전기적 시그니처 분석을 통한 온라인 모터 테스트

온라인 전기 모터 테스트 101

전기적 시그니처 분석(ESA)은 모터 시스템이 작동하는 동안 전압 및 전류 파형을 캡처한 다음 고속 푸리에 변환(FFT)을 통해 제공된 소프트웨어로 스펙트럼 분석을 수행하는 온라인 테스트 방법입니다. 이 FFT를 통해 들어오는 전원, 제어 회로, 모터 자체 및 구동 부하와 관련된 결함을 감지한 다음 상태 기반 유지보수/예지보수를 위해 추세를 파악할 수 있습니다. 당사의 특정 ESA 기기는 휴대용 배터리로 작동하는 휴대용 기기입니다.

모든 ESA 분석 시스템에는 전압, 작동 속도, 최대 부하 전류 및 마력(또는 kW)의 모터 명판 정보가 필요합니다. 또한 로터 바 및 스테이터 슬롯 수, 베어링 번호, 팬의 블레이드 수 또는 기어 박스 애플리케이션의 톱니 수와 같은 구동 부하 구성 요소에 대한 정보(선택 사항)를 입력하여 보다 상세하고 정확한 분석을 수행할 수 있습니다.

전원이 공급되는 온라인 테스트는 AC 유도 및 DC 모터, 발전기, 권선형 로터 모터, 동기 모터, 공작 기계 모터 등에 대한 유용한 정보를 제공합니다. ESA는 많은 사람들에게 생소하기 때문에 아래 차트는 모터 시스템 내의 주요 구성 요소에 대한 ESA의 평가 기능을 보여줍니다.

전력 품질 분석도 수행

• 전력 품질 데이터 로깅
• 전압 3채널 및 전류 로깅 4채널
• 이벤트의 파형 캡처 ½주기 이상
• 8마이크로초 이상의 이벤트에 대한 일시적 감지
• 에너지 데이터 로깅 – 63차 고조파 분석(V & I)
• 페이저 그래프 – 사전 설정되고 사용하기 쉬운 보고서 템플릿
• 전후 분석 기능을 통한 에너지 절감 보고

전기적 시그니처 분석을 통한 온라인 테스트

ALL-TEST PRO OL II (ATPOL ITM)

• ESA
• 전력 품질
• 처짐 및 부기
• 파형 캡처
• 에너지 데이터 로깅

ESA 신청 성공 사례

• AC/DC 모터
• 모터 드라이브 애플리케이션
• 발전기/교류기
• 견인 모터
• 공작 기계 모터
• 변속기
• 펌프 및 팬
• 신뢰성
• 커미셔닝용
• 문제 해결을 위해

기술자는 전원이 공급되는 패널을 열지 않고도 온라인 테스트 데이터를 수집할 수 있는 ALL-SAFE PROTM 연결 상자를 사용할 수 있습니다.

자동화된 장애 감지

아래 요약 예는 다람쥐 케이지 로터가 있는 AC 유도 전동기의 경우입니다.

데이터는 휴대용 전압 및 전류 프로브 또는 영구적으로 설치된 연결 박스(ALL-SAFE PRO TM)를 통해 수집됩니다.

수집된 데이터는 제공된 소프트웨어로 분석됩니다.

AC 유도, 동기, DC 모터와 변압기에 대한 알람이 사전 설정되어 있으며 자동 보고서 템플릿이 제공됩니다.

이 전압 파형의 과도한 리플은 이 펄스폭 변조 모터 드라이브의 커패시터에 고장이 있음을 나타냅니다. ESA를 사용한 PWM 모터 드라이브 테스트에 대한 자세한 내용은 [email protected] 으로 문의하십시오.

들어오는 전력 분석

• 역률
• 전류 및 전압 불균형
• 명판에 대한 RMS 전압
• 전압 및 전류 피크 및 파고율
• 위상 임피던스
• 전력(겉보기, 실제 및 반응성)
• 총 고조파 왜곡(전압 및 전류)

모터 전력 분석

• 명판에 로드
• THDF(변압기 고조파 역률 제거 계수)
• VDF(전압 경감 계수)
• THDF 및 VDF 제품은 마력 감속용으로 사용할 수 있습니다.
• 수요 전력
• 총 음, 양 및 제로 시퀀스 고조파
• AC 유도 및 DC 모터의 효율성
  • * 수리 또는 교체 결정을 내릴 때 미국 에너지부의 모터 마스터+ 소프트웨어 프로그램과 함께 사용할 수 있습니다. MM+는 에너지 효율적인 모터로 업그레이드할 경우 투자 회수도 계산합니다.

