corriente de alimentación Análisis
1 Suministro de Current Analysis – introducción
Este artículo describe el análisis de la corriente de alimentación de motores de inducción AC con el analizador de vibraciones ADASH VA5Pro
Análisis de la corriente de alimentación de motores de inducción AC, Es una de las técnicas utilizadas para el diagnóstico de anomalías, asociado con:
- Barras rotas o agrietadas o puntos de alta resistencia en el rotor,
- La evaluación del rotor se realiza a partir de los valores en el polo que pasan bandas laterales alrededor de la frecuencia de la red..
- Espiras en cortocircuito en los devanados del estator
- La evaluación del estator se realiza a partir de la diferencia de 3 valores actuales.
- excentricidad del entrehierro
- La evaluación de la excentricidad se realiza a partir de valores en las frecuencias de excentricidad características.
- calidad de la energía
- La evaluación de la calidad de la energía se realiza a partir de la distorsión armónica total de la señal actual.
Figura 1 – Conclusiones del análisis de la corriente de suministro, se muestra en la pantalla del VA5Pro
2 motores eléctricos y su importancia
La maquinaria y equipo mecánico de accionamiento de motores eléctricos es una cuestión de extraordinaria importancia económica. En el campo de las unidades industriales, Se evaluó que 70 una 80% de la electricidad consumida, el conjunto de todas las industrias se transforma en energía mecánica por medio de motores eléctricos.
El motor eléctrico de inducción trifásico es la activación más común y un mal funcionamiento inesperado de este tipo de máquina puede tener consecuencias muy graves económicos. Esto significa que hoy en día, es frecuente mantenimiento preventivo utilizando el enfoque basado en el tiempo para el mantenimiento de estas máquinas. A medida que el tiempo medio entre fallos de este tipo de máquinas de ocho años (para un trabajo 8760 horas / año), es común el uso de muy-intervalos más cortos. sin embargo, También son comunes las instalaciones ya que el mantenimiento preventivo sólo se realiza en base al conocimiento de las condiciones de trabajo de la máquina. Este último enfoque, debido a la económica y se inserta también se necesita en las filosofías modernas de mantenimiento, Es a causa de la gestión de mantenimiento de las instalaciones, donde se practica este enfoque, sentirse cómodo con las técnicas de monitoreo de condición más común.
La mayoría de los motores eléctricos utilizados en la industria son motores de inducción de jaula de ardilla.
3 Los fallos en motores eléctricos
Existen numerosos estudios sobre la distribución estadística de anomalías en motores eléctricos de inducción.
A continuación se muestran los resultados de un estudio realizado por ABB.
Figura 2 – Distribución estadística de fallas en motores eléctricos
Aquí se ve la importancia de identificar daños en el rotor de los motores eléctricos para el análisis de la fuente de alimentación
4 Frecuencias producidas por motores eléctricos
frecuencia | designación | expresión |
frecuencia de la red | fr | 50 hz |
Número de polos | PAG | |
Bares de paso de frecuencia | Pensión completa | Número de rotor barras rpm X / 60 |
frecuencia de deslizamiento | fd | |
Frecuencia de paso de polos | fp | Fd X P |
Algunas de estas frecuencias surgen en Supply Current Analysis.
5 Factores que generan daños en el rotor
- arranques directos, causar corrientes de gran amplitud en el rotor (algunos 10 veces mayor que la carga completa) que va a causar un gran estrés mecánico, vibraciones, un aumento significativo en la temperatura que causa gradientes térmicos en los bares;
- La sobrecarga de trabajo, grandes fluctuaciones causadas por arranques de carga o consecutivos, puede tener el mismo efecto;
- Una barra redonda genera calor, debido a una mayor resistencia, y la expansión térmica;
- Las barras adyacentes apoyan corriente adicional;
- estas tensiones, especialmente cuando agravado por frecuentes arranques, puede causar la rotura de barras adyacentes, warping origen térmico o aflojamiento de la barra a partir;
- Si la barra se libera a partir, puede causar un fallo catastrófico;
- Una barra de arranque no realiza ninguna investigación actual;
- Al pasar un zona alta de flujo magnético, las fuerzas están equilibradas;
- síntomas, por lo tanto, Similar a la excentricidad del rotor;
- El calentamiento local debido a un mal contacto provoca deformaciones en el rotor;
- A medida que el motor se calienta, se manifiesta un desequilibrio;
- Las vibraciones pueden surgir a una frecuencia de paso de barras del rotor (FPBR).
