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


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.


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


4

Inductivitatea mutuala intre o faza statorica si un ochi rotoric

Masina fara probleme Masina cu excentricitate 50% la amble capete


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


6

�Monitorizarea vibratiilor

[Hz]

[dB]

[dB]

Masina sanatoasa

Masina cu 50% excetricitate


7

Sanatoasa

Nivelul vibratiilor in pozitia 13

Sanatoasa


Sanatoasa


Sanatoasa



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


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]


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]


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


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)


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


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


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


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


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.


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).


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


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]


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


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)


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)


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


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 ,,, =−=


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


27

Cai ale curentilor de mod comun

Modul in care caile de rulare ale bilelor sunt afectate

excentricitati in masini electrice - memm.utcluj.ro · mentenanta sistemelor industriale -curs 7 2...

Documents