모터 분석

• 회선 주파수
• 달리기 속도
• 극 통과 주파수
• 로터 건강
• 에어 갭(정적 및 동적 편심)
• 정렬 불량/불균형
• 고정자 전기
• 고정자 기계식
• 위상 연결 상태

분석 소프트웨어는 비교를 위해 한 스펙트럼을 다른 스펙트럼 위에 겹쳐 놓을 수 있는 비교 기능을 제공합니다. 아래 그림은 무부하 상태와 75% 부하 상태의 모터 FFT 스펙트럼을 보여줍니다. 큰 파란색 피크의 양쪽에 있는 파란색의 작은 피크는 극 통과 주파수라고 하는 위치에 있습니다. 이러한 피크는 여러 개의 파손된 로터 바가 원인입니다.

부하 분석

소프트웨어에 정보를 입력한 후 기계 시스템을 분석할 수 있습니다.

• 직접 연결
• 기어 박스
• 벨트형
• 팬 블레이드
• 임펠러

온라인 분석에 대한 자세한 정보

ATPOL II 소프트웨어의 주요 작업 중 하나는 전력선 반송파 신호에 대해 루트 평균 제곱 복조 프로세스를 수행하여 모터 부하에서 전류 신호를 추출하는 매우 민감하고 선택적인 수단을 제공하는 것입니다. 원시 전류 신호의 복조는 큰 라인 주파수 성분을 제거하여 주행 속도, 벨트 통과, 기어 맞물림 등과 같은 변조를 유발하는 구성 요소의 신호 대 잡음비를 훨씬 개선합니다.

모터의 ‘상태’와 전달된 부하의 영향을 결정하는 데 필요한 정보를 제공하는 시간 및 주파수 영역 내에서 수많은 성능 표시가 나타납니다. 이를 통해 실제 주행 속도, 모터 슬립 주파수, 기어 메시 주파수, 드라이브 트레인 구성 요소 및 기어 회전 속도를 실제로 ‘볼’ 수 있습니다.

다양한 주파수를 분리하기 위해 고속 푸리에 변환(FFT)이 사용되며, 그 결과 주파수 스펙트럼이 화면에 표시됩니다. 이 스펙트럼의 피크는 기계의 여러 구성 요소의 회전 속도에 해당합니다. 예를 들어 벨트를 통해 전기 모터로 구동되는 팬의 경우, 피크는 모터 속도, 극 통과 주파수, 팬 속도 및 벨트 속도에 해당합니다. 벨트 드라이브 대신 기어 박스를 사용하는 경우, 기어의 회전 속도와 기어 맞물림 주파수에서 스펙트럼 피크가 나타납니다.

이러한 스펙트럼 피크의 높이는 모터에 공급되는 전체 전류 레벨과 기계에서 발생하여 모터에서 감지되는 기계적 교란의 진폭이라는 두 가지 요소에 따라 달라집니다. 기계적 교란은 토크 변화로 시작하여 모터에서 작은 속도 변화로 끝나며, 이는 다시 측정되는 작은 전류 변동을 유발합니다. 예를 들어 전체 속도가 일정한 조건에서 팬 속도 피크의 높이가 변하면 팬의 기계적 상태가 악화되었음을 나타냅니다. 이러한 변화를 관찰하면 균형 불균형, 정렬 불량, 구동 풀리 마모 또는 베어링 불량과 같은 결함을 쉽게 식별할 수 있습니다. 따라서 주기적으로 데이터를 수집한 후 주파수 디스플레이를 사용하여 전기 모터 구동 기계를 모니터링하여 잠재적 성능 저하에 대한 조기 경고를 제공합니다.

모터 전류 시그니처 분석(MCSA)과 전기적 시그니처 분석(ESA)의 주요 차이점은 MCSA에서는 전압이 아닌 전류 파형에 대해서만 FFT가 수행된다는 점입니다. 따라서 들어오는 전원 관련 문제와 모터 및 구동 부하 문제를 쉽고 빠르게 구분하기가 더 어려워집니다. ESA를 사용하면 전류와 전압 FFT를 한 화면에서 모두 볼 수 있습니다. 따라서 전압 및 전류 FFT 스펙트럼을 비교하여 결함의 원인을 파악하기만 하면 됩니다.

일반적으로 전압 스펙트럼에서 피크가 우세한 경우 이 피크의 소스가 모터로 들어오는 것입니다. 전류 스펙트럼에서 피크가 지배적이라면 모터 또는 부하와 관련된 소스입니다.

ESA 결함 패턴

결함 유형:

고정자 기계식: CF = RS x 고정자 슬롯(LF 측 대역 포함)

정적 편심 CF = RS x 로터 바(LF 및 2LF 측 대역 포함)

기계적 불균형/오정렬 독점 알고리즘 사용

동적 편심 CF = RS x 로터 바 LF 및 2LF 사이드밴드(RS 사이드밴드 포함)

고정자 전기(단락 ) CF = RS x 고정자 슬롯 LF 사이드밴드(RS 사이드밴드 포함)

CF = 중심 주파수 RS = 주행 속도 LF = 라인 주파수