Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

System pomiarowo-diagnostyczny do bezinwazyjnej diagnostyki stanu wirnika i wyznaczania parametrów pracy silników indukcyjnych

Sułowicz M., Duda A., Petryna J., Guziec K.

Napędy i Sterowanie

|

2018

|

R. 20, nr 5

56--65

PL

W artykule przedstawiono zaprojektowany i wykonany przez autorów system pomiarowo-diagnostyczny przeznaczony do diagnozowania stanu uzwojeń wirnika i wyznaczania parametrów pracy takich, jak prędkość obrotowa i moment elektromagnetyczny w oparciu o strumień unipolarny (poosiowy) silnika indukcyjnego, wychwytywany przy użyciu cewki pomiarowej. System składa się z dwóch niezależnych od siebie modułów, z których jeden przeznaczony jest do rejestracji i archiwizacji wartości True RMS pełnych i odfiltrowanych napięć pochodnych strumienia silnika w celach porównawczych stanu wirnika w czasie i wyznaczania momentu. Drugi służy zaś do rejestracji przebiegów czasowych i analizy widmowej w celu określenia aktualnego stanu wirnika i prędkości obrotowej na podstawie amplitud składowych poślizgowych widma i zawiera m.in. kartę pomiarową oraz komputer z oryginalnym oprogramowaniem i jest dodatkowo przystosowany do akwizycji sygnałów wyładowań niezupełnych, drgań i hałasu. W artykule zawarto przykłady analiz silników wykonanych w przemyśle przy użyciu systemu.

EN

The article presents the measuring diagnostic system designed and made by the authors, dedicated to diagnose the condition of the induction motor rotor windings and determination of its operating parameters based on the axial flux captured by the measuring coil. The system consists of 2 independent modules. One of them is dedicated to recording and archiving the True RMS values for full and filtered voltages – the derivatives of the motor flux, for comparative purposes of the rotor condition over time and determination of the torque, while the other one – to recording timelines and spectral analysis to determine the current rotor condition and the motor speed on the basis of the amplitudes of the slip components in the spectrum, and contains among others a measuring card and a computer with original software and is additionally adapted to acquisition of partial discharges signals, vibration and noise. The article contains examples of some motors analyzes performed in industry with use of the designed system.

2

Zastosowanie wskaźników ilościowych do oceny poziomów ekscentryczności w silnikach indukcyjnych

Petryna J., Sułowicz M., Guziec K.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2018

|

Nr 3 (119)

171--178

PL

Rzetelna diagnostyka maszyn indukcyjnych oprócz badania stanu izolacji uzwojeń, ich symetrii i ciągłości, stanu pakietu oraz drgań powinna uwzględniać również badanie na okoliczność ewentualnego nie centrycznego ustawienia wirnika względem osi stojana. Ekscentryczność ma bowiem wpływ na zużycie łożysk, poziom drgań mechanicznych wskutek powstawania niezrównoważonych sił naciągu magnetycznego, zagrożenie izolacji uzwojeń wskutek przenoszenia drgań o częstotliwości rzędu kHz, wreszcie w skrajnych przypadkach może skutkować zatarciem wirnika o stojan i zniszczeniem uzwojeń maszyny oraz termicznego uszkodzenia pakietu. Praca przedstawia wprowadzenie do diagnozy kilku rodzajów współczynników liczbowych, które w oparciu o widma prądów i strumienia poosiowego określają ilościowo poziomy podstawowych rodzajów ekscentryczności. Na kilku przykładach z pomiarów w przemyśle i laboratorium pokazano zmiany tych wskaźników wskutek powiększania się stopnia ekscentryczności. Metoda ta umożliwia wykrycie zmian tego zjawiska w czasie i określenie jego trendu.

EN

Reliable diagnostics of induction machines, in addition to investigating the condition of the Winding insulation, their symmetry and continuity and the condition of the core and vibrations as well, should also take into account the possible eccentric position of the rotor relative to the stator axis. Eccentricity has an impact on bearing wear, the level of mechanical vibrations due to unbalanced magnetic tension forces, the risk of winding insulation due to transmission of vibrations at a frequency of kHz, and in extreme cases it may result in rub of the rotor against the stator surface and destruction of the machine's windings and thermal damage to the core package. The work presents an introduction to the diagnosis some types of indicators - numerical coefficients that, based on the current and axial flux spectra, quantify the levels of basic eccentricity types. Several examples of measurements in the industry and laboratory show changes in these indicators due to the increasing degree of eccentricity. This method makes it possible to detect changes of this phenomenon in time and determine its trend.

3

Wpływ uszkodzeń silnika indukcyjnego na dokładność bezkontaktowego wyznaczania momentu elektromagnetycznego z sygnału strumienia poosiowego

Sułowicz M., Tulicki J., Petryna J., Duda A.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2018

|

Nr 3 (119)

197--203

PL

Od kilku lat jednym z głównych kierunków badań autorów są prace związane z wykorzystaniem sygnału strumienia poosiowego do oceny szeroko rozumianego stanu silników indukcyjnych klatkowych. Ostatnio prowadzone badania są ukierunkowane na metodę bezkontaktowego wyznaczania momentu obciążenia maszyn indukcyjnych bazującą tylko na sygnale strumienia poosiowego. Na drodze obliczeń numerycznych i poprzez eksperyment pomiarowy możliwe jest znalezienie takich składowych sygnału strumienia poosiowego, które są proporcjonalne do zmian momentu elektromagnetycznego lub bezpośrednio do zmian momentu obciążenia na wale maszyny. Celem niniejszego artykułu jest zbadanie, jak wpływają różnego rodzaju uszkodzenia wirnika i stojana na dokładność określania momentu elektromagnetycznego. W oparciu o pomiary laboratoryjne i obliczenia polowe dla wybranych silników zostanie określony wpływ uszkodzeń wewnętrznych i asymetrii zewnętrznych na charakterystyczne cechy sygnału strumienia poosiowego wykorzystywanego do wyznaczenia momentu elektromagnetycznego. Zostanie określona wiarygodność szacowania momentu elektromagnetycznego w przypadku występowania uszkodzeń badanej maszyny. Proponowana metoda pomiarowa wyznaczania momentu jest prosta i dla silnika indukcyjnego jest możliwe bardzo łatwe wyznaczanie momentu obciążenia w oparciu o pomiar strumienia poosiowego przy użyciu cewki pomiarowej przyłożonej do obudowy silnika np. od strony wentylatora.

