Model-based fault detection system for electric motors

Details Model-based fault detection system for electric motors Model-based fault detection system for electric motors

G - Physics

01

R

G01R 31/34 (2006.01) G01M 99/00 (2011.01) G01M 15/00 (2006.01) G07C 3/14 (2006.01) H02K 15/00 (2006.01)

Patent

CA 2260773

the present invention relates to a model-based fault detection system and method for monitoring and predicting maintenance requirements of electric motors. Since the method and system of the present invention is software based and utilizes data obtained from non-intrusive measurements, implementation costs are significantly less than prior art maintenance methods. The system comprises computer means coupled to sensors which provide continuous real-time information of the input voltage and current and motor speed. The system and method utilize a multivariable experimental modeling algorithm to obtain a mathematical description of the motor. The algorithm compares the modeled result with a measured result and quantifies the comparison in terms of a residual which is generated by subtracting the respective signals. A diagnostic observer analyzes the residual and determines if the motor is fault free or operating in a manner other than fault free. Upon detection of the impending fault, the diagnostic observer evaluates the measured variables of the motor, determines the deviation from the reference value and develops a diagnosis of the likely failed or failing component. Another embodiment of the present invention is particularly useful in the manufacture of fractional horsepower electric motors and especially in the performance of quality control testing.

Système de détection de pannes à l'aide d'un modèle et procédé de surveillance et de prédiction des besoins en entretien de moteurs électriques. Dès lors que le procédé et le système ci-décrits utilisent un logiciel et des données obtenues par des mesures non intrusives, les coûts de mise en oeuvre sont sensiblement inférieurs à ceux occasionnés par les procédés d'entretien utilisés jusqu'à présent. Ce système comprend un ordinateur couplé à des capteurs fournissant des informations continue en temps réel sur la tension et le courant d'entrée et la vitesse du moteur. Ce système et ce procédé utilisent un algorithme de modélisation expérimental à variables multiples donnant une description mathématique du moteur. Cet algorithme compare le résultat modélisé avec un résultat mesuré et quantifie la comparaison sous la forme d'une valeur résiduelle que l'on obtient en soustrayant les signaux respectifs. Un observateur diagnostique analyse la valeur résiduelle et détermine si le moteur fonctionne correctement ou non. Lors de la dédection d'une panne imminente, l'observateur diagnostique évalue les variables mesurées du moteur, détermine l'écart par rapport à la valeur de référence et établit un diagnostic indiquant quel composant est défaillant ou susceptible de tomber en panne. Une variante de cette invention est particulièrement utile dans la fabrication de moteurs électriques fractionnaires et notamment dans les tests de contrôle de la qualité.

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