EXCENTRICITATI IN MASINI ELECTRICE - memm.utcluj.ro · Mentenanta sistemelor industriale -Curs 7 2...
Transcript of EXCENTRICITATI IN MASINI ELECTRICE - memm.utcluj.ro · Mentenanta sistemelor industriale -Curs 7 2...
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
1
EXCENTRICITATI IN MASINI
ELECTRICE
EXCENTRICITATI IN MASINI EXCENTRICITATI IN MASINI
ELECTRICEELECTRICE
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
2
TIPURI DE EXCENTRICITATI
Masina sanatoasa Excentricitate statica
Excentricitate dinamica Excentricitate mixta
Rotorul se deplaseaza din pozitia normala, dar continua sa se roteasca in jurul propriului centru.
Rotorul se deplaseaza din pozitia normala, dar continua sa se roteasca
in jurul centrului statorului.
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
3
SURSE ALE EXCENTRICITATILOR
EFECTE ALE EXCENTRICITATILOR
�Probleme legate de asamblare si producere a masinilor�Probleme mecanice:
�Dezechilibre�Alinieri defectuoase�Montare defectuoasa
�Ripluri de cuplu�Pulsatii ale vitezei�Vibratii�Zgomote�Distrugerea miezurilor statoric/rotoric
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
4
Inductivitatea mutuala intre o faza statorica si un ochi rotoric
Masina fara probleme Masina cu excentricitate 50% la amble capete
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
5
METODE DE DETECTIE ALE EXCENTRICITATILOR
�Monitorizarea zgomotului
�Monitorizarea cuplului
[s] [s]
[Nm]
[Nm]
�Monitorizarea fluxului in intrefier
(((( ))))(((( ))))
±±±±
−−−−±±±±==== s
dRsdinamica/statica n
p
s1nkZff
(((( ))))
−−−−±±±±====±±±±====
p
s11ffff smsmixta
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
6
�Monitorizarea vibratiilor
[Hz]
[dB]
[dB]
Masina sanatoasa
Masina cu 50% excetricitate
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
7
Sanatoasa
Nivelul vibratiilor in pozitia 13
Sanatoasa
Nivelul vibratiilor in pozitia 83
Sanatoasa
Nivelul vibratiilor in pozitia 11
Sanatoasa
Nivelul vibratiilor in pozitia 81
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
8
Spectrul curentilor, id
si iq(normalizat)
Spectrul tensiunilor,
ud si uq (normalizat)
Mers in gol, 300rpm Mers in sarcina, 300rpm[Hz] [Hz]
Mers in gol, 1200rpm
[Hz]
Mers in sarcina, 1200rpm
[Hz]
�Monitorizarea componentelor pe d si pe q ale curentilor, respectiv tensiunilor statorice
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
9
�Monitorizarea curentilor statorici
(((( ))))(((( ))))
±±±±
−−−−±±±±==== s
dRsdinamica/statica n
p
s1nkZff
Masina de inductie trifazata, cu patru poli28 bare rotorice
Masina fara
probleme
Masina cu o excentricitate
de 50%
43 bare rotorice
(((( ))))[[[[ ]]]] krqm3p2Z R ±±±±±±±±±±±±====
,...3,2,1,0qm ====±±±± 1sau0r ====2sau1k ====
[Hz] [Hz]
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
10
[Hz]
Dezechilibru al sursei de alimentare
Excentricitate statica de 50%
[dB]
[Hz]
Masina fara probleme Masina cu 50% excentricitate
Masina cu excentricitate neuniforma 45.78% intr-un capat, respectiv 65.06%
la celalalt capat
Masina cu excentricitate neuniforma -50% intr-un capat, respectiv 50% la
celalalt capat
[Hz]
[dB]
[dB]
[Hz][Hz]
[dB]
[dB]
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
11
PROBLEME IN LAGARELE MASINILOR ELECTRICE
Defectele din lagăre reprezintă aproximativ 40÷50% din totalul defectelor care apar în maşinile electrice.
Cauze ale aparitiei defectelor la nivelul lagarelor:�lubrifierea neadecvată sau insuficientă
�suprasolicitare axială şi radială datorită deformării arborelui
�montare, centrare sau fundamentare necorespunzătoare
�acţiunea corosivă a apei, acizilor, etc.
�contaminarea datorată particulelor minuscule abrazive
�Probleme legate de circuitul electric al masinii electrice
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
12
ANALIZA VIBRATIILOR IN DETECTAREA DEFECTELOR IN LAGARE
Lagar cu o zgarietura pe calea interioara Lagar cu mai multe zgarieturi pe calea interioara
Armonica data de tipul de defect(zgarietura pe calea interioara)
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
13
INFLUENTA LUBRIFICARII ASUPRA SPECTRULUI DE VIBRATII
Armonica data de zgarieturi pe calea interioara
Armonica data de zgarieturi pe calea exterioara
Inainte de ungere Dupa ungere
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
14
POTENTIALUL DE ARBORE SI CURENTII DE LAGAR
Disimetrii magnetice
Excentricitati ale rotorului
Flux axial diferit de zeroAparitia unei diferente de potential intre cele douacapete ale arborelui
�La frecvente de pana la 50Hz, sursele care genereaza potential de arbore sunt reprezentate de:
�In masinile electrice alimentate prin convertoare de putere, sursele potentialului de arbore si ale curentilor de lagar sunt:
Disimetrii magnetice
Excentricitati ale rotorului
Tensiuni de mod comun
Flux axial diferit de zeroAparitia unei diferente de potential intre cele douacapete ale arborelui
Curenti de lagar
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
15
PERTURBATII DE MOD COMUN IN SISTEME DE ACTIONARE ELECTRICA – SURSE DE DEFECTE IN LAGARELE MASINILOR
ELECTRICE
isi au originea in sursele de perturbatii care apar pefiecare din conductoarele de semnal fata de masa de referinta
PERTURBATIILE DE MOD COMUN :
ZR
I1
I2
Conductor activ 1
Conductor activ 2
UsursăZS
IMN
IMC2
Masă de referinţă
Z2masăZ1masă
IMC
U1masă
U2masă
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
16
apar intre conductoarele de ducere si de intoarcereale circuitelor, respectiv intre bornele de intrare ale sistemelor perturbate
PERTURBATIILE DE MOD NORMAL :
ZR
I1
I2
Conductor activ 1
Conductor activ 2
UsursăZS
IMN
IMN
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
17
Potenţialul
pământului
Transformator
Convertor
de reţea
Convertor
de maşină Cabluri de
alimentare
Maşina
electrică
Curent de mod normal
Curent de mod comun
Structura unui sistem de acţionare electrică cu principalele căi de închidere ale curenţilor perturbatori.