EN

Since several years, one of the main directions of the authors' research have been works on the use of axial flux signal to assess the widely understood condition of squirrel cage induction motors. Recent research is focused on the non-contact method to determine the load torque of induction machines based on the axial flux signal only. By means of numerical calculations and through a measurement experiment it is possible to find such components of the axial flux signal that are proportional to changes in the electromagnetic torque or directly to changes in the machine shaft load. The purpose of this article is to investigate how various types of rotor and stator faults affect the accuracy of electromagnetic torquedetermination. Based on laboratory measurements and FEM calculations for selected motors, the influence of internal damages and external asymmetries on the characteristic features of the axial flux signal used to determine the electromagnetic torque, will be specified. The reliability of the electromagnetic torque estimation will be determined in case of damage to the tested machine. The proposed method of the torque determination is simple and it is possible for an induction motor to easy determine the load torque based on the measurement of the axial flux using a measuring coil applied to the motor housing, e.g. from the fan side.

4

Diagnozowanie i weryfikacja termowizyjna silników indukcyjnych z asymetrią elektromagnetyczną

Petryna J., Ławrowski Z., Sułowicz M., Guziec K.

Napędy i Sterowanie

|

2017

|

R. 19, nr 7/8

144--153

PL

W pracy przeanalizowano kilka przypadków negatywnych zjawisk towarzyszących eksploatacji silników indukcyjnych z asymetrią elektromagnetyczną. Zjawiska te, rozmaitego pochodzenia, nieraz nakładają się na siebie, utrudniając diagnozę. Rozpatrzono pracę silnika niskoobrotowego dużej mocy, emitującego specyficzny hałas, którego intensywność wzrastała w miarę zwiększania obciążenia. Wyniki badań wskazywały na defekt klatki z możliwym jednoczesnym zwarciem blach pakietu wirnika. Z kolei na stacji prób poddano badaniom dwa jednakowe silniki 6 kV, których praca sugerowała także symptomy wewnętrznej asymetrii elektromagnetycznej poprzez specyficzny dźwięk. Specyficzne zmiany sygnałów diagnostycznych mogą wskazywać na poważniejsze problemy w wirnikach, np. degradację pakietu spowodowaną zwarciami o szerokim zasięgu. Następnie w 3 części pracy przedstawiono wykorzystanie oryginalnej metody diagnostyki termograficznej wirnika dużej mocy i bardzo dużych gabarytów, opartej na nagrzewaniu wirnika przez wymuszony przepływ prądu przez wał, w celu weryfikacji wcześniejszej diagnozy stanu wirnika postawionej w oparciu o pomiar i analizę prądów fazowych silnika i strumienia poosiowego. Kamera termowizyjna rejestruje lokalne wzrosty temperatury w określonych miejscach wirnika i tym sposobem potwierdza zagrożone miejsca w klatce, a także w blachach i konstrukcji mechanicznej wirnika. Osobnym wyzwaniem jest tu zapewnienie wymuszenia prądu o natężeniu kilku kiloamperów, aby tym sposobem nagrzać wirnik.

EN

The study analyzed several cases of adverse events associated with the operation of induction motors with electromagnetic asymmetry. These phenomena, of various origin, often overlap, making it difficult to diagnose. A high power low speed motor, emitting a specific noise which intensity increased with increasing load, was considered. The test results indicated a defect in the rotor cage with a possible simultaneous short circuit inside the rotor sheet package. At the testing station two identical 6 kV motors which operation suggested symptoms of internal electromagnetic asymmetry by a specific sound, were subjected to the tests. Specific diagnostic signal changes may indicate more serious rotor problems, such as packet degradation caused by wide range short circuits. The 3rd part of the paper presents the use of the original thermographic method of diagnostics of high power and very large dimensions rotor, based on heating the rotor by forcing the current flow through the shaft, to verify the prior diagnosis based on the measurement and analysis of phase currents of the motor and its axial flux. The infrared camera records the local temperature increases in specific areas of the rotor and thus confirms the presence of exact endangered points of the cage, inside the core and the mechanical structure of the rotor as well. An extra challenge is to provide a forcing of several thousands of amps of the current intensity to thereby heat the rotor.

5

Termograficzna weryfikacja diagnozy stanu wirnika dużej mocy opartej na pomiarze prądów i strumienia poosiowego

Ławrowski Z., Petryna J., Sułowicz M., Duda A., Guziec K.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2017

|

Nr 2 (114)

69--75

PL

W artykule przedstawiono wykorzystanie oryginalnej metody diagnostyki termograficznej wirnika dużej mocy i bardzo dużych gabarytów, opartej na nagrzewaniu wirnika przez wymuszony przepływ prądu przez wał, w celu weryfikacji wcześniejszej diagnozy stanu wirnika postawionej w oparciu o pomiar i analizę prądów fazowych silnika i strumienia poosiowego. Kamera termowizyjna rejestruje lokalne wzrosty temperatury w określonych miejscach wirnika i tym sposobem potwierdza zagrożone miejsca w klatce, a także w blachach i konstrukcji mechanicznej wirnika. Osobnym wyzwaniem jest tu zapewnienie wymuszenia prądu o natężeniu wielu kiloamperów, aby tym sposobem nagrzać wirnik.

EN

The article presents the use of the original thermographic method of diagnostics of high power and very large dimensions rotor, based on heating the rotor by forcing the current flow through the shaft, to verify the prior diagnosis based on the measurement and analysis of phase currents of the motor and its axial flux. The infrared camera records the local temperature increases in specific areas of the rotor and thus confirms the presence of exact endangered points of the cage, inside the core and the mechanical structure of the rotor as well. An extra separate challenge is to provide a forcing of several thousands of amps of the current intensity to thereby heat the rotor.

