Анализ магнитной вибрации асинхронных двигателей




 

В условиях эксплуатации магнитные вибрации могут возрасти вследствие изменения параметров асинхронной машины либо питающей сети. Изменение параметров машины может повлечь за собой расширение амплитудного и частотного спектров вибровозмущающих магнитных сил или ослабление динамической жесткости конструкции двигателя как колебательной системы, приводящие к усилению вибрации.

Эксплуатационными причинами ухудшения виброшумовых характеристик АД из-за возникновения дополнительных магнитных сил могут явиться:
            Лист
          9
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

  1. Магнитная несимметрия вследствие: - неподвижного эксцентриситета ротора в расточке статора, приводящего к возникновению неподвижной неравномерности воздушного зазора; - вращающегося эксцентриситета ротора вследствие прогиба вала или эллипсности «бочки» ротора, приводящих к вращающейся неравномерности воздушного зазора; - вращающегося эксцентриситета ротора машин с угловой частотой процессии при увеличении радиальных зазоров в подшипниках. 2. Электрическая несимметрия фаз АД вследствие: - неравенства переходных сопротивлений подводящих контактов фаз; - неравномерности воздушного зазора при эксцентриситетах, влияющих на величину реактивного сопротивления фаз; - межвиткового замыкания в фазной обмотке или между фазами; - неправильного включения фазы (вывернутая фаза); - обрыва фаз, обрыва стержней клетки ротора; - нелинейности сопротивления фаз при наличии последовательно включенных нелинейных элементов (диодов, тиристоров и т.п.). 3. Несимметрия трёхфазной системы напряжений вследствие: - неисправностей в синхронном генераторе, приводящих к несимметрии фазных напряжений; - неравномерной загрузки фаз генератора при наличии однофазных или несимметричных трёхфазных потребителей; - неисправностей в силовой схеме статических преобразовательных устройств (разброса характеристик силовых элементов, например тиристоров) СПУ, нарушения настройки блоков управления. 4. Насыщения магнитной цепи АД при увеличении отношения вследствие неточной настройки регуляторов напряжения и частоты. 5. Ухудшение качества электроэнергии, выражающееся в искажении синусоидальной формы кривой напряжения и тока.   Таблица 1.2.1 – Исходные данные согласно варианта задания для оценки магнитной вибрации асинхронного двигателя
Вариант Частота вращения АД, об/мин Число зубцов статора, Z1 Число зубцов ротора, Z2 Уровень вибрации, Дб
На частоте 50 Гц Вертикальная вибрация на частоте 100 Гц Осевая вибрация на частоте 100 Гц Амплитуда вибрации на зубцовой частоте статора Амплитуда вибрации на удвоенной зубцовой частоте статора
АД3                

 
            Листт
          10
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

  Определим частоты вибрации на зубцовой и удвоенной зубцовой частоте статора. Перевод виброскорости (6 мм/с, предельное значение) в виброускорение (м/с2, Дб), приведен в таблице 1.1.3.   Таблица 1.2.2 – Определение частоты вибрации на зубцовой и удвоенной зубцовой частоте.
Определении вибрации Расчетная формула Значение
Вибрация на зубцовой частоте статора L=Z1*  
Вибрация на удвоенной зубцовой частоте статора L2=2*Z1*  

 

Сформируем поле зависимости амплитуды значения вибрации асинхронного двигателя от частоты:

 

Таблица 1.2.3 – Зависимости амплитуды вибрации асинхронного двигателя от частоты

X, вибрация, Гц Y, амплитуда, Дб
   
   
   
   
   

 

На рисунке 1.2.1 представлены уровни вибрации в Дб и соответствующие им частоты:

Рисунок 1.2.1 – Уровни вибрации и соответствующие им частоты для исследуемого АД
            Листт
          11
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

