Đo và phân tích đáp ứng tần số cho máy điện quay (Phần 2)

17/08/2018
7

Tác giả: Stephanie Uhrig | stephanie.uhrig@omicronenergy.com

2.4. Đo đáp ứng tần số

Hình 8: Thiết bị chưa kết nối với PC

 

Sau khi kết nối máy điện quay với FRANEO 800, bắt đầu các phép đo riêng biệt. Chuyền sang tab “Measurement” (hình chữ nhật màu xanh lá cây trong hình 8). Nếu thiết bị đã kết nối với PC, nút start được đánh dấu màu xanh lá cây. Bắt đầu đo bằng cách nhấp chuột vào nút start màu xanh lá cây. Nếu nút start màu xám như trong hình 8, thì nhấn vào biểu tượng ở phía dưới bên trái cửa sổ (được đánh dấu màu đỏ trong hình 8) để kết nối với FRANEO 800 và bắt đầu các phép đo.

Với mỗi phép đo sẽ chỉ ra 1 đường cong đáp ứng tần số. Chúng có thể được ẩn bằng cách khử kích hoạt hộp kiểm tra của dòng tương ứng.

Đường cong đáp ứng tần số đo cho cuộn stator của máy điện quay có một số đặc tính, độc lập giữa mỗi loại (đồng bộ, không đồng bộ, DC, động cơ hoặc máy phát điện) như hình 9.

Đồ thị biên độ bắt đầu tại hằng số không đổi khoảng 0dB. Trong dải tần số đặc trưng thứ hai, đường cong gần như giảm tuyến tính. Độ dốc hơi khác với loại / kích thước của máy điện cũng như chiều dài của phần tuyến tính này. Phần tuyến tính này được theo dõi bởi cộng hưởng và chống cộng hưởng, khác biệt lớn đối với các máy khác nhau.

Đồ thị góc pha bắt đầu ở 0°, theo dõi giảm ít hay nhiều. Tương ứng với sự cộng hưởng và chống cộng hưởng, độ lệch pha thay đổi theo xu hướng chung của nó.

Hình 9: Đáp ứng tần số của các stator máy điện quay khác nhau với đấu nối khác nhau giữa các pha của chúng, đồ thị trên cho thấy biên độ đáp ứng tần số, đồ thị dưới cho thấy độ lệch góc pha.

2.5. Phân tích so sánh đáp ứng tần số

Đánh giá phép đo đáp ứng tần số trên máy điện quay được dựa trên sự so sánh, vì cho đến bây giờ chưa có phương pháp phân tích số nào. Việc đánh giá như vậy, phải đảm bảo việc đấu nối và khả năng tái lặp lại cao của phép đo. Kiểm tra khả năng tái lặp lại của phép đo bằng cách lặp lại phép đo đầu tiên khi kết thúc phiên làm việc. Nếu đường cong giống hệt nhau (xem ở chương 6), có thể giả thiết khả năng tái lặp lại tốt.

Với mỗi kiểu đấu nối stator (pha đơn, đấu hình sao hoặc tam giác) tất cả các pha được phân tích một cách riêng biệt. So sánh giữa pha với pha có thể không hữu ích cho chẩn đoán hư hỏng vì độ lệch giữa các pha có thể rất lớn (hình 35) bao gồm nhiều dạng hư hỏng. Nếu chỉ các pha có đường cong đáp ứng tần số tương tự nhau, việc so sánh giữa pha – pha có thể định vị hư hỏng, nó cho thấy tác động mạnh nhất trong các pha bị ảnh hưởng. Đấu nối giữa các pha có độ nhạy khác nhau với các hư hỏng và các hệ số ảnh hưởng. Vì vậy, nên sử dụng tất cả các đấu nối để đánh giá.

Khi có 1 rotor cực lồi, cuộn dây của cực đơn thích hợp tốt với bản ghi SFRA, vì hình dạng của cuộn dây rất giống nhau. Trong trường hợp này so sánh giữa các cuộn dây là chấp nhận được.

Chú ý: Vị trí của các cực đơn đối với đất hoặc bất kỳ vật gì khác có thể ảnh hưởng đến kết quả.

Nếu rotor không bị tháo ra, chỉ có thể đo được toàn bộ cuộn dây để so sánh với các phép đo trước đó (dấu vân tay). Nếu không có dấu vân tay sẵn có, so sánh với 1 máy điện có cấu tạo tương tự, ví dụ thiết bị tương ứng, có thể được sử dụng để so sánh.

Chú ý: Khi so sánh thiết bị tương ứng, độ lệch lớn được chấp nhận làm cơ sở. Chúng bao gồm đầy đủ ảnh hưởng của hư hỏng. Vì thế khuyến cáo sử dụng 1 dấu vân tay từ máy điện cùng loại bất cứ khi nào có thể.

Các phần sau đây đưa ra các ví dụ về các phản ứng phụ và các dạng hư hỏng, ảnh hưởng của chúng đến đáp ứng tần số.

