Asenkron motor stator arızalarının kaçak akı yöntemi ile tespiti ve prototip geliştirilmesi

Asenkron motorlar sağlamlığı, basitliği ve ucuz olmaları nedeniyle endüstride en çok kullanılan elektrik motorlarıdır. Bu nedenle asenkron motor arızaları üretimin durması, iş gücü kayıplarının oluşması ve verimin düşmesi gibi maliyetli sonuçlar doğurmaktadır. Asenkron motorlarda görülen en yaygın arızalardan biri stator sarım-sarım arası kısa devre arızalarıdır. Başlangıç aşamasında fark edilmesi oldukça güç olan bu arızaların teşhisinde kullanılan klasik yöntem Motor Akım İmza Analizi (Motor current signature analysis-MCSA) yöntemidir. Ancak bu yöntem değişken yük durumlarında ve besleme kaynağı düzensizliklerinde yanıltıcı sonuçlar verebilmektedir. Bu çalışmada, asenkron motorun gövdesinden sızan kaçak akının analizine dayanan arıza teşhis yöntemi üzerinde durulmuş ve stator arızasını başlangıç aşamasında kaçak akının analizi ile tespit edebilecek bir prototip tasarlanmıştır. Bu amaçla, Sonlu Elemanlar Yöntemini (Finite Element Method-FEM) kullanan ANSYS@Maxwell-2D programında bir asenkron motor modeli tasarlanmış, çeşitli arıza oranları uygulanmış, farklı çalışma yüklerinde çalıştırılarak toplanan kaçak akı bilgileri analiz edilmiş ve arıza teşhisinde kullanılabilecek algoritmalar elde edilmiştir. Analiz aşamasında zaman domenindeki kaçak akı işaretlerine Matlab programında Hızlı Fourier Dönüşümü (Fast Fourier Transform-FFT) uygulanarak işaretlerin frekans spektrumları elde edilmiştir. Frekans domenindeki sağlıklı ve arızalı motor harmonikleri karşılaştırılarak kullanılabilecek karakteristik arıza işaretleri tespit edilmiştir. Çalışmanın son aşamasında ise kaçak akı ölçümü ile stator sarım-sarım arası kısa devre arızasını gerçek zamanlı olarak tespit edebilecek bir prototip tasarlanmıştır. Bu işlem için DSP tabanlı STM32F429 mikrodenetleyici kartı kullanılmıştır. Simülasyon sonucu çıkarılan algoritmaya dayanan yazılım mikrodenetleyici karta yüklenmiş ve kaçak akı yöntemi ile stator arızası teşhisi yapabilen bir prototipin uygulanabilirliği gösterilmiştir.