Онлайн-тестирование двигателей с анализом электрических характеристик

On-Line тестирование электродвигателей 101

Анализ электрической сигнатуры (ESA) – это метод тестирования в режиме онлайн, при котором во время работы системы двигателя снимаются осциллограммы напряжения и тока, а затем с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ) проводится спектральный анализ с помощью прилагаемого программного обеспечения.
На основе этого БПФ выявляются неисправности, связанные с входящим питанием, цепью управления, самим двигателем и приводимой в действие нагрузкой, которые затем можно отследить для целей технического обслуживания по состоянию/прогнозируемого обслуживания.
Наш конкретный прибор ESA является ручным, портативным и работает от аккумулятора.
Для всех систем анализа ESA требуется информация с заводской таблички двигателя: напряжение, скорость вращения, ток полной нагрузки и мощность (или кВт).
Кроме того, для более детального и точного анализа можно ввести дополнительную информацию, например, количество пазов ротора и статора, номера подшипников, а также информацию о компонентах приводимой нагрузки, например, количество лопастей для вентилятора или количество зубьев для коробки передач.
Онлайн-тестирование под напряжением предоставит ценную информацию для асинхронных двигателей переменного и постоянного тока, генераторов, двигателей с намотанным ротором, синхронных двигателей, двигателей станков и т.д.
Поскольку для многих людей ESA является новинкой, приведенная ниже диаграмма иллюстрирует возможности ESA по оценке основных компонентов в системе двигателя.

 

Также выполняет анализ качества электроэнергии

• Регистрация данных о качестве электроэнергии
• 3 канала регистрации напряжения и 4 канала регистрации тока
• Захват волновой формы событий ≥ ½ цикла
• Обнаружение переходных процессов ≥ 8 микросекунд
• Регистрация энергетических данных – Анализ гармоник до 63-й (V & I)
• Фазовые графики – Предварительно настроенные и простые в использовании шаблоны отчетов
• Сообщайте об экономии энергии, используя функцию анализа “до и после”.

 

On-Line тестирование с анализом электрической сигнатуры

ALL-TEST PRO OL II (ATPOL IITM)

• ESA
• Качество электроэнергии
• Провисания и вздутия
• Захват волновой формы
• Регистрация энергетических данных

 

Успешные заявки на ESA

• Двигатели переменного/постоянного тока
• Применение моторного привода
• Генераторы/Альтернаторы
• Тяговые двигатели
• Двигатели для станков
• Редукторы
• Насосы и вентиляторы
• Для надежности
• Для ввода в эксплуатацию
• Для устранения неисправностей

 

Соединительная коробка ALL-SAFE PROTM позволяет специалисту собирать данные он-лайн тестирования, не открывая панель, находящуюся под напряжением.  

Автоматизированное обнаружение неисправностей

Приведенный ниже пример относится к асинхронному двигателю переменного тока с короткозамкнутым ротором

 

  Сбор данных осуществляется с помощью портативных датчиков напряжения и тока или стационарно установленных соединительных коробок (ALL-SAFE PRO TM).
Собранные данные затем анализируются с помощью прилагаемого программного обеспечения.
Предварительно устанавливаются сигналы тревоги и предоставляются автоматические шаблоны отчетов для асинхронных, синхронных двигателей и двигателей постоянного тока, а также трансформаторов. Чрезмерная пульсация на этой форме волны напряжения указывает на неисправные конденсаторы в этом приводе с широтно-импульсной модуляцией.
Для получения дополнительной информации о тестировании приводов двигателей с ШИМ с помощью ESA отправьте письмо по адресу [email protected].  

Анализ входящей энергии

• Коэффициент мощности
• Дисбаланс тока и напряжения
• Среднеквадратичное напряжение до заводской таблички
• Пик напряжения и тока и коэффициент гребня
• Фазовый импеданс
• Мощность (кажущаяся, реальная и реактивная)
• Суммарные гармонические искажения (напряжение и ток)

 

Анализ мощности, подаваемой на двигатель

• Нагрузка до паспортной таблички
• THDF (коэффициент гармонического ослабления трансформатора)
• VDF (коэффициент снижения напряжения)
• Продукт THDF и VDF может быть использован для уменьшения мощности.
• Сила спроса
• Суммарные гармоники отрицательной, положительной и нулевой последовательности
• Эффективность для асинхронных двигателей переменного и постоянного тока
  • * Может использоваться с программой Motor Master+ Министерства энергетики США для принятия решения о ремонте или замене.
    MM+ также рассчитает окупаемость при переходе на энергоэффективный двигатель.

