Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n Drive  S ystem   (I J PE D S )   Vo l.   11 ,  No.   3 Septem be r   2020 , pp.  1241 ~ 1248   IS S N:  20 88 - 8694 DOI: 10 .11 591/ ij peds . v 1 1 .i 3 . pp 1241 - 1248           1241       Journ al h om e page http: // ij pe ds .i aescore.c om   Phase t o phase fa ult detec tion of  3 - phase in ductio n motor  using  FRA te chniq ue       A.   A. Al awady 1 , M .  F. M.  Yous of 2 N .   Azis 3 M . A. T alib 4     1, 2   Facul ty   of Electrical a nd   Elec t ronic   Engi ne eri n g,   Univer si ti T u Hus sein  Onn  Mala y sia ,   Ma la y sia   1   Coll ege of   Tec hnic a Eng ineeri ng,   Th Isl am i c Universit y,   Naj a f,   Ir aq   3   Facul ty   of Engi nee ring ,   Univ ersit Putr Ma la ysi a,   Ma la ysi a   4   Te nag Nasion al   B erh ad   Research,   K awa san  In stit usi Pe ny el idikan,   Ma la ysi a       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Dec  2 7 , 201 9   Re vised  Feb   1 2 , 2 0 20   Accepte M ar   5 , 2 0 20       The   purpose   for prepa ring   thi s p a per   is t o   innov ate  a   new  m et hod  to  detec ti on   and  di agnosis  th thr ee - ph ase   in duct ion   mot or   e le c tri c al  failure s ,   espe ciall y   the   f ai lur es  th at   occ ur  in  St at or  winding.   St at or   winding  bre akd own  la rge ly   cont ributes  to   i nduct ion   mo tor   fa il ure s .   To   u nder stand   intern al  fau l t   in  induc ti on   mo to rs  winding,  fo ur  c ase studies   of  diff ere n thre e - ph ase   induc ti on   mo tor (TPIM)  were   a nal ysed  accordi n to   two  condi t i ons:  normal   winding  condi t i on  and   windings   shorted   be tween  two   phase s.   In   t his   pap er,  the   m ea sure me nt   of  fre quen cy  r esponse  ana lysis  ( FR A)  on  the   stator  windin g   with  int er - ph as short   is  pr ese nte d .   Additi on al ly ,   Freque ncy   Response   Analysis  (FRA int erp r et a ti on   t echnique   class ify  a nd  quan ti fy   th e   f aul t   is   a lso  proposed.   For   i nte rp re ta t ion   of   th FR A,   a   st at isti cal  indi c ator,  whi ch   is   NCEPR al gori t hm  is use d   for c ompa rison  the m ea sured respons e s.   Ke yw or d s :   Fr e qu e nc re spon s e a nalysis   Ind uction m otor    NCEPRI  alg or i thm    Ph ase  to p hase  fau lt     Stat or   windin g fa ult   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in Aut h or :   A.   A. Ala wady ,   Dep a rtme nt of  Ele ct rical  an Ele ct ro nic  Eng ineerin g,   Un i ver sit i   T un  Hu s sei n O nn  M al aysia  ( UT HM),   86400, Pa rit R aj a, Bat Pa hat , J oh or,  M al at sia .   Emai l:  ah me d.a.al awady @gmai l.com       1.   INTROD U CTION   Healt of  a ny  inducti on  m ot or  is  c riti cal   in  vie of  a vaila bili ty  asset   m anag e ment   an cost.   E very   machine   ha it own   est imat ed  li fe.   This   e sti mate   is  mad by  c on si der i ng  va rio us   fac tors  s uc as   m at erial   us e d,   operati ng  c onditi on,  e nv i ronme ntal  conditi ons  et c.   I nductio mot or fail ure  me chan is a re  diff e re nt   dep e nd  on d i fferent  par t,  the   mo st i m porta nt p a rt is stat or  wind in g [1].   Accor ding  to   study  t hat  pres ented  by  Ele ct ric  P ow e Re s earch   I ns ti tute  (EPR I),  s how   that  ( 36%)     of   mo t or   fail ure  is  beca us of   sta t or   windi ng   fa ults  [ 2,   3].  M ot or   sta tor   windin gs   fail ur or  brea kdown  is     the  m os c ommo reas on s   of  TP I M   fail ur e   [ 4] .   Ca ses   of  i nductio mo t or  fail ur e   am ount  re porte bec ause  of   this cat eg ory r ang e d nea rly fr om   30% t o 40% [ 5].    Seve ral  reas ons  r esult  to  armatu re  or   sta tor  windin gs   in su la ti on   fail ur e am ong  these  a re     [6]:  (a)   S hort   ci rcu it   or   sta rting   stre sses,   (b)  Lo os braci ng   f or  en windin g,   (c )   High  sta tor  windin te mp erat ur es ( d)  Leaka ge  i coo li ng  sy ste ms,  (e)  Ele ct rical   discha rges.   From   ot her   side,  i nsula ti on   fail ure   al way relat ed   TPIM  wi nd i ng fail ure  a nd   it   is  co untt ing   the  mai reas on  of  windin fail ur [5].     As  evi denced  by   c red i ble  surve [ 7 - 10] sta tor  wi ndin br ea kdow is  la rg gr oup  of   in duct io mo to r   fail ur es   wh ic undetect ed   fa ul is  co ns ide re a t he  root  c ause   f or  this   c at egory  of  the   fau lt s.   