Analysis of Dynamic Eccentricity faults in a Permanent Magnet Synchronous Machine using stray flux

Abstract

Omtrent all elektrisitet produsert i verden kommer fra generatorer, og motorer står for omtrent 30% av det totalte forbruket på verdensbasis. Å monitorere helsen på disse elektriske maskinene er ekstremt viktig. En ny metode for å detektere feil har blitt foreslått, som er mindre inngripende enn konvensjonelle metoder. Denne metoden er brukt til å simulere og analysere en "frisk", en maskin med 10% dynamisk eksentrisitet og 20% dynamisk eksentrisitet. Feilen ble oppdaget i magnetfelt på utsiden av stator, i en sensor som induserer en spenning. Utregningene ble gjort ved hjelp av FEM, og magnetfeltet ble analysert ved bruk av FFT. Det ble funnet drastisk økning i de sub- og inter-harmoniske frekvensene nær grunnfrekvens nå maskinen hadde dynamisk eksentrisitet.

Almost all electricity produced in the world is generated by generators, and motors account for 30% of the world’s consumption. Monitoring the conditions of these rotating electrical machines are very important. A new method of detecting faults has been proposed by researchers that is supposed to be less invasive and cover more fault than the conventional methods. This method is used to simulate and analyze a healthy IPMSM, and with dynamic eccentricity with a 10% and 20% severity. The faults were detected by installing a search coil on the outside of the machine’s stator which detects the stray flux and induce a voltage. The calculations were done using FEM, and the stray flux voltage signal was analyzed with the help of FFT. It was found that the sub-harmonics and inter-harmonics in the signal increased significantly when there is a dynamic eccentricity fault present.