  По результатам диагностики магнитной вибрации асинхронный двигатель имеет критический уровень вибрации: на частоте 50 Гц; вертикальная вибрация на частоте 100 Гц; на зубцовой частоте статора; на удвоенной зубцовой частоте статора. Рекомендовано при проведении ТО двигателя проверить прессовку пластин статора и обмотку статора, зазор между статором и ротором, проверить балансировки ротора. 1.3 Анализ технического состояния изоляции статорной обмотки асинхронного двигателя Около 80% аварий электрических машин связано с повреждением обмотки статора. Высокая повреждаемость обмотки объясняется тяжелыми условиями работы и недостаточной стабильностью электрических свойств изоляционных материалов. В результате повреждения изоляции может произойти замыкание между обмоткой статора и магнитопроводом, замыкание между витками катушек или фазными обмотками. Основной причиной повреждения изоляции является резкое снижение электрической прочности под влиянием увлажнения обмотки, загрязнения поверхности обмотки, попадания в электродвигатель металлической стружки, металлической и другой проводящей пыли, наличие в охлаждающем воздухе паров различных жидкостей, продолжительной работы электродвигателя при повышенной температуре обмотки, естественного старения изоляции. Увлажнение обмотки может произойти вследствие продолжительного хранения электродвигателя в сыром неотапливаемом помещении. В установленном электродвигателе увлажнение может произойти при длительном неподвижном состоянии, особенно при повышенной влажности окружающего воздуха или при попадании воды непосредственно в электродвигатель. Для предупреждения увлажнения обмотки во время хранения электродвигателя необходимы хорошая вентиляция складского помещения и умеренное отапливание в холодное время года. В периоды длительных остановок двигателя при сырой и туманной погоде следует закрывать задвижки воздушных каналов поступающего и выходящего воздуха. При теплой сухой погоде все задвижки должны быть открыты. Загрязнение обмотки электродвигателя происходит главным образом вследствие использования для охлаждения недостаточно чистого воздуха. Вместе с охлаждающим воздухом в электродвигатель могут попадать угольная и металлическая пыль, сажа, пары и капли различных жидкостей. Вследствие износа щеток и контактных колец образуется проводящая пыль, которая при встроенных контактных кольцах оседает на обмотках электродвигателя. Предотвращение загрязнения может быть достигнуто внимательным уходом за электродвигателем и тщательной очисткой охлаждающего воздуха. Необходимо периодически осматривать электродвигатель, очищать его от пыли и грязи и в случае необходимости производить мелкий ремонт изоляции. При повышенном нагревании, а также в результате естественного старения изоляция в значительной мере утрачивает механическую прочность,
            Листт
          12
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

  становится хрупкой и гигроскопичной. При длительной работе машины крепления пазовых и лобовых частей обмотки ослабляются и вследствие вибрации их изоляция разрушается. Изоляция обмотки может быть повреждена: из-за небрежной сборки и транспортировки электродвигателя, вследствие разрыва вентилятора или бандажа ротора, в результате задевания ротора за статор.   Сопротивление изоляции обмотки статора асинхронных электродвигателей. Применяемый на практике способ оценки технического состояния изоляции электрических машин и кабелей на основе высоковольтных испытаний является разрушительным и пагубным. Как показывает практика неоднократные высоковольтные испытания разрушают изоляцию, что приводит к сокращению ресурса, аварийным остановам и к необоснованным затратам на ремонт. В настоящее время, ученые разработали неразрушающие методы контроля степени износа изоляции обмоток. Эти методы основаны на измерении следующих параметров: • Коэффициент абсорбции и поляризации; • Тангенс угла диэлектрических потерь tgδ (%); • Частичные разряды (пКл); • Температурное поле. Определение коэффициентов абсорбции и поляризации основано на регистрации значений сопротивления изоляции электродвигателя через определенные промежутки времени с целью вычисления данных коэффициентов, по значению которых можно судить о степени увлажнения изоляции (коэффициент абсорбции) и способности заряженных частиц и диполей в диэлектрике перемещаться под действием электрического поля (коэффициент поляризации). Емкость изоляции может быть представлена геометрической емкостью, определяемой геометрическими размерами изоляции, и емкостью, и емкостью абсорбционной, т.е. емкостью образуемой в толще изоляции неоднородностями изоляционного материала, а также различными включениями в виде воздушных промежутков, влаги загрязнений и др. При приложении напряжения через изоляцию в первый момент происходит ток заряда геометрической емкости, быстро прекращающийся в связи с процессом заряда этой емкости. Абсорбционная емкость проявляется не сразу после приложения к изоляции напряжения, а спустя некоторое время после заряда геометрической емкости в результате последующего перераспределения зарядов в толще изоляции и накопления их в на границах отдельных слоев, образующих из-за неоднородности как бы цепочку последовательно включенных емкостей. Следствием заряда соответствующих отдельных емкостей (поляризации) является ток абсорбции в изоляции. После прекращения поляризации, т.е. заряда абсорбционной емкости, ток абсорбции становится равным нулю, но через изоляцию продолжает проходить
            Листт
          13
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

