Improving the reliability of synchronous electric motors through monitoring of excitation parameters and winding temperature

Authors

DOI:

https://doi.org/10.18372/2073-4751.83.20513

Keywords:

synchronous motor, reliability, monitoring, excitation, winding temperature, failure rate, control system

Abstract

The article examines the influence of excitation parameters and thermal conditions on the reliability of synchronous electric motors. Analytical dependencies are developed to describe the variation of the electromagnetic torque as a function of the excitation current, as well as thermal models that take into account heat losses in the windings. An integrated mathematical model is proposed for evaluating the failure rate of the motor, considering the combined effect of electrical and thermal factors. A monitoring system approach is presented, providing real-time control of excitation and temperature parameters to enable timely detection of pre-failure operating modes. The obtained results can be applied to improve the durability, energy efficiency, and fault-free operation of synchronous machines in industrial electric drives.

References

Al Badawi, F. S., Nikiforov, V., Morsi, W. Reliability modelling and assessment of electric motor driven systems. IET Electric Power Applications. 2015, Vol. 9, № 4, pp. 150-157.

Chen, M., Li, Y., Wang, Z. Lifetime prediction of permanent magnet synchronous motors under thermal stress. Sensors. 2024, Vol. 24, № 12, Art. 3747.

Gherghina, I.-S., Bizon, N., Iana, G.-V., Vasilică, B.-V. Recent Advances in Fault Detection and Analysis of Synchronous Motors: A Review. Machines. 2025, Vol. 13, № 9, Art. 815.

Loginov, B. M., et al. Motor Temperature Observer for a Four-Mass Thermal Model. (Open access article) PMC. 2025.

Ni, Q., et al. A fault diagnosis and measurement method for synchronous motors based on data-driven framework. Electric Power Systems Research. 2024.

Pascual, R., et al. Influence of Temperature on Brushless Synchronous Machines. Applied Sciences. 2024, Vol. 14, № 17, Art. 8061.

Sjöländer, J. Non-Invasive Technologies for Condition Monitoring of Synchronous Motors. (Dissertation) 2014.

Sun, Z., et al. A public data-set for synchronous motor electrical faults. Data in Brief / Experimental data article. 2023.

Downloads

Published

2025-12-19

Issue

Vol. 3 No. 83 (2025)

Section

Статті

License

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).