2.5.1 Cuộn stator – ví dụ về các dạng hư hỏng

Độ lệch giữa các pha

Độ lệch giữa các pha xảy ra do sự khác biệt về cấu tạo liên quan của các pha. Chúng có thể rất lớn (xem ở chương 6). Nếu cấu tạo mỗi pha tương tự nhau, đường cong đáp ứng tần số cũng giống nhau nhiều như có thể thấy ở hình 10, hình 11 và hình 12. Độ lệch xảy ra nhiều hơn ở dải tần số cao hơn, từ cực đại đầu tiên trở đi, trong khi phần hằng số và tuyến tính ở tần số thấp và trung sẽ rất giống nhau.

Hình10: Đo đáp ứng tần số cuộn stator của máy điện không đồng bộ đấu hình tam giác
Hình 11: Đo đáp ứng tần số cuộn stator của máy điện không đồng bộ đấu hình sao

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hình13: Đo đáp ứng tần số pha U cuộn stator của máy phát điện đồng bộ 5,6 MVA (đường màu đỏ: đường tham chiếu, màu hồng: 1 cuộn dây bị ngắn mạch, xanh lá cây: 2 cuộn dây bị ngắn mạch, màu ngọc lam: 3 cuộn dây bị ngắn mạch, xanh đậm: 4 cuộn dây bị ngắn mạch
Hình 12: Đo đáp ứng tần số pha U với cuộn trung tính (đấu sao) cuộn stator của máy phát điện đồng bộ 5,6 MVA (đường màu đỏ: đường tham chiếu, màu hồng: một cuộn dây bị ngắn mạch, xanh lá: 2 cuộn dây bị ngắn mạch, màu ngọc lam: 3 cuộn dây bị ngắn mạch, xanh đậm: 4 cuộn dây bị ngắn mạch)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hình 15: Đo đáp ứng tần số cuộn stator của máy điện không đồng bộ không có kết nối giữa các pha (các pha riêng lẻ)

 

 

Hình14: Đo đáp ứng tần số cuộn dây stator của động cơ một chiều DC 235 kW có điện trở ngắn mạch lớn (màu xanh dương: đường tham chiếu, màu xanh lá cây: điện trở ngắn mạch lớn)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ở ví dụ thứ 2 điện trở ngắn mạch lớn được kiểm tra trên cuộn stator của động cơ một chiều DC 235 kW. Có thể nhìn thấy ở hình 13, quan sát được độ lệch ở dải tần số giữa 1 kHz và 1 MHz. Độ lệch pha cả 2 trường hợp này chủ yếu bị ảnh hưởng trong dải cộng hưởng và chống cộng hưởng.

Trục rotor bị hỏng

Khi đo máy điện lắp ráp, rotor không bị tháo ra, mỗi hư hỏng của rotor sẽ tác động lên đáp ứng tần số của stator. Điều này có thể quan sát được trong ví dụ sau, kiểm tra các trục hư hỏng trong máy điện lồng sóc 55 kVA. Sự ảnh hưởng của trục hỏng có thể quan sát ở tất cả đấu nối như hình 16, hình 17 và hình 18.

Hình 17: Đo đáp ứng tần số trên pha U cuộn stator của máy điện lồng sóc, với các trục hỏng trong lồng sóc (đướng màu xanh đậm: đã sửa chữa, đỏ tía: 1 trục hỏng, hồng: 2 trục hỏng, đỏ: 4 trục hỏng)
Hình 16: Đo đáp ứng tần số pha V với trung tính (đấu hình sao) trên stator của máy điện lồng sóc, với trục lồng sóc bị hỏng (đường màu xanh đậm: đã sửa chữa, đỏ tía: 1 trục hỏng, hồng: 2 trục hỏng, đỏ: 4 trục hỏng)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hình18: Độ đáp ứng tần số trên phà V (đấu hình tam giác) cuộn stator của máy điện lồng sóc, với trục lồng sóc bị hỏng (xanh đậm: đã sửa chữa, đỏ tía: 1 trục hỏng, hồng: 2 trục hỏng, đỏ: 4 trục hỏng)

Thấy được độ lệch biên độ giữa khoảng tần số 1 kHz và 200 kHz, trong khi độ lệch pha chỉ khác nhau giữa tần số 50 kHz và 200 kHz. Phần còn lại của đường cong không bị ảnh hưởng đáng kể. Đối với hư hỏng này độ nhạy các đấu nối dường như thay đổi. Độ lệch lớn nhất được đo ở những pha tách riêng.

Ảnh hưởng của góc quay rotor

Khi đo stator để phát hiện hư hỏng trên rotor, góc quay của rotor ảnh hưởng đến đo đáp ứng tần số. Hình 19, hình 20 và hình 21 cho thấy đáp ứng tần số của máy điện không đồng bộ (từ ví dụ trên) với 4 trục trong lồng sóc bị hỏng tại những góc quay khác nhau của những pha đơn, pha đấu sao và tam giác. Nó có thể quan sát được, các đấu nối cho thấy độ nhạy khác nhau đối với ảnh hưởng này. Đấu hình tam giác cho thấy độ lệch biên độ nhỏ nhất, trong khi đo các pha đơn hoặc đấu hình sao cho thấy độ lệch rõ ràng hơn. Độ lệch pha gần như không ảnh hưởng tới tất cả các đấu nối. Có thể quan sát được độ lệch nhỏ trong vùng cực đại đầu tiên.