A ny  fai lure   in   windin gs   sho ul be  detect ed   and  diag nosis   in  inci pient  le vel  to   a vo i a ny  cat ast r ophi fail ure  it   ma ca us e   unwa nted d owntime o f pro duct ion .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele Dr i   S ys t ,   V ol 1 1 , N o.   3 Se ptembe r   2020   :    12 41     12 48   1242   To   un der sta nd  the   ef fect  of  sh ort - ci rc uit  fa ult  bet ween  w ind in phases   in  th ree - phase   in du ct io mo to ( TPIM ),  this  pap e us e ne met hod  w hich  is  f re quenc r esp ons analysis  ( FR A)   te ch ni qu e This  is  achieve by   a nalysi ng   fou inducti on  m oto rs  with  eac has  diff e re nt  powe rati ng  an tw dif fer e nt  conditi ons:  ( no rmal  windin conditi ons  a nd  short - ci rc uit  be tween   phases .   The   f reque nc respo ns es   (FR of   norma a nd   fa ulty  wi nd i ng will   be  analys ed  by  usi ng  th North  C hin a   Ele ct ric  Po we Re searc I nst it ute  (N CEPR I)  al gorith m.  The   im portance   of  t hi stu dy  is  main ly  to   val uate  th abili ty  of  FR t detect   the   fa ulty   windin in  TP I M .       2.   LIT ERATUR E OR   BIB LIOGR AP HY S URVEY   S hort  ci rc uit  ( SC)  windin f aults  mig ht  de velo to   m or com plica te ty pes  of  sta tor   w ind in fa ults   [11] T ypic al ly,   SC  sta t or  windin gs   occ ur (a)   betwe en  i nter nal  tu rn s   in   same   ph a se  (turn - to - tur n),     (b)  betw een   t wo  c oils  in   sa me  phase  (c oil - to - c oil),   (c)  be tween   two  tu rn s   in   dif f re nt  phases ,   ( d)  be tween   ph a se  to  ne utra po i nt,  (e between   phase  t gro und  a nd   (f)  op e ci tc uit  c oi [1 2] Fig ur s how  the   co mmon   fau lt s in  in duct ion   mo t or s .           Figure  1 .   I nduc ti on  m otors  c ommo n   fa ults a nd Fail ures   [12 ].       The  t yp e of  windin fau lt s   that  was  cl ari f ie in   the  prev iou s   pa ra gr a ph  is  na me by  a   “st at or  tu rn  fau lt s”  [ 13].   T he  res pons i ble   for  sta tor  windin gs   fail ures  is  the  stresses,   wh ic are  ma be  cl assi fied   into  el ect rical ther ma l,  mec ha nic al an en vir on ment.   T he  factor  that  most   in flue nces  on  for   the   dete rior at i on  of  the  ins ulati on  in  m os of  the   cases  a mon them  is   the  t he rmal  stre ss  [14].  s hort - ci r cuit  (S C t urns   fa ult   causes  a   flo of   la rg e   ci rcu la ti ng   c urren t.   T hu s this  c urre nt  ge nerat es  ex cessi ve  the rma stress  in  t he  point  of   sh ort ed  w i nd i ngs t hu s , th at   m ay  ca us for m achin fai lu re [1 5].    In  [ 16 ],  Stat ist ic al   process  c on t ro te c hn i que  (S PCT wa us e d   t diag no sis   an dete ct   windin g s   fau lt for  TPIM.   A   ne w   m odel   was  est im a te d   to   detect   s hort - ci rc uit  ( S C)  wi nd i ngs  f aul ts  in   ti me  domain .     An   aut hor  in  a rtic le   [ 17 de ve lop e fu zz fau lt   detect or  (F F D)  by  us i ng  Co ncor dia  patte rn s   to  dia gnos is   op e n - ci rcu it   ( OC)  fa ults  an sta tor  unbala nc e.   A rtic le   [ 18 ],   Discu ssed   th pe rforma nce   of  the   TP IM  and  it vu l ner a bili ty by  m odel li ng fo r dete ct ion   of i nductio m ot or  windin g fa ult and it s locati on .   Re fer e nces  [ 19 ]   a nd  [ 20 ]   re ported   that   the us e ad va nc ed  sig nal - pr oc essing  te ch niques   ( AS PT )     and  sta to r - windin gs - c urre nts   f or  sta to wind i ng  fa ult  de te ct ion   of  the   IM .   T he  a ut hor s   in  [ 21 a nalyse   the  de viati on  in  fr e quenc r esp on se   (F R)   by  us in arti fi ci al - neural - network  (AN N)  for  fa ults  detect ion.     The  el ect rical   fau lt   f or  in duct ion  m oto r s   fiel d - windin gs  was  detect io f or  fir st  ap proac th rou gh  FR te chn iq ue wit h st at ic  ex ci ta ti on   was rep ort ed i [ 22 ] .   Fr e qu e nc Re s pons An al ys i FRA  is  an  e le ct rical   no n - i ntr us ive  a nd   powe rf ul  use t echn i qu t diag nosis  of   m any   c ha ng es f aults,  or  ab nor mal  conditi ons   in  the  trans f ormer  wi nd i ng  [ 23 ].   FR res ponse   is  off - li ne  te c hn i qu for  fail ur diag nosis an f aults detec ti on   [ 24 ] . F RA is c on si der e as  one of the c omp arati ve   te sts  wh ic are   require refe ren ce  data  (R D)   (at  healt hy  op e rati on  co nd it ion to   co mpa re  with   it Th eref or e ,   the  dif fer e nces   betwee RD  and   t he  ne meas ured  res ponse re fer   to  there   fa ult  [ 25 26 ].   