6

System pomiarowo-diagnostyczny do bezinwazyjnej diagnostyki stanu wirnika silników indukcyjnych

Sułowicz M., Duda A., Petryna J., Guziec K.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2017

|

Nr 2 (114)

169--175

PL

Artykuł prezentuje zaprojektowany i wykonany przez autorów system pomiarowo-diagnostyczny przeznaczony głównie do diagnozowania stanu uzwojeń wirnika w oparciu o strumień unipolarny (poosiowy) silnika wychwytywany przy użyciu cewki pomiarowej. System składa się z dwóch niezależnych od siebie modułów, z których jeden przeznaczony jest do rejestracji i archiwizacji wartości True RMS pełnych i odfiltrowanych napięć pochodnych strumienia silnika w celach porównawczych w czasie. Drugi służy zaś do rejestracji przebiegów czasowych i analizy widmowej w celu określenia aktualnego stanu wirnika na podstawie amplitud składowych poślizgowych widma i zawiera m.in. kartę pomiarową oraz komputer z oryginalnym oprogramowaniem i jest dodatkowo przystosowany do akwizycji sygnałów wyładowań niezupełnych, drgań i hałasu. W artykule zawarto przykłady analiz silników wykonanych w przemyśle przy użyciu systemu.

EN

The article presents the measuring diagnostic system designed and made by the authors, dedicated primarily to diagnose the condition of the rotor windings based on the motor axial flux captured by use of a measuring coil. The system consists of 2 independent modules. One of them is dedicated to recording and archiving the True RMS values for full and filtered voltages - the derivatives of the motor flux, for comparative purposes over time, while the other one - to recording timelines and spectral analysis to determine the current rotor condition on the basis of the amplitudes of the slip components in the spectrum, and contains among others a measuring card and a computer with original software and is additionally adapted to acquisition of partial discharges signals, vibration and noise. The article contains examples of some motors analyzes performed in industry with use of the designed system.

7

Wyznaczanie momentu obciążenia silnika indukcyjnego w oparciu o pomiar strumienia poosiowego

Ławrowski Z., Duda A., Petryna J., Sułowicz M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2016

|

Nr 2 (110)

1--8

PL

Praca przedstawia sposób wykorzystania sygnału strumienia z cewki pomiarowej, przyłożonej do silnika indukcyjnego, do oszacowania momentu obciążenia w stanie ustalonym. W tym celu na stacji prób, wyposażonej w układ do dokładnego pomiaru momentu obciążenia, wykonano kilka sesji pomiarowych silników klatkowych o różnych liczbach par biegunów: p = 1, 2, 3. Silniki te były obciążane odpowiednio w granicach od 10% do 110% swojego momentu znamionowego. Rejestrowano prądy stojana, moment na wale i strumień poosiowy dla każdej nastawianej wartości obciążenia. Strumień poosiowy był poddawany analizie widmowej. Z widma strumienia były wyznaczane aktualne obroty oraz odczytywane amplitudy strumienia, proporcjonalne do aktualnego momentu na wale. Wykonano charakterystyki odpowiednich amplitud strumienia w funkcji przyłożonego momentu obciążenia. Niezależnie, dla porównania, w oparciu o dokładnie odczytane z widma strumienia obroty oraz parametry silników, wyznaczono charakterystyki momentu metodą Klossa. Wniosek z przeprowadzonych badań jest taki, że dla indywidualnych silników jest możliwe dokładne wyznaczanie momentu obciążenia w oparciu o pomiar strumienia poosiowego.

EN

The paper presents the way how to use the axial flux signal from the measuring coil applied to the induction motor in order to estimate the load torque in a steady state. For this purpose, in the testing station equipped with a system for accurate measurement of the load torque, there were made several measurement sessions of squirrel-cage motors with different numbers of pole pairs p = 1, 2, 3. These motors were loaded respectively in the range of 10% to 110% of its rated torque. Recorded were the stator currents, the output torque and the axial flux for each load value set. The axial flux was subjected to spectral analysis. On the basis of the flux spectrum the actual speed and flux amplitudes proportional to the actual shaft torque were copied. The characteristics of suitable amplitudes of the flux as a function of the applied torque load were obtained. Regardless, for comparison, based on a precise readout of the speed and motor parameters from the flux spectrum, the torque characteristics were calculated by the Kloss method. The conclusion from the study is so that for the particular motor it is possible to determine accurately the load torque based on the measurement of the axial flux.

8

Problemy eksploatacji silników indukcyjnych z asymetrią elektromagnetyczną – wybrane przypadki

Petryna J., Sułowicz M., Guziec K.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2016

|

Nr 1 (109)

161--168

PL

W pracy przeanalizowano kilka przypadków negatywnych zjawisk towarzyszących eksploatacji silników indukcyjnych z asymetrią elektromagnetyczną. Zjawiska te, rozmaitego pochodzenia, nieraz nakładają się na siebie, utrudniając diagnozę. Rozpatrzono pracę silnika niskoobrotowego dużej mocy, emitującego specyficzny hałas, którego intensywność wzrastała w miarę zwiększania obciążenia. Aby wyjaśnić przyczyny zjawiska, oprócz pomiaru prądu w stanach dynamicznym i stanie ustalonym zastosowano pomiar strumienia unipolarnego oraz drgań mechanicznych, ponieważ sam pomiar prądu nie dawał całkowicie jednoznacznej odpowiedzi co do przyczyn problemu. Wyniki badań wskazały na defekt klatki z możliwym jednoczesnym zwarciem blach pakietu wirnika. Z kolei na stacji prób poddano badaniom 2 jednakowe silniki 6kV, których praca sugerowała także symptomy wewnętrznej asymetrii elektromagnetycznej poprzez specyficzny dźwięk. Tu podobnie dokonano pomiarów prądu, strumienia i drgań. W przypadku jednego z silników analiza odfiltrowanego prądu rozruchowego w postaci charakterystycznych modulacji wskazała na początkową degradację klatki i/lub ewentualne zwarcie części blach pakietu wirnika, na co wskazywałyby efekty akustyczne. W drugim przypadku kształt odfiltrowanego prądu rozruchowego diametralnie odbiegał od znanego wzorca, typowego dla defektu klatki. Specyficzne zmiany sygnału diagnostycznego mogą wskazywać na poważniejszy problem w wirniku, np. całkowitą degradację pakietu spowodowaną zwarciami o szerokim zasięgu.