Otras anomalías en el rotor para hacer que los mismos síntomas:
- Las grietas en las barras.
- Mal contacto entre la barra y el anillo de bloqueo.
- barras del rotor sueltos en.
- Las grietas en el anillo de bloqueo.
- articulaciones de alta resistencia en rotores de la herida.
- Las porosidades de fundición en rotores de aluminio fundido.
- ….punto de cualquier alta resistencia.
Figura 3 – Rotor de motor eléctrico dañado
6 Análisis de la corriente de alimentación de un motor eléctrico en una fase
UNA análisis de la corriente de alimentación se refiere al análisis del espectro de frecuencia de la corriente de alimentación, tomada a través de la instalación de un transformador de corriente (abrazadera) una fase del circuito de alimentación del motor.
Debido a vibrométricas amplitudes pueden ser bajos, cuando en la presencia de estas anomalías, la característica del espectro de frecuencia de las vibraciones puede no mostrar significativamente la anomalía presente. De facto, a menudo, los indicadores de la presencia de una anormalidad en el rotor de un motor de CA, Pueden aparecer "enmascarado" en el espectro de frecuencia de las vibraciones, debido a la presencia de otras anomalías posibles.
El análisis de la corriente de alimentación Spectrum, las frecuencias de interés para el diagnóstico de fallas en el rotor de un motor de CA se bandas laterales a designados "el paso de frecuencias de los polos (FPP)”, presente en la frecuencia de la red (50hz).
FPP = Slip X Motor No hay polos del motor
Un indicador ampliamente utilizado para evaluar la severidad de las anomalías asociadas con las barras del rotor es la diferencia de amplitud (dB niños) entre la banda lateral FPP salió de la frecuencia de la red y la amplitud de la frecuencia natural de la red (50hz).
por regla general, Si la diferencia de amplitud entre la frecuencia de la red y la banda lateral izquierdo de FPP excede 55 dB, entonces la condición del rotor del motor se considera bueno. Cuanto menor sea la diferencia en las amplitudes, coincide con los más altos de las barras de estimación.
Figura 4 – El análisis de la corriente de suministro: el espectro de la corriente de suministro
En el ejemplo mostrado en la figura 4, la diferencia de amplitud entre la frecuencia de la red y la banda lateral izquierdo de la FPP se trata de 46 dB. En este caso, hay una indicación de la presencia de alta resistencia del rotor en los puntos.
El último equipo, como el analizador de vibraciones ADASH Va5Pro, tener la capacidad de realizar automáticamente este análisis. El resultado se puede ver en la pantalla de abajo., por analizador (rotor, calidad de la energía, estator, excentricidad).
Figura 5 – Conclusiones del análisis de la corriente de suministro, se muestra en la pantalla del VA5Pro
¿Por qué sucede esto
En términos simples, la corriente que circula en las bobinas del estator no sólo depende de la fuente de alimentación y la impedancia de las bobinas del estator, incluye, pero también la corriente en las bobinas del estator inducida por el campo magnético del rotor. O sea, Las bobinas del estator son una sonda o “transductor” problemas en el rotor. La cuestión clave es la de separar las corrientes que fluyen a través del estator para accionar el rotor de las corrientes que los induce rotor en la parte posterior del estator si existe un problema. Esta separación se lleva a cabo mediante la medición de los componentes de la corriente a otras frecuencias, además de la frecuencia de la red, utilizando un analizador de espectro de frecuencia de alta resolución.
Debido a que la corriente del estator resultante de la alta punto de resistencia se modula en el rotor al doble de la frecuencia de deslizamiento, O sf1 a menudo es aproximadamente 1 hz. Esto crea un sonido “Ron” esta frecuencia baja que se reconoce fácilmente por los técnicos con experiencia.
Los componentes adicionales de frecuencia, debido a defectos rotor, Ellos son vistos como bandas laterales alrededor de la componente de frecuencia de las frecuencias de la red dado por la fórmula:
f =(1± 2ks) f1
donde
s es el deslizamiento por rotor unidad;
f1 es la frecuencia de suministro;
k es 1, 2, 3, etc..