Eac f au lt   hav e   fin ger - pri nt   or   cha racteri sti c   fr e qu e nc res ponse .   By   ob se rv at io of   dif f eren t   res pons e of  data   mea su re d,   mu lt iple  t yp es   of  fa ult  a re  det ect ed  a nd  al s fau lt   se ve rity  i ide ntifie [ 27 ] T he   FR r esp on se   to ol   c an  get  h ol of   t he  volt age  tra nsfer   functi on  for   windin gs   fr e qu e nc betwe en   ( 20  Hz  to   MHz )   [ 28,  29]   The   imp ort ant  measu reme nts  connecti ons   be tween   the   FR i ns tr um e nt  dev ic e   a nd  othe e quipme nt   s uch  a s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Ph as e to  ph as e  fau lt   detect ion of  3 - phas e  in duct ion m otor  usi ng FRA tec hniq ue   ( A.  A.  Alawa dy )   1243   trans forme a r f our   fa ults  cases   wh ic a re  e nd - to - e nd  sh ort   ci rcu it   c onnecti on,   int er - windin in duct ive  connecti on, i nt er - windin ca pa ci ti ve  co nn ect ion   a nd   op e ci rcu it  c onnecti on  [ 26 ].       3.   METHO DOL OGY FO R   F AU LT   A ND   MEASU REM ENT   3.1.   Ex peri ment al un it s   ch o ose   Four   unit of  three - phase  i nduction  m otors  wer c hose to  c onduct   this   study,   these  unit ha ve  a   diff e re nt  rati ng   powe w hich  are  1,   2,  a nd  5.5  horse   po w er  re sp ect ivel y.  T he  s pecifica ti on for  t hese  te ste un it a re   sho w i Ta ble  1.  T his  pap e r   f ocus   on  t he  W ye  ( Y)  co nnect io config ur at io betwee phase U and   wh ic is  widely  us e for  TP IM.  T he rfor e phases  for  al exp e ri mental   unit of  TPIM  windi ng a re   connecte d as  Wy e  (Y)  w i nd i ng con fig ur at io n.       Table   1.   S peci f ic at ion of  t hr e phase i nduction m o tor   un it s   Moto r   Moto 1  Specific at io n s   Moto 2  Specific at io n   Moto 3  Specific at io n s   Moto 4  Specific at io n   Manu facturer   JILAN G   JILAN G   JILAN G   JILAN G   Mod el   1 1 0 RK - 3 DS   Y9 0 S - 2   Y9 0 L - 2   Y1 1 2 M - 2   Ph ases   3 - Ph  ind u ctio n  m o to r   3 - Ph  ind u ctio n  m o to r   3 - Ph   in d u ctio n  m o to r   3 - Ph  ind u ctio n  m o to r   Po wer   0 .75  KW / 1HP   1 .5 KW  /  2 HP   2 .2 KW  /  3 HP   4  KW / 5.5 HP   Rated  Voltag e   4 1 5 V /  5 0  Hz   4 1 5 V /  5 0  Hz   4 1 5 V /  5 0  Hz   4 1 5 V /  5 0  Hz   RPM   1 5 0 0  r p m   2 8 4 0  r p m   2 8 4 0  r p m   2 8 8 0  r p m       3.2 .   Cre ati on  of  f au lt     The  a rtific ia fau lt in  windin gs   wh ic are   pe rformed  e xpe rimental ly  i la borato ry,  will   us t stu dy   the  diff e re nces   in   wi nd i ng s   r esp on se   that   may   be   occur  du e   to   this   fa ul t.  I this   stu dy,   the   arti fici al   fa ult  create bet wee t wo  phases  of  th ree - phase  i nduct io mo t or. P has e - to - ph a se  (PP)   fa ult o ccur  w he si ngle - tur in  phase  s ho rted  with  si ngle - tur in  phase   or  betwe en  two  c oils  from   ph ase s.  T his  pa per   fo c us   on   ph a se - to - ph ase   tu rns   (PPT)   fa ults,   f our  unit of   TP IM  wer e   us e to   cre at sho rt  ci rc uit  fau lt   b et wee ph a ses  windin gs   to   ge PPT  fa ult.  I this  stu dy,  the  sh ort   ci rc uit  fa ult  was  a ppli ed   in  the  la borato ry   betwee ph ase  U   and phase  V w ind in gs o nly.  T he  P PT  fau lt proce dures  for o ne  cas e  of T PIM a re sh own  i Fi gure  2 .           (a)   (b)   (c)     Figure  2 .   PPT   f aults   c reati on  sta ges   on   TP I M , (a N ormal   windin g,     (b)  Re m ovin g some  con du ct ors to  create t he fault , (c)  Co mpl et ed  windi ng  with P PT  fau lt .       3. 3 .   F RA   m ea suremen ts   se t up     Ph ase - to - phase   tu rn s   (P PT fa ult  co mm on l occurs   to   TP I M .   Ge ne rall y,  at   an short - ci rcu it   (S C)   in   the  windin gs  s uffer  from   ins ulati on  fail ur e   because   of  t he   thermal   stress   wh ic occ urs  du e   t t he   incr ease  of   current   in   the   windin gs .   In  th is  pa pe r,  FRA   meas ureme nts  are  pe rformed   on  phases   U a nd   W   t di agnos e   the  fa ult  in  TP IM   windin gs.  The  mea surem ents  are  pe rformed  befo re  an afte the  fau l has  create d.   F igure  3   sh ows   co nnect ion   betwee t he   eq uip me nts  wh ic a re  us ed   to  perform   the   FRA  meas ur e ments.   I t his   study,   the  wi nd i ngs  ha ve  wy e   ( Y)  c onnecti on  c onf igurat ion.  