EN

The study analyzed several cases of adverse events associated with the operation of induction motors with electromagnetic asymmetry. These phenomena, of various origin, often overlap, making it difficult to diagnose. A high power low speed motor, emitting a specific noise which intensity increased with increasing load, was considered. To explain the reasons for the phenomenon, in addition to the current measurement in the dynamic and steady states, a unipolar flux and mechanical vibrations measurements were applied because the current measurement did not give a completely clear answer as to the cause of the problem. The test results indicated a defect in the rotor cage with a possible simultaneous short circuit insi de the rotor sheet package. In turn, at the testing station two identical 6 kV motors which operation suggested symptoms of internal electromagnetic asymmetry by a specific sound, were subjected to the tests. Similarly, the measurements of current, flux, noise and vibration were carried out. In case of one of the motors the analysis of the filtered start-up current in the form of characteristic modulation pointed to the initial degradation of the cage and/or some short circuit of a portion of the rotor sheet package, what would the soundeffects indicate. In the second case, the shape of the filtered start-up current radically differed from the known standard pattern, typical for the cage defect. The specific changes to the diagnostic signal may indicato a serious problem in the rotor, for example a total degradation of the package due to a wide range short circuits inside.

9

Ocena wiarygodności i przydatności sygnałów diagnostycznych do bezinwazyjnej oceny stanu maszyn elektrycznych

Sułowicz M., Petryna J., Weinreb K., Duda A., Tulicki J.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2016

|

Nr 3 (111)

139--146

PL

W artykule przedstawiono analizy sygnałów diagnostycznych prądów i strumienia poosiowego, które rejestrowano w różnych możliwych dostępnych punktach pomiarowych. Na przykładach wykonanych pomiarów na stacji prób i w laboratorium badawczym przeprowadzono szczegółowe analizy diagnostyczne. Dla sygnałów prądowych przeprowadzono analizę sygnałów rejestrowanych w obwodach wtórnych przekładników prądowych przy pomocy przetworników hallotronowych oraz prądów rejestrowanych w obwodach pierwotnych maszyn wysokonapięciowych przy użyciu cewek Rogowskiego. Dla strumienia poosiowego pokazano, jakie istotne symptomy diagnostyczne są możliwe do zarejestrowania przy pomocy tej metody pomiarowej. Przedstawiono szczegółowe wnioski autorów co do wiarygodności stosowanych pomiarów prądów w obwodach pierwotnych i obwodach wtórnych przekładników oraz przydatności metody pomiaru strumienia poosiowego do szybkiej wstępnej oceny stanu maszyny. W podsumowaniu przedstawiono zalecenia i wytyczne co do użycia konkretnych metod pomiarowych w zależności od możliwości pomiarowych i dokładności oraz szczegółowości diagnozy, którą chcemy uzyskać co do stanu maszyny.

EN

The paper presents analyses of diagnostic signals of currents and axial flux, which were recorded in various possible available measuring points. Some detailed diagnostic analyses based on examples of the measurements made in industry and at the testing station were carried out. For current signals, there was performed an analysis of signals recorded in the secondary circuits of current transformers using Hall effect sensors and an analysis of currents recorded in the primary circuits of high voltage machines with use of Rogowski coils as well. For an axial flux it appeared which important diagnostic symptoms are possible to record using this method of measurement. Some detailed conclusions of the authors about the reliability of applied technique of measurements of currents in the primary main circuits and secondary circuits of current transformers and the usefulness of axial flux measurement method for quick initial evaluation of the machine condition are also included. In the summary submitted are recommendations and guidelines on the use of specific methods of measurement depending on the measuring capability, accuracy and particularity of the diagnosis we want to get about the condition of the machine.

10

Faults detection in cage induction motor with parallel branches

Weinreb K., Sułowicz M., Petryna J.

Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika

|

2016

|

Y. 113, iss. 2-E

53--64

EN

The subject of the study is to analyze the effectiveness of early detection of damage to the stator winding with two parallel branches in the cage induction motor, by evaluating changes in the waveforms of branch currents in steady state operation. Harmonic components of the Fourier spectrum of circulating current, defined as the difference between the transient values of currents in the branches of the winding, were adopted as the indicators of branch current change evaluation. For a given low-power motor, several cases of a section short- circuiting in one of the winding branches were examined, for both symmetric and asymmetric air gap and for resistive symmetry and asymmetry of the rotor cage. The studies show a greater influence of damages on the changes in the amplitudes of selected harmonics of the circulating current, in comparison to changes of the stator phase current corresponding harmonics.

PL

Przedmiotem artykułu jest analiza efektywności wykrywania uszkodzeń wewnętrznych w silniku indukcyjnym klatkowym z dwiema gałęziami równoległymi uzwojenia stojana, przez ocenę zmian w przebiegach prądów gałęziowych w ustalonym stanie pracy. Za wskaźniki oceny zostały przyjęte harmoniczne widma Fouriera prądu cyrkulacyjnego, zdefiniowanego jako różnica wartości chwilowych prądów w gałęziach uzwojenia. Dla silnika małej mocy zbadano przypadki zwarcia części jednej z gałęzi uzwojenia dla symetrycznej oraz niesymetrycznej szczeliny powietrznej oraz symetrycznej i niesymetrycznej rezystancyjnie klatki wirnika. Wykazano większy wpływ uszkodzenia na zmiany amplitud wybranych harmonicznych prądu cyrkulacyjnego, w porównaniu do zmian analogicznych harmonicznych prądu fazowego stojana.

