All Test Pro — тестер электродвигателей

Многотехнологический подход – это использование различных методов тестирования двигателя, которые призваны дополнять и проверять друг друга.

Пример: ваш вибродиагност (специалист по вибрации) предполагает, что причина неисправности при критических условиях заключается в ошибке ротора. Замена двигателя в данном случае означает остановку производства. Причем, затраты на вынужденный простой производства будут в разы выше стоимости самой замены двигателя.

В подобной ситуации, когда диагноз поставлен неверно, большинство людей не соглашаются на замену в виду значительных финансовых потерь. Неопределенность диагноза может стать причиной сбоев в работе двигателя. В данной ситуации мы рекомендуем применять многотехнологический подход, а именно:

• анализ электрических параметров (тест под напряжением), который подтверждает/исключает предварительный результат (неисправный ротор);
• анализ цепи двигателя (обесточенное тестирование) для оценки состояния ротора, статора и соединений. Выполняется, когда есть вероятность поворота вала двигателя или нагрузка быстро отключена.

Такой подход к выявлению истинной ошибки в работе двигателя, гарантирует вам уверенность в том, что вы сделали правильные выводы и верно определили неисправность.

В процессе эксплуатации состояние изоляции в обмотке неизбежно ухудшается. С помощью анализа цепи двигателя (МСА ™) можно заранее обнаружить и предотвратить эти неисправности. Если этого не сделать своевременно, то можно получить не только серьезный дефект в двигателе, но и полную замену агрегата.

Большинство двигателей окончательно выходят из строя из-за неисправностей, возникающих внутри обмотки. Применение метода MCA ™ в диагностике позволяет определить классификацию этих неисправностей. Преимуществом тестирования MCA ™ является то, что метод полностью доработан и может запускаться либо из Центра управления двигателем, либо сразу на двигателе.

Мегоометр можно сравнить с манжетой для доктора. Без этого прибора техник не сможет выполнить полную оценку двигателя и получить важные показатели его состояния. Однако, тестирование мегоометром является одномерным, т.е. анализируется только целостность системы изоляции относительно земли. Само по себе тестирование MCA ™ дает лишь часть информации об общем состоянии двигателя. Если мы видим высокие значения на мегоомметре, это еще не значит, что отсутствуют проблемы. Также, как и показатели нормального артериального давления не означают отсутствие нарушений в организме у человека.

Тестирование с сопротивлением на мегагерцах не учитывает:

• замыкания между витками в обмотке;
• некачественное соединение;
• открытую фазу;
• неполадки ротора.

Стоит ли измерять сопротивление изоляции в таком случае? Безусловно, но не стоит забывать о том, что для описания полной картины состояния двигателя необходимо больше данных. Для получения необходимой информации проводятся комплексные испытания на основе переменного тока (например, сопротивление изоляции и анализ цепи двигателя). Это позволит и своевременно устранить недостатки, и следить за состоянием двигателя.

Сбой в работе обмотки у асинхронных двигателей может начинаться и заканчиваться как замыкание. Также и замыкание катушки, при котором изоляция заземления не повреждается и не зависит от причины отказа. Когда проводится лишь тестирование изоляции на землю, можно пропустить эти типы ошибок. Данный метод способен выявить только резистивные пути от сердечника статора к проводникам, которые к нему прилегают.

Диагностика двигателя при помощи анализа его цепи (MCA ™) проводится в отсутствии тока, поэтому тест не разрушает элементы двигателя. В итоге мы получаем информацию о состоянии узлов агрегата, статора и ротора. Кроме того, не нужно открывать и отсоединять фазные провода для простых испытаний, т.к. тестирование выполняется со стороны входа пускателя или привода двигателя.

Величина электрического сопротивления между двумя точками измеряется омметром. Для измерения цепей низкого сопротивления применяется микроомметр, а для цепей высокого сопротивления – мегомметр. Единица измерения сопротивления – Ом.

При проведении испытаний электродвигателя желательно знать сопротивление между обмоткой/обмотками двигателя и землей корпуса. Диапазон значений обычно находится в интервале десятков, сотен или миллионов Ом.

