MONITORIZARE SI DIAGNOZA IN SISTEME ELECTROMECANICE 007-008 CET - CURS 1 1
TERMENI UZUALI: situaţie de defect - deteioaea sau înteupeea capacităţii unui sistem de a asigua o funcţie ceută în condiţiile de funcţionae specificate diagnoza - include etapele de izolaeşi identificae a defectelo deteminaea tipului de defect, a locului de poducee a defectului şi a momentului de detectae deteminaea măimii şi compotăii în timp a defectului, espectiv a cauzei cae a geneat defectaea constatată. 007-008 CET - CURS 1
Modul de monitoizae a stăii sistemului (condition monitoing module): ansamblul tutuo echipamentelo cae asiguă peluaea şi analiza semnalelo din sistem, detecţia şi diagnoza defectelo Tehnologii de monitoizae si diagnoza Analiza vibatiilo Spectogafia Temogafia Analiza fluidului de ungee/acie Analiza sistemelo electice 007-008 CET - CURS 1 3
ANALIZA VIBRATIILOR 007-008 CET - CURS 1 4
acceleometu Fiecae tip de defect se egaseste in anumite fecvente in spectum vibatiilo 007-008 CET - CURS 1 5
Sistem de monitoizae si diagnoza Taductoi Placa de achizitie PCI/PXI/CompactPCI PC Masina Measuement & Automation SW 007-008 CET - CURS 1 6
Pozitionaea acceleometului 007-008 CET - CURS 1 7
Pocesaea semnalului Domeniu timp Domeniu fecventa 007-008 CET - CURS 1 8
ANALIZA TEMPERATURII Utilizand taductoi de tempeatua temocuple, de exemplu Utilizand camee cu infaosu pentu vizualizaea si masuaea enegiei temice Temogafia Se bazeaza pe faptul ca oice cop, cu tempeatua peste sau sub 0 C emite caldua. 007-008 CET - CURS 1 9
Pentu motoaele electice Ventilatie blocata Supasacina Alimentae nesimetica Temogama si pofilul vaiatiei tempeatuii la o ventilatie coespunzatoae 007-008 CET - CURS 1 10
Temogama la alimentae simetica Temogama la alimentae nesimetica o faza nealimentata 007-008 CET - CURS 1 11
Cutia cu bone - temogama Obsevatie. Faza este nealimentata. 007-008 CET - CURS 1 1
Pentu lagae Mediul de lucu Supasacini Gaze Paf Umiditate 007-008 CET - CURS 1 13
Temogama a doua lagae: unul deteioat datoita umiditatii si unul faa pobleme 007-008 CET - CURS 1 14
Laga cu pobleme Laga faa pobleme 007-008 CET - CURS 1 15
Echipament electic Contactoae Fuzibile 007-008 CET - CURS 1 16
ANALIZA FLUIDULUI DE UNGERE/RACIRE Pezenta uno paticule metalice: pin spectometie. Indicato al unei uzui Aciditatea: oxidae datoita tempeatuilo inalte, paticule de apa, sau utilizaea indelungata Vascozitatea: poate fi modificata la contaminaea cu funingine sau datoita oxidaii. Diluaea: la motoaele temice poate epezenta o poblema la sistemul de injectie. Se masoaa pin comatogafie. 007-008 CET - CURS 1 17
ANALIZA SISTEMULUI DE ACTIONARE ELECTRICA Exista o gama laga de metode pentu monitoizae si diagnoza in sisteme de actionae electice, functie de tipul si localizaea defectelo. Defecte La nivelul cicuitului de fota La nivelul convetoului electomecanic Ale cicuitului electic Ale cicuitului magnetic Mecanice 007-008 CET - CURS 1 18
Metode de monitoizae si diagnoza in SAE Pe baza unui model al sistemul de actionae Pe baza estimaii paametilo sistemului Pin analiza uno maimi impotante : cuenti, tensiuni, cuplu, flux de scapai, etc 007-008 CET - CURS 1 19
ARMONICI IN MASINI ELECTRICE DE CURENT ALTERNATIV 007-008 CET - CURS 1 0
Amonici in masinile electice Amonici de spatiu: datoita distibutiei solenatiei in intefie Amonici de timp: datoate amonicilo suselo de alimentae convetoae eteaua de alimentae 007-008 CET - CURS 1 1
