Inzicht in defecten aan elektromotoren
Definitie: Wat zijn motordefecten?
Motordefecten zijn storingen en defecten in elektromotoren, waaronder mechanische problemen (lagerdefecten, contact tussen rotor en stator, asproblemen), elektromagnetische problemen (gebroken rotorstaven, defecten aan statorwikkelingen, onregelmatigheden in de luchtspleet) en gecombineerde elektromechanische problemen. Deze defecten creëren karakteristieke trillingen en elektrische handtekeningen die kunnen worden gedetecteerd door trillingsanalyse, motorstroomsignatuuranalyse (MCSA) en thermische beeldvorming.
Elektromotoren behoren tot de meest voorkomende machines in industriële installaties en hun storingen zorgen voor aanzienlijke ongeplande stilstand en onderhoudskosten. Inzicht in motorspecifieke defecten en diagnosetechnieken maakt vroege detectie en gepland onderhoud mogelijk, waardoor catastrofale storingen worden voorkomen en de betrouwbaarheid van de motor wordt geoptimaliseerd.
Categorieën van motordefecten
1. Mechanische defecten (komen voor bij alle roterende machines)
- Onbalans: Rotormassa-asymmetrie, 1× trilling
- Lagerstoringen: Meest voorkomende motordefect (~50% van motorstoringen)
- Verkeerde uitlijning: Verkeerde uitlijning van de motor-lastkoppeling, 2× trillingen
- Mechanische losheid: Losse montage-, eindbel- of rotorcomponenten
- Problemen met de schacht: Gebogen of gebarsten assen
2. Elektromagnetische defecten (motorspecifiek)
Rotor elektrische defecten
- Gebroken rotorstangen: Gebroken geleiderstaven in kooirotoren (10-15% van motorstoringen)
- Gebarsten eindringen: Breuken in kortsluitringen die rotorstaven verbinden
- Rotorporositeit: Gaten in gegoten rotor beïnvloeden elektrische eigenschappen
- Hoge weerstand verbindingen: Slechte verbindingen tussen staven en eindringen
Elektrische defecten aan de stator
- Wikkelingsfouten: Isolatiestoringen, kortsluitingen tussen draairichtingen, fase-fasestoringen (30-40% van motorstoringen)
- Aardfouten: Isolatie van de wikkeling is defect aan het frame
- Schade aan de spoel: Thermische degradatie, mechanische schade, verontreiniging
Problemen met de luchtspleet
- Excentrische rotor: Niet-uniforme luchtspleet door productie of slijtage
- Wrijven: Contact tussen rotor en stator door lagerstoring of verkeerde uitlijning
- Magnetische aantrekkingskracht: Ongebalanceerde magnetische krachten door asymmetrie van de luchtspleet
3. Gecombineerde elektromechanische defecten
- Thermische problemen: Oververhitting door overbelasting, slechte ventilatie of elektrische storingen
- Ventilatieproblemen: Geblokkeerde of beschadigde koelventilatoren
- Koppeling tussen elektrisch en mechanisch: Elektrische storingen die mechanische trillingen veroorzaken en omgekeerd
Trillingskenmerken van motordefecten
Gebroken rotorstangen
Een van de belangrijkste motorspecifieke defecten:
- Frequentie: Zijbanden rond de loopsnelheid met een ±(slipfrequentie) afstand
- Patroon: 1× ± fs, waarbij fs = slipfrequentie (meestal 1-3 Hz voor 60 Hz-motoren)
- Amplitudemodulatie: Stroom en koppel fluctueren met 2× slipfrequentie
- Belastingafhankelijkheid: Zijbanden prominenter onder belasting
- Progressie: De amplitude neemt toe naarmate er meer balken breken
Statorproblemen
- Frequentie: 2× lijnfrequentie (120 Hz voor 60 Hz-motoren, 100 Hz voor 50 Hz)
- Oorzaak: Magnetische krachtasymmetrie door wikkelingsfouten
- Aanvullend: Kan harmonischen van de lijnfrequentie zien
- Elektromagnetische ruis: Hoorbaar gezoem bij 2× lijnfrequentie
Excentrische rotor (luchtspleetvariatie)
- Frequenties: Pooldoorlaatfrequentie en zijn harmonischen
- Patroon: (Aantal polen × loopsnelheid) ± loopsnelheid
- Magnetische onbalans: Creëert radiale trillingen, zelfs als deze mechanisch in balans zijn
- Gecombineerd effect: Zowel mechanisch (excentriciteit) als elektromagnetisch (variërende tegenzin)
Detectiemethoden
Trillingsanalyse
