Razumevanje statorskih napak v elektromotorjih

Naprave

Prenosni balanser in analizator vibracij Balanset-1A

$2,358.31

Deli

Senzor vibracij

$107.47

Deli

Optični senzor (laserski tahometer)

$148.07

Naprave

Balanset-4

$8,123.32

Deli

Magnetno stojalo velikosti 60 kgf

$54.93

Deli

Reflektivni trak

$11.94

Naprave

Dinamični balanser "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definicija: Kaj so statorske napake?

Okvare statorja so napake v stacionarnih navitjih in jedru elektromotorjev, vključno z okvaro izolacije, medovinskimi kratkimi stiki, medfaznimi napakami, ozemljitvenimi stiki, kontaminacijo navitja in poškodbo lamel. Okvare statorskih navitij predstavljajo 30–401 TP3T vseh okvar motorjev, zaradi česar so druga najpogostejša okvara motorja za ... okvare ležajev. Težave s statorjem ustvarjajo značilna elektromagnetna neravnovesja, ki povzročajo vibracije pri dvakratni omrežni frekvenci (120 Hz za motorje s 60 Hz, 100 Hz za motorje s 50 Hz) in jih je mogoče zaznati z neravnovesjem toka, termovizijskim slikanjem in testiranjem izolacijske upornosti.

Razumevanje napak statorja je ključnega pomena, saj se pogosto razvijajo počasi, v mesecih ali letih, kar omogoča zgodnje odkrivanje, vendar lahko, če se jih ne odpravi, napredujejo v katastrofalno okvaro, vključno s požarom, obsežno poškodbo motorja ali varnostnimi tveganji.

Vrste statorskih napak

1. Okvare izolacije

Kratke hlače Turn-to-Turn

• Opis: Izolacija med sosednjimi zavoji v isti tuljavi odpove
• Učinek: Kratki zavoji prenašajo prekomeren tok, kar povzroča lokalno segrevanje
• Napredek: Začne se z majhnimi koraki, postopoma pa vključuje več obratov
• Zaznavanje: Trenutna neravnovesja, vroče točke na termovizijskem slikanju, povišane vibracije 2×f
• Najpogostejši: Pojasni večino okvar statorja

Medfazne napake

• Opis: Okvara izolacije med različnimi fazami
• Učinek: Lahko povzroči takojšnjo zaustavitev ali poškodbo motorja
• Resnost: Strožje kot kratke hlače od zavoja do zavoja
• Zaznavanje: Veliko neravnovesje toka, lahko sproži zaščito pred preobremenitvijo

Zemeljske napake (faza-okvir)

• Opis: Izolacija navitja na ohišju motorja odpove
• Varnostna težava: Lahko povzroči napetost v ohišju motorja, kar povzroči nevarnost električnega udara
• Zaznavanje: Izklopi zaščite pred zemeljskim stikom, testiranje izolacijske upornosti
• Vzroki: Staranje izolacije, onesnaženje, mehanske poškodbe, vlaga

2. Fizična škoda zaradi navijanja

• Mehanske poškodbe: Tuljave poškodovane med namestitvijo ali vzdrževanjem
• Toplotna škoda: Pregrevanje, ki uničuje izolacijo in baker
• Kontaminacija: Olje, kemikalije ali prevodni prah na navitjih
• Škoda zaradi vlage: Vdor vode povzroča sledenje in kratke stike
• Škoda zaradi korone: Visoka napetost povzroča ionizacijo zraka in erozijo izolacije

3. Težave z laminiranjem

• Kratek stik lamel jedra (zmanjšana učinkovitost, segrevanje)
• Poškodovane ali ohlapne laminacije
• Premik ali premikanje jedra
• Ustvarja izgube zaradi vrtinčnih tokov in vroče točke

Vzroki za okvare statorja

Termična razgradnja

• Preobremenitev: Prekomerni tok segrevanja navitij preko mejne vrednosti izolacije
• Blokirano hlajenje: Neustrezno prezračevanje pospešuje termično staranje
• Temperatura okolice: Visoke temperature okolice zmanjšujejo učinkovitost hlajenja
• Pogosto vklapljanje: Vklopni tokovi med zagoni ustvarjajo toplotno obremenitev
• Življenjska doba izolacije: Vsakih 10 °C nad nazivno temperaturo prepolovi življenjsko dobo izolacije

Električne napetosti

• Napetostni sunki: Strela, prehodni preklopni tokovi, ki obremenjujejo izolacijo
• Neravnovesje napetosti: Neenakomerne fazne napetosti, ki povzročajo krožne tokove
• Prenapetost: Delovanje nad nazivno napetostjo
• Učinki VFD-ja: Visok dV/dt zaradi PWM preklapljanja, ki napada izolacijo

Kontaminacija in okolje

• Vlaga: Vlaga ali vdor vode zmanjšujeta izolacijsko upornost
• Prevodni prah: Izolacija, ki premosti kovinske delce ali ogljikov prah
• Kemikalije: Jedki ali hlapi topil, ki napadajo izolacijo
• Olje in mast: Naftni derivati, ki razgrajujejo organsko izolacijo

Mehanski vzroki

• Vibracije: Prekomerna vibracijska abrazivna izolacija
• Termično kolesarjenje: Raztezanje/krčenje, upogibanje in razpokanje izolacije
• Udarci rotorja: Kontakt rotorja poškoduje navitja statorja
• Poškodba pri namestitvi: Grobo ravnanje med previjanjem ali zamenjavo