 

Анализ двигателя

• Частота линии
• Скорость бега
• Частота прохождения полюсов
• Здоровье ротора
• Воздушный зазор (статический и динамический эксцентриситет)
• Несоответствие/небаланс
• Статор электрический
• Статор Механический
• Здоровье фазовых соединений

В программах для анализа предусмотрена функция сравнения, с помощью которой один спектр можно наложить на другой для сравнения.
На рисунке ниже показан БПФ-спектр двигателя при отсутствии нагрузки, а затем при 75%-ной нагрузке.
Маленькие пики синего цвета по обе стороны от большого синего пика находятся на так называемой частоте прохождения полюсов.
Эти пики вызваны несколькими сломанными стержнями ротора.

 

Анализ нагрузки

Механическая система может быть проанализирована после ввода информации в программное обеспечение

• Прямое подключение
• Коробка передач
• С поясом
• Лопасть вентилятора
• Рабочее колесо

 

Подробнее о On-Line Analysis

Одной из основных операций программного обеспечения ATPOL II является демодуляция несущего сигнала линии электропередач, что позволяет получить высокочувствительный и селективный способ извлечения токовых сигналов от нагрузки двигателя.
Эта демодуляция необработанного токового сигнала удаляет большую составляющую частоты линии, что позволяет значительно улучшить соотношение сигнал/шум для компонентов, вызывающих модуляцию, таких как скорость вращения, прохождение ремня, зацепление шестерен и т.д.
Многочисленные показатели работы выявляются во временной и частотной областях, которые предоставляют необходимую информацию для определения “здоровья” двигателя и влияния прилагаемой нагрузки.
Это позволяет реально “увидеть” истинную скорость вращения, частоту проскальзывания двигателя, частоту зацепления шестерен, компоненты приводного механизма и скорости вращения шестерен.
Для разделения различных частот используется быстрое преобразование Фурье (БПФ), и полученный частотный спектр отображается на экране.
Пики в этом спектре соответствуют скоростям вращения различных компонентов машины.
Например, в случае вентилятора, приводимого в движение электродвигателем через ремень, пики соответствуют скорости вращения двигателя, частоте прохождения полюсов, скорости вращения вентилятора и скорости вращения ремня.
Если вместо ременной передачи используется коробка передач, то спектральные пики появятся на частоте вращения шестерен и частоте зацепления шестерен.
Высота этих спектральных пиков зависит от двух вещей: общего уровня тока в двигателе и амплитуды механических возмущений, исходящих от машины и воспринимаемых двигателем.
Механические возмущения начинаются как изменения крутящего момента и заканчиваются в двигателе небольшими изменениями скорости, которые, в свою очередь, вызывают небольшие колебания измеряемого тока.
При постоянной общей скорости изменение высоты пика скорости вентилятора, например, указывает на ухудшение механического состояния вентилятора.
Наблюдая за этими изменениями, можно легко выявить такие неисправности, как нарушение баланса, несоосность, износ приводного шкива или плохой подшипник.
Таким образом, после периодического сбора данных частотный дисплей используется для мониторинга механизмов с электродвигателями, чтобы заблаговременно предупредить о потенциальной деградации.
Ключевое различие между анализом сигнатуры тока двигателя (MCSA) и анализом электрической сигнатуры (ESA) заключается в том, что при MCSA БПФ выполняется только для формы сигнала тока, а не напряжения.
Это затрудняет простое и быстрое определение проблем, связанных с входящим питанием, от проблем с двигателем и управляемой нагрузкой.
При использовании ESA Вы можете видеть БПФ и тока, и напряжения на одном экране.
Поэтому для определения источника неисправности достаточно сравнить спектры БПФ напряжения и тока.
Как правило, если пик доминирует в спектре напряжения, то источник этого пика поступает на двигатель.
Если пик доминирует в спектре тока, то его источник связан с двигателем или нагрузкой.  

Схемы неисправностей ESA

Тип неисправности:

Механический статор: CF = RS x Пазы статора с боковыми полосами LF
Статический эксцентриситет CF = RS x Пазы ротора с боковыми полосами LF и 2LF
Используется собственный алгоритммеханического дисбаланса/перекоса
Динамический эксцентриситет CF = RS x Боковые полосы ротора LF и 2LF с боковыми полосами RS
Электрический ток статора (короткое замыкание) CF = RS x Пазы статора LF с боковыми полосами RS CF = центральная частота RS = скорость вращения LF = линейная частота