ElektroPrůmysl.cz, prosinec 2012

52 ElektroTrh.cz, prosinec 2012 Detekce a diagnostika poruch částí točivých elektrických strojů a ložiskových proudů Konstrukční a technologický pokrok má za následek zvyšující se spolehlivost elektrických točivých strojů, avšak jejich poruchy nemohou být zcela vyloučeny. Je- likož se stále zvyšuje potřeba vysoké provozuschopnos- ti, je velmi důležité odhalit vady v ranném stádiu, roz- poznat jejich původ a stanovit závažnost poruchy za účelem odhadu rizika pokračování provozu. Bylo by výhodné, kdyby se signály získané detekč- ními metodami uvedenými v tomto návodu daly vyu- žít k rozlišení různých poruch. Tímto způsobem lze výsledky analýzy signálů použít jako vstupní data komp- letního monitorovacího systému. Záměrem tohoto návodu je představit možné nás- troje, které jsou pro daný účel využitelné a vysvětlit jejich výhody a nevýhody. Budou probrány minimální požadavky, které mají být u různých snímačů splněny, přičemž detailní konstrukční pravidla přesahují před- mět této technické specifikace. Tento návod se zabývá detekcí poruch aktivních částí vícefázových točivých strojů (veškeré druhy po- ruch vinutí statoru a rotoru, vady klece, excentricity) a ložiskových proudů. Základ diagnostiky Schopnost elektrických strojů vykonávat svoji funkci je založena na existenci magnetického pole ve vzdu- chové mezeře, které vytváří uzavřenou smyčku v ploše příčného řezu plechů statoru a rotoru. Složky magne- tického toku v koncových částech stroje vně jader mají nežádoucí charakter. Proto se dostupné signály, které jsou vhodné pro detekci možných poruch, odvozují se od magnetického pole ve vzduchové mezeře. Toto pole se musí analyzovat za účelem rozlišení mezi těmi slož- kami, které se vyskytují při obvyklých provozních pod- mínkách, a mezi složkami, které jsou přisuzovány urči- tým poruchám, a které neexistují ve zdravém stroji. Jelikož se vinutí, budící magnetické pole, skládá z cívek symetricky rozložených po obvodu, a protože součet napájecích proudů je obvykle nulový, vytváří pole ve vzduchové mezeře také periodickou funkci podél obvodu. Mnu hustoty magnetického toku lze považovat za superpozici součtu sinusové rozložených vln, které jsou charakterizovány těmito vlastnostmi: • amplituda, • počet pólpárů, • úhlová rychlost, • fázový úhel, • typ vlny (rotující nebo stojatá). Tabulka 1 uvádí složení pole ve vzduchové mezeře v případě trojfázového asynchronního motoru opat- řeného souměrným vinutím. Tabulku lze snadno roz- šířit tak, aby platila i pro zlomkové vinutí. Obdobné tabulky mohou být vypracovány pro kroužkové moto- ry a pro všechny druhy synchronních strojů. Druhy analýzy elektrických signálů Hodnotná detekční metoda musí být schopna detekovat poruchy v ranném stádiu. Proto jsou pro za- mýšlený účel optimální signály, které v případě malých vad vykazují rychlou změnu. Naopak signály, které se mění jen nepatrné, se jako základ diagnostiky nemají používat. Zpracování signálu vyžaduje dostupnost příslušné- ho elektronického zařízení. I když je rozlišovací schop- nost moderních zařízení vysoká, je třeba dávat v této souvislosti přednost signálům, které nepotřebují příliš vysokou přesnost. Analýza statorových proudů/napětí Analýza svorkových napětí nebo proudů točivých strojů umožňuje zjišťování: - rozdílných kmitočtů; - sousledné, zpětné a nulové složky; - různých amplitud složek. Všechny indukční vlny v magnetickém poli ve vzdu- chové mezeře mohou obecně indukovat ve statorovém vinutí napětí o určitém kmitočtu a mohou způsobovat proudy o totožném kmitočtu. Přídavné složky proudů, které jsou vytvářeny určitou poruchou, se v průběhu bezporuchového provozu superponují na hodnoty na- pájecích proudů. Veškeré detaily se musí brát z přísluš- né tabulky, což u trojfázového asynchronního motoru s klecí nakrátko znamená tabulku 1. Tabulka 1 je vytvořena pro jeden napájecí kmito- čet U. U stroje napájeného z měniče však tabulka 1 LEGISLATIVA A NORMALIZACE