Polski

Pomiar wyładowań napięciowych na wale silnika przy użyciu analizatora napędów silnikowych Fluke MDA-550

Impulsy napięciowe z napędu falownikowego mogą przenosić się ze stojana silnika na jego wirnik, powodując pojawienie się napięcia na wale silnika. Gdy napięcie wału wirnika przekracza możliwości izolacyjne smaru łożyskowego, mogą występować przebicia prądu (iskrzenie), powodujące korozję wżerową i żłobkowanie bieżni łożyska, co może powodować przedwczesną awarię silnika. Ta sekcja zawiera informacje na temat sposobu użycia analizatora napędów silnikowych MDA-550 oraz sondy do pomiaru napięcia wału do badania wyładowań napięciowych na wale silnika.

Wyładowania napięciowe na wale

Sprzężenie pojemnościowe pomiędzy stojanem a wirnikiem silnika może powodować występowanie napięcia na wale silnika. Z tego powodu łożyska w silnikach elektrycznych mogą ulegać zużyciu powodowanemu nie tylko na skutek obrotów wału, ale również działania prądu elektrycznego przepływającego z wału silnika do uziemienia poprzez łożyska. W silnikach zasilanych napięciem AC o przebiegu sinusoidalnym pomiędzy wałem/łożyskiem a obudową może występować napięcie od 1 do 2 V. Jednak w silnikach zasilanych szybkozmiennymi, impulsowymi przebiegami lub napędami falownikowymi (VFD) pomiędzy wałem/łożyskiem a obudową silnika może występować napięcie nawet od 8 do 15 V. Napięcia takie mogą doprowadzić do przebicia właściwości izolacyjnych smaru łożyskowego i być przyczyną iskrzenia powodującego powstawanie wżerów, rowków i kraterów termicznych, co prowadzi do przedwczesnej awarii łożyska i silnika.

Żłobkowana bieżnia łożyska
Żłobkowanie bieżni łożyska spowodowane prądami łożyskowymi (zdjęcie dzięki uprzejmości Electro Static Technology).
Używanie przyrządu MDA
Pomiar napięcia wału silnika przy użyciu zestawu sondy do pomiaru napięcia na wale

Sonda do pomiaru napięcia wału

Sprzężenie pojemnościowe pomiędzy stojanem a wirnikiem silnika może powodować występowanie napięcia na wale silnika. Z tego powodu łożyska w silnikach elektrycznych mogą ulegać zużyciu powodowanemu nie tylko na skutek obrotów wału, ale również działania prądu elektrycznego przepływającego z wału silnika do uziemienia poprzez łożyska. W silnikach zasilanych napięciem AC o przebiegu sinusoidalnym pomiędzy wałem/łożyskiem a obudową może występować napięcie od 1 do 2 V. Jednak w silnikach zasilanych szybkozmiennymi, impulsowymi przebiegami lub napędami falownikowymi (VFD) pomiędzy wałem/łożyskiem a obudową silnika może występować napięcie nawet od 8 do 15 V. Napięcia takie mogą doprowadzić do przebicia właściwości izolacyjnych smaru łożyskowego i być przyczyną iskrzenia powodującego powstawanie wżerów, rowków i kraterów termicznych, co prowadzi do przedwczesnej awarii łożyska i silnika.

Przyrząd pomiarowy

Analizatory MDA-550 zostały skonstruowane, aby umożliwiać szybkie testowanie oraz wyszukiwanie i usuwanie typowych usterek w trójfazowych i jednofazowych falownikowych układach napędu elektrycznego. Oprócz 4-kanałowego przenośnego oscyloskopu, funkcji rejestratora i specjalnych funkcji analizy napędu silnikowego przyrząd wyświetla na ekranie udzielane krok po kroku wskazówki dotyczące konfiguracji pomiaru. Ułatwia to konfigurację analizatora oraz wykonywanie pomiarów od wejścia zasilania do zainstalowanego silnika wraz z pomiarem napięcia na wale.

Impulsy napięciowe na wale mogą być bardzo krótkie, nawet poniżej zakresu mikrosekundowego. Szerokie pasmo przyrządu Fluke MDA-550 wynoszące 500 MHz oraz duża szybkość próbkowania (do 5 Gpróbek/s) sprawiają, że nadaje się ono doskonale do pomiaru szybkich zmian napięcia.

