Moottorin akselijännitteen purkausten mittaaminen Fluken MDA-550 Motor Drive Analyzer -analysaattorilla

Säädettävien moottorikäyttöjen jännitepulssit voivat siirtyä moottorin staattorista sen roottoriin aiheuttaen jännitettä roottorin akseliin. Jos roottorin akselijännite ylittää laakerin voiteluaineen eristyskapasiteetin, se voi aiheuttaa jännitekaaria tai sähköistä kipinöintiä, joiden seurauksena moottorin laakerin kehä syöpyy ja siihen muodostuu kovertumia. Näiden vaurioiden seurauksena moottori voi rikkoutua ennenaikaisesti. Tässä sovellusohjeessa kerrotaan, miten MDA-550 Motor Drive Analyzer -analysaattoria ja akselin jännitemittapäätä käytetään moottorin akselijännitteen purkaustapahtumien mittaamiseen.

Akselijännitteen purkaukset

Moottorin staattorin ja roottorin välinen kapasitiivinen kytkeytyminen saattaa synnyttää jännitteen moottoriakseliin. Sähkömoottoreiden laakerit voivatkin kulua ja vaurioitua paitsi akselin pyörimisen seurauksena, myös moottoriakselista laakereiden kautta maadoitukseen virtaavan sähkövirran seurauksena. AC-siniaalloista virtansa saavien moottoreiden akselijännitteet sekä laakerien ja rungon väliset jännitteet voivat olla suunnilleen 1–2 V. Jos taas moottorin virtalähteenä on taajuusmuuttajien (VFD) nopeasti vaihtuvat aaltomuodot, akselijännitteet sekä laakerien ja rungon väliset jännitteet voivat olla niinkin korkeita kuin 8–15 V. Tämän tason jännitteet voivat ylittää laakereiden voiteluaineen eristyskapasiteetin, jolloin syntyvät kipinät saattavat aiheuttaa syöpymiä, kovertumia, sulautumia sekä lopulta moottorin ja laakereiden ennenaikaisen rikkoutumisen.

Laakerin kehän kovertuminen
Laakerivirtojen aiheuttama laakerin kehän kovertuminen (kuvan tarjoaa Electro Static Technology).
MDA:n käyttäminen
Moottorin akselijännitteen mittaaminen akselin jännitemittapääsarjalla

Akselin jännitemittapää

Moottorin staattorin ja roottorin välinen kapasitiivinen kytkeytyminen saattaa synnyttää jännitteen moottoriakseliin. Sähkömoottoreiden laakerit voivatkin kulua ja vaurioitua paitsi akselin pyörimisen seurauksena, myös moottoriakselista laakereiden kautta maadoitukseen virtaavan sähkövirran seurauksena. AC-siniaalloista virtansa saavien moottoreiden akselijännitteet sekä laakerien ja rungon väliset jännitteet voivat olla suunnilleen 1–2 V. Jos taas moottorin virtalähteenä on taajuusmuuttajien (VFD) nopeasti vaihtuvat aaltomuodot, akselijännitteet sekä laakerien ja rungon väliset jännitteet voivat olla niinkin korkeita kuin 8–15 V. Tämän tason jännitteet voivat ylittää laakereiden voiteluaineen eristyskapasiteetin, jolloin syntyvät kipinät saattavat aiheuttaa syöpymiä, kovertumia, sulautumia sekä lopulta moottorin ja laakereiden ennenaikaisen rikkoutumisen.

Mittauslaite

MDA-550 on suunniteltu helppoon ja nopeaan mittaukseen sekä tyypillisten ongelmien vianhakuun kolmi- ja yksivaiheisissa taajuusmuuttajatyyppisissä moottorikäyttöjärjestelmissä. 4-kanavaisen kannettavan oskilloskoopin ja tallentimen lisäksi laitteessa on tiettyjä moottorikäytön analyysitoimintoja, jotka mahdollistavat näytöllä näkyvän vaiheittaisen ohjauksen. Näin ollen analysaattorin määrittäminen ja moottorikäytön mittaustulosten haku, mukaan lukien akselijännitteen mittaustulosten haku, hoituvatkin helposti, aina virransyötöstä asennettuun moottoriin asti.