With  wy e   co nnect ion ,   the  fr e que ncy  res ponse can  be  measu red  betw een  t wo  phase   te rmin al (U - V V - W,  an W - U)  only with  a ssu mi ng  that  t he  ne utral  po i nt   (N)  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele Dr i   S ys t ,   V ol 1 1 , N o.   3 Se ptembe r   2020   :    12 41     12 48   1244   is  hi dd e n.  T he   FRA  meas ur e ments   are   m a de   on   f our   unit s   of   TP IM  wh ic a re   li ste i Table  1.  T he   windin fr e qu e nc y respon s es a re lat er  analyze a nd i nter pr et ed .         (a)   (b)   (c)     Figure  3 .   Eq ui pm e nts  c onnec ti on  to  meas ur ed  FR for  mot or   windin gs   (a Co mputer , (b FR AN E O 8 00  equ i pm e nt, (c)   Thr ee - ph ase  in du ct io n mot ot       4.   FRA RE SU L TS A ND AN A LYSIS   In   t his  sect io n,  the  FRA  res pons res ults  for  the   PPT   f ault  create pr act ic al ly  in  th la borato ry    on   T PIM  sta tor  windin gs   a re  presente a nd   discu ssed Fo eac case three  ph a ses   fr e qu e nc res pons e   measu red  via  t wo   ste ps ,   the  f irst  one  duri ng   healt hy  wi nd i ng s   co ndit ion   and   t he  sec ond  at   PPT  fa ult  in  the   TPIM  windin gs.  Fig ur 4 Fi gure   5   an Fi gure   6   s hows  t he   fr e qu e nc re sp onses   (F R curves  of   t he  t est ed   fou unit s.  As  sh ow n,   the  FR   curve  wa dif fer e nt  from  m achine  to  oth e r,   this  is  li kely   dep e ndin on   four   TPIM  un it po wer rati ng.           (a)     (b)         (c)     (d)       Figure  4 .   FRA   M eas ur e ment  f or   te rmin al  U - at   normal c onditi on a nd  PP T   fa ult i n p has e s   U   an d V.   (a)   FRA  f or  1HP   T PIM,  (b)  FRA  for 2H P   TPIM, (c FR f or  3HP   TP I M  a nd (d FR f or  5.5HP T PIM.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Ph as e to  ph as e  fau lt   detect ion of  3 - phas e  in duct ion m otor  usi ng FRA tec hniq ue   ( A.  A.  Alawa dy )   1245     ( a )     (b)     ( c )     ( d )     Figure  5 .   FRA   M eas ur e ment  f or   te rmin al  V - at   normal c onditi on and  P PT   fa ult i n p ha se s   U   an d V.   (a)   FRA  f or 1HP   T PIM,  (b)  FRA  for 2H P   TPIM, (c FR f or  3HP   TP I M  a nd (d FR f or  5.5HP T PIM.           (a)     (b)         (c)     (d)     Figure  6 .   FRA   M eas ur e ment  f or   te rmin al  W - at   normal c onditi on a nd  PP T   fa ult i n p has e s   U   an d V.   (a)   FRA  f or 1HP   T PIM,  (b)  FRA  for 2H P   TPIM, (c FR f or  3HP   TP I M  a nd (d FR f or  5.5HP T PIM.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele Dr i   S ys t ,   V ol 1 1 , N o.   3 Se ptembe r   2020   :    12 41     12 48   1246   The  main   ef fe ct   of  PP f ault   was   by  c reats   s hort  ci rc uit  betwe en   phas es  wi nd i ng s   le ad  to   re duce  the  num ber  o tur ns   le ss  than  the  normal  c onditi on T hus,  t ha will   red uce   t he  wi nd i ng le ng t of  the  c oils.  So  that,  the   t otal  resist ance   of  t he  c oils  t hat  m ake   up   the   phase   will   decre ase Also,  t he   fl ux  in   the   c oi ls  will  reduce.   Creat ion  of  the   PP T   fau lt   will   le ad  to   re duced  mag netiz ing  in du ct a nce  of  phase  a nd  phase  V ,   because   of  th sho rted   tur ns  bet ween  ph a ses  U - a nd  the  tu r ns   rem ov e f rom  ph ase  U   a nd  ph ase  V .     Th us ,   cause a i ncr ease   the   mag nitud e   of  the  res pons e   an t his  c on si dered  def ect i ve  re sp onse And   s ur el y,  the  co mp a rison  of   fr e que ncy  res pons es   (F R in  case  of  no rmal  c onditi on  an at   P PT  fa ult  in  windin gs  was   cl early v isi ble  in  Fi gure  4 ,   Fi gure   5   a nd Fig ur e  6 ,   a nd  the  re spon ses   s how the   case s of  e ff ect   acco rd i ng   to   the   connecti ons  of  measu reme nts  cond ucted, w hi ch  a re th e  FRA  meas ur e d for t erminals  ( U - V, V - W  and  W - U).   Fo r   m ore  cl ari f ic at ion t he  ma gn it ude   of  de fe ct ive  res ponse   betwee t he  re fer e nc FR  a nd  t he  FR   at  PPT  fau lt   c ondi ti on   f or  te rmi na ls  U - we re  ve ry  evi den ts  as   show i Fig ure  4,   beca us of  the   PPT   fa ult  was  create in  t he  ph a ses  a nd  windin gs  to gethe si nce  t he  be ginnin f or  al TP IMs.  On  the   ot her  hand,     the  healt hy  phase  from  t he   oth e side .T he   reas on   f or   t he se  de fecti ve  r esp on se  was  due  to  t he  ma gn et iz ing   inducta nce   li m it at ion   in   the   ph a ses  windin gs   of  T PIM,   wh ic is   di rec tl af fected   w hen  a ny  fa ult  occur  i mo to r win ding s.       5.   