  ток сквозной проводимости (ток утечки), значение которого определяется сопротивлением изоляции постоянному току. Определение влажности по коэффициенту абсорбции основано на сравнении показаний мегомметра, снятых через разные промежутки времени после приложения напряжения.     где R60 и R15 – сопротивление изоляции измеренное соответственно через 60 и 15 секунд после приложения напряжения мегомметра. Для неувлажненной обмотки при температуре 10-30°С Каб=1,3-2,0, а для увлажненной обмотки коэффициент абсорбции близок к единице. Это различие объясняется разной длительностью заряда абсорбционной емкости у сухой и влажной изоляции. Коэффициент поляризации PI (Polarization Index) – Кп показывает способность заряженных частиц перемещаться в диэлектрике под воздействием электрического поля, что определяет степень старения изоляции. Метод измерения основан на сравнении величин сопротивления изоляции через 60 и 600 секунд после начала испытаний:     Коэффициент поляризации не является обязательным при проведении испытаний и определяется при комплексном испытании электроустановок. Значение коэффициента показывает остаточный ресурс изоляции. Данное испытание занимает достаточно много времени и характеризует сильно замедленный поляризацией ток.   Таблица 1.3.1 – Качество изоляции в зависимости от индекса поляризации и коэффициента абсорбции
Коэффициент поляризации Коэффициент абсорбции Качество изоляции
<1 <1,25 Опасное
1…2 Несоответствующее
2…4 1,25…1,6 Хорошее
>4 >1,6 Отличное

 

Коэффициент диэлектрического разряда DD (Dielektric Discharge) – коэффициент микропористости используется при проверке неоднородной или многослойной изоляции, позволяя обнаружить дефектный слой среди исправных слоев с высоким сопротивлением. При помощи стандартных измерений коэффициентов Каб и Кп такой дефект можно не заметить.

Сначала исследуемая изоляция заряжается напряжением в течение определенного времени и измеряется ее емкость. После завершения процесса зарядки и поляризации, естественным током, текущим через изоляцию будет ток утечки. Затем объект разряжается и через изоляцию начинает течь
            Листт
          14
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

  суммарный ток диэлектрического разряда. Этот ток первоначально является суммой тока разряда емкости, который очень быстро исчезает, и тока абсорбции. Ток утечки будет незначительный, так как отсутствует испытательное напряжение. Поэтому коэффициент диэлектрического разряда является величиной, характеризующей качество изоляции, независимо от испытательного напряжения.   Таблица 1.3.2 – Качество изоляции в зависимости от коэффициента диэлектрического разряда
Коэффициент диэлектрического разряда Качество изоляции
>7 Очень плохое
4…7 Плохое
2…4 Неудовлетворительное
<2 Хорошее

 

В качестве исходных данных для диагностируемого АД заданы значения Каб (коэффициент абсорбции), Кп (коэффициент поляризации), Км (коэффициент микропористости):

 

Таблица 1.3.3 – Результаты замеров состояния изоляции статорной обмотки асинхронного двигателя

Показатель Каб Кп Км
Эталон 1,3    
Фактическое значение     0,4

 

Рисунок 1.3.1 – Диаграмма для анализа состояния статорной обмотки асинхронного двигателя

 

Заключение: техническое состояние статорной обмотки - хорошее.
            Листт
          15
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Изм.     1.4 Составление дефектной ведомости и оценка материально – технического обеспечения для выполнения ремонта асинхронного двигателя В таблице 1.4.1 представлена дефектная ведомость на ремонт асинхронного двигателя по результатам технического диагностирования ДЕФЕКТНАЯ ВЕДОМОСТЬ НА РЕМОНТ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
Тип АД по варианту Частота вращения, об/мин Исследуемый элемент Выявленные дефекты Перечень ремонтных работ
АД3   Подшипник № 1 1.аварийное нарушение балансировки (f = 50 Гц); 2.повышенная разноразмерность тел качения (f = 129 Гц). подшипник 305 рекомендуется заменить
Подшипник №2 1. дефект внутреннего кольца (ƒ=221 Гц); 2. дефекты тел качения (ƒ=486 Гц). подшипник 305 рекомендуется заменить
Анализ спектров магнитной вибрации АД3 Критический уровень вибрации: 1. на частоте 50 Гц; 2. вертикальная вибрация на частоте 100 Гц; 3. на зубцовой частоте статора; 4. на удвоенной зубцовой частоте статора. Рекомендации: проверить прессовку пластин статора и обмотку статора, зазор между статором и ротором, проверить балансировки ротора
Проверка изоляции обмотки статора Техническое состояние обмотки статора - хорошее  
Лист    
№ докум.    
Подпись    
Дата    
 
16 Листт

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-04-01 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Читайте также:

Деталирование сборочного чертежа

Когда производственнику особенно важно наличие гибких производственных мощностей?

Собственные движения и пространственные скорости звезд

Тема 11. Банковские риски и способы их оценки

Опросник «Активность повседневной жизни»

Интересно:

Глава 3.Что такое успех?

Что такое безоговорочная любовь?

Что такое ортодоксальный марксизм?

Роль химии в жизни человека

Обратная связь