Meten van spanningsontladingen via de motoras met de Fluke MDA-550 Motor Drive Analyzer

Spanningspulsen van een frequentiegeregelde aandrijving kunnen door de stator van een elektromotor in de rotor van de motor worden geïnduceerd, wat tot een elektrische spanning in de rotoras leidt. Als deze rotorasspanning hoger is dan het isolerende vermogen van het lagervet, kan er vonkoverslag of vonkerosie plaatsvinden, wat tot put- en groefvorming in het loopvlak van het motorlager leidt; beschadigingen die ervoor kunnen zorgen dat een motor voortijdig defect raakt. In dit toepassingsadvies wordt uitgelegd hoe u de MDA-550 Motor Drive Analyzer en een asspanningsmeetprobe gebruikt om gebeurtenissen van motoras-spanningsontladingen te meten.

Asspanningsontladingen

De capacitieve koppeling tussen de stator van een elektromotor en de rotor kunnen een spanning in een motoras induceren. Daarom kunnen lagers van elektromotoren aan slijtage onderhevig zijn die niet alleen wordt veroorzaakt door het draaien van de as maar ook door elektrische stromen die van de motoras via de lagers naar de aarde vloeien. Motoren die gevoed worden met sinusvormige wisselstroom kunnen een spanning van as/lager naar het frame van ongeveer 1 à 2 V hebben. Motoren die gevoed worden met de snel wisselende golfvormen van frequentiegeregelde aandrijvingen (VFD), kunnen echter een spanning van as/lager naar het frame van maar liefst 8 tot 15 V hebben. Dergelijk hoge spanningen kunnen de isolerende eigenschappen van lagervet overtreffen, en de daaruit resulterende vonken kunnen tot put- en groefvorming, smeltkraters en uiteindelijk een voortijdig defect van de lagers en motor leiden.

Groefvorming in het lagerloopvlak
Groefvorming in een lagerloopvlak als gevolg van lagerstromen (foto met dank aan Electro Static Technology).
MDA gebruiken
Meten van de spanning van de motoras met de asspanningsprobeset

Asspanningsprobe

De capacitieve koppeling tussen de stator van een elektromotor en de rotor kunnen een spanning in een motoras induceren. Daarom kunnen lagers van elektromotoren aan slijtage onderhevig zijn die niet alleen wordt veroorzaakt door het draaien van de as maar ook door elektrische stromen die van de motoras via de lagers naar de aarde vloeien. Motoren die gevoed worden met sinusvormige wisselstroom kunnen een spanning van as/lager naar het frame van ongeveer 1 à 2 V hebben. Motoren die gevoed worden met de snel wisselende golfvormen van frequentiegeregelde aandrijvingen (VFD), kunnen echter een spanning van as/lager naar het frame van maar liefst 8 tot 15 V hebben. Dergelijk hoge spanningen kunnen de isolerende eigenschappen van lagervet overtreffen, en de daaruit resulterende vonken kunnen tot put- en groefvorming, smeltkraters en uiteindelijk een voortijdig defect van de lagers en motor leiden.

Meetinstrument

De MDA-550 is ontworpen om veelvoorkomende problemen snel en eenvoudig te testen en op te lossen bij driefasige en eenfasige motoraandrijvingen met omvormer. Naast de 4-kanaals draagbare oscilloscoop en de recorderfunctie, bieden specifieke analysefuncties voor het motoraandrijfsysteem stap-voor-stap-begeleiding voor de setup met informatie op het scherm. Dit maakt het gemakkelijk om de analyzer te configureren en meetresultaten over de aandrijving te verkrijgen vanaf de voeding tot aan de geïnstalleerde motor, inclusief asspanningsmetingen.

De asspanningspieken kunnen uitermate snel zijn en zelfs onder het microseconden-meetbereik liggen. De hoge 500 MHz-bandbreedte van de Fluke MDA-550 en de hoge samplesnelheid (maximaal 5 Gsample/s) maken het tot het ideale apparaat voor het meten van snelle veranderingen in spanningen.

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

Meetresultaten

De standaard motorasspanningsmeting toont spanningsgolfvormen zoals gemeten op de motoras zelf. De piek-piekspanningswaarde die boven in het scherm wordt weergegeven, geeft het maximale niveau aan van de vastgelegde golfvorm, wat op zichzelf al aangeeft dat er sprake is van hoge spanningsniveaus op de as. De frequentie waarmee deze snelle ontladingen zich voordoen, kan echter niet op deze manier worden bepaald. Door gebruik te maken van de functie "GEBEURTENISSEN AAN" zal de MDA-550 golfvormen weergeven met ontladingen op basis van een vooraf gedefinieerd minimum spanningsverschil en maximaal tijdsverschil.

Het display wordt bijgewerkt met elke golfvorm die een steilere stijg- of daaltijd heeft, samen met het aantal gedetecteerde gebeurtenissen per seconde. Golfvormen van ontladingen zullen een toename van de spanning naar massa aangeven, gevolgd door een scherpe verticale lijn naar massa op het moment van de ontlading. Voor een gedetailleerde analyse van de laatst vastgelegde golfvorm biedt de MDA-550 de functie "REPLAY" met een buffer van schermafbeeldingen met registraties van de laatste 100 golfvormen. Het scherm kan afzonderlijk worden geselecteerd of weergegeven als een animatie.

Spanningsontladingen van meer dan 15 V en een overgangstijd van minder dan 50 nanoseconden kunnen wijzen op ontladingen die de lagers kunnen beschadigen. Dit alleen is echter niet genoeg om potentiële schade aan een lager vast te stellen, aangezien er veel andere factoren zijn die dit beïnvloeden.

Als er sprake is van overmatige asspanningen is het een goed idee om te zien of de spanningsontladingen kunnen worden verminderd door de bekabeling, aarding, aandrijfparameters of smeermiddel aan te passen. Als dit niet mogelijk is of niet helpt om het probleem te verminderen, zijn asaardingsapparatuur of een geïsoleerde as nuttige alternatieven. De effecten van deze inspanningen om de asspanning te verminderen, kunnen gemakkelijk worden begrepen door een vergelijking te maken tussen het aantal vastgelegde gebeurtenissen vóór en na de uitgevoerde wijzigingen.

Motoras, gebeurtenissen uit
Het spanningssignaal van de motoras met uitgeschakelde gebeurtenissen toont alle vastgelegde signalen met piek-piek-spanningsuitlezingen
Motoras2
Ontladingsgebeurtenissen van asspanningen met gespecificeerde minimale spanning en maximale stijg- of daaltijd in tabelvorm
Motoras, gebeurtenissengolf
Met Gebeurtenissen aan worden alleen golfvormen met een gespecificeerde minimale spanning en maximale stijg- of daaltijd weergegeven
Motoras, replay
De replay-functie toont de laatste 100 vastgelegde golfvormen voor geavanceerde analyse

Wilt u meer weten?

Vul ons beknopte demonstratieverzoekformulier in en wij nemen contact met u op om een afspraak te maken voor een persoonlijke demonstratie door een gekwalificeerde technicus van Fluke. U krijgt in uw werkplaats een praktijkdemonstratie van het instrument, toegespitst op de metingen die u nodig hebt. U zult zien hoe gemakkelijk onze instrumenten zijn te gebruiken, en krijgt training en advies over het instrument en de bijbehorende accessoires. Dus als u dan besluit tot aankoop over te gaan, weet u zeker dat u het juiste instrument koopt én dat u er alles uit kunt halen wat erin zit!

Gratis demonstratie aanvragen