Analiza obwodów silnika: badanie uzwojeń, izolacji i wirników to zestaw testów elektrycznych przeprowadzanych przy odłączonym zasilaniu na niepracującym silniku, mający na celu wykrycie usterek uzwojeń, izolacji i wirnika zanim spowodują nieplanowaną awarię. Zamiast czekać na szum łożyska lub zadziałanie przekaźnika, technik odłącza silnik, podłącza niskonapięciowe urządzenie MCA do puszki przyłączeniowej i odczytuje zestaw pomiarów statycznych, które ujawniają problemy niewidoczne dla oka i przekaźnika zabezpieczeniowego.
Kompletny zestaw testów MCA wykonywanych przy odłączonym zasilaniu obejmuje pięć kluczowych wielkości: rezystancję uzwojeń, rezystancję izolacji, indukcyjność, impedancję i pojemność względem ziemi. Każda z nich jest mierzona na wszystkich trzech fazach, ponieważ moc diagnostyczna wynika z bilansu między fazami równie mocno jak z wartości bezwzględnej.
Zdrowe uzwojenie trójfazowe jest bliskie symetrii, więc faza, która odchyla się od pozostałych, wskazuje bezpośrednio rodzaj usterki. Testy są niedestrukcyjne, używają jedynie kilku woltów do kilkuset woltów i można je wykonać przy zaciskach silnika lub z kasety w odłączonej rozdzielnicy sterowania silnikami (MCC).
Rezystancję uzwojeń mierzy się międzyfazowo mikroomomierzem przy użyciu połączenia czteroprzewodowego (Kelvinowskiego), aby zniwelować rezystancję przewodów pomiarowych. Wartości typowo wynoszą ułamki oma, więc korekcja temperatury do wspólnego punktu odniesienia ma znaczenie. Na co patrzy się przede wszystkim, to niezrównoważenie, nie sama wartość.
Wysoka rezystancja na jednej fazie zwykle oznacza luźne lub skorodowane połączenie, uszkodzoną końcówkę, pęknięte lutowanie lub w najgorszym wypadku częściowo przerwany przewodnik. Większość programów niezawodnościowych zgłasza nierównowagę międzyfazową rzędu kilku procent do dalszej analizy. Ponieważ złącze o wysokiej rezystancji generuje ciepło i ostatecznie przerywa fazę, wczesne wykrycie zapobiega uszkodzeniom wynikającym z pracy w jednej fazie.
Rezystancję izolacji (IR) mierzy się megomierzem, który przyłożą napięcie stałe pomiędzy uzwojeniem a ramą, ujawniając stan izolacji między uzwojeniem a ziemią. Niska RI oznacza, że wilgoć, zabrudzenie, olej, ścieżki węglowe lub starzenie termiczne stworzyły ścieżkę upływu do ziemi. IEEE 43 określa zalecane wartości minimalne skorygowane do 40 °C, a współczynnik polaryzacji rozszerza ten sam test o analizę trendu. Współczynnik polaryzacji to stosunek odczytu RI po 10 minutach do odczytu po 1 minucie. Czysta, sucha izolacja nadal pochłania ładunek, więc stosunek rośnie; wilgotna lub zanieczyszczona izolacja szybko się ustabilizuje i stosunek pozostaje bliski jedności. IEEE 43 zauważa, że wskaźnik nie ma sensu, gdy odczyt po 1 minucie jest już bardzo wysoki, powyżej w przybliżeniu 5000 megomów przy 40 °C.
| Wskaźnik (IEEE 43, 40 °C) | Próg | Interpretacja |
|---|---|---|
| Min. IR, uzwojenia nawinięte losowo / <1 kV formowane | 5 MΩ | Poniżej tej wartości nie uruchamiać zasilania |
| Min. IR, stojany formowane zbudowane po ~1970 | 100 MΩ | Zalecana wartość minimalna |
| Wskaźnik polaryzacji | < 1.0 | Niebezpieczne, prawdopodobnie wilgotne lub zanieczyszczone |
| Wskaźnik polaryzacji | 1.0 do 2.0 | Wątpliwe, wymaga sprawdzenia |
| Wskaźnik polaryzacji | > 2.0 | Zalecane minimum dla izolacji klas B, F i H |
Indukcyjność i impedancję mierzy się za pomocą niskonapięciowego sygnału przemiennego na każdej parze faz. Te dwie wielkości są najbardziej czułymi detektorami zwarć międzyzwojowych i zwarć między cewkami wewnątrz uzwojenia, usterek, których test RI nie wykryje, ponieważ nie obejmują one drogi do ziemi.