F-MDA-550-01a
Analizatory napędów silnikowych Fluke MDA-550

Wyniki pomiarów

Domyślny pomiar napięcia wału silnika umożliwia wyświetlenie przebiegów zmierzonych bezpośrednio na wale silnika. Wartości międzyszczytowe napięcia wyświetlane w górnej części ekranu określają maksymalny poziom zarejestrowanego przebiegu, co sygnalizuje występowanie wysokiego napięcia na wale. Jednak nie można w ten sposób określić częstotliwości, z jaką występują te szybkie wyładowania. Funkcja „EVENTS ON” dostępna na ekranie przyrządu MDA-550 umożliwia wyświetlanie przebiegów z wyładowaniami na podstawie wstępnie zdefiniowanej minimalnej różnicy napięcia oraz maksymalnej różnicy czasu.

Na ekranie są wyświetlane kolejne przebiegi o bardziej stromym zboczu rosnącym lub opadającym oraz liczba wykrytych zdarzeń na sekundę. Przebiegi wyładowań pokazują narastanie napięcia względem uziemienia zakończone prostą pionową linią do uziemienia w momencie wyładowania. Funkcja „REPLAY” dostępna w przyrządzie MDA-550 oraz buforowanie ekranów dla ostatnich 100 zarejestrowanych ekranów umożliwiają szczegółową analizę. Ekrany można wyświetlać indywidualnie lub jako animację.

Wyładowania napięcia przekraczającego 15 V oraz czasy trwania krótsze niż 50 ns mogą wskazywać wyładowania, które mogą uszkodzić łożyska. Jednak nie wystarcza to do określenia potencjalnych uszkodzeń łożyska, ponieważ występuje wiele innych czynników, które mają na to wpływ.

W przypadku wykrycia zbyt wysokiego napięcia na wale należy sprawdzić, czy można zmniejszyć wyładowania napięciowe poprzez dostosowanie przewodów, uziemienia, parametrów napędu lub środka smarnego. Jeśli nie jest to możliwe lub nie pomoże w rozwiązaniu problemu, przydatnymi rozwiązaniami alternatywnymi są urządzenia uziemiające wał lub użycie wału izolowanego. Efekt działania tych rozwiązań ograniczających napięcie na wale można określić, porównując liczbę zdarzeń zarejestrowanych przed i po dokonaniu zmian.

Wał silnika, zdarzenia wyłączone
Sygnał napięcia na wale silnika z wyłączonymi zdarzeniami pokazuje wszystkie zarejestrowane sygnały z odczytami napięcia międzyszczytowego
Wał silnika 2
Zdarzenia wyładowań napięciowych na wale z określoną wartością minimalną napięcia oraz maksymalnym czasem narastania lub opadania zbocza
Wał silnika, przebieg zdarzenia
Po włączeniu zdarzeń wyświetlane są jedynie przebiegi o określonej minimalnej wartości napięcia i maksymalnym czas opadania lub narastania zbocza
Napięcie na wale, powtórka
Funkcja powtórki umożliwia wyświetlenie ostatnich 100 zarejestrowanych przebiegów w celu zaawansowanej analizy

Czy chcesz dowiedzieć się więcej?

Wypełnij krótki formularz „Zamów demonstrację” — skontaktujemy się z Tobą, aby umówić termin demonstracji, która zostanie przeprowadzona przez wykwalifikowanego inżyniera firmy Fluke. Podczas praktycznej demonstracji przyrządu w Twoim miejscu pracy będziesz mieć możliwość przetestowania go w istotnych dla Ciebie pomiarach. Przekonasz się, jak proste w obsłudze są nasze przyrządy, a także przejdziesz szkolenie i uzyskasz porady w zakresie przyrządów oraz powiązanych akcesoriów. Jeśli zdecydujesz się więc na zakup, wybierzesz na pewno odpowiedni dla siebie przyrząd i będziesz w stanie w pełni wykorzystać jego możliwości!

Poproś o darmową demonstrację