Mod de lucu Distibutia solenatiei inductoae in intefie Fluxul in infasuaile inductoae Dezvoltae in seie Fouie Amonici de cuent ce pacug infasuaile inductoului Fluxul in infasuaea indusului Amonici de cuent ce pacug infasuaile indusului Dezvoltae in seie Fouie Distibutia solenatiei indusului in intefie 007-008 CET - CURS 1
Distibutia solenatiei unei bobine (pentu un pol) (1-ζ)Θ b ζθ b τ p / τ p / τ p / τ p / y x Θ b y τ c x τ c τ p τ p O Θ b Ni(t) 007-008 CET - CURS 1 3
007-008 CET - CURS 1 4 PERTURBAŢII ASUPRA REŢELEI DE ALIMENTARE - ARMONICI < < Θ < < Θ < < Θ Θ p b p b b p b b b b b x x x x τ τ τ ς τ τ τ ς τ ς 1 ) (1 1 1 1 0 ) (1 ) ( Θ Θ 1 ) cos( ) ( τ π p x b b x Dezvoltae in seie Fouie Θ b Ni(t)
PERTURBAŢII ASUPRA REŢELEI DE ALIMENTARE - ARMONICI Bobina b π Gup de n b bobine Θ Θ ( x) gup ( x) Ni( t) Ni( t) π 1 1 π τ b sin τ p n b b 1 1 1 π τ b sin τ p x cos( π ) τ p x cos( π ) τ p x Distibutia solenatiei unui gup de 3 bobine concentice, cu latimi difeite, inseiate. τ 1 τ τ 3 τ p 007-008 CET - CURS 1 5
PERTURBAŢII ASUPRA REŢELEI DE ALIMENTARE - ARMONICI Pentu o masina cu p poli si m faze, solenatia totala pe amatua Θ total ( x, t) N π mp g 1 n b I g 1 1 k g [ sin( α β) + sin( α + β) ] Inductia magnetica in intefie B( x, t) µ Θ ( x, t) µ 1 mp 0 total 0 N n ) bi g kg δ c πδ c g 1 1 [ sin( α β ) + sin( α + β ] 007-008 CET - CURS 1 6
MASINA DE INDUCTIE Rotoul in colivie! Fiecae cestatua contine un conducto de sectiune mae..! Toate baele sunt legate in scutcicuit. Paametii masinii de inductie: m - numaul de faze p numaul de poli g numaul de gupui de bobine pe faza c numaul de bobine pe gup Z numaul de cestatui otoice 007-008 CET - CURS 1 7
Roto bobinat! Rotoul ae un bobinaj asemanato cu cel statoic.! Infasuaile sunt accesibile pin bone Paamètes de la machine à induction: m - numaul de faze p numaul de poli g s numaul de gupui de bobine pe faza in stato c s numaul de bobine pe gup in stato g numaul de gupui de bobine pe faza in oto c numaul de bobine pe gup in oto 007-008 CET - CURS 1 8
PERTURBAŢII ASUPRA REŢELEI DE ALIMENTARE - ARMONICI N i 1 i 1 3 i 3 007-008 CET - CURS 1 9
PERTURBAŢII ASUPRA REŢELEI DE ALIMENTARE - ARMONICI Θ fgb (α) Phase 1 Phase 3 Phase Phase 1 Phase 3 Phase Phase 1 Phase 3 Phase Phase 1 Phase 3 Phase α 0 π π Distibuţia solenaţiei statoice pentu maşina de inducţie consideată 007-008 CET - CURS 1 30
007-008 CET - CURS 1 31 PERTURBAŢII ASUPRA REŢELEI DE ALIMENTARE - ARMONICI ( ) + 3 sin ) ( 3 sin ) ( sin ) ( π ω π ω ω t I t i t I t i t I t i c b a Cuenti statoici 1 6, sin sin 6 ), ( 1 6, sin sin 6 ), ( 3 1 3 1 + Θ + Θ k x t p I N x t k x t p I N x t p b p cb s a s s p b p cb s a s s τ π ω π τ τ π τ π ω π τ τ π Solenatie statoica Flux indus de cate solenatia statoica int-un ochi otoic ( ) ( ) + + Φ + Φ Φ 1 6, 1 sin 1 6, 1 sin ) ( max max k Z k p t t k Z k p t t t s k π π ω ω π π ω ω
007-008 CET - CURS 1 3 Ochiul k π/z Z Z k t p π π ω α + 1) ( 1 Z Z k t p π π ω α + + 1) ( Rotoul in colivie: Z ochiui otoice
Rotoul bobinat: Z cestatui otoice m faze otoice α ω p π ( b 1) 3 t + + τ π τ cb p Bobina b a otoului α ω p π ( b 1) 3 1 t + τ π τ cb p N 007-008 1 3 CET - CURS 1 33
PERTURBAŢII ASUPRA REŢELEI DE ALIMENTARE - ARMONICI d s π π ek, Φk ( t) [ 1µ ( 1 s) ] ωφmax cos ωt µ ωt µ dt p Z ( k 1) T.e.m. indusa de cate solenatia statoica int-un ochi otoic f f oto oto [ 1 ( 1 s) ] f, 6k + 1 [ 1+ ( 1 s) ] f, 6k 1 Fecventele componentelo spectale ale cuentilo otoici 007-008 CET - CURS 1 34
007-008 CET - CURS 1 35 PERTURBAŢII ASUPRA REŢELEI DE ALIMENTARE - ARMONICