Poruchy a analýza elektromotorů

Asynchronní motory jsou nejčastěji používaným typem motorů. Jsou známé svými výhodami, jako je nízká pořizovací cena, vysoká účinnost, snadná regulace a jednoduchá, ale robustní konstrukce.

Navzdory své vysoké spolehlivosti trpí asynchronní motory některými poruchami částí stroje. Poruchy asynchronního motoru můžeme rozdělit na poruchy mechanického a elektrického původu, dále na poruchy statoru, rotoru a ložisek.

Začněme poruchami ložisek

Všechny části ložiska podléhají degradaci. Za příčinu poruch ložisek lze považovat mechanické namáhání při rotačním pohybu a ložiskové proudy. Mechanické namáhání může být způsobeno špatnou instalací, špatnou montáží nebo nesprávným používáním, přetěžováním a špatnou údržbou. Ložiskové proudy mohou být způsobeny napětím na hřídeli (v důsledku nesymetrických elektrických obvodů nebo napájecích zdrojů) a kapacitními proudy (způsobenými impulzy z řízení napájecích zdrojů polovodičových měničů).

Všechny mechanické (a některé elektrické) poruchy motorů mají jedinečný podpis ve vibračním spektru stroje a vibrační analýza je dokáže rozpoznat. Poruchy, jako je nesouosost, mechanické uvolnění, nevyváženost a poruchy ložisek, se diagnostikují podle stejných pravidel platných pro všechny ostatní části strojů. Jak analyzujeme mechanické poruchy? Odpověď získáte například z našeho videa s názvem How to become an expert in Vibration Analysis a z našich dalších naučných videí. Co je to analýza vibrací? S pochopením tohoto tématu vám pomůže naše série videí Vibration analysis for beginners , nebo série článků Vibrační diagnostika (analýza) https://adash.com/cs/vibracni-diagnostika.

Některé elektrické závady motoru jsou rozpoznatelné i ve vibračním spektru. Pro jejich nalezení byste měli změřit motor s napájením a bez napájení. Některé vibrační signatury mohou po vypnutí napájení zmizet - ty, které mají elektrický původ. Můžete se také zaměřit na přesnou frekvenci špiček ve spektru. Pokud najdete špičku s přesnou frekvencí vašeho proudového zdroje (například 50 Hz a častěji na jeho harmonických frekvencích), jedná se pravděpodobně o elektrický problém, protože u zatíženého elektromotoru vždy dochází k určitému skluzu a motor neběží na své přesné frekvenci otáčení.

Elektrické (a některé mechanické) poruchy motorů mají jedinečný podpis ve frekvenčním spektru proudu motoru. Metoda MCSA je dokáže rozpoznat.  Zkratka MCSA znamená: Motor Current Signature Analysis: analýza proudu motoru.

V elektromotorech vznikají nadměrná postranní pásma, která deformují frekvenční spektrum. Každá porucha má pak svůj specifický podpis. Jednotlivé závady lze od sebe odlišit podle amplitudových pásem a frekvenčních či jiných signatur.

Základem této metody je měření průběhu statorového proudu jedné nebo více fází v časové oblasti a jeho následná spektrální analýza.

Poruchy statoru

Poruchy statorového vinutí způsobují většinu problémů ve statorech. Nejčastější statorovou závadou je porušená izolace vinutí. MCSA dokáže rozpoznat porušenou izolaci mezi závity, což může vést k porušení izolace mezi fázemi a to je pro motor fatální. Největší vliv na životnost a kvalitu izolace má tepelné namáhání. Dalším nežádoucím účinkem je elektrické namáhání přechodovým napětím. V případě stále častějšího používání měničů pro měkký rozběh jsou totiž na výstupu měniče modulovány obdélníkové napěťové impulsy.

Poruchy rotoru

Rotor asynchronního motoru se skládá z hřídele, izolovaných plechů nalisovaných na hřídeli, které tvoří magnetický obvod rotoru, a vinutí. Vinutí rotoru se většinou skládá z klecové konstrukce, která je tvořena tyčemi, které jsou na koncích spojeny.

Nejčastějšími závadami jsou excentricita rotoru (což znamená nerovnoměrnost vzduchové mezery mezi rotorem a statorem) a přerušení rotorových tyčí. Příčinou těchto závad může být použití nekvalitních materiálů, přetížení nebo těžké rozběhy. V případě rotorových tyčí může závada zvýšit odpor tyče nebo zcela přerušit elektrický obvod tyče. Poruchy rotorové tyče mají za následek především zhoršení rozběhu motoru a generování parazitních momentů. Rovněž přerušená tyč způsobuje další poruchy v ostatních tyčích, protože proud v nich je větší v důsledku chybějící proudové cesty oné přerušené tyče.

Analyzátor vibrací ADASH VA5 Pro nabízí jedinečnou možnost analyzovat vibrace a proud v jednom zařízení. Modul MCSA navíc rozšiřuje možnosti analyzátoru a umožňuje provést analýzu proudové charakteristiky ze spektra - na základě vašich znalostí a zkušeností, nebo můžete využít funkci automatické detekce. Jedná se o podobnou funkci, jakou má nástroj ADASH pro automatickou identifikaci zdrojů poruch (modul FASIT) pro analýzu vibrací. Přístroj dokáže pomocí modulu FASIT automaticky rozpoznat hlavní příčiny poruch, jako jsou nevyváženost, vůle, nesouosost a poruchy ložisek. Modul MCSA v analyzátoru vibrací ADASH VA5 Pro dokáže automaticky identifikovat poruchy rotoru a statoru, excentricitu, zlomené rotorové tyče a kvalitu napájení.