При этом ошибки в работе двигателя могут появляться в обмотке и не определяться мегоомметром или микроомметром. Как показывает практика, в таких испытаниях лучше применять другие приборы и инструменты. Например, эргономичные, легкие и ручные тестеры от ALL-TEST Pro для обесточенных двигателей.

ALL-TEST Pro располагает портативными приборами для проведения испытаний двигателя и полной оценки его состояния, которая включает выявление коротких замыканий:

• от катушки к катушке;
• от витка к витку;
• от фазы к фазе.

С помощью этих инструментов можно значительно упростить процесс выявления неисправностей, повысить качество технического обслуживания электродвигателей и обезопасить производство от внезапных простоев.

Первое тестирование двигателей с использованием инструмента MCA™, которое проводится с выхода пускателя/привода и в обесточенном состоянии, может показать, что от 10 до 30% из них имеют одно или несколько аварийных состояний. Когда система двигателя сигнализирует об аварийном состоянии, это не всегда означает, что требуется немедленная остановка или, что сейчас произойдет поломка. Это означает, что полученные измерения вышли за допустимые пределы.

Одним из главных критериев приоритетной проверки двигателей должна быть их критичность. В первую очередь проверяются наиболее проблемные двигатели. Учитывается тип и местоположение дефекта (соединение, кабель, обмотка двигателя и т.д.).

Наш первый совет, который касался анализа данных MCA ™, содержал информацию о том, что новые пользователи программы испытаний двигателя MCA ™ довольно часто сталкиваются с необходимостью тестирования от 10 до 30% систем двигателя, чтобы выявить аварийное состояние. Стоит отметить, что даже в случае выявления аварийного состояния, нет необходимости браковать или заменять двигатель при проведении теста из центра управления двигателем (или его привода). Причина тревоги может крыться в соединении двигателя и кабеля между точкой тестирования и самим двигателем.

Следующий шаг заключается в проведении еще одного тестирования в последующей точке подключения (это может быть отключение или непосредственно двигатель), с обесточенными фазовыми проводами на входе. В случае, когда аварийное состояние сбрасывается, полагают, что неисправность находится выше контрольной точки. Сохранение аварийного сигнала всегда указывает на двигатель. Если результаты испытаний отличаются друг от друга, следует продолжить тестирование и поиск неисправности.

Последние два совета по анализу данных MCA ™ рассказывали о том, что новые пользователи программы тестирования двигателя MCA ™ вынуждены испытывать порядка 10-30% двигателей на наличие аварийного состояния. Во второй подсказке внимание акцентируется на необходимости проведения дополнительного испытания, чтобы подтвердить причину нарушения работы двигателя. Возможно ли, что причина заключается в соединениях, кабелях или обмотке двигателя?

Большая часть асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором переменного тока <1000В демонстрируют разные показатели индуктивности и импеданса из-за того, что имеют дисбаланс в дизайне/конструкции. Из-за этого даже исправный двигатель в рабочем состоянии может показывать сигнал об импедансе и индуктивности. MCA ™ подразумевает измерение импеданса и индуктивности, но оценка состояния обмотки двигателя не включает использование фазового баланса.

Ключевое отличие приборов RLC и тестеров MCA ™ состоит в возможности полного использования всей системы изоляции обмотки. При применении одного сопротивления величина потерь I2R может быть рассчитана по всей длине цепи. Однако, определить электрическую надежность системы, неисправности или эффективность при таком подходе нельзя. Также, как и нельзя использовать в этих целях индуктивность, величина которой зависит от конструктивных особенностей обмотки и местоположения ротора в намотке*.

Как показывает практика, если в основе системы лежит индуктивность, то чаще всего эта система выводи из строя качественные электродвигатели и обмотки. Для составления полной картины состояния обмотки двигателя нужно учесть:

• сопротивление;
• полное сопротивление;
• индуктивность;
• частотную характеристику фазового угла (I/F);
• сопротивление изоляции
• DF;
• емкость относительно земли.

Motor Circuit Analysis ™ (MCA ™) – это способ диагностики под обесточенным неразрушающим контролем, который проводится для определения состояния всех частей электродвигателя.