Akselijännitepiikit voivat olla äärimmäisen nopeita, jopa mikrosekunnin mittausalueen ulkopuolella. Fluken MDA-550-analysaattorin 500 MHz:n kaistanleveys ja nopea näytteenottonopeus (jopa 5 G näytettä sekunnissa) tekevät laitteesta ihanteellisen nopeiden jännitemuutosten mittaamiseen.

F-MDA-550-01a
Fluke MDA-550 -sarjan Motor Drive Analyzer -analysaattori

Mittaustulokset

Moottorin akselijännitteen mittaustuloksissa näytetään oletusarvoisesti jännitteen aaltomuodot moottoriakselilta mitattuina. Näytön yläreunassa näkyvä jännitteen huipusta huippuun -arvo ilmaisee tallennetun aaltomuodon enimmäistason, mikä jo itsessään osoittaa, että akselin jännitetasot ovat korkeita. Näin ei kuitenkaan voida määrittää sitä taajuutta, jolla nopeat purkaukset tapahtuvat. Käyttämällä EVENTS ON (Tapahtumat käytössä) -toimintoa MDA-550 näyttää aaltomuodot purkausten kanssa perustuen ennalta määritettyyn pienimpään jännite-eroon ja suurimpaan aikaeroon.

Näyttöön päivittyy jokainen tallennettu aaltomuoto, jolla on jyrkempi nousu- tai laskuaika, sekä havaittujen tapahtumien määrä sekunnissa. Purkauksen aaltomuodot näyttävät jännitteen nousun maata vasten sekä terävän pystyviivan maahan purkauksen hetkellä. MDA-550:n REPLAY-toistotoiminnolla voit katsoa yksityiskohtaisen analyysin viimeisimmästä tallennetusta aaltomuodosta. Laite muistaa viimeiset 100 tallennettua aaltomuotoa. Voit valita yhden näytön tai katsella näyttöjä animaationa.

Yli 15 V:n jännitepurkaukset, joiden siirtymäaika on alle 50 nanosekuntia, voivat viitata laakereita vaurioittaviin purkauksiin. Tämä ei kuitenkaan yksin riitä määrittämään mahdollista laakeriin kohdistuvaa vahinkoa, sillä vaikuttavia tekijöitä on useita.

Jos havaitaan liian korkeita akselijännitteitä, on hyvä tarkistaa, voiko jännitepurkauksia vaimentaa muokkaamalla johdotusta, maadoitusta, käyttöparametreja tai voiteluainetta. Jos nämä toimenpiteet eivät ole mahdollisia tai niistä ei ole mitään hyötyä, kannattaa kokeilla akselin maadoitusvälineitä tai eristettyä akselia. Näiden akselijännitteen alentamiseksi tehtyjen yritysten vaikutukset näkee helposti, kun vertaa ennen muutoksia tallennettujen tapahtumien määrää muutosten toteuttamisen jälkeen tallennettujen tapahtumien määrään.

Moottoriakseli – tapahtumat poissa käytöstä
Tapahtumien ollessa poissa käytöstä moottoriakselin jännitesignaali näyttää kaikki tallennetut signaalit ja huipusta huippuun -jännitelukemat
Moottoriakseli2
Akselijännitteen purkaustapahtumat ja määritetty vähimmäisjännite ja suurin lasku- tai nousuaika taulukkomuodossa
Moottoriakseli Tapahtumat Aalto
Tapahtumien ollessa käytössä näytetään vain aaltomuodot, joille on määritetty vähimmäisjännite ja suurin lasku- tai nousuaika
Moottoriakseli Replay
Toistotoiminto näyttää viimeiset 100 tallennettua aaltomuotoa kattavaa analyysia varten

Haluatko lisätietoja?

Täytä lyhyt esittelypyyntölomakkeemme, niin otamme sinuun yhteyttä, jotta voimme sopia ajan laite-esittelyä varten. Saat käytännön laite-esittelyn työpaikallasi, ja keskitymme tarvitsemiisi mittauksiin. Opit, kuinka helppokäyttöisiä laitteemme ovat, ja saat koulutusta ja neuvoja sekä laitteen että siihen liittyvien lisävarusteiden käyttöön. Jos sitten päätät ostaa laitteen, voit olla varma, että se sopii käyttötarkoitukseesi ja saat siitä kaiken irti!

Pyydä veloitukseton esittely