ANALY SIS   U SIN G  NCEP R I A LG ORI T H M   NCEPRI   al gor it hm   was  pro pose in  [ 30 ] [ 31 ]   a nd   has  be en  use as  one   of   sta ti sti cal   methods  for  analysi ng   t he  FRA  res ults I this  stu dy,  th NCEPRI  al gorith is   us e d   for   inter pr et at ion   a nd  validat i on   t he   respo ns e.   This   performe d   by  c ompu ti ng   t he  e ff ect ive  de viati on ( E D ) or  a ss essment  facto r (E 12 ) b y usin (1).     12   =   1 (  1  2 ) 2   = 1     (1)     Wh e re   N   is  th num ber  of   point  i f requ ency  re spo ns e,    1   an  2   are   t he  t ran s f er  f unct io n   values  of     the freq ue ncy r esp on se  of  nor mal win ding  a nd f a ulty  windi ng  res pecti vel y   at  f re quenc i .   NCEPRI   al go rithm   was   util iz ed  f or  disti nguis the   diff e ren ces   between  f re qu e nc res pons es     at   normal  c on diti on   a nd  with  P PT  fau lt   ca se  f or   f our  un i ts  wh ic a re  c le arly   visible  i Fi gure  4,   Figure    and  Fi gure  6.  I t his  st udy,  the   f reque ncy  res pons e   ( FR c urves   di vide i nto  f our  r egio ns   a cco rd i ng  to     the r es ponse   w ave - s ha pe.   As   sh ow in  Ta ble  2 .       Table  2 .   A sses sment  facto r   (E 12 of   PPT  fa ult   fr e quenc y r esp on ses   by  u s ing   NCEPR al gorithm     Frequ en cy   rang e   E12  in d B for 1HP  m o to r   E12  in d B for 2HP  m o to r   E12  in d B for 3HP  m o to r   E12  in d B for 5.5 HP m o to r   U - V   V - W   W - U   U - V   V - W   W - U   U - V   V - W   W - U   U - V   V - W   W - U   2 0 Hz - 2 k Hz   4 .31 0 7   0 .84 7 9   0 .77 0 7   2 .68 0 7   0 .57 4 3   0 .63 4 1   4 .94 9 4   1 .12 3 5   0 .88 8 6   4 .00 9 3   1 .21 5 3   0 .53 4 2   2 k Hz - 2 0 k Hz   7 .56 6 0   1 .31 1 9   1 .28 3 4   4 .35 1 2   0 .87 6 7   0 .95 3 5   1 0 .62 5 6   1 .90 9 2   1 .48 3 9   7 .58 3 4   2 .01 3 0   0 .87 0 6   2 0 k Hz - 2 0 0 k Hz   7 .03 6 7   1 .46 2 1   1 .32 1 1   4 .73 0 2   0 .96 9 0   0 .91 7 1   1 1 .48 0 9   1 .80 7 8   1 .59 9 7   8 .75 5 2   2 .28 7 8   1 .12 0 5   2 0 0 k Hz - 2 MHz   1 .57 3 3   0 .83 7 9   0 .15 9 5   0 .45 1 7   0 .13 4 1   0 .24 0 7   0 .99 0 8   0 .29 5 2   0 .34 9 3   1 .10 7 9   0 .84 3 1   1 .12 0 7       The  asse ssme nt   factor   (E 12)  values  was  cal culat ed  f or  al cases  in  this  study  by  us i ng  the  e qu at io (1).   Table   shows  the   val ues   of  E 12  for  t he   f our  unit of  TPIM.   As   cl ea rly,  the  E1 va lues  f or  P PT  fa ult  are   high  f or   t he  f reque ncy   reg i on   (20 Hz - 2kH z),  it   range betwee ( 2.6 807  t 4.9 494)   wh e it   cal culat ed    for  te r minal  U - V.   A nd   f or  te r minals  V - a nd  W - the  E 12 r an ge d betwee ( 0.5 342  t o 1.215 3). As E 12  vales  sh owe d,   t he  e f fecti ve  of   fau lt   was  more  e vid ent  at   U - ca lc ulati on This  du e   to  t he  im pa ct   of   PPT  fa ul was  occure directl on  t his  phas e T heref or e t his  reg i on  is   c on si der e as   s erio us   fail ure.   Fo r   fr e quenc reg i on (2kHz - 20kHz)   and  ( 20kHz - 20 0kHz ),   t he  E1 value for  te rmin al s   U - V V - a nd  W - U   was   range be twee (4.35 12  to   11. 4809) (0.87 67  to   2.2 87 8)  a nd  (0.87 06  to   1.599 7)  res pecti vely   as  sho wn  in  Ta ble  2.  T ha mean   it   was  hi gh e t han  the f irst  va lues.  S th at this  re gion  is  c onside red  as  se r iou s d ist ort ed, t his  due  to  t he  eff ect of   PPT  fa ult  in   mo t or   windin gs For  the   f re qu e nc re gi on   (20 0kHz - 2MH z),  the   rec orde values  we re  lowe r   than  t he values  in  the  r est   re gio ns. T his  mean s that the  ef fect o PP T fa ult i s  r el at ive in  this  f re quenc y re gio n.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Ph as e to  ph as e  fau lt   detect ion of  3 - phas e  in duct ion m otor  usi ng FRA tec hniq ue   ( A.  A.  Alawa dy )   1247   6.   CONCL US I O N   Ph ase   to   phase   tur ns  ( PPT f ault  in   TP IM  windin was   presents   in   this  pap e r.  T he  c ompa rison  of   fr e qu e nc re spon s es  ( FR)  c onfirme that  th e   PPT  fau lt   in  T PIM  wi nd i ng  gi ves  some   of   va riat ion   in   the  FRA   respo ns e.   T he   va riat ion s   i FRA   si gn at ures  f or  wi nd i ng s   was   inter pr et e a nd  a na lyzed   in   sect ion  4.    