Las corrientes en los devanados de jaula de rotor producen campo magnético AC, que tiene el mismo número de polos como el campo del estator, pero la frecuencia de deslizamiento de la rueda con respecto al rotador mecánico. Si hay una asimetría en la corriente del rotor, Esto resulta en un campo de rotación hacia atrás (esto es más lento), la frecuencia de la barbotina con respecto al rotor magnético giratorio del estator hacia adelante. La asimetría surge si uno o más de barras del rotor están rotos / parte o se rompe hay un anillo de cortocircuito que evita que la corriente fluya a través de ellos. Se puede demostrar que esta de nuevo campo giratorio, está girando, de hecho, hacia adelante (1 - 2s) veces la frecuencia de la red, respecto al estator. Esto induce corrientes en las bobinas del estator a una frecuencia f1(1 - 2s), que se denomina como la banda lateral inferior al doble de la frecuencia de deslizamiento de las barras rotas / división en el rotor. Esta corriente provoca una variación cíclica de la corriente que provoca una fluctuación en el par motor al doble de la frecuencia de deslizamiento y la velocidad de oscilación que es una función de la inercia del motor. Esta oscilación velocidad del rotor crea una banda lateral superior a una frecuencia f1(1 + 2s). barras rotas y fractura ( Puntos generales y de alta resistencia) hacer del rotor, consecuentemente, resultado de componentes de corriente inducidas en las bobinas del estator a las frecuencias dadas por la fórmula (2):
FSB = f1 (1± 2s)
7 corriente de alimentación Análisis – ¿Qué es la excentricidad del entrehierro?
La existencia de asimetría en la jaula de ardilla provoca una distribución no uniforme del flujo magnético en el entrehierro, provocando un desequilibrio de fuerzas radiales, siendo el momento más crítico el tiempo de arranque.
la excentricidad, que corresponde a un problema importante en los motores de inducción, causado por un espacio de aire no uniforme.
- excentricidad estática
- excentricidad dinámica
Las posibles causas pueden deberse a:
- tolerancias inadecuadas de los componentes,
- rotor posicionamiento incorrecto con relación al estator,
- Deformaciones del eje,
- Las averías relacionadas con cojinetes, desalinhamentos, desequilibrios del rotor, resonancias…
Figura 6 – tipos de excentricidad
Rotor a estator contacto
El proceso que hace que el rotor entre en contacto con el estator como resultado de la excentricidad comienza con una disminución del entrehierro en un lado y un aumento en el lado opuesto.. En un campo magnético alterno, el resultado de la disminución en el espacio de aire es una mayor fuerza de atracción a través del espacio más pequeño. la desgana, que es la oposición al paso del flujo en la trayectoria del flujo magnético, se reduce debido al menor espacio de aire. La corriente de magnetización puede generar más flujo a través del espacio de aire más pequeño, lo que conduce a una mayor atracción y, al mismo tiempo, el entrehierro aumenta en sentido contrario a la máquina. La renuencia es mayor en el espacio de aire más grande, por lo que el flujo y la atracción lateral magnética se reducen. La mayor tracción en el lado del entrehierro más pequeño tiende a mover el rotor en esa dirección., haciendo la brecha aún más pequeña. Este proceso puede continuar hasta que la holgura sea cero y el rotor entre en contacto con el núcleo del estator.. Sin embargo, si hay alguna excentricidad en el entrehierro, como siempre pasa, ¿Por qué este contacto no ocurre más a menudo?? La respuesta es que el movimiento del rotor está restringido por la rigidez mecánica del rotor..
Firma eléctrica de excentricidad
Como hacen los cavas rotor, debido a las variaciones en la reluctancia magnética causada por las aberturas de sus pozos, dar lugar a componentes de alta frecuencia en la forma de onda de flujo de entrehierro principal de un motor de jaula de ardilla. Este fenómeno puede inducir un flujo electromagnético en el devanado del estator y los consiguientes componentes de corriente pueden fluir en el estator..
Estas ondas de flujo giran con respecto al devanado estacionario del estator y sus frecuencias vienen dadas por la siguiente ecuación:
franco = f[(Rp) (1 - s) ± nωs]
Donde
- frs = frecuencias de paso del pozo del rotor en Hz, una serie de frecuencias componentes espaciadas dos veces la frecuencia de potencia
- f = frecuencia de potencia
- R = número de ranuras del rotor
- p = pares de polos
- s = frecuencia de deslizamiento
- nωs = números enteros para el dominio de tiempo fundamental mmf (nωs = +1), y sus extraños armónicos, 3, 5,…
Ejemplo de efecto de excentricidad en vibraciones.
