Najlepsze praktyki pomiarów przy wyszukiwaniu oraz usuwaniu awarii silników i sterowników

Transkrypt

1 Najlepsze praktyki pomiarów przy wyszukiwaniu oraz usuwaniu awarii silników i sterowników

2 Wstęp Silniki są często najistotniejszym elementem danego procesu. Silniki zużywają ponad połowę dostarczanej energii. Prawidłowa konserwacja silników umożliwia znaczne oszczędności

3 Twój czas: jeden z cennych zasobów Minimalizowanie przestojów silników to wysiłek dobrze spożytkowany. Rozsądna diagnoza minimalizuje wysiłek i koszt usunięcia awarii Im większe możliwości analiz awarii, tym więcej czasu na inne zdarzenia.

4 Spis treści Zasada działania silników i sterowników Podstawowe pomiary i bezpieczeństwo Pomiary przebiegów wejściowych Pomiary sterownika i przebiegów na wyjściu Pomiary silników/sterowników w zespołach napędowych

5 System sterowania silnikiem trójfazowym Punkty testowe Znamionowe napięcie zasilające Asymetria napięć Stany nieustalone Składowe harmoniczne Współczynnik mocy Asymetria napięć Asymetria prądów Prąd sumaryczny i prąd w przewodzie uziemienia Sygnał sterujący Stany nieustalone na wyjściu Zakłócenia Składowe harmoniczne Stosunek V/Hz Wyłączenie i diagnostyka Przeciążenie silnika Zanik fazy Awarie łożysk Przemieszczenie Niewyważenie Luzy Przebicia izolacji Napięcie wałowe i prąd łożyskowy

6 Zasada działania inwertera Napięcie zasilające AC prostowane jest do napięcia DC. Filtrowanie tętnień sieci lub szumów i zakłóceń. Modulacja szerokości impulsów napięcia DC tranzystorami/bramkami przełączającymi. Wytwarzanie sygnału wyjściowego PWM i regulacja napięcia i częstotliwości impulsów. Silnik wytwarza regulowany moment obrotowy i napędza mechanizm, będący dla niego obciążeniem.

7 Krok 1 Przekształcanie AC w DC 3-fazowe napięcie przemienne jest prostowane do napięcia stałego DC

8 Krok 2 Modulacja PWM szerokości impulsów napięcia DC Sterowanie długością czasu załączenia i wyłączenia elektronicznych elementów kluczujących, umożliwia wytworzenie przebiegu w postaci serii impulsów o zmiennej szerokości.

9 Krok 3 Silnik obraca się i napędza maszynę Napięcie DC przetwarzane jest na ciąg impulsów o modulowanej szerokości (PWM), które napędzają silnik - jako wynik otrzymujemy wypadkową indukcję magnetyczna w obwodzie magnetycznym zbliżoną do sinusoidy.

10 Podstawy działania silnika Element Wał Rotor Stojan Obudowa łożyska silnika Łożyska elementów obracających się Spód obudowy silnika Płyta mocująca/ fundament Izolacja silnika Rodzaj awarii Niewyważenie, przemieszczenie, zużycie Niewyważenie, uszkodzenia mechaniczne rotora, poluzowanie, nieosiowość Poluzowanie stojana, nieprawidłowa szczelina powietrzna, uszkodzenie uzwojeń Luzy mechaniczne, przemieszczenie Osłony, kulki/rolki, uszkodzenie lub obluzowanie zewnętrznego i wewnętrznego pierścienia łożyska Obluzowanie silnika/miękkie posadowienie silnika Obluzowanie mocowań/ przekręcony fundament Uszkodzenie izolacji Każdy ruchomy element zużywa się w wyniku tarcia i może być przyczyną awarii. Nieprawidłowe działanie sterownika może przyspieszyć zużywanie się elementów silnika i w efekcie jego awarię.

11 Kategorie bezpieczeństwa przyrządu pomiarowego Podział na kategorie został utworzony przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną w celu sklasyfikowania obszarów, w których należy używać odpowiednich przyrządów

12 CAT I Zabezpieczone układy elektroniczne, po stronie wtórnej transformatora

13 CAT II Obciążenia podłączone do gniazdek sieciowych, jak np.: urządzenia AGD, czy przenośne elektronarzędzia.

14 CAT III 3-fazowa sieć rozdzielcza, jak np.: rozdzielnica, silniki wielofazowe, czy instalacje stałe.

15 CAT IV 3-fazowe przyłącze bezpośrednie do sieci energetycznej.

16 Certyfikacja przyrządu testowego Czy przyrząd przeszedł niezależne testy, czy został tylko zaprojektowany aby spełniać stosowne normy? Nie używaj mierników, które jedynie zaprojektowano aby spełniać wymogi normy IEC

17 Praktyki pomiarowe w instalacjach CAT III Pamiętaj aby Unikaj Używać wspólnego punktu odniesienia, zwykle zero. Sprawdzić, czy przyrządy testowe są zgodne z kategorią bezpieczeństwa instalacji. ZAWSZE używać odpowiednią odzież ochronną. Podłączania do przyrządów z kategorii CAT III, akcesoriów niższej kategorii. Zwierania pływających punktów testowych do potencjału masy nie izolowanego wielokanałowego urządzenia wejściowego. Trzymania w ręku przyrządu w trakcie pomiarów. Oprzyj go lub powieś.

