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유도전동기에 인가되는 인버터의 입력 전류를 측정하기 위한 전류 센서;상기 전류 센서에서 측정된 입력 전류에 대하여 저역통과필터를 통해 고주파 전류 성분을 제거하는 신호처리부; 및상기 신호처리부에서 처리된 신호에 대해 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하고, 이를 통해 신호를 분석하여 고장 여부를 진단하는 신호분석부를 포함하며, 고정자(stator)에 공급되는 전류의 주파수가 fs이고, 회전자(rotor)에 흐르는 전류의 주파수가 sfs라고 할 때, 상기 신호분석부는 FFT를 수행한 결과, 인버터 입력 전류에 직류전류 성분만 존재하면, 정상동작이라고 진단하고, 인버터 입력 전류에 직류전류 성분과 소정 주파수를 갖는 전류 성분이 존재하면, 고장이라고 진단하고, 인버터 입력 전류에 2fs 주파수를 갖는 전류성분이 존재하면, 고정자 권선 부분단락 고장이라고 진단하고, 인버터 입력 전류에 (1-2s)fs 주파수를 갖는 전류성분이 존재하면, 회전자 바 균열 고장이라고 진단하며, Vs는 고정자 전압, Vr은 회전자 전압, Is는 고정자 전류, Ir은 회전자 전류, Rs는 고정자의 저항, Xs는 고정자의 리액턴스, Rr은 회전자의 저항, Xr은 회전자의 리액턴스, Xm은 유도전동기의 자화 리액턴스 값이라고 할 때, 정상동작 시 유도전동기의 전압, 전류 관계를 정상상태 값으로 나타낸 수학식을, (수학식 1)로 나타낼 수 있고, Vps 는 정상분 고정자 전압, Vpr 은 정상분 회전자 전압, Vns 는 역상분 고정자 전압, Vnr 은 역상분 회전자 전압, Ips 는 정상분 고정자 전류, Ipr은 정상분 회전자 전류, Ins 는 역상분 고정자 전류, Inr 은 역상분 회전자 전류라고 할 때, 상기 수학식 1을 유도전동기의 정상상태 모델로 나타내면, (수학식 8)로 나타낼 수 있고, N은 회전자 바 개수, n은 균열된 회전자 바 개수, Ns는 고정자 권선 턴 수, Rb는 회전자 바 저항, Re는 엔드 링(end ring) 저항, α는 회전자 바의 전기적 위상이라고 할 때, 정상 상태의 회전자 저항성분을, (수학식 6)으로 나타낼 수 있고, 회전자 바에 균열이 발생한 상태의 회전자 저항성분을, (수학식 7)로 나타낼 수 있고, (수학식 9)이고, 상기 수학식 6, 수학식 7, 수학식 9를 정리하면, (수학식 10)으로 나타낼 수 있고, I0는 무부하 전류라고 할 때, 상기 수학식 8을 정리하면, (수학식 11)로 나타낼 수 있고, 상기 수학식 10과 수학식 11을 정리하면, (수학식 12)로 나타낼 수 있으며, 상기 신호분석부는 상기 수학식 12를 이용하여, 고정자 전류로부터 고장난 회전자 바의 개수를 산출하는 것을 특징으로 하는 유도전동기 고장 진단 시스템
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유도전동기 고장 진단 시스템에서의 유도전동기 고장 진단 방법에서, 전류 센서를 통해 유도전동기에 인가되는 인버터의 입력 전류를 측정하는 단계; 상기 전류 센서에서 측정된 입력 전류에 대하여 저역통과필터를 통해 고주파 전류 성분을 제거하는 신호처리 단계; 및 상기 신호처리 단계에서 처리된 신호에 대해 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하고, 이를 통해 신호를 분석하여 고장 여부를 진단하는 신호분석 단계를 포함하며, 고정자(stator)에 공급되는 전류의 주파수가 fs이고, 회전자(rotor)에 흐르는 전류의 주파수가 sfs라고 할 때, 상기 신호분석 단계에서, FFT를 수행한 결과, 인버터 입력 전류에 직류전류 성분만 존재하면, 정상동작이라고 진단하고, 인버터 입력 전류에 직류전류 성분과 소정 주파수를 갖는 전류 성분이 존재하면, 고장이라고 진단하고, 인버터 입력 전류에 2fs 주파수를 갖는 전류성분이 존재하면, 고정자 권선 부분단락 고장이라고 진단하고, 인버터 입력 전류에 (1-2s)fs 주파수를 갖는 전류성분이 존재하면, 회전자 바 균열 고장이라고 진단하며, Vs는 고정자 전압, Vr은 회전자 전압, Is는 고정자 전류, Ir은 회전자 전류, Rs는 고정자의 저항, Xs는 고정자의 리액턴스, Rr은 회전자의 저항, Xr은 회전자의 리액턴스, Xm은 유도전동기의 자화 리액턴스 값이라고 할 때, 정상동작 시 유도전동기의 전압, 전류 관계를 정상상태 값으로 나타낸 수학식을, (수학식 1)로 나타낼 수 있고, Vps 는 정상분 고정자 전압, Vpr 은 정상분 회전자 전압, Vns 는 역상분 고정자 전압, Vnr 은 역상분 회전자 전압, Ips 는 정상분 고정자 전류, Ipr은 정상분 회전자 전류, Ins 는 역상분 고정자 전류, Inr 은 역상분 회전자 전류라고 할 때, 상기 수학식 1을 유도전동기의 정상상태 모델로 나타내면, (수학식 8)로 나타낼 수 있고, N은 회전자 바 개수, n은 균열된 회전자 바 개수, Ns는 고정자 권선 턴 수, Rb는 회전자 바 저항, Re는 엔드 링(end ring) 저항, α는 회전자 바의 전기적 위상이라고 할 때, 정상 상태의 회전자 저항성분을, (수학식 6)으로 나타낼 수 있고, 회전자 바에 균열이 발생한 상태의 회전자 저항성분을, (수학식 7)로 나타낼 수 있고, (수학식 9)이고, 상기 수학식 6, 수학식 7, 수학식 9를 정리하면, (수학식 10)으로 나타낼 수 있고, I0는 무부하 전류라고 할 때, 상기 수학식 8을 정리하면, (수학식 11)로 나타낼 수 있고, 상기 수학식 10과 수학식 11을 정리하면, (수학식 12)로 나타낼 수 있으며, 상기 신호분석 단계에서, 상기 수학식 12를 이용하여, 고정자 전류로부터 고장난 회전자 바의 개수를 산출하는 것을 특징으로 하는 유도전동기 고장 진단 방법
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