fi nd i ng  of  t hi paper ,   it   has  been  pr ov e t ha the  de fect  th at   occurre du to  P PT  fau lt   can  be  diag nos an detect ed,   t hro ugh  the  var ia ti on  in  the   FR re spo ns in   phases  wh e measu rin t he   fr e quenc re sp onse   And  al s o,   this   pap e pr ese nt ed  the  validat ion   f or   FR at   the  PPT  fa ult  case  by  usi ng  one  of   ce rtifie sta ti sti cal   ind ic at or s w hich  is  NCEPRI  al gorithm W he r e,  the  cal culat ion   of   t he  ass essment  facto r   (E12 sh ows  t he  highest  dist or ti on   ind ic at or  of   f req ue ncy   re gio ns  that  has  l ow   an me dium  f reque ncies  range.     And   in   high  frequ e ncies   ra ng e,  th disto rtio le vel  will   be   relat ively   i ns ign i ficant.   T he  method   propos ed  i this  pa per   ha us ef ul  re su lt ,   it   can  be  c ons idere as  ne met hod  to  de te ct ion   an dia gnos is  th PP fau lt   in three - ph a se  inducti on m otor.  And  al s o,  t he  appli cat ion of d e vel op e d m et hod  ca n be  use d for  diag nos is and   detect ion t he o ther  t yp es  of  fa ults in T PIM.       REFERE NCE   [1]   Za mudi o - Ramir ez ,   Isra el,  Roq ue  Alfr edo  Os ornio - Rios,   Mi guel   Trejo - H er nande z ,   Rene  de  Jesus   Ro mero - Tronc oso,   and  J ose  Alfonso  Ant onino - Daviu,   "S ma rt - sensors   to   esti mate   insulati on  health   in  ind uct ion   mo tors  v i ana lysis of   stray   fl ux, "   Ene rgies ,   vol.   12 ,   no .   9 ,   pp .   1658 2019 .   [2]   Akar  Me hme t ,   Ankaya   Ilya C. ,   '' Broken  rotor  bar   fau l detec tion  in  inve r te r - f e squirre c age   i nduct ion  mo tors   using sta tor   c urr ent   ana lysis   and fuzz logi c , ''   Tur J   E le c   Eng   &   Comp Sc i v ol .   2 0,   no .   1,   pp .   107 7 1089,   2012 .   [3]   Pezz an i   C,   Don olo  P. ,   Boss io  G . ,   Donolo   M. ,   G uzm an   A. ,   Zo ch oll  S.   E.,   " Det ecting   broke n   roto bar s   with   ze ro - sett ing  pro tecti on , "   Industrial  &   Comm erc ial   P ower  Syste ms   Technical  Con fe r enc e   (I& CPS) ,   IEE E /IA 48 th.   pp.   1 12 ,   2012 .   [4]   Qi,   Xiang. ,   "P ra ct i ca C irc ui de sign  to  protect   mot or's  phase   fa il ure   op era t ion , "   2010  Asia - Pa ci f ic   Confe r enc o n   Powe r E le c troni cs  and  Design ,   p p.   104 107 ,   201 0 .   [5]   G.  B.   Kl im an ,   W.  J.   Prem erl an i ,   R .   A.   Koegl ,   a nd  D.   Hoewel er,  " n ew  appr oa ch  to  on - lin tur fau lt  de te c ti on   in   ac   mot ors,"   Proc .   IE EE Industry Appli ca ti ons So c .   Annua M ee t in Conf . ,   San   Die go,   CA ,   pp .   687 693 ,   1996 .   [6]   P.  J.  Ta vn er  a nd  J.  Pen ma n ,   ''El e ct ri ca l   t ec h nique for   mon it oring , ''  in   Co ndit ion   Monit or ing  of   Elec trical  Mac hine s L et ch worth,   Her tfordshire ,   U.K.: Re se arc S tud ie s Pre ss   Lt d . ,   vol .   1 ,   p p.   93 132 ,   1987 .   [7]   P.  Zh ang,  Yi   Du ,   T.  G.   Hab etler ,   Bin   Lu ,   " sur vey  of   condi t ion   mon it oring   and   prote c ti on   m et h ods  for   me d ium - volt ag indu ct io mot ors , "   IEEE   Tr ans.  Ind Appl ,   vol .   47 ,   no .   1 ,   p p.   34 - 46 ,   2011 .   [8]   Benbouz id ,   M.   El   Ha chemi ,   "A   rev i ew  of   indu ct ion   mot ors   signat ure   an al ysis  a a   me d ium  for   fau l ts  de te c ti on , "   IEE E   transacti o ns on  industrial   el e ct ronics ,   vol .   47,   no .   5 ,   pp .   98 4 993 2000 .   [9]   Siddique ,   Arfa t ,   G.  S.   Yada va ,   and  Bhim   Sing h,   "A   rev ie of   stat or   fau l mo nit oring  techniq ues  of  indu ct ion   mot ors , "   I EE E   tr ansacti ons on en ergy   con ve rs ion ,   vol.   20,   no.   1 p p.   106 114 200 5.   [10]   Singh,  Arvind ,   Bevon  Grant ,   R onal DeFour ,   Chandra bhan   Sh arm a ,   and  San jay  Baha doorsing h ,   "A   r evi ew   of   induc ti on   mo tor faul t   modeling , "   El e ct ric   Pow er  S yste ms   Re sear ch ,   vol .   133 ,   pp .   19 1 197 2016 .   [11]   M.  Arkan ,   D.   K.  Pe rovic,   and   P.   Uns worth,   " Onl ine  stat or   f ault  d ia gnosis  in   indu ct ion   mo tors, "   P roc.   Inst.   E lect.   Eng. ,   E le c t. P ow er  Appl . ,   vol .   14 8,   no .   6 ,   pp .   537 547,   2001 .   [12]   A.  H.  Bonn et  a nd  G.  C .   Souku p,   " Cause   and   a nal ysis  of  st at or   and   rotor  failu res  in   three - pha se  squirre l - ca g e   induc ti on   mo tors ,"   IE EE   Tr ansac ti ons on  Industry   Application ,   vol .   