A continuación se puede ver el efecto sobre las vibraciones., de la frecuencia de paso de fosas, oscilar en amplitud, a través de los ciclos día-noche, en un motor con la carcasa expuesta al sol y, por lo tanto, sujeto a deformaciones de origen térmico, con el periodo de 24 horas.
Figura 7 – Efecto de la excentricidad sobre las vibraciones debido al calentamiento asimétrico de la carcasa de un motor por exposición a la luz solar.
La importancia de conocer lanúmero de barras del rotor
Esta información debe estar disponible para evaluar la excentricidad..
El último equipo, ya que el analizador de vibraciones ADASH Va5Pro tiene la capacidad de realizar automáticamente este análisis. El resultado se puede ver en la pantalla de abajo..
Figura 8 – La evaluación de la excentricidad
Las frecuencias características de excentricidad están marcadas en el espectro anterior. Esto significa que la frecuencia de paso de la barra del rotor (fRBPF) y sus extrañas bandas laterales (fRBPF +/- fL e fRBPF +/- 3Florida). Los límites para la identificación de excentricidad también están marcados..
8 corriente de alimentación Análisis – calidad de la energía
La evaluación de la calidad de la energía se realiza a partir de la distorsión armónica total de la señal actual.
Figura 9 – Medición del contenido de armónicos en la corriente de suministro
Los armónicos de frecuencia de red están marcados en el espectro..
La conclusión de la evaluación es dada inmediatamente por el analizador..
Figura 10 – Aviso! Las cadenas incluyen armónicos.. Es probable que se deban a un desequilibrio electromagnético o de potencia en el motor..
9 corriente de alimentación Análisis – Detección de cortocircuito en los devanados del estator
La evaluación del estator se realiza a partir de la diferencia de 3 valores actuales.
sin embargo, en relación con este tipo de fallas, cabe señalar que los cortocircuitos en bobinas en un devanado de estator, no puede ser objeto de análisis de tendencias, porque o existen o no existen y, si está presente, pronto se convertirá en una falla de fase a tierra.
Los valores actuales en las tres fases se muestran en el analizador.
Figura 11 – Resultados de las medidas de corriente en tres fases simultáneamente.
También puedes ver la diferencia de fase entre fases..
Figura 12 – Diferencia de fase entre fases
10 análisis de estudios de caso de suministro de corriente - motor eléctrico de una pantalla
Una pantalla giratoria que tiene una configuración idéntica a la mostrada en la figura 13, Es impulsado por un motor eléctrico con una potencia de CA 250 kW 1488 RPM. Esta máquina está incluido en el plan de mantenimiento predictivo y midiendo Análisis de vibraciones. Dada la criticidad de la máquina dentro del proceso de producción, Se definió a intervalos de inspección cada dos semanas con una analizador de vibraciones.
Figura 13 - Análisis de la corriente de alimentación – máquina Esquema indicando los puntos de medición de vibración
10.1 situación inicial
bajo el inspecciones del plan definido, la máquina se inspeccionó en 11 septiembre y, Como puede verse por el gráfico de tendencia nivel general de vibraciones (Figura 14), estado del motor se consideró aceptable y no mostró ningún cambio significativo considerado.
Figura 14 - Análisis de la corriente de alimentación – las vibraciones gráfico de tendencia globales registrados en el punto 2
10.2 inspección de 14 septiembre
no día 14 septiembre (3 días después de la última inspección de rutina) los servicios técnicos de DMC fueron llamados durante la noche para la Producción, porque los operadores han identificado niveles de ruido y vibración no característicos del funcionamiento normal de la máquina. En vibrométrica inspección llevada a cabo en 14 septiembre, se identificó un aumento en la presencia de motor niveles vibrométricos, como puede verse en el gráfico de nivel de Global tendencia mostrada en la figura Vibrations 15.