Vibracijski podpis

Primarni indikator: 2× Frekvenca omrežja

Značilnost težav s statorjem:

• Pogostost: 120 Hz (sistemi 60 Hz) ali 100 Hz (sistemi 50 Hz)
• Mehanizem: Neravnovesje elektromagnetne sile zaradi asimetričnega magnetnega polja
• Običajni motorji: 2×f prisoten, vendar nizka amplituda (< 10% od 1×)
• Okvare statorja: 2×f povišana amplituda (> 20-50% 1× ali več)
• Napredek: Amplituda se povečuje s poslabšanjem napake

Dodatne komponente

• Frekvenca omrežja (1×f) se lahko poveča
• Pojavijo se lahko višji harmoniki (4×f, 6×f)
• Skupna raven vibracij se lahko poveča
• Elektromagnetni šum, ki ga slišimo kot brenčanje 120/100 Hz

Metode odkrivanja

Analiza vibracij

• Spremljajte 2× amplitudo in trend omrežne frekvence
• Primerjajte z osnovnim ali podobnim motorjem
• Opozorilo, če 2×f > 30% od 1× vibracije hitrosti delovanja
• Naraščajoči trend skozi čas potrjuje progresivno napako

Trenutne meritve

• Ravnovesje faznega toka: Izmerite tok v vsaki fazi
• Neravnovesje > 10%: Označuje težave z navijanjem
• Merilne klešče: Preprosto merjenje na terenu
• Analizator kakovosti električne energije: Podrobna analiza valovne oblike toka

Testiranje izolacijske upornosti

• Megaohmmeter (Megger): Izmerite upor med navitjem in ozemljitvijo
• Sprejem: Običajno > 1 MΩ na kV + najmanj 1 MΩ
• Trendi: Padajoče vrednosti kažejo na poslabšanje
• Polarizacijski indeks: Razmerje branja 10 minut / 1 minuta (> 2,0 dobro, < 2,0 sumljivo)

Termovizijsko slikanje

• Infrardeča kamera prikazuje vroče točke na okvirju motorja
• Lokalizirano segrevanje kaže na lokacijo napake navitja
• Temperaturno neravnovesje med fazami
• Lahko zazna nastajajoče napake, preden električni testi pokažejo težave

Prenapetostno testiranje

• Uporabi napetostni impulz, primerja fazne odzive
• Zazna kratke stike med zavoji, ki niso vidni pri drugih testih
• Zahteva specializirano opremo
• Pogosto se uporablja v avtomobilskih delavnicah za preverjanje kakovosti

Napredek in posledice

Zgodnja faza

• Rahlo zmanjšanje izolacijske upornosti
• Majhna neravnovesja toka (< 5%)
• Rahlo povečanje vibracij za 2×f
• Lahko se zazna le z občutljivimi testi

Zmerna stopnja

• Odprava neravnovesja toka (5-15%)
• Povišane vibracije 2×f (20-50% od 1×)
• Vroče točke, vidne na termovizijskem slikanju
• Zmanjšanje izolacijske upornosti

Napredna faza

• Veliko neravnovesje toka (> 15%)
• Zelo visoke vibracije 2×f
• Očitno pregrevanje
• Nizka izolacijska upornost
• Tveganje takojšnjega neuspeha

Katastrofalna odpoved

• Popolno izgorevanje navitja
• Možen požar ali dim
• Zaščitni izklop ali pregorevanje varovalke
• Obsežna poškodba motorja, ki zahteva previjanje ali zamenjavo

Korektivni ukrepi

Ob zaznavanju

• Povečajte pogostost spremljanja glede na resnost
• Če je mogoče, zmanjšajte obremenitev delovanja (manjša obremenitev, delovni cikel).
• Načrtujte zamenjavo ali previjanje motorja
• Raziščite vzrok, da preprečite ponovitev

Možnosti popravila

• Previjanje motorja nazaj: Zamenjava statorskih navitij (veliki motorji, > 100 KM, običajno ekonomični)
• Zamenjava motorja: Bolj ekonomično za majhne motorje (< 50 KM običajno)
• Zamenjava tuljave: Pri nekaterih izvedbah je možna zamenjava posameznih tuljav
• Začasno delovanje: Napake v zgodnji fazi lahko omogočijo nadaljnje delovanje ob natančnem spremljanju

Preprečevanje

• Delujte znotraj nazivne napetosti, toka in temperature
• Zagotovite ustrezno prezračevanje in hlajenje
• Zaščitite pred kontaminacijo (ohišja, tesnjenje)
• Za kritične motorje uporabite prenapetostno zaščito
• Periodično testiranje izolacije (letno za kritične motorje)
• Termični pregledi za odkrivanje razvijajočih se vročih točk

Okvare statorja predstavljajo glavni vzrok okvare motorja, ki ga je pogosto mogoče odkriti zgodaj s kombinirano uporabo spremljanja vibracij (2× omrežna frekvenca), analize toka, termovizijskega slikanja in periodičnih električnih preizkusov. Razumevanje napredovanja od manjšega poslabšanja izolacije do katastrofalne okvare navitja omogoča strategije napovednega vzdrževanja, ki preprečujejo okvare motorja in optimizirajo odločitve o popravilu v primerjavi z zamenjavo.

---

← Nazaj na glavno kazalo