18 Pomiary na wejściu sterownika silnika Stany nieustalone

19 Co to są stany nieustalone? Przebieg zarejestrowany Zakres tolerancji Przebieg napięcia Stan nieustalony jest chwilowym, niepożądanym skokiem napięcia w obwodzie elektrycznym. Stany nieustalone występują w postaci przebiegów o różnych kształtach, amplitudach oraz czasach trwania.

20 Jak mierzyć stany nieustalone? Użyj z 3-fazowego analizatora jakości zasilania i włącz funkcję TRANSIENTS oraz ustaw napięcie na 50 V powyżej napięcia nominalnego w obwodzie.

21 Jak odczytać stany nieustalone? Stany nieustalone powyżej 50 V napięcia nominalngo oznaczają potencjalne problemy. Jeżeli wyniki pomiarów nie potwierdzają stanów nieustalonych, wydłuż czas trwania pomiarów.

22 Korzyści z diagnostyki Wydłuż żywotność sterownika i silnika. Zapobiegaj wyzwalaniu zabezpieczeń przepięciowych. Wykrycie stanów nieustalonych pozwala wyszukać miejsca uszkodzonego okablowania w budynku.

23 Pomiary na wyjściu sterownika silnika Stany nieustalone na wyjściu

24 Jakie są stany nieustalone na wyjściu? Przebieg zarejestrowany Zakres tolerancji Przebieg napięcia Stan nieustalony: Tymczasowo pojawiające się niepożądane napięcia w obwodzie elektrycznym. Zawierają szerokie spektrum przebiegów o różnych amplitudach i czasach trwania. Na ekranie oscyloskopu wyglądają jak szpilki.

25 Pomiar stanów nieustalonych na wyjściu Krótkotrwałe stany nieustalone na wyjściu sterownika generującego przebieg impulsowy PWM, można zmierzyć jedynie oscyloskopem. Podłącz oscyloskop do zacisków zasilających silnika.

26 Interpretacja wyników pomiarów stanów nieustalonych Stany nieustalone o amplitudzie > 50% nominalnego napięcia stanowią potencjalny problem. Występują w napięciu DC za tranzystorami IGBT. Powodowane są przez odbicia przebiegów impulsowych PWM przesyłanych zbyt długimi kablami.

27 Korzyści z diagnostyki Wydłużasz żywotność silnika i sterownika. Zapobiegasz wyłączaniu się układów przeciw przepięciowych.

28 Pomiary zespołu napędowego Pomiar luzów

29 Co to są luzy? Można je zaobserwować jako zbyt duże szczeliny pomiędzy poszczególnymi elementami mechanicznymi. 29

30 Jak zmierzyć luzy Użyj testera wibracji Fluke 810 do pomiaru luzów. 30

31 Interpretowanie wyników pomiarów luzów Tester Fluke 810 sam zinterpretuje wyniki pomiarów na podstawie analizy z obszerną bazą danych profili wibracji. 31

32 Korzyści z diagnostyki Zapobieganie przegrzewaniu się i uszkodzeniom silnika. Zminimalizowanie przestojów, a dzięki temu strat finansowycyh. 32

33 Inne pomiary multimetry Wprowadzenie do szkolenia Zasady działania sterownika silnika Podstawowe pomiary i bezpieczeństwo Tester rezystancji izolacji Kamery termowizyjne Pomiary na wejściu sterownika silnika Pomiary na wyjściu sterownika silnika Pomiary zespołu napędowego Nominalne napięcie zasilające, prąd i częstotl. Pomiar asymetrii Stany nieustalone Harmoniczne Moc i współczynnik mocy Podsumowanie modułu, Quiz Analiza przypadku Quiz Ćwiczenia Zarys tematyczny Asymetria napięć Asymetria prądów Prądy w 3 fazach i przewodzie uziemienia Sygnał sterujący Stany nieustalone na wyjściu Zakłócenia Stosunek napięcie/częstotliwość. Wyłączanie i diagnostyka Podsumowanie modułu, Quiz Przeciążenie silnika Zanik fazy Awaria łożyska Przemieszczenie Niewyważenie Przebicie izolacji Napięcie wałowe i prąd łożyskowy Podsumowanie modułu, Quiz