Fehler bei Elektromotoren, Analyse und vorausschauende Instandhaltung 1.

Willkommen zu diesem Video über Ausfälle und Analysen von elektrischen (Asynchron-)Motoren. Asynchronmotoren sind für ihre Vorteile wie niedrigen Anschaffungspreis, hohe Effizienz, einfache Regelung und einfache, aber robuste Konstruktion bekannt.

Trotz ihrer hohen Zuverlässigkeit leiden Asynchronmotoren unter einigen Fehlfunktionen von Maschinenteilen. Wir können Ausfälle in einem Asynchronmotor in Ausfälle mechanischen und elektrischen Ursprungs sowie Stator-, Rotor- und Lagerausfälle unterteilen.

Lager.

Alle Teile des Lagers unterliegen einer Abnutzung. Die Ursache für Lagerausfälle kann in mechanischer Belastung während der Drehbewegung und in Lagerströmen liegen. Mechanische Belastung kann durch schlechte Installation, schlechte Montage oder durch unsachgemäßen Gebrauch, Überlastung und schlechte Wartung verursacht werden. Die Lagerströme können durch Wellenspannungen (aufgrund asymmetrischer Stromkreise oder Stromversorgungen) und kapazitive Ströme (verursacht durch die Pulsfrequenz der Stromversorgungssteuerung von Halbleiterkonvertern) verursacht werden.

Alle mechanischen (und einige elektrische) Motorfehler haben eine einzigartige Signatur im Schwingungsspektrum der Maschine und können durch Schwingungsanalyse erkannt werden. Fehler wie Fehlausrichtung, Lockerheit, Unwucht und Lagerfehler werden nach den gleichen Regeln diagnostiziert, die für alle anderen Maschinenteile gelten.

Einige elektrische Fehler sind ebenfalls im Schwingungsspektrum erkennbar. Sie sollten den Motor mit und ohne Stromversorgung messen, um sie zu finden. Einige Schwingungssignaturen könnten nach dem Ausschalten verschwinden – solche mit elektrischem Ursprung. Sie können sich auch auf die genaue Frequenz der Spitzen im Spektrum konzentrieren. Wenn Sie eine Spitze mit Ihrer exakten Stromversorgungsfrequenz finden (z. B. 50 Hz und häufiger auf ihren harmonischen Frequenzen), handelt es sich wahrscheinlich um ein elektrisches Problem, da bei einem belasteten Elektromotor immer ein gewisser Schlupf auftritt und der Motor nicht mit seiner exakten Drehfrequenz läuft.

Elektrische (und einige mechanische) Motorfehler haben eine einzigartige Signatur im Frequenzspektrum des Motorstroms. Die MCSA-Methode kann sie erkennen. MCSA steht für: Motor Current Signature Analysis.

In Elektromotoren entstehen übermäßige Seitenbänder, die das Frequenzspektrum verzerren. Jeder Fehler hat dann seine spezifische Signatur. Einzelne Defekte können anhand der Amplitudenbänder und der Frequenz oder anderer Signaturen voneinander unterschieden werden. Grundlage dieser Methode ist die Messung des Verlaufs des Statorstroms einer oder mehrerer Phasen im Zeitbereich und seine anschließende Spektralanalyse.

Statorfehler:
Statorwicklungsfehler verursachen die meisten Probleme bei Statoren. Eine defekte Wicklungsisolierung ist der häufigste Statorfehler. MCSA kann gebrochene Isolierungen zwischen den Drähten erkennen, was zu gebrochenen Isolierungen zwischen den Phasen führen kann und für den Motor fatal ist. Thermische Belastungen haben den größten Einfluss auf die Lebensdauer und Qualität der Isolierung. Ein weiterer unerwünschter Effekt ist die elektrische Belastung durch die Übergangsspannung. Bei der immer häufigeren Verwendung von Wechselrichtern für den Sanftanlauf werden am Ausgang des Wechselrichters rechteckige Spannungsimpulse moduliert.

Rotorfehler:
Der Rotor besteht aus einer Welle, isolierten Blechen, die auf die Welle gepresst werden und den Rotormagnetkreis bilden, und Wicklungen. Meistens besteht die Wicklung des Rotors aus einer Käfigstruktur, die aus Stäben besteht, die an den Enden verbunden sind. Rotorexzentrizität (d. h. die Ungleichmäßigkeit des Luftspalts zwischen Rotor und Stator) und Rotorstabunterbrechung sind die häufigsten Fehler. Die Ursache dieser Fehler kann die Verwendung minderwertiger Materialien, Überlastung oder schwere Starts sein. Bei Rotorstäben kann der Fehler den Widerstand des Stabs erhöhen oder den elektrischen Stromkreis des Stabs vollständig unterbrechen. Rotorstabfehler führen hauptsächlich zu Startverschlechterungen des Motors und zur Erzeugung parasitärer Momente. Außerdem verursacht der gebrochene Stab zusätzliche Fehler in anderen Stäben, da der Strom in ihnen aufgrund des fehlenden Stabstrompfads (wo ein Stab gebrochen ist) größer ist. Der ADASH VA5Pro-Schwingungsanalysator bietet die einzigartige Möglichkeit, Schwingung und Strom in einem Gerät zu analysieren. Darüber hinaus erweitert das MCSA-Modul die Fähigkeiten des Analysators und ermöglicht Ihnen die Analyse der Stromsignatur aus dem Spektrum – basierend auf Ihrem Wissen und Ihrer Erfahrung, oder Sie können die automatische Erkennungsfunktion verwenden. Es ist eine ähnliche Funktion wie das automatische Fehlerquellenidentifizierungstool (FASIT) von ADASH für die Schwingungsanalyse. Das Gerät kann die Hauptursachen von Fehlern wie Unwucht, Lockerheit, Fehlausrichtung und Lagerfehler automatisch erkennen. Das MCSA-Modul des VA5Pro-Geräts kann Rotor- und Statorfehler, Exzentrizität, gebrochene Rotorstäbe und Stromqualität automatisch identifizieren.