c a l s i g n a l i n r o t a t i n g p a r t o f e l e c t r i c a lt e m p e r a t u r e s e n s o r s w e r e i n s t a l l e d a t r o t o r a n d s t a t o r m a c h i n e b y m e a n s o f o p t i c a l f i b e r t r a n s m i s s i o n "w i n d i n g s . T h e r o l e e l e c t r o n i c p a r t s i n c l u d i n g IEEE 1 9 9 6 .m u l t i p l e x e r a n d m i c r o c o n t r o l l e r i s d e s c r i b e d i n t h i sp a p e r . M e c h a n i c a l s t r e n g t h o f t h e s y s t e m m o u n t e d o n 8 . E R u p p e r t F i l h o , R . R . R i c h i , E . A v o l i o , " A u t o m a t i cr o t o r w a s t e s t e d b y r u n n i n g t h e m o t o r a t h i g h s p e e d t h r e e - p h a s e s q u i r r e l - c a g e i n d u c t i o n m o t o r t e s t( a b o u t 3 0 0 0 r p m ) . P r e l i m i n a r y n o l o a d a n d l o c k e d r o t o r a s s e m b l y f o r m o t o r t h e r m a l b e h av i o r s t u d i e s " I E E Et e s t r e s u l t s i n d i c a t e d t h e s u i t a b i l i t y o f t h e s y s t e m f o r 1 9 9 5 .t h e r m a l m o n i t o r i n g o f a n i n d u c t i o n m o t o r w i t hr e a s o n a b l e a c c u r a c y . T h e r m a l b e h a v i o r o f m o t o r u n d e rv a r i o u s s u p p l y a n d l o a d c o n d i t i o n s c a n b e i n v e s t i g a t e d AUTHOR'S ADDRESSu s i n g t h i s s y s t e m . D r . A . J a l i l i a n i s a s s i s t a n t p r o f e s s o r w i t h t h e P o w e rG r o u p o f D e p a r t m e n t o f E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g , I r a n

5 . ACKNOWLEDGMENT U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , N a r m a k , T e h r a n ,T e c h n i c a l s u p p o r t f r o m M r . M a h o u t c h i , M r . T a l e b i , a n d 1 6 8 4 4 , I r a n . He i s a l s o a m e m b e r o f C e n t r e o f E x c e l l e n c eM r . N o u r h o s s e i n i , s t a f f m e m b e r s o f J U S T D e p a r t m e n t f o r P o w e r S y s t e m A u t o m a t i o n a n d C o n t r o l .o f E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g i s g r a t e f u l l y a c k n o w l e d g e d . E m a i l : j a l i l i a n ( ) i u s t . a c . i r

6 7 8

themal monitoring

Documents