- Standaard FFT: Identificeert mechanische defecten en elektromagnetische frequenties
- Zijbandanalyse: Cruciaal voor het detecteren van problemen met de rotorbalk en de luchtspleet
- Lagerfrequenties: Envelopanalyse voor het detecteren van lagerdefecten
- Trending: Volg amplitudes in de loop van de tijd om ontwikkelende fouten te detecteren
Motorstroomsignatuuranalyse (MCSA)
- Analyseer het frequentiespectrum van de motorlijnstroom
- Detecteert elektrische storingen zonder trillingssensoren
- Bijzonder effectief bij fouten in rotorbalk- en statorwikkelingen
- Kan online worden gedaan zonder de werking te verstoren
- Vult trillingsanalyse aan
Thermische beeldvorming
- Infraroodcamera's detecteren hotspots
- Wikkelfouten duiden op plaatselijke verhitting
- Ventilatieblokkades zichtbaar als warme gebieden
- Lagerproblemen duiden op verhoogde lagertemperaturen
- Overbelastingsomstandigheden duiden op een algemene temperatuurstijging
Elektrische testen
- Isolatieweerstand: Testen met een megohmmeter tonen aan dat de wikkeling is verslechterd
- Polarisatie-index: Geeft de isolatieconditie aan
- Hipot-test: Controleert de isolatie-integriteit onder hoge spanning
- Huidig saldo: Meet de stroom in elke fase (onevenwicht duidt op problemen)
Statistieken over veelvoorkomende motorstoringen
Inzicht in de relatieve frequenties helpt bij het prioriteren van monitoring:
- Lagerstoringen: ~50% van motorstoringen
- Storingen in statorwikkelingen: ~30-35%
- Rotordefecten: ~10-15%
- Externe factoren: ~5% (verontreiniging, omgeving, enz.)
Preventieve onderhoudsstrategieën
Conditiebewaking
- Kwartaal- of maandelijkse trillingsonderzoeken
- Continue monitoring voor kritische motoren
- Thermische beeldvormingsonderzoeken (jaarlijks of halfjaarlijks)
- Motorstroomanalyse (periodiek of continu)
- Trending van alle parameters om veranderingen vroegtijdig te detecteren
Routineonderhoud
- Smering: Smeer de lagers opnieuw volgens schema (meestal elke 6-12 maanden)
- Schoonmaken: Verwijder stof en vuil uit koelkanalen
- Aandraaien: Controleer de bevestigingsbouten en de aansluitingen
- Inspectie: Visuele inspectie op schade, oververhitting en verontreiniging
- Testen: Periodieke isolatieweerstandstesten
Balanceren en uitlijning
- Goed onderhouden balanskwaliteit om de lagerbelastingen te minimaliseren
- Precisie asuitlijning naar aangedreven apparatuur
- Controleer de uitlijning periodiek (jaarlijks of na onderhoud)
Grondoorzaakanalyse
Wanneer er motorstoringen optreden, moet u de grondoorzaken identificeren om herhaling te voorkomen:
Lagerstoringen
- Onderzoeken: Toereikendheid van de smering, bronnen van verontreiniging, uitlijning, trillingsniveaus
- Veelvoorkomende oorzaken: Te veel vet, verkeerd type vet, verkeerde uitlijning, overmatige trillingen
Elektrische storingen
- Onderzoeken: Bedrijfsomstandigheden, spanningskwaliteit, duty cycle, koelvermogen
- Veelvoorkomende oorzaken: Overbelasting, spanningsonevenwicht, enkelfase, geblokkeerde koeling
Mechanische storingen
- Onderzoeken: Belastingkarakteristieken, installatiekwaliteit, bedrijfsomgeving
- Veelvoorkomende oorzaken: Schokbelastingen, verkeerde uitlijning, slechte installatie, verontreinigde omgeving
Industriële toepassingen en normen
- NEMA MG-1: Motorprestatie- en testnormen
- IEC 60034: Internationale motornormen inclusief trillingslimieten
- IEEE 43: Isolatietestnormen
- ISO 20816: Criteria voor trillingsintensiteit bij elektromotoren
Defecten aan elektromotoren vormen een aanzienlijk deel van de storingen in industriële apparatuur. Inzicht in de kenmerkende kenmerken van mechanische, elektrische en elektromagnetische storingen, gecombineerd met uitgebreide conditiebewaking met behulp van trillingsanalyse, stroomanalyse en warmtebeeldtechnologie, maakt vroege foutdetectie en voorspellende onderhoudsstrategieën mogelijk die de betrouwbaarheid van motoren maximaliseren en ongeplande stilstand minimaliseren.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 