Sähkökoneiden vikaantumisen havainnointi

Abstract

Tässä insinöörityössä tutkittiin sähkömoottoreiden sekä sähkömoottoriohjauksien toimintaa. Näistä tärkeimpinä tutkimuskohteina olivat kolmivaiheinen oikosulkumoottori sekä sen moottoriohjaukset. Näiden lisäksi tutustuttiin myös sähkömoottorin historiaan.

Työn varsinaisena pääkohteena tutkittiin oikosulkumoottoreiden vikamuotoja sekä niiden syitä ja seurauksia. Viat jakautuvat laakeri-, staattori- ja roottorivikoihin, joiden havaitsemiseksi kartoitettiin erilaisia mittausmenetelmiä. Työssä pyrittiin löytämään sellainen kenttäkäyttöön soveltuva mittausmenetelmä, jolla voitaisiin ennakoida jaksottaisessa käytössä olevien oikosulkumoottoreiden vikoja.

Insinöörityön kokeellisessa osuudessa pyrittiin todistamaan teoriaosuudessa tutkittujen mittausmenetelmien toimivuutta staattorikäämityksen vaurioiden havaitsemisessa. Tämä toteutettiin mittaamalla neljää identtistä moottoria, joille tehtiin erilaisia staattorivaurioita (kierrosoikosulku, kierroslangan katkos, vyyhtioikosulku ja vaiheiden välinen oikosulku). Mittausmenetelminä käytettiin resistanssimittausta, eristysvastusmittausta sekä syöksyaaltotestausta. Näiden lisäksi suoritettiin tyhjäkäyntikoe, jossa moottoria tarkkailtiin aistinvaraisesti ja samanaikaisesti mitattiin tyhjäkäyntivirta.

Kokeellisen osuuden tuloksena todettiin, että yksittäisillä mittausmenetelmillä ei havaita kaikkia staattorikäämityksen vaurioita. Kokeellisten mittausten tuloksena kuitenkin oli, että mittausmenetelmien (syöksyaaltotestaus ja resistanssimittaus) yhteiskäytöllä voidaan havaita staattorikäämityksen vauriot.

The operations of electric motors and electric motor controllers were investigated in this thesis. Main research targets were the three-phase squirrel cage motor and motor con-trols. In addition, the history of electrical motors was reviewed.

As the actual objective of this thesis, squirrel cage motor fault modes, their causes and consequences were investigated. Faults were divided into bearing, stator and rotor faults. A variety of methods to detect these faults were surveyed. The work aimed at finding a method of measurement, which could anticipate the faults of a squirrel cage motor in intermittent use.

A variety of measurement methods to detect squirrel cage motor faults were investigated in the theoretical part of this thesis. The experimental part of this thesis was aimed to prove the feasibility of these measurement methods in detecting stator coil faults. This was done by measuring four identical motors, which had different stator faults (open coil connection, turn to turn, coil to coil and phase to phase short-circuit faults). Used methods of measuring were resistance measurement, insulation resistance measurement and surge tests. In addition to these a no-load test was carried out, in which the engine was under sensory monitoring, and the no-load current was measured simultaneously.

The results showed that an individual measurement method will not detect all types of stator coil faults. Experimental measurements showed, that with the joint operation of measurement methods (surge test and the resistance measurement), all types of stator coil damage can be detected.