11

Wykrywanie zwarć zwojowych w maszynach elektrycznych na stacji prób z wykorzystaniem cewki do pomiaru strumienia poosiowego

Petryna J., Sułowicz M., Puzio Ł., Dziechciarz A.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2015

|

Nr 2 (106)

185--190

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań stojana maszyny prądu przemiennego na stacji prób z wykorzystaniem cewki do pomiaru strumienia poosiowego. Badania przeprowadzono dla generatora 75 kW, dla którego wykonano proces wymiany uzwojenia i przed zaimpregnowaniem uzwojeń poddano stojan maszyny testom. Na stacji prób podczas badań międzyoperacyjnych przy stosowaniu tradycyjnych metod nie stwierdzono uszkodzenia maszyny. Jednak na występowanie zwarć zwojowych wskazywała użyta później metoda surge test. Podobnie na występowanie zwarć zwojowych wskazywała zaproponowana przez autorów i zastosowana metoda diagnostyczna z wykorzystaniem cewki do pomiaru strumienia poosiowego. W artykule opisano metodę pomiarów, interpretację uzyskanych wyników oraz zamieszczono wyniki analiz i obliczeń polowych potwierdzających zmianę symptomów diagnostycznych dla maszyny zdrowej i maszyny, w uzwojeniach której występują zwarcia zwojowe. W podsumowaniu artykułu przedstawiono propozycję, w jaki sposób stosować tę metodę badań do wykrywania uszkodzeń stojana na stacji prób.

EN

The paper presented the results of an AC machine stator tests at the testing station using the coil for measuring the axial flux. The study was conducted for the 75 kW generator for which the replacement of the winding was performed and before impregnating the winding the stator was subjected to testing. At the testing station during interop tests using conventional methods, there was no symptoms of damage to the machine detected. However, a surge test method used later, pointed a winding inter-turn short circuit. Similarly, the inter-turn short circuit of the winding was pointed by proposed and applied by the authors diagnostic method to use a testing coil to measure the axial flux. In the article the method of measurement and interpretation of the results are described in details, and the results of analyzes and field calculations confirming the change in the diagnostic symptoms for a sound machine and the machine with the winding coil inter-turn short circuits are published as well. In conclusion, the article presents a proposal on how to use this method of stator damage detection at a testing station.

12

Metoda wstępnej oceny stanu wirnika silnika indukcyjnego przy pomocy dedykowanego przyrządu opartego na pomiarze strumienia poosiowego

Duda A., Petryna J., Sułowicz M., Guziec K.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2015

|

Nr 2 (106)

59--63

PL

Doświadczenia autorów w oparciu o pomiary laboratoryjne i przemysłowe wskazują, że poprzez pomiar strumienia poosiowego maszyny indukcyjnej można dokonywać oceny stanu wirnika podczas pracy. Pomiar ten jest łatwy do przeprowadzenia i wg autorów metoda diagnozowania oparta na takim pomiarze jest konkurencyjna w stosunku do metody MCSA, opartej na analizie widma prądu. Przez porównanie amplitud przebiegu czasowego strumienia można ocenić, czy w wirniku zaszły jakieś zmiany w postaci degradacji klatki. Odfiltrowanie sygnału we właściwym paśmie pokazuje wyraźną zależność poziomu sygnału dla danej maszyny od zakresu degradacji, w tym od liczby uszkodzonych prętów. Dla potrzeb szybkiej wstępnej oceny porównawczej stanu klatki zaprojektowano i wykonano przyrząd, oparty na pomiarze amplitudy strumienia poosiowego. Sygnał wyjściowy przyrządu może być także rejestrowany przez kartę pomiarową i posłużyć do szczegółowej analizy widmowej, umożliwiającej przeprowadzenie zaawansowanej diagnostyki.

EN

Experience of the authors based on the laboratory and industrial measurements indicate that by measuring the axial flux of an induction machine it is possible to evaluate the condition of the rotor during operation. This measurement is easy to carry and, according to the authors, the method of diagnosis based on such a measurements is competitive with respect to MCSA method based on the analysis of current spectrum. By comparing the amplitudes of the time course of the flux, one can determine whether the rotor suffered any changes in the form of degradation of the cage. Filtering the signal in the proper band shows a clear dependence of signal level for the machinery from the range of degradation, including the number of bars damaged. For the purpose of quick preliminary comparative evaluation of the rotor cage condition, an instrument based on the measurement of the amplitude of the axial flux, has been designed and manufactured. The output signal of the instrument can also be recorded by the data acquisition card and used for detailed analysis of the spectrum that allows the further advanced diagnostics.

13

Diagnostyka ekscentryczności silnika indukcyjnego w oparciu o pomiar strumienia poosiowego

Weinreb K., Duda A., Petryna J., Sułowicz M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2015

|

Nr 2 (106)

13--20

PL

W diagnostyce maszyn indukcyjnych metoda analizy widma prądu silnika (MCSA) jest chętnie i z dobrym skutkiem stosowana, jeśli tylko istnieje możliwość rejestracji prądów w obwodzie pierwotnym lub wtórnym. Doświadczenia autorów wskazują, że do diagnostyki uzwojeń wirnika silników indukcyjnych można również wykorzystać łatwo mierzalny strumień poosiowy, istnieje bowiem dobra korelacja widm prądowych z widmami uzyskanymi z rejestracji napięcia, odwzorowującego strumień poosiowy silnika. W sposób naturalny pojawia się pytanie, czy analiza widma strumienia może posłużyć także do oceny ekscentryczności wirnika. Analiza porównawcza widm prądu i strumienia pokazuje, że w obu widmach występują wszystkie charakterystyczne dla ekscentryczności częstotliwości, składowe im odpowiadające różnią się jednak amplitudami wyrażonymi w decybelach. Artykuł odpowie na pytanie, czy próba przeprowadzenia diagnozy ekscentryczności silnika w oparciu o pomiar strumienia poosiowego jest skuteczna. Będzie ona poddana konfrontacji z diagnozą przeprowadzoną w oparciu o pomiar prądu, uzyskany jednocześnie z pomiarem strumienia.

