A villamos jel analízis módszer alkalmazása forgó gépek energetikai és diagnosztikai vizsgálata céljából Gyökér Gyula okl. vill. mérnök

A villamos energia fogyasztás megoszlása

A legnagyobb villamos energia fogyasztó, az aszinkron motor főbb jellemzői Előnyök: Egyszerű, robusztus szerkezet Megbízhatóság Minimális karbantartási igény Versenyképes ár Széles típusválaszték Hátrányok: Mérsékelt hatásfok Nagy meddő igény (cos fi=0,7…0,9) Nagy indítóáramok (Istart=In*5…7)

Aszinkron motor tipikus jelleggörbéi

Motor veszteségi teljesítmény jellemző megoszlása

Hatásfok kategória jelölése P(kW) 2p=4 1,1 2,2 4 7,5 15 22 37 55 90 Eff3 η (%) <76.2 <81.0 <84.2 <87.0 <89.4 <90.5 <92.0 <93.0 <93.9 Eff2 ≥76.2 ≥81.0 ≥82.6 ≥87.0 ≥89.4 ≥90.5 ≥92.0 ≥93.0 ≥93.9 Eff1 ≥83.8 ≥86.4 ≥88.3 ≥90.1 ≥91.8 ≥92.6 ≥93.6 ≥94.2 ≥95.0

Motor hatásfok nemzetközi előírások (2p=4; 50Hz)

OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY, USA Motor áram analízis MCSA : On-Line Monitoring and Analysis of Current to Assess the Condition of an Induction Motor Drive System

Törött kalickarúd hatása a motoráram spektrumra

VILLAMOS GÉPEK JELANALÍZISE ÁRAM i(t) Ieff I-pv FESZÜLTSÉG TELJESÍTMÉNY u(t) P Ueff Q U-pv S Cos φ M-pv

A VILLAMOS JEL MÉRŐESZKÖZEI Áramérzékelők:hagyományos áramváltók, lakatfogók, Hall-cellás áramváltók, Rogowski-tekercsek Feszültségérzékelők: feszültségosztók, feszültségváltók, Hall-cellás feszváltók, feszültségleválasztók

Helyszíni mérés a kapcsolótérben

A VILLAMOS JEL ANALÍZIS ELŐNYEI és ALKALMAZÁSA A mérés nem zavarja a termelési folyamatot és a kapcsolótérben egyszerűen elvégezhető Bármilyen fordulatszámú, kivitelű és teljesítményű gép esetén jól alkalmazható Univerzális jellegű, mert képes kimutatni: - a villamos gép hatásfokát és üzemének jellemzőit az energiaellátás minőségét, zavarait, a villamos vezérlés, szabályozás hibáit, a villamos gép hibáit (állórész, forgórész, csapágy, stb.) a mechanikai erőátvitel hibáit (kiegyensúlyozatlanság, tengelykapcsolódás, fogaskerék-kapcsolódás, stb.), a munkagép hibáit (kiegyensúlyozatlanság, csapágy, fellazulás, rezonancia, kavitáció, stb.) egyéb, technológiai- és rendszertechnikai eredetű anomáliákat

ηmot=Pteng/Pvill Pveszt=Pvill-Pteng Pvill=√3*Ueff*Ieff*cos φ= A háromfázisú aszinkron motor hatásfokának meghatározása villamos mérések alapján!? ηmot=Pteng/Pvill Pveszt=Pvill-Pteng Pvill=√3*Ueff*Ieff*cos φ= ur(t)*ir(t)+us(t)*is(t)+ur(t)*ir(t) Pteng=Mteng*ω

A háromfázisú aszinkron motor légrésnyomatéka Mteng=Mlégr-Msurl Mlégr=1,5*pp*Im(ψs*is) ψs= f(us, Rs) Rs – motor állórész ellenállás (Ohm) Mteng≈Mlégr

A szlipfrekvencia meghatározása a villamos áramjel spektrumból

A motor fordulatszám kiszámítása a villamos áramjel spektrumból Ms=(2*Lf-Sf)/2p, ahol Ms – motor fordulatszám Lf=50 Hz – tápfrekvencia 2p – motor pólusszám Sf – szlipfrekvencia Ms=(2*50-1,71)/4=24,57 1/s=1474 1/min

Jelölés/Mértékegység MOTOR ÜZEM JELLEMZŐK Jelölés/Mértékegység Mennyiség Fázisfeszültség, effektív Ua-eff (V) 227,15 Ub-eff (V) 225,05 Uc-eff (V) 225,98 Vonali tápfeszültség effektív középértéke Uv-eff (V) 391,55 Feszültség szint (Uátlag/Un) % 103,04 Feszültség aszimmetria (max. eltérés/átlag) Au (%) 0,48 Motor áram Ia-eff (A) 25,08 Ib-eff (A) 24,07 Ic-eff (A) 25,41 Motor áram szint (Iátlag/In) 86,30 Áram aszimmetria (max. eltérés/átlag) Aa (%) 3,14 Látszólagos teljesítményfelvétel S (kVA) 16,86 Hatásos teljesítményfelvétel P (kW) 13,33 Terhelés (Pteng/Pnévl) (%) 76,98 Meddő teljesítményfelvétel Q (kVAr) 10,31 Teljesítménytényező Cos fi 0,79 Légrésnyomaték M (Nm) 74,80 Motor fordulatszám n (1/min) 1474 Tengelyteljesítmény Pteng (kW) 11,55 Veszteségi teljesítmény Pveszt (kW) 1,76 Motor üzemi hatásfok (Eff2=89,4 ; Eff3=91,8) 86,65 Állórész ohmos ellenállás átlagértéke Ohm 0,37

A VJA-n alapuló műszaki audit megállapításai Tervezési hibák Gyártási, telepítési, szerelési hibák Vezérlési, szabályozástechnikai hibák Üzemeltetési hibák (kézi-automatikus üzem, gépkezelő, operátor) Karbantartási hibák (beállítás, kenés, felesleges gépmegbontás) Javítási, felújítási hibák, nem megfelelő vagy hibás alkatrészek beépítése Energiaellátási, energiahatékonysági hiányosságok A kezelési- és karbantartási dokumentáció és előírások hiányosságai

Az energiahatékonyság romlásának fő okai Névlegesnél alacsonyabb feszültségen történő üzemelés Alacsony terhelésen (50 % alatt) történő üzemelés A tervezők és beruházók nem ismerik az energiahatékony motorokat. A Life Cicle Costing szemlélet hiánya

Telepíthető mérőeszköz