28 ,   no .   4 ,   pp .   9 21 937,   1992 .   [13]   J.  Scot ti l e,  J.   L.  Ko hle r,  " An  on - l ine  method   to   d e te c incipie n t   fail ure   o turn   insul at ion   in   r andom - wound  mot ors ,"   IEE E   Tr ans.  on  Ene rgy  Con ve rs i on ,   vol .   8 ,   no .   4 ,   pp.   762 768 ,   19 93.   [14]   P.  J.   T avne r   a nd  J.   Penma n ,   '' T em per at ur moni tori ng , ''   in   Condit ion  Mo nit oring  o Ele ct rical  Ma chi ne s Le t chwort h,   Her tfordshire ,   U.K. :   Resea r ch  Stud ies   Press   Lt d . ,   vol .   1,   pp.   228 239,   1987 .   [15]   S.  B.   L ee,  R.   M.  Ta l lam  and   T.   G.   Habe t le r ,   " robust,   on - li ne  turn - fau lt   det e ct ion  techni que  for  indu ct i on   ma ch ine b ase d   on  moni tor ing   the  sequ e nc c ompone nt   im p e danc e   m at rix ,"   IEE E   Tr ans.  P ower  Elec tronics   vol.   18 ,   no .   3 ,   pp .   865 872 ,   2003 .   [16]   C.   Xianr ong ,   V .   Cocque mpot,  an C.   Chr istophe,   " mode l   of  async hronous  mac hine for  st at or   f aul t   detec t ion  an d   isola ti on , "   I EE E   Tr ans.  Ind.   E le c t ron . ,   vol .   50 ,   no .   3,   pp.   578 584,   2003.   [17]   F.  Zi dan i,   M .   E .   H.  Benbouzid,   D .   Diallo,   and  M.  S.  Nait - Said ,   " In duct ion  mot or  st at or  fau lt di agn osis  by  cur r ent  Concordi a   patter n - base fu zz d e ci sion syste m, "   I EE E   Tr ans.  Ener gy  Conve rs . ,   vo l.   18 ,   no .   4 ,   pp .   4 69 475,   2003 .   [18]   D.  C.   Pat el,  M.   C.   Chandork ar,  " Modeli ng  and   ana lysis  of   stator  int er turn  f ault  locati on   eff ec t on  induc t io n   ma ch ine s , "   I EEE  Tr ans.  Ind. Elec troni cs ,   vo l. 6 1,   pp .   4552 456 4,   2014 .   [19]   M.  E .   H .   B enbo uzi d,   M.   Vieira,  C.   The ys,   " Indu ct ion   mot o rs   fa ult de tecti on   an local iz a ti on   using  sta tor  cur ren t   adva nc ed  sign al   proc essing  t ec hn ique s ,"   I EE E   Tr ans.  Powe r   Elec t ron . ,   vol .   14 ,   no .   1,   pp.   14 22,   19 99.   [20]   Tushar   G.   Vilh e kar ,   Maka r and  S .   Ba llal,  and   H.   M.  Suryawanshi ,   " Appli ca t ion  of   double  par ks   ve c tor  appr oa ch  fo det e ct ion   of  in terturn  fau lt   in  in duct ion  mot or ,"   Inte rnational   Co nfe renc on  Con dit ion  Assess ment  Techni qu es  in   El e ct rica S ystem s (CA TC ON),   pp.   173 178 20 15.   [21]   Gandhi,   Ke ta R. ,   and  Ket an  P.   Badguj a r,   "A rt i fic i al   n eur al  ne t work  base id en ti ficat ion  of  d eviati on  in  fr eque n cy  respons of   po wer  tr ansforme r   windings, "   201 Annual  Int ernati onal   Confe re nce  on  Eme rgin Re s earc Are as:  Magne tics,  Ma c hine s and  Dr ives   (AI CE RA / iCM MD) ,   pp.   1 8.   I EE E ,   2014 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele Dr i   S ys t ,   V ol 1 1 , N o.   3 Se ptembe r   2020   :    12 41     12 48   1248   [22]   F.R.   Bl nqu ez,  C . A.  Pl at ero ,   E.  R ebol lo ,   F.   Bl zqu ez ,   " Fiel d - wind i ng  fau l d etec t io in   synchronou ma ch ine wi th  stat ic  ex ci t at ion   through  fr equency  response  a nal ysis ,"   Int ernati onal  Journal   of  E lectric a Powe Ene r gy   Syste ms vol .   73 ,   pp   229 239 ,   20 15 .   [23]   J.  C.   G.   Arispe   and  E.   E.   Mo mbe ll o ,   " Det ec t i on  of  fai lur es  withi tr ansformers  by  FR usin mul ti r esolut io dec omposition, "   IEE E   Tr ans.  Po wer  Deliv . ,   vo l.  29,   no .   3 ,   pp .   11 27 1137,   2014 .   [24]   Vilhe kar ,   Tusha Gulabr ao,  Mak ara nd   Sudhakar   Bal lal,   a nd   Bhi mra S .   Umr e,   " Ap pli cation  o S wee Frequ enc Response  Analy sis  for  the   d et e ction  of  winding  f aul ts  in  inductio mot or , "   IECO 2016 - 42nd  An nual  Confe ren ce  of  th I EE E   Indu strial  Elec tronics   Soci e ty ,   pp .   14 58 1463,   2016 .   [25]   " IEE guid for   the   app li c ation  and  interpre t atio of   fre quen cy  r esponse  ana lysis   for  oil - i mm ers e tra nsforme rs ,"   IEE E   power  and   ene rgy   soci et y ,   IEE E   Std   C57. 1 49 - 2012 ,   pp .   1 72,   2013 .   [26]   P.  Piche r,   " Me c hani c al   cond it io assess me nt  of   tra nsformer   wi ndings  using  fre quenc response   ana lysis  (F RA ), "   Cigre,   Ev alua ti o n ,   vol .   A2 . 26,   pp .   30 34 ,   2008 .   [27]   Behj at  V . ,   Vah edi   A . ,   Seta y eshme hr  A . ,   Borsi  H . ,   Gock enbach  E . " Sw ee fre quenc y   respo nse  analysis  fo r   dia gnosis  of   lo l ev el  short   c irc uit  f aults  on   th e   windings   of  power   tr ansf orme rs:   An  exp eri m ent a l   study ,"   Inte rnational   Jo urnal  of   Elec tri c al  Pow er  and  En ergy   Syst ems ,   vo l.   42 ,   no .   1 ,   pp .   7 8 - 90,   2012 .   [28]   S.  Al - Amer i ,   A .   A.  Al awa dy,   M.  F.   M.  Yous of,  H.  Ahmad ,   Ali .   A.  Salem,   and   M.  A.  Ta l ib,   ''Freque ncy   respons ana lysis  for  tra n sforme t ap  ch a nger   damage   de te c ti on , ''   Inte rna ti onal  Journal  o Powe El e ct ro nic and  Dr iv e   Syste ms   (IJ PE D S) v ol .   11 ,   no .   1 ,   pp .   350 358 ,   2 020 .   [29]   N.  F.  M.   Yasid,   A.  A.   Alawa dy ,   M.   F.  M.   Yous of,   S.  Al - Am er and   M.  S.   Ka ma rudin ,   ''Int erp ret a ti on  of   sw eep   fre quenc y   respo nse  analysis  trac es  on  inter - turn  s hort  ci r cuit  fau lt , ''  Inte rnationa J ournal  of  Pow er  El e ct roni cs  and   Dr iv Syst ems   (I JP EDS) ,   vol .   11 ,   no.   1,   pp.   309 3 16,   2020 .   [30]   OM ICRON ,   " FR   an al yz er   user   ma nua -   SF RA  ana ly ze r   for   po wer  tr ansforme r   winding   di agno sis , "   O MICR O N   el ect ro nics ,   20 06.     [31]   NCEPR I,   " Appli ca t ion  guid el in e for  tra nsform er winding  distor tion te st   technolo gy , "   1999.       BIOGR AP H I ES   OF  A UTH ORS        Ahmed  All awy  Alawa dy.   He  r e ce iv ed  h is  ba ch el or  d egr e (B . Eng. )   in  Elec tr i ca l   Engi n ee r ing   from  Univ ersit y   of  Kufa ,   Ir aq   in   2007.   He   r ecei v ed  ma ster   d egr e (M. Eng. )   in  Elec tr ic a l   power  sys te from   (S HU ATS),  India  in  2012.   He   is  a   lectur er  at  Coll age   o Te chn ica E ng ineeri ng,   The   Isla mi Uni ver sity,   Ir aq  sinc 2007.   Curr ent l he  is  pursuing  his  Ph.D.  Degre in  Univer si ti  Tun  Hus sein  On Mala ysi (UT HM ).   His  rese ar ch  is  on   mo tors  f aul ts  d et e ct ion   u sing  Freque ncy   Response  Analy sis (FRA te chnique.           Mohd  Fairouz  Mohd  Yous of .   He  obt ai ned   Di p.   Eng,  B.   Eng   and   M.   Eng   f rom  Unive rsiti   Te knologi  Mal a ysia.   H com pl eted  his   Ph.D.  stu dy  in   2015  fro m   The  Unive rsity  of  Quee nsl and,  Aus tra li a   and   cu rre ntl y   a   l ec tur er   at  th D epa rt ment  of   Elec tri c al  Pow er  Engi n ee ri ng,   U niv ersit i   Tun  Hus sein   Onn  Mal aysia  (UT HM ).   He   was a   visit ing   rese arc h er  for   y ea r   wi t TNB   Rese arc h   in  2018.   His  main  rese arc is  co ndit ion - bas ed  m onit oring  and  assess me nt  of  pow er  tr ansforme r   and  rot at ing   m ac hin e.  He  is  ac t ive ly   invol v e with  pro je c ts  fr om  loc a an int e rna t iona l   industri es.         Norhafi A zi s.   He  re ce iv ed  B .   Eng  degr ee i n   Elec tr ic a l and Elec troni c   Engi n ee r i ng  (2007)  fro Univer siti   Putra M al aysia a nd   PhD   degr e in   E le c tri c al   Pow er   Eng ine er ing  (2012)   f rom  Th Univer sity  of   Manc hest er in  UK .   Curre nt ly, he i an  associ ate  prof essor a t the   Dep art m ent   of   El e ct ri ca l   and   E l ec tron ic   Engi n eering,   Univ ersit i   Putra  Mal aysia, M al aysia.  His r e se arc int er ests  ar in - s erv ice agei ng   of transforme r   insu la ti on ,   condition monit oring ,   asset  ma nag em en t, high voltage   engi n ee ring   and   alter n at iv insul at ion   ma t eri a ls f or  h ig voltage   equi pm ent .         Mohd  Aiza Talib.   He   re ce iv ed   his  Bac h el or  in   El e ct r ic a Eng i nee ring  from  th Univer sity   of   Portsmouth,   U in  1997,   Ma ster  degr e in  El e ct ri ca l   Engi n ee ring  fro Un ive rsiti   Te n aga   Nasiona (UN IT EN),   Mal aysia   i 2001,   and  Ph. D.  degr e fro Univer siti   Te kno logi   Mal aysia   in  2017.   Upon   gra d uat ion   in   1997,   h worked   with   A BB  Tra nsm ission  and   Distributio Sdn  Bhd   as  Design   Eng ineer.  Since  1998 ,   h h as  be en   em p l oyed  by   TNB   R ese arc h   Sdn  Bhd   as   a   Rese arc Engi ne er  and  no is  a   te chn ical   expe rt   on   tra nsf orme r.  His  r ese a rch   int er ests  a re   in  tr ansforme r   condi ti on   mon itoring,   insula t ion dia gnostic a nd   d ie l ec tr ic m e asure me nts.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.