EN

The motor current spectrum analysis (MCSA) method is willingly and successfully used in condition monitoring of induction motors if it is possible to collect the currents in the primary or secondary circuits. The experience of the authors suggests that an easily measurable axial flux can also be used to the diagnosing of the rotor windings of induction motors, since there is a good correlation of current spectra to the spectra obtained from the collection of the voltage signal reproducing the axial flux of the motor. A natural question arises whether the axial flux spectrum analysis can be used also to evaluate the eccentricity of the rotor. Comparative analysis of current and flux spectra shows that all the frequency components characteristic for eccentricity occur in both spectra however the corresponding amplitudes expressed in decibels, differ. The article will answer the question whether an attempt to perform a motor eccentricity diagnose based on the measurement of the axial flux is effective. It will be compared to the diagnosis carried out on the basis of simultaneously obtained current measurement.

14

Możliwości wykorzystania strumienia unipolarnego w diagnostyce maszyn prądu przemiennego

Petryna J., Sułowicz M., Duda A., Guziec K.

Napędy i Sterowanie

|

2014

|

R. 16, nr 5

100--105

PL

Artykuł zawiera wyniki badań w ramach projektu wykorzystania cewki do pomiaru strumienia unipolarnego dla uzyskania sygnału diagnostycznego niosącego informacje: o niesymetriach elektrycznych maszyny (zwarcia zwojowe, defekty klatki); o prędkości obrotowej wirnika. Zwarcia zwojowe mogą być wykrywane zarówno w czasie rozruchu (kiedy to ujawniają się najczęściej), jak i w stanie ustalonym. Wykrywanie defektów klatki w stanie ustalonym ma charakter badania porównawczego, które powinno być ponawiane co jakiś czas w celu monitorowania ewentualnego rozwoju uszkodzenia. Dla napędów standardowych, które są zasilane z sieci i pracują w układach otwartych, można poprzez pomiar napięcia odwzorowującego strumień unipolarny dokonywać w razie potrzeby pomiaru i rejestracji prędkości obrotowej, co przeważnie prawie nigdy nie jest zapewniane w warunkach przemysłowych, również dla potrzeb pomiaru stanów dynamicznych i zmienności obrotów. W pracy pokazano, że prosta w swej konstrukcji, tania cewka może być bardzo przydatnym narzędziem diagnostycznym. Diagnozowanie maszyn tą metodą stanowić może cenne uzupełnienie, jak również potwierdzenie wyników badań zrealizowanych przy użyciu innych środków.

EN

The article contains the results of research within the project to use unipolar (axial) flux coil to obtain diagnostic signal carrying the information of: electrical asymmetries of machinery (inter-turn stator short-circuits, cage damages); rotational speed of the rotor. Inter-turn stator short-circuits can be detected both at starting process time (when they appear most often), as well as in steady states. Detection of rotor cage defects in steady states is a comparative survey, which should be repeated from time to time in order to monitor the possible development of damage For standard drives that are powered from the network and work in open systems, by measuring the voltage following a unipolar flux, it is possible as necessary to make measurement and recording of motor speed, which usually is almost never provided under industrial conditions, also for the purpose of measurement of dynamic states and variability of rotation. The study shows that a simple in its construction, cheap coil can be a very useful diagnostic tool. Diagnosing machines using this method can be a valuable supplement, as well as confirmation of the results of studies carried out by other means.

15

Wykrywanie uszkodzeń uzwojenia stojana w silniku indukcyjnym klatkowym z gałęziami równoległymi

Weinreb K., Sułowicz M., Petryna J.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2014

|

Nr 3(103)

71--76

PL

Przedmiotem pracy jest analiza efektywności wczesnego wykrywania uszkodzenia uzwojenia stojana z dwiema gałęziami równoległymi w silniku indukcyjnym klatkowym, poprzez ocenę zmian w przebiegach prądów gałęziowych w ustalonym stanie pracy. Za wskaźniki oceny zostały przyjęte harmoniczne widma Fouriera prądu cyrkulacyjnego, zdefiniowanego jako różnica wartości chwilowych prądów w gałęziach uzwojenia. Dla silnika małej mocy zbadano przypadki odłączenia bądź zwarcia części jednej z gałęzi uzwojenia, w obecności oraz przy braku symetrii rezystancji klatki wirnika. Wykazano większy wpływ uszkodzenia na zmiany amplitud wybranych harmonicznych prądu cyrkulacyjnego, w porównaniu do zmian analogicznych harmonicznych prądu fazowego stojana.

EN

The subject of the study is to analyze the effectiveness of early detection of damage to the stator winding with two parallel branches in the cage induction motor, by evaluating changes in the waveforms of branch currents in steady state operation. Harmonic components of Fourier spectrum of circulating current, defined as the difference between the instantaneous values of currents in the branches of the winding, were adopted as the current changes evaluation indicator. For a low-power motor with resistive symmetry of the rotor cage and its asymmetry as well, the cases of one winding branch disconnection and its short-circuiting, were tested. The studies show a greater influence of damages on changes in the amplitudes of selected harmonics of circulating current, in comparison to changes of the stator phase current corresponding harmonics.

16

Wykorzystanie strumienia poosiowego do badania stanów dynamicznych maszyn indukcyjnych małej i dużej mocy

Petryna J., Sułowicz M., Duda A.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2014

|

Nr 2(102)

165--171

PL

W artykule autorzy kontynuują tematykę zastosowania strumienia unipolarnego do badań maszyn indukcyjnych, pracujących w przemyśle i energetyce, w tym do badań diagnostycznych i eksploatacyjnych. Uzupełnieniem i dodatkowym wsparciem, a także w pewnym sensie weryfikacją badań prowadzonych w przemyśle są badania laboratoryjne, podczas których mierzono dodatkowe parametry, normalnie nie do zmierzenia w większości układów napędowych pracujących w przemyśle. Stan dynamiczny maszyny ilustrują zmiany prędkości, prądów, momentu, drgania oraz towarzyszący im dźwięk. Maszyny standardowo zasilane z sieci i pracujące w układach otwartych prawie nigdy nie są wyposażone w przyrządy, umożliwiające pomiar i rejestrację zmian prędkości obrotowej i momentu dynamicznego. Kiedy zajdzie potrzeba wykonania takich badań, można zastosować cewki pomiarowe, którymi można zmierzyć strumień na zewnątrz silnika, co umożliwi po odpowiednim przetworzeniu sygnału obserwację prędkości, prądów i momentu. Autorzy prezentują wyniki takich badań na maszynach niskiego i wysokiego napięcia. Wyniki uzyskane w oparciu o pomiar strumienia są konfrontowane z badaniami w oparciu o analizę prądów i drgań oraz pomiarami laboratoryjnymi.