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
18
Capacitatiparazite intre
spireleinfasurarii
Capacităţi parazite în masini electrice
Miezul
statoric
Arborele masinii
Inel
exterior
Inel
interior
Bilele
lagarului
Carcasa masinii
Capacitatiparazitedatoratelagarelor
�MODEL DE ÎNALTĂ FRECVENŢĂ AL UNEI MA�INI ELECTRICE
Miez magnetic
din tole
AerAer
h hdg+2da
Dh
Conductorul bobinei (N spire)
dw
Dc
Ds
(a) (b)
Topologia unei bobine (a) şi secţiunea transversală a crestăturii în care este
plasată aceasta (b).
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
19
C2
RL2
RP1
RL1L1
RC1C1
Rg
Cg
RP2
L2
RC2
Rg
Cg
Circuit electric de înaltăfrecvenţă al unei bobine.
.2,1, =+= iLLL fier
i
aer
ii
RL1, respectiv RL2 - rezistenţele de curent alternativ ale porţiunilor de bobină considerate
Rp1, respectiv Rp2 - rezistenţele ceechivaleaza pierderile în fier
C1, respectiv C2 – capacitatile parazite ale spirei
Rc1, respectiv Rc2 si Rg - modelează fenomenele disipative datorate curentilor de înaltă frecvenţă şi pierderile în dielectricul condensatorului
Cg – capacitate parazita intre infasurare simasa
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
20
A
Cg
RP
RLL
RCC
B
Cg
RP
RLL
RCC
C
Cg
RP
RLL
RCC
3Cg
M
M
M
Modelul de înaltă frecvenţă al uneimaşini de inducţie 0.2950.1862.1755
0.5300.0961.65033
0.4650.4532.21030
0.8850.7751.79015
2.951.621.10015
7.3212.971.0007.5
3.693.460.7397.5
5.108.860.7974
5.287.960.6534
17.4928.120.2501.1
RP[kΩΩΩΩ]
L[mH]
CP[nF]
Puterea maşşşşinii[kW]
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
21
�Model de înaltă frecvenţă al unei celule de comutaţie a unui invertor
Radiator
RC
LC
VG1
VG2
RG2
RG1
CCECEL
R
Sursa de
tensiune
Sarcina
Cg2
LS2
LD2
LSD
LS1
LD1
RCE
CCE
LWC
REL
LEL
Radiator
RC
LC
VG1
VG2
RG2
RG1
LCE
CEL
R
Sursa de
tensiune
Sarcina
RW1 LW1
RW2LW2
Cg1
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
22
Cg2
LS2
LD2
LSD
LS1
LD1
RCE
CCE
LWC
REL
LEL
Radiator
RC
LC
LCE
CEL
RSarcina
RW1LW1
RW2 LW2
Cg1IMN
IMN
Curentul de mod normal într-o celulă de comutaţie a unui convertor de putere (pentru radiator nelegat la masa)
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
23
Cg2
LS2
LD2
LSD
LS1
LD1
RCE
CCE
LWC
REL
LEL
Radiator
RC
LC
LCE
CEL
R
Sarcina
RW1 LW1
RW2 LW2
Cg1
IMC1
RWp
LWp
IMC2
Curentul de mod comun într-o celulă de comutaţie a unui convertor de putere (cu radiatorul legat la masa)
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
24
Determinarea experimentală a curenţilor de mod normal şi de mod comun în sisteme de acţionare cu maşini de inducţie
Maşina de inducţie
Invertor de tensiune
Reţea LISN
LISN(a)
LISN(b)
ia , ib iA, iB, iC
Sursa
de
c.c.
Probe de curent de înaltă
frecvenţă
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
25
ia
ib
ia
ib(a)
iA
iB
iC
iAiBiC
(b)
Mod comun Mod normal
( )
( )baMN
baMC
iiI
iiI
−=
+=
21
21
( )CBAMC iiiI ++=3
1
CBAkiiI MCkMNk ,,, =−=
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
26
Curenti de lagar
Modificari chimice ale lubrifiantului
Deteriorarea in timp a caii de rostogolire prin coroziune
Descarcari electrostatice (rulmentulse comporta ca un condensatorcilindric)
Temperaturi locale ridicate
Reducerea vietii rulmentului
Mentenanta sistemelor industriale - Curs 7
27
Cai ale curentilor de mod comun
Modul in care caile de rulare ale bilelor sunt afectate