Эталонным значением для двигателя принимается запатентованное значение статического теста Static ™ (TVS ™) и его величина определяется в ходе выполнения трехфазного статического теста MCA ™. Классические неисправности, возникающие в обмотке ротора и статора, неизбежно изменяют TVS ™.

TVS ™ на протяжении определенного периода времени имеет тенденцию для выявления изменений в состоянии статора и ротора. Значение статического теста также применяется при сравнении характеристик двигателей одной марки. Делается это для проверки качества двигателей.

Стандартный тест с использованием мегомметра выявляет только замыкания на землю, наличие которых не всегда указывает на неисправности в обмотке статора электродвигателя. Сбой может возникнуть как между витками одной катушки, так и между катушками в одинаковой фазе или между фазами. При применении лишь только одного меггомметра, есть вероятность упустить критически важные неисправности в работе статора и ротора.

MCA-анализ позволяет провести полный обзор двигателя всего за несколько минут. Запустить испытание можно из Центра управления двигателем (МСС) или напрямую с двигателя.

Анализ цепи двигателя – неразрушающий метод в отсутствии тока, применяемый с целью полной оценки электрического состояния двигателя.

Анализ цепи двигателя (MCA™) – для проверки изоляции обмотки и сопротивления изоляции к земле MCA™ применяет три теста, которым нет аналогов: IND, Dynamic (DYN) и Z-Fi.

Проверка изоляции на землю производится с учетом значений:

• Коэффициента рассеяния (DF);

• Емкость (С) для заземления;

• Сопротивление изоляции для заземления (INS).

DF – величина, равная отношению потерь активной мощности к потерям реактивной мощности изоляционного материала. Применяется для поиска загрязненных или перегретых обмоток.

Емкость (С) – это характеристика способности тела, системы, цепи или устройства накапливать электрический заряд.

Испытание сопротивления изоляции INS проводится главным образом для безопасности. При тесте между обесточенными токонесущими проводниками (обмотками) и корпусом машины/землей подается высокое постоянное напряжение.

IND (тестовый режим) используют для проверки трехфазных асинхронных двигателей, имеющих короткозамкнутый ротор с переменным током и номинальным напряжением < 1000В. Этот режим производит статические и дополнительные испытания DYN изоляции обмотки и сопротивления изоляции к земле. Тест IND удобен для использования в стандартном техническом обслуживании состояния оборудования с предварительно сохраненным тестовым статическим значением (TVS ™). Контрольные значения TVS ™ - доступный и быстрый метод определения изменений в состоянии двигателя. На отсоединенном от ведомой нагрузки двигателе при помощи теста DYN можно определить состояние и ротора, и статора.

Двигатели переменного тока (различного напряжения), генераторы и трансформаторы тестируются в режиме Z-Fi. Все статические тесты выполняются автоматически тестами низкого напряжения: DF/C, INS, импеданс, индукция, фазовый угол, токовая частотная характеристика (I/F) и определяется TVS. Тестовый режим Z-Fi обычно применяется для всего оборудования со средним и высоким напряжением (> 1000В) и для установленного оборудования без TVS™ Reference. Тест Z-Fi используют для двигателей без прошлых TVS, потому что с его помощью определяют текущее состояние двигателя. Как только вы получаете значение TVS ™, можно начинать корректировку данных. Динамическое испытание статора и ротора (DYN) не делается в тестовом режиме Z-Fi, т.к. двигатель имеет активное подключение к нагрузке или приводу, следовательно, проверка нецелесообразна.

Можно ли выполнять тестирование DYN в режиме Z-Fi?

Тест DYN не проводится в режиме Z-Fi. Зафиксируйте это в качестве исходных данных, чтобы без контрольного испытания вы могли определить состояние двигателя. Как правило, оборудование уже подсоединено и нет возможности вращать вал двигателя, т.к. он подключен к редуктору, насосу и т.д.

Следите за состояние своих двигателей от «колыбели до могилы». Проведение планового технического обслуживания, перемотки или замены – не важно! TVS ™ отслеживает состояние моторных активов и формирует культуру «Can Do!», которую просто внедрить на любом производстве или предприятии, где есть моторы.