Zwarcie zwoju działa jak zwarte uzwojenie wtórne i obniża indukcyjność oraz impedancję tej fazy w stosunku do pozostałych. Testy kąta fazowego i odpowiedzi prądowo‑częstotliwościowej doprecyzowują obraz, rozdzielając prawdziwą usterkę uzwojenia od niezrównoważenia spowodowanego jedynie pozycją wirnika.
Gdy wartości poruszają się razem i pozostają zrównoważone podczas obracania wałem, uzwojenie jest w dobrym stanie; gdy jedna faza odstaje, głównym podejrzanym jest zwarcie zwoju.
Pojemność względem ziemi mierzy się między całym uzwojeniem a ramą. Zmienia się powoli i jest czystym wskaźnikiem narastającego zanieczyszczenia. W miarę jak na powierzchni uzwojenia i w szczelinach gromadzą się zabrudzenia, wilgoć i przewodzące osady, efektywny dielektryk zmienia się i pojemność rośnie.
Stały wzrost w kolejnych testach informuje, że uzwojenie wymaga czyszczenia zanim rezystancja izolacji się załamie. Ponieważ jest to pomiar zbiorczy, uzupełnia RI, wychwytując stopniowe zanieczyszczenie, które pojedynczy punktowy pomiar RI mógłby pominąć.
Wirnik bada się statycznie za pomocą testu wpływu wirnika: wał jest obracany w małych stałych krokach, podczas gdy na każdej fazie rejestruje się indukcyjność. W dobrej klatce indukcyjność podąża gładki, powtarzalny wzorzec w miarę przechodzenia prętów pod biegunami.
Złamane lub popękane pręty, pęknięcia odlewów i pęknięcia pierścienia końcowego zwiększają odbitą impedancję na fazie nad usterką, zniekształcając ten wzorzec. Ta statyczna metoda uzupełnia diagnostykę złamanych prętów wirnika podczas pracy pod obciążeniem ( wykrywanie złamanych prętów wirnika ), która odczytuje boczne składowe prądu podczas pracy silnika.
Ponieważ usterki wirnika podwyższają temperaturę uzwojeń i obciążają izolację, oddziałują też z klasami izolacji silnika ( klasy izolacji silnika ) i ich ograniczeniami termicznymi.
MCA przeprowadzana przy odłączonym zasilaniu i analiza sygnatury przy zasilaniu odpowiadają na różne pytania. MCA jest statyczna: silnik jest wyłączony i odizolowany, więc można go testować na półce, jako zapas, lub po akceptacji przewijania.
Analiza sygnatury prądowej i analiza sygnatury elektrycznej odczytują napięcie i prąd podczas pracy maszyny, więc rejestrują efekty zależne od obciążenia, takie jak boczne składowe od prętów wirnika, ekscentryczność szczeliny powietrznej i niesymetria zasilania.
Obie metody się uzupełniają: użyj statycznego MCA, aby potwierdzić, że uzwojenie jest bezpieczne do załączenia, a następnie użyj analizy podczas pracy, aby obserwować je w rzeczywistych warunkach.
Rejestrowanie obu wyników dla każdego zasobu w systemie CMMS, takim jak Fabrico, przekształca odizolowane odczyty w trendy, więc powolny wzrost pojemności lub spadek wskaźnika polaryzacji uruchamia zlecenie pracy zanim dojdzie do przepalenia. Umów demo Fabrico , aby zobaczyć, jak historia testów silnika łączy się z kartą konserwacji.
Nie. Rezystancja izolacji i wskaźnik polaryzacji są częścią MCA. Pełny zestaw testów wykonywanych przy odłączonym zasilaniu dodaje rezystancję uzwojeń, indukcyjność, impedancję i pojemność, tak aby zwarcia międzyzwojowe i usterki połączeń, których sama RI nie wykryje, również były objęte kontrolą.
Wartość diagnostyczna tkwi w bilansie. Pojedynczy pomiar może wyglądać na akceptowalny, podczas gdy usterka ukrywa się pomiędzy fazami. Porównywanie rezystancji, indukcyjności i impedancji między fazami uwydatnia zwarcia, luźne połączenia i problemy z wirnikiem jako wartości odstające.
Częściowo. Statyczne sprawdzenie wpływu wirnika sygnalizuje złamane pręty i ubytki odlewu przez rejestrację indukcyjności podczas obracania wałem. Dla potwierdzenia zależnego od obciążenia połącz to z analizą sygnatury prądowej przy zasilaniu, która odczytuje boczne składowe wokół częstotliwości sieci podczas pracy silnika.
Silniki krytyczne zwykle testuje się corocznie oraz ponownie po każdym przewijaniu lub poważnej naprawie, z częstszym trendowaniem w jednostkach pracujących w gorącym, wilgotnym lub zabrudzonym środowisku, gdzie izolacja degraduje się szybciej.
Zaloguj
Blog
