Diagnose van elektrische storingen in wisselstroommotoren

1. Inleiding: Elektrische storingen als trillingsbron

Terwijl trillingsanalyse wordt meestal geassocieerd met mechanische fouten zoals onevenwicht en lagerdefectenHet is ook een zeer krachtig hulpmiddel voor het detecteren van problemen in AC-inductiemotoren. Elektrische storingen genereren pulserende magnetische krachten die de stator en rotor van de motor laten trillen. Deze trillingen worden doorgegeven via het motorframe en kunnen worden gedetecteerd door een versnellingsmeter.

De sleutel tot het diagnosticeren van elektrische storingen is het zoeken naar specifieke patronen bij frequenties die verband houden met de netfrequentie (50 of 60 Hz) en het aantal polen van de motor.

2. Statorfouten

Problemen met de stator, zoals los ijzer, losse spoelen of kortgesloten lamellen, kunnen ervoor zorgen dat de stator excentrisch of vervormd raakt. Dit resulteert in een ongelijkmatig magnetisch veld.

• Trillingssignatuur: De primaire indicator van een statorfout is een trillingspiek met hoge amplitude bij 2x de lijnfrequentie (2xFL)Voor een 60 Hz-motor is dit 120 Hz (7200 cpm). Voor een 50 Hz-motor is dit 100 Hz (6000 cpm).
• Kenmerken: Deze 2xFL-piek heeft doorgaans een zeer constante amplitude en is niet gevoelig voor de motorbelasting. De trillingen zijn vaak het sterkst in de richting van de statorbevestigingsvoeten.

3. Rotorfouten (gebroken rotorstangen)

Gebarsten of gebroken rotorstaven zijn een veelvoorkomend defect bij wisselstroominductiemotoren. Wanneer een staaf breekt, verstoort dit de stroomdoorstroming in de rotor, wat leidt tot plaatselijke verhitting en een pulserend koppel.

• Trillingssignatuur: Het klassieke teken van problemen met de rotorbalk is pooldoorlaatfrequentie (FP) zijbanden rond de loopsnelheid (1X) piek en zijn harmonischen.
• Poolpasfrequentie (FP): Dit is de snelheid waarmee de rotor langs het roterende magnetische veld van de stator "slipt". Deze wordt als volgt berekend: FP = Aantal polen × slipfrequentieDe slipfrequentie is het verschil tussen de synchrone snelheid van het magnetische veld en de werkelijke draaisnelheid van de rotor.
• Kenmerken: Zoek naar een 1X-piek met twee duidelijke zijbanden, één op (1X + FP) en één op (1X – FP). Naarmate de rotorschade ernstiger wordt, kunnen er ook zijbanden rond de 2X- en 3X-harmonischen verschijnen. In tegenstelling tot statorproblemen is dit kenmerk zeer gevoelig voor belasting. De zijbanden zullen in amplitude toenemen naarmate de belasting van de motor toeneemt en kunnen volledig verdwijnen bij nullast.

4. Excentrische luchtspleet

De luchtspleet is de kleine speling tussen de rotor en de stator. Als deze spleet niet overal gelijkmatig is, ontstaat er een ongebalanceerde magnetische aantrekkingskracht, waardoor de rotor gaat trillen.

• Statische excentriciteit: De rotor is gecentreerd in de lagers, maar de statorkern is niet rond. Het smalste punt van de luchtspleet is ruimtelijk vastgelegd.
• Dynamische excentriciteit: De rotor zelf is niet rond, waardoor het smalste punt van de luchtspleet met de rotor meedraait.
• Trillingssignatuur: Beide soorten excentriciteit produceren poolpassfrequentie (FP)-zijbanden rond de piek van de 2x lijnfrequentie (2xFL). In ernstige gevallen kunt u een complex patroon van zijbanden zien bij 2xFL ± FP en ook zijbanden rond de harmonischen van de loopsnelheid.

5. Bevestiging en beste praktijken

• Hoge-resolutie spectrum: Het diagnosticeren van elektrische storingen vereist een hoge-resolutie FFT-spectrum om de harmonischen van de loopsnelheid duidelijk te scheiden van de harmonischen van de lijnfrequentie en hun zijbanden.
• Belasting is kritisch: Bij problemen met de rotorbalk *moet* de motor onder een aanzienlijke belasting staan (meestal >75%) om het defect zichtbaar te maken.
• Bevestigen met andere technologieën: Elektrische storingen kunnen worden vastgesteld met behulp van andere technologieën, zoals motorstroomanalyse (MCA) of infraroodthermografie. Daarmee kan de plaatselijke verhitting worden vastgesteld die wordt veroorzaakt door gebroken rotorstaven of kortgesloten lamellen.

← Terug naar hoofdindex