Измерение разрядов напряжения на валу электродвигателя с помощью анализатора работы электроприводов Fluke MDA-550

Импульсы напряжения от привода с регулируемой частотой вращения могут замыкаться от статора электродвигателя к ротору, что приводит к появлению напряжения на валу ротора. Когда напряжение на валу ротора превышает изоляционную способность смазки подшипника, могут возникнуть дуговые разряды или электрические разряды, что приведет к образованию питтинговой коррозии и канавок на обойме подшипника электродвигателя, из-за чего электродвигатель может преждевременно выйти из строя. В этих указаниях по применению объясняется, как использовать анализатор работы электроприводов Fluke MDA-550 и датчик напряжения на валу для измерения событий разряда напряжения на валу электродвигателя.

Разряды напряжения на валу

Емкостное соединение между статором и ротором электродвигателя привести к появлению напряжения на валу электродвигателя. По этой причине износ и истирание подшипников электродвигателей возникает не только из-за вращения валов, но и из-за электрических токов, которые проходят от вала электродвигателя на землю через подшипники. На электродвигателях с питанием от переменного тока синусоидальной формы напряжение на валу/между подшипником и «массой» может составлять около 1–2 В. Впрочем, на электродвигателях с питанием от быстро переключающихся форм сигнала частотно-регулируемых приводов (ЧРП) напряжение на валу/между подшипником и «массой» может достигать 8–15 В. Напряжение такого уровня может превышать изоляционную способность смазки подшипника, и возникающие в результате искры могут приводить к образованию питтинговой коррозии, канавок, воронок от плавления и, в конечном счете, к преждевременному отказу подшипников и электродвигателя.

Канавки на обойме подшипников
Канавки на обойме подшипников, возникшие из-за наличия тока в подшипниках (Фото представлено Electro Static Technology)
Использование прибора MDA
Измерение напряжения на валу электродвигателя с помощью комплекта датчиков напряжения на валу

Датчик напряжения на валу

Емкостное соединение между статором и ротором электродвигателя привести к появлению напряжения на валу электродвигателя. По этой причине износ и истирание подшипников электродвигателей возникает не только из-за вращения валов, но и из-за электрических токов, которые проходят от вала электродвигателя на землю через подшипники. На электродвигателях с питанием от переменного тока синусоидальной формы напряжение на валу/между подшипником и «массой» может составлять около 1–2 В. Впрочем, на электродвигателях с питанием от быстро переключающихся форм сигнала частотно-регулируемых приводов (ЧРП) напряжение на валу/между подшипником и «массой» может достигать 8–15 В. Напряжение такого уровня может превышать изоляционную способность смазки подшипника, и возникающие в результате искры могут приводить к образованию питтинговой коррозии, канавок, воронок от плавления и, в конечном счете, к преждевременному отказу подшипников и электродвигателя.

Измерительное устройство

Модель MDA-550 предназначена для быстрой и простой проверки и устранения типичных неисправностей в трехфазных и однофазных системах электроприводов инверторного типа. Помимо функций 4-канального портативного осциллографа и регистратора, прибор оснащен функцией вывода на экран пошаговых инструкций по настройке для удобного анализа характеристик электропривода. Это позволяет легко настроить анализатор и выполнить все необходимые измерения на приводе — от измерений на входе питания до измерений на установленном электродвигателе, включая измерения напряжения на валу.

Всплески напряжения на валу могут возникать очень быстро, иногда для этого требуется менее микросекунды. Fluke MDA-550 с полосой пропускания 500 МГц и высокой частотой дискретизации (до 5 Гвыборок/с) идеально подходит для измерения быстрых изменений напряжения.

F-MDA-550-01a
Анализатор работы электроприводов Fluke MDA-550

Результаты измерений

При измерении напряжения на валу электродвигателя по умолчанию отображаются формы сигнала напряжения, измеренные на самом валу электродвигателя. Отображаемое в верхней части экрана значение межпикового напряжения определяет максимальный уровень зарегистрированной формы сигнала, что уже говорит о том, что на валу присутствует высокое напряжение. Однако таким способом нельзя определить частоту, с которой возникают эти быстрые разряды. С помощью функции “EVENTS ON” (ВКЛЮЧИТЬ СОБЫТИЯ) MDA-550 отображает формы сигналов с разрядами на основе предварительно заданной минимальной разницы напряжений и максимальной разницы по времени.

Информация на дисплее обновляется после каждой зарегистрированной формы сигнала с более резким временем нарастания и спада, кроме того, на дисплее отображается количество зарегистрированных за секунду событий. Формы сигнала разряда отображают увеличение напряжения на заземление, после чего следует резкая вертикальная линия на заземление в момент разряда. Для подробного анализа последней зарегистрированной формы сигнала на MDA-550 существует функция “REPLAY” (ПОВТОРНОЕ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ), которая сохраняет в памяти экраны 100 последних зарегистрированных форм сигнала. Каждый экран можно просматривать отдельно или отобразить в виде анимации.

Разряды напряжения выше 15 В и время переходного периода быстрее 50 нс могут свидетельствовать о наличии разрядов, способных повредить подшипники. Однако этой информации недостаточно для того, чтобы судить о наличии угрозы повреждения подшипников, так как на этот процесс влияют много других факторов.

При обнаружении избыточного напряжения на валу рекомендуется проверить, можно ли снизить разряды напряжения путем модификации кабелей, заземления, параметров привода или смазки. Если это невозможно или не помогает решить проблему, в качестве альтернативы можно использовать устройства для заземления вала или изолированный вал. Результативность мер по снижению напряжения на валу можно легко оценить путем сравнения числа событий, зарегистрированных до и после внесения каких-либо изменений.

Регистрация событий на валу электродвигателя выключена
При выключенной регистрации событий на валу электродвигателя на экране прибора отображаются все зарегистрированные сигналы со значением межпикового напряжения
Вал электродвигателя2
События разряда напряжения на валу с заданным минимальным напряжением и максимальным временем спада или нарастания в форме таблицы
Сигнал событий на валу электродвигателя
При включенной регистрации событий отображаются формы сигналов только с заданным минимальным напряжением и максимальным временем спада или нарастания
Повторное воспроизведение для вала электродвигателя
Функция повторного воспроизведения отображает последние 100 зарегистрированных форм сигнала для расширенного анализа

Хотите узнать больше?

Заполните короткую форму запроса на демонстрацию, и мы свяжемся с вами для организации персональной демонстрации от инженера компании Fluke. На вашем рабочем объекте будет проведена практическая демонстрация прибора, основное внимание на которой будет уделено необходимым вам измерениям. Вы увидите, насколько просто пользоваться нашими приборами, а также получите инструкции и рекомендации по эксплуатации прибора и его принадлежностей. Поэтому при покупке вы будете абсолютно уверены в том, что наш прибор полностью соответствует вашим требованиям и вы сможете максимально эффективно его использовать!

Получить бесплатную демо-версию