Evaluation of faults in the squirrel cage three-phase induction motors
Evaluación experimental de la detección de fallos en motores eléctricos de inducción trifásicos con aplicación en la industria
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Date
2021-12-06Author
Maestre-Cambronel, Daniel
Piero Rojas, Jhan
Duarte, Jorge
Citación
Metadata
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Abstract
Induction motors have played a central role in the techno-economic development of modern industries and electric power generation. However, the presence of recurring failures hinders a cost-effective performance and leads to catastrophic damage. Therefore, the present study proposed an assessment to investigate the influence of two types of failures in induction motors, namely failure due to broken bars in the rotor and defects in the connection between the rotor bars and the end ring. Accordingly, a three-phase induction motor was evaluated under different failure conditions that modified the operational torque and rotational speed. The results indicated that both types of failures magnify both the core and copper power losses by up to 13.3 % and 8 %, respectively, compared to the healthy condition. On the other hand, an efficiency reduction between 1.94 % to 3.41 % is an indication of failure progression. Finally, the appearance of harmonics 3 and 7, and the intensified magnitude of harmonic 5, represent a clear sign of failure occurrence related to rotor bars and defects in the connection to the end ring. In conclusion, the proposed methodology proved to be an adequate tool to predict failure appearance, which has a direct impact on extending the lifetime of induction motors. Los motores de inducción han desempeñado un papel fundamental en el desarrollo tecno-económico de las industrias modernas. No obstante, la presencia de fallos recurrentes dificulta un rendimiento rentable y conduce a daños catastróficos. Por lo tanto, el presente estudio propone una evaluación para investigar la influencia de dos tipos de fallos en los motores de inducción: fallos debidos a la rotura de barras en el rotor y los defectos en la conexión entre las barras del rotor y el anillo final. De tal forma, se evaluó un motor de inducción trifásico en diferentes condiciones de funcionamiento, modificando el par nominal y la velocidad de giro. Los resultados indicaron que ambos tipos de fallos magnifican las pérdidas de potencia entre un 8 % y 13,3 % en comparación con el estado sin falla. Por otra parte, una reducción de la eficiencia entre el 1,94 % y el 3,41 % es un indicio de la progresión de estos fallos. Por último, la aparición de los armónicos 3 y 7, y la intensificación de la amplitud del armónico 5 es un claro indicio de la aparición de fallos relacionados con las barras del rotor y los defectos en la conexión con el anillo de cierre. En conclusión, la metodología propuesta demostró ser una herramienta adecuada para predecir la aparición de fallos lo cual repercute en la prolongación de la vida útil de los motores de inducción.