TVS ™ фиксирует все изменения состояния изоляции обмотки или ротора. Технологическим преимуществом использования метода TVS ™ является устранение ошибок, которые возникают из-за дисбаланса индуктивности. Дисбаланс в данном случае зависит от положения короткозамкнутого ротора, а TVS ™ не зависит. ATP снабжены единственными в мире приборами для тестирования двигателей, которые измеряют значение TVS ™.

Первый тест TVS ™ – базовое или входное инспекционное испытание запасных или сменных двигателей.

В дальнейшем мы рекомендуем проводить тесты TVS ™, когда оборудование установлено с вывода контроллера или любой другой доступной точки. Все показания, которые будут фиксироваться в дальнейшем, стоит брать из того же места и сопоставлять с номинальным значением TVS ™.

Когда величина удаленного TVS ™ показывает наличие проблемы, необходимо запустить другое тестирование прямо на двигателе. Есть два варианта исхода:

1. когда тест двигателя хороший, значит причина в проводке;
2. когда кабели хорошие, а двигатель плохой (и мы, как правило, об этом знаем).

Оба теста могут показывать плохие результаты, но это редкость.

Номинальная нагрузка двигателя, на которую он рассчитан, составляет от 50 до 100%. Считается, что лучшая эффективность работы двигателя составляет примерно 75% от номинальной нагрузки. Коэффициент мощности (PF) – показатель, с помощью которого можно быстро рассчитать значение нагрузки на двигатель.

Двигатель, показывающий низкий PF во время нормальной работы, обычно имеет крупные габариты, что неудобно в текущем использовании. К тому же его стоимость выше по сравнению со стоимостью двигателя с правильным размером. Низкий PF двигателя приводит к низкому PF системы, следовательно, это увеличивает не только затраты на электроэнергию, но и потери внутри двигателя. Применение коэффициента мощности для правильного определения габаритов двигателя на производстве повысит электрическую надежность и уменьшит энергетические потери.

ESA (анализ электрических параметров) позволяет получить достаточно полное описание состояния системы двигателя с учетом входящего электричества и оценить как ток, так и напряжение. Сократить затраты на электроэнергию возможно путем объединения данной информации со знанием приложения.

Загрязнение – это одна из причин, по которой электродвигатель преждевременно выходит из строя. Любое техническое обслуживание содержит обязательную часть (и, к сожалению, её часто упускают) по обеспечению чистоты двигателя. Периодической очистки требуют:

• воздушные каналы;
• вентилятор;
• поверхности двигателя.

Когда на всех этих элементах скапливается загрязнение, двигатель перестает качественно охлаждаться, что приводит к перегреву и срок службы изоляции значительно снижается. Регулярная чистка поверхности вокруг вала защищает подшипники от попадания в них загрязнений. Благодаря мониторингу состояния электроизоляции при помощи анализа цепи двигателя МСА, можно обнаружить и устранить загрязнения обмотки до момента наступления критического состояния.

Условия, в которых хранятся электрические двигатели и генераторы, могут продлить или, наоборот, сократить срок службы оборудования.

Негативное влияние на электро- и механическое состояние оборудования оказывают следующие факторы:

• повышенная влажность воздуха;
• грязь;
• пыль;
• мелкие грызуны;
• вибрация.

Существуют определенные требования, которые необходимо соблюдать при хранении оборудования в течении длительного времени:

1. Место для хранения должно быть защищено от воздействия интенсивной вибрации, загрязнений и влаги.
2. Профилактически производите вращение вала один раз в квартал, а лучше раз в месяц.
3. При достижении в месте хранения точки росы – используйте нагреватель или осушитель воздуха для устранения конденсата.

Регулярно проводите тестирование – анализ цепи двигателя, чтобы быть уверенным, что обмотка находится в рабочем состоянии. Для фиксации последней даты проверки, мы рекомендуем маркировать каждый двигатель специальной меткой. Используйте разные цвета обозначения времени поворота вала: зеленый – первый месяц каждого квартала; красный – второй месяц; жёлтый – третий месяц).