Figura 15 - Análisis de la corriente de alimentación – Nivel Global gráfico de tendencia de vibración registró en el punto 2 no día 14 septiembre
El análisis de los espectros de frecuencia definida reveló que el aumento de la gravedad era vibratorio, especialmente, influenciado por la gama de frecuencias de funcionamiento de los respectivos armónicos y (Figura 16). En el mismo análisis, También llamó la atención sobre el hecho de que el ruido espectral ("Arma"), en la gama de frecuencias entre la frecuencia de funcionamiento y el primer armónico, satisfacer la alta. En virtud de tal, espectros de frecuencia se registraron en un de alta resolución.
Figura 16 - análisis de la corriente de alimentación – espectro de frecuencia registrada en el punto 2 no día 14 septiembre
El análisis de los espectros de frecuencia de alta resolución, puesto de manifiesto que la frecuencia de funcionamiento del motor y armónicos correspondientes, vienen acompañados de bandas laterales (Figura 17).
Figura 17 - Análisis de la corriente de alimentación – espectro de frecuencia de alta resolución
El mismo análisis también reveló que las bandas laterales aparecen con una frecuencia de 0,76 hz (Figura 18), que coincide con la frecuencia de paso de los polos del motor. Dado el análisis realizado, la presencia de la frecuencia de operación respectivo y los armónicos, acompañados por bandas laterales de la frecuencia de paso de los polos, Es una condición característica de anomalías del desarrollo en el rotor, a saber: puntos de alta resistencia; comienzan bares / agrietada; defectos de fundición en el caso de rotores de aluminio. Como nota, Se hace notar que las barras del rotor cruzando frecuencia (38 bares en el análisis de motor - 943 hz), no está presente en los espectros de frecuencia registrada (ver Figura 4)
Figura 18 – Análisis de la corriente de alimentación – Zoom espectro de frecuencia de alta resolución que revela la presencia de las bandas laterales 0,76 hz, alrededor de la frecuencia de funcionamiento del motor
10.3 recomendación hecha
Debido a que el diagnóstico realizado, se recomienda que el cliente, pronto como sea posible, proceder a la sustitución del motor. A medida que la situación se produjo durante la noche y fines de semana, el cliente cuestionado si la intervención tendría que ser inmediata o puede esperar a que el inicio de la semana que podrían programar una parada de la instalación. Sabiendo que son el motor arranque (corriente máxima), el factor que más contribuye a acelerar el desarrollo de esta anomalía, Se comunica al cliente que el motor no estaba sujeta a muchas empresas de nueva creación y estaban sujetos a un seguimiento vibrométrico, Sería de esperar que intervenir si podía realizar a la altura deseada.
10.4 Análisis de la corriente de alimentación
A medida que el motor estaba en la vigilancia, no día 18 septiembre, las mediciones del espectro de corriente de suministro se hicieron para, con otra tecnología de inspección, También llevar a cabo la evaluación del estado del rotor. en la figura 19, Se muestra el espectro de la corriente de alimentación, en la que se puede observar la presencia de la frecuencia de la red acompañada de una frecuencia de banda lateral de paso de los polos. La diferencia de amplitud entre dicho frecuencias ya se ha indicado la presencia de al menos una barra de arranque / fisurada.
Figura 19 - Análisis de la corriente de alimentación – espectro de frecuencia de la fuente de alimentación del motor
10.5 Situación después de la sustitución del motor
El motor fue reemplazado en el día 19 Septiembre y vibrométrica inspección realizada después de la intervención, Se observó una disminución en la presencia vibrométrica gravedad en máquina. Como puede verse en la figura 20, vibrométricos niveles registrados cayeron a valores característicos de la máquina en cuestión.
Figura 20 – análisis de la cadena de suministro - Nivel Global gráfico de tendencia de la vibración registró en el punto 2 no día 19 septiembre
El análisis de frecuencia de los espectros grabada mostró la desaparición de las bandas laterales asociados con la frecuencia de paso de los polos del motor, Como puede verse en la figura 21.
Figura 21 – alimentar análisis corriente - espectros de frecuencia registrada antes y después de la sustitución del motor
También el espectro de la corriente de alimentación mostró la desaparición de dicha banda lateral (Figura 22).
Figura 22 - Análisis de la corriente de alimentación – espectro de frecuencia de la corriente de alimentación del motor registró después de reemplazar
10.6 Fotos del rotor dañado
en la figura 13, Presenta un conjunto de fotografías donde se puede observar el estado del rotor del motor sustituido.
Figura 23 – Análisis de la corriente de alimentación – Fotografías del rotor del motor sustituidos