EN

In the article, the authors continue the topics of the use of unipolar flux to testing induction machines, working in the industry and energy sectors, including diagnostic tests and supplies. A supplement and an additional support, and in a sense, a verification of studies conducted in the industry, are laboratory tests that measured additional parameters that are not measurable in most drive systems working in the industry. Dynamic state of a machine is illustrated by changes in speed, current and torque, vibration and the accompanying sound. Machines normally powered from the network and working in open systems are almost never armed with instruments to measure and record changes in the speed and dynamic torque. When a need to carry out such studies arises , a measuring coil can be used to capture the flux from the motor outside, enabling the observation of speed, currents and torque after an appropriate signal processing. The authors present the results of such tests on machines of low and high voltage. The results obtained on the basis of flux measurement are confronted with research based on an analysis of currents and vibrations and laboratory measurements.

17

Diagnozowanie silników indukcyjnych w oparciu o pomiar strumienia osiowego

Petryna J., Sułowicz M., Duda A., Guziec K.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2014

|

Nr 1(101)

185--191

PL

Praca przedstawia wyniki badań ukierunkowanych na diagnostykę wirników silników indukcyjnych w oparciu o pomiar strumienia magnetycznego, głównie osiowego. W tym celu przeprowadzone zostały pomiary bezpośrednie oraz rejestracje napięć z cewek pomiarowych oraz dla porównania prądów fazowych maszyn indukcyjnych 0.4 i 6 kV, różnych mocy i par biegunów. W przypadku silników 0.4 kV pomiary wykonano zarówno przy zasilaniu z sieci, jak i przetwornicy częstotliwości. Wyniki rejestracji poddano analizie widmowej. Badania potwierdziły tezę, że strumień, nie tylko osiowy, zawiera szereg informacji przydatnych w diagnozowaniu stanu uzwojeń stojana, wirnika i ekscentryczności, zarówno silników zasilanych z sieci, jak i z przetwornic częstotliwości, takich jak częstotliwość prądu wirnika, częstotliwość obrotowa, częstotliwości poślizgowe, wyższe częstotliwości obrazujące stopień ekscentryczności oraz częstotliwości związane z obciążeniem. Diagnostyka przy wykorzystaniu strumienia może być realizowana dwukierunkowo: jako szybkie badanie porównawcze (porównanie zmian amplitud w czasie) poprzez bezpośredni i z użyciem filtru dolnoprzepustowego pomiar amplitudy strumienia oraz jako badanie główne, przy użyciu analizy widmowej, umożliwiającej dokładne określenie wielkości, definiujących kondycję maszyny i stopień ewentualnego uszkodzenia. Zamieszczone wyniki analiz widm prądów fazowych wykazują dobrą korelację z rezultatami analiz widm strumieni, np. stopnia degradacji klatek. Ze względu na łatwość przeprowadzenia pomiaru i opracowania diagnozy metodę tę autorzy uznają za przydatną i skuteczną i wartą propagowania.

EN

The paper presents the results of studies directed to diagnosing of the induction motor rotor, based on the measurement of magnetic flux, mainly axial. For this purpose there were carried out direct measurements and recordings of measurement coil output voltages and for comparison - of the phase currents of 0.4 and 6 kV, various power and pairs of poles induction machines. For 0.4 kV motors the measurements were performed both for the mains supply and inverter as well. The results were subjected to FFT spectra analysis. The studies have confirmed the thesis that the flux, not only axial, contains a range of information useful in diagnosing the condition of the stator and rotor windings and rotor eccentricity, both for motors powered from the network as well as from frequency converters such as: the frequency of the rotor current, rotational frequency, slip frequencies, the higher frequencies showing the range of eccentricity and the frequencies associated with the load. Diagnosing of a cage with use of the axial flux can be realized in two directions: as a quick comparative test (comparing the changes in amplitude over time) through direct and using a low pass filter measurement of the flux amplitude; and as the main test using spectral analysis, allowing accurate determination of the quantities defining the condition of the machine and a measure of possible damage. The results of the analysis of phase currents spectra show good correlation with the results of spectral analysis of fluxes concerning the range of cages degradation. Due to the ease of measurement and the development of a diagnosis the authors consider the method useful and effective and worth promoting.

18

Badania porównawcze metod pomiarowych wyładowań niezupełnych w maszynach elektrycznych WN przy użyciu cewek rogowskiego

Petryna J., Sułowicz M., Guziec K.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2014

|

Nr 1(101)

179--184

PL

W artykule przedstawiono porównanie skuteczności i jakości pomiarów wnz w izolacji generatora WN przy użyciu 2 różnych konstrukcji cewek Rogowskiego, instalowanych w różnych miejscach na wyjściu mocy generatorów. Autorzy sięgają do wyników doświadczeń, które miały rozstrzygnąć dopuszczalność instalowania standardowych cewek na kablach z pancerzem, łączących generator z transformatorem z punktu widzenia jakości sygnału i wiarygodności diagnozy. Metodą weryfikującą wspomnianą procedurę pomiarową jest pomiar z zastosowaniem elastycznych, specjalnie zaprojektowanych cewek Rogowskiego, umieszczonych na izolatorach przepustowych generatora. Cewki te dzięki swojej konstrukcji pasują do przepustów o różnych średnicach. Analiza wyników pomiarów wnz uzyskanych w tym samym czasie z obu źródeł wykazuje kompatybilność obu metod, ujawniając jednocześnie pewne różnice i prowadzi do sformułowania praktycznych wniosków. Jednym z nich jest to, że stosowanie łatwych do zainstalowania zestawów standardowych cewek na kablach z pancerzem, jest uzasadnione wynikami badań.