Привод, имеющий частотный преобразователь (VDF), может внезапно отключаться по причине некоторого ряда неисправностей. Короткое замыкание обмотки, которая связана с VDF, может возникнуть между разными проводниками в концевых витках катушек двигателя. Такую неисправность невозможно выявить обычным тестером сопротивления изоляции или омметром. Поэтому двигатель в состоянии проработать еще какое-то время в байпасном режиме. Также причиной внезапного отключения могут быть: неисправности частотнорегулируемого привода, напряжение на входе, кабели. При удовлетворительной поступающей мощности (+/- 10% к номинальному значению напряжения ЧРП), следует проверить обмотки двигателя и кабели тестированием – анализ цепи двигателя, для определения локации неисправности (в двигателе, приводе или кабеле). Такой способ может уменьшить время на устранение неполадок на несколько часов, а то и больше, чтобы вы избежали дорогого внепланового простоя оборудования.

При нахождении платформы и установленных на ней лап машин в разных плоскостях, происходит ослабление опоры или “МЯГКАЯ ЛАПА”. Если в смонтированном электродвигателе не устранить мягкую лапу, то произойдет искривление корпуса из-за возникновения перетяжки в ходе монтажа. Это может повлиять и на искажение магнитного поля статора. В последствии между магнитным полем статора и ротора появляются несбалансированные электрические силы. При выявлении таких неисправностей, специалисты по вибрации называют их неравными воздушными зазорами или статическим эксцентриситетом (для пользователей анализа электрических параметров - ESA. Наиболее подходящим прибором для проверки статической мягкой лапы является циферблатный индикатор, который определяет количество мягких лап и толщинометров (определяет тип мягкой лапы).

Для динамической мягкой лапы требуется более детальное тестирование. Из-за мягкой лапы преждевременно могут выйти из строя подшипники двигателя, а также ротор. Обнаружить статическую мягкую лапу возможно при помощи динамического теста анализа цепи двигателя в режиме отключения.

Общее правило эксплуатации двигателя: срок службы сокращается в два раза, если работа двигателя происходит при температуре более чем на 10°C выше номинального класса изоляции. Переизбыток тепла вызовет ускоренное разрушение системы изоляции двигателя.

Двигатель нагревается из-за:

• перегрузки;
• частых запусков;
• повышенной температурой окружающей среды и т.д.

Если, например, система изоляции двигателя относится к F классу (рабочая температура 155°C), то превышение более чем на 10°C приведет к сокращению срока службы изоляции вдвое.

Уравнению Аррениуса подчиняются система изоляции обмотки и двигателя: повышение температуры на 10°C приводит к увеличению скорости химической реакции в два раза, т. к. системы изоляции - это диэлектрики.

Это значит, что при повышении температуры двигателя на каждые 10°C происходит сокращение его срока службы на 50%.

В большинстве случаев охлаждение двигателя происходит за счет тепловой конвекции. Величина теплопередачи прямо пропорциональна площади контакта. За счет ребер корпуса двигателя можно увеличить площадь поверхности корпуса, что помогает теплу рассеиваться с большей скоростью и увеличить срок службы системы изоляции двигателя.

Несвоевременное удаление загрязнений с внешней поверхности двигателя усложняет процесс рассеивания тепла, а значит срок службы системы изоляции двигателя и срок службы самого двигателя значительно сокращается. Мы рекомендуем регулярно проводить очистку внешних поверхностей двигателя, чтобы сохранить нормативный срок службы.

Однофазный режим - состояние, возникающее при потере одной из трех фаз, которые подают напряжение на трехфазный двигатель. В такой ситуации может произойти превышение тока на оставшихся двух ветвях в 1,73 раза (173%) по сравнению с нормальным FLA (см. Рисунок справа).

Из-за избыточного тока, протекающего через другие обмотки, произойдет перегрев этих обмоток. Такое нарушение может привести к неполадкам в изоляции обмотки и возникновению возгорания внутри двигателя. Будьте осторожны и проверьте, чтобы перегрузка двигателя была рассчитана на ликвидацию этого состояния.