Hình19: Đo đáp ứng tần sô trên pha V cuộn dây stator của máy điện không đồng bộ, với 4 trục trong lồng sóc bị hỏng (xanh da trời: 0°, đen: 60°, xanh nhạt: 90°)
Hình 20: Đo đáp ứng tần sồ trên pha V với trung tính (đấu sao) cuộn stator của máy điện không đồng bộ với 4 trục trong lồng sóc bị hỏng (xanh da trời: 0°, đen: 60°, xanh nhạt: 90°)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hình 21: Đo đáp ứng tần số trên pha V (đấu hình tam giác) cuộn dây stator của máy điện không đồng bộ, với 4 trục trong lồng sóc bị hỏng (xanh da trời: 0°, đen: 60°, xanh nhạt: 90°)

Các sợi dây trong cuộn dây statorbị hỏng

Kiểm tra ảnh hưởng của sợi dây trong cuộn dây stator bị hỏng tới đáp ứng tần số. Hình 22 cho thấy bức tranh cuộn stator được kiểm tra. Kết quả thay đổi của hư hỏng này là rất nhỏ. Kết quả trong hình 23, hình 24 và hình 25 cho thấy các đường cong giống nhau ở phần hằng số cũng như phần tuyến tính của biên độ. Ngoài ra góc pha không bị ảnh hưởng trong các dải tần số này.

Hình 22: Bối dây trong cuộn dây stator của 1 máy điện không đồng bộ 45 kWbị hỏng
Hình 23: Đo đáp ứng tần số trên pha đơn của cuộn dây stator với bối dây bị hỏng (đỏ U,xanh da trời V, xanh lá cây W)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hình 24: Đo đáp ứng tần số trên cuộn stator đấu sao với bối dây hỏng (màu cam: UN, màu xanh dương VN, màu xanh lá cây WN)
Hình 25: Đo đáp ứng tần số trên cuộn stator đấu tam giác với bối dây hỏng (màu đỏ: U, màu xanh dương V, màu xanh lá cây W)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Độ lệch giữa các đường cong xuất hiện từ cực đại đầu tiên trở đi. Cực đại đầu tiên vẫn còn tương đối tương tự với tất cả các đấu nối bao gồm cả pha U, quan sát được độ lệch so với các pha khác. Trong trường hợp này, các bối dây bị hỏng thuộc pha U, nhưng không thể chẩn đoán được điểm “mù” vì độ lệch trong thang đo tương tự như độ lệch giữa các pha U, V và W.

2.5.2 Cuộn rotor – ví dụ về dạng hư hỏng

Ngắn mạch giữa các vòng dây trong cuộn dây rotor xảy ra do lực cơ học trên cuộn dây lớn và có thể dẫn đến mất cân bằng, làm hỏng ổ trục máy điện.

So sánh giữa các cực lồi tốt

Kiểm tra khả năng tái lặp lại của các dấu hiệu đáp ứng tần số đo được trên các cực khác nhau của rotor bên ngoài stator. Hình 26 cho thấy các kết quả một rotor 10 cực với 240 vòng dây trên mỗi cực mỗi và hình 27: một rotor đồng phẳng 6 cực với 36 vòng dây.

Hình 27: Đo 3 cực tốt trên 10 cực rotor. Mỗi cực gồm 240 vòng dây
Hình 26: Đo 6 cực tốt trên 6 cực đồng phẳng rotor. Mỗi cực gồm 36 vòng dây

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Trong cả hai trường hợp, các đường cong đáp ứng tần số đều giống nhau ở tần số trên 100 kHz trong pha và biên độ cuộn dây của cùng một rotor. Trong trường hợp có số vòng dây cao hơn (hình 26) có thể quan sát thấy sự khác biệt nhỏ ở cực tiểu ở 5 kHz và 8 kHz, có thể là do điện dung chéo của các cực khác nhau.

Xin mời quý bạn đọc theo dõi tiếp bài viết tại :

https://automationandtesting.vn/app/do-va-phan-tich-dap-ung-tan-so-cho-may-dien-quay-phan-3/

Một số bài viết cùng chủ đề:

https://automationandtesting.vn/app/do-va-phan-tich-dap-ung-dien-moi-cho-may-dien-quay-phan2/
https://automationandtesting.vn/app/chan-doan-cach-dien-chuyen-sau-bang-pho-dien-moi-phan1/
https://automationandtesting.vn/app/dien-tro-cach-dien-va-he-so-phan-cuc-phan-2/
https://automationandtesting.vn/app/dien-tro-cach-dien-va-he-so-phan-cuc-phan-1/
https://automationandtesting.vn/app/do-phong-dien-cuc-bo-pd-cho-cac-may-dien-quay-lon-thi-nghiem-off-line-2/

This entry was posted in . Bookmark the permalink.
024 6683 0230

Send us
an Email

Contact