EN

The paper presents comparative studies of effectiveness and quality of PD measurements in HV generator insulation when Rogowski coils of 2 different designs, installed in different locations on the generator power output, were used. The authors traced back to their recent experimental results, which were expected to solve admissibility of installing standard coils on screened cables connecting the generator to the transformer, from the point of view of signal quality and reliability of diagnosis. The method of verifying the said measurement procedure is a measuring test with use of flexible, specially designed Rogowski coils mounted on the bushings of the generator output. These coils due to their structure match to bushings of different diameters. Analysis of PD measurement results obtained at the same time from both sources (cables and bushings) shows compatibility of both methods. It concurrently reveals some differences between applied methods and leads to practical conclusions. One of them is that the use of easy to install sets of standard coils on cables with screen, is justified by the results of research.

19

Nowe doświadczenia w diagnostyce izolacji silników i generatorów metodą wyładowań niezupełnych

Petryna J., Sułowicz M., Guziec K.

Napędy i Sterowanie

|

2013

|

R. 15, nr 10

88--95

PL

Diagnozowanie stanu izolacji dużych maszyn podczas normalnej pracy jest bardzo ważnym zadaniem w diagnostyce eksploatacyjnej całych ciągów technologicznych w procesie produkcyjnym albo wytwarzania energii. Okresowe badania izolacji silników i generatorów dużej mocy podczas normalnej ich pracy są bardzo ważne i stanowią cenne uzupełnienie pełnych porób i badań wykonywanych podczas postoju maszyn w okresie wykonywania ich remontów. Jednym ze sposobów oceny stanu izolacji jest przeprowadzenie pomiarów wyładowań niezupełnych w uzwojeniach maszyn i interpretacja sygnałów wyładowań oraz porównanie ich ze znanymi wzorcami wyładowań, typowymi dla określonych uszkodzeń izolacji. Ta metoda oceny stanu izolacji jest stosunkowo łatwa do wykonania i nie wymaga stosowania bardzo drogiej aparatury. Dla tej metody badań niezbędne jest zainstalowanie na przepustach lub przewodach, jak najbliżej wyprowadzenia mocy z generatora lub zasilania silnika, dedykowanych cewek Rogowskiego. Zarejestrowane i odpowiednio przetworzone sygnały z cewek pozwalają z bardzo dużym prawdopodobieństwem ocenić stan izolacji badanych maszyn. W artykule przedstawiono kilkuletnie doświadczenia z badań stanu izolacji maszyn prowadzone dla kilkunastu maszyn w energetyce i branży produkcyjnej.

EN

Diagnosing the condition of the insulation of large machines during normal operation is a very important task in the diagnosis of complete production lines operating in the manufacturing process or power generation. Periodic insulation testings of high power motors and generators during normal operation are very important and seem to be a valuable addition to the full tests and equipment survey at a standstill during their repairment. One of the ways to assess the state of the insulation is to carry out measurements of partial discharges in machines windings and their interpretation of and to compare obtained signals with the known patterns of typical discharges for specific breakage. This method of assessment of the insulation is relatively easy to perform and does not require the use of very expensive equipment. For this method of research it is necessary to install dedicated Rogowski coils as close as possible to the machine: on generator output bushings or motor supply cables. Properly recorded and processed signals from the coils allow to evaluate the state of insulation of tested machines with a high probability. The article presents several years of experience in researches of h.v. machines insulation based on examples of over a dozen machines in power generation industry and manufacturing industry as well.

20

Wykorzystanie strumienia unipolarnego w diagnostyce maszyn prądu przemiennego

Petryna J., Sułowicz M., Duda A., Guziec K.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2013

|

Nr 2(99)

85--90

PL

Artykuł zawiera wyniki badań w ramach projektu wykorzystania cewki do pomiaru strumienia unipolarnego dla uzyskania sygnału diagnostycznego niosącego informacje: o niesymetriach elektrycznych maszyny (zwarcia zwojowe, defekty klatki); o prędkości obrotowej wirnika. Zwarcia zwojowe mogą być wykrywane zarówno w czasie rozruchu (kiedy to ujawniają się najczęściej), jak i w stanie ustalonym. Wykrywanie defektów klatki w stanie ustalonym ma charakter badania porównawczego oraz w miarę rozwoju defektu klatki. Dla napędów standardowych, które są zasilane z sieci i pracują w układach otwartych można poprzez pomiar napięcia odwzorowującego strumień unipolarny dokonywać w razie potrzeby pomiaru i rejestracji prędkości obrotowej, co przeważnie prawie nigdy nie jest zapewniane w warunkach przemysłowych, również dla potrzeb pomiaru stanów dynamicznych i zmienności obrotów. W pracy pokazano, że prosta w swej konstrukcji, tania cewka może być bardzo przydatnym narzędziem diagnostycznym. Diagnozowanie maszyn tą metodą stanowić może cenne uzupełnienie, jak również potwierdzenie wyników badań zrealizowanych przy użyciu innych środków.

EN

The article contains the results of research within the project to use unipolar (axial) flux coil to obtain diagnostic signal carrying the information of: electrical asymmetries of machinery (inter-turn stator short-circuits, cage damages); rotational speed of the rotor. Inter-turn stator short-circuits can be detected both at starting process time (when they appear most often), as well as in steady states. Detection of rotor cage defects in steady states has a character of a comparative study, and over time, as the defects develop. For standard drives that are powered from the network and work in open systems, by measuring the voltage following a unipolar flux, it is possible as necessary to make measurement and recording of motor speed, which usually is almost never provided under industrial conditions, also for the purpose of measurement of dynamic states and variability of rotation. The study shows that a simple in its construction, cheap coil can be a very useful diagnostic tool. Diagnosing machines using this method can be a valuable supplement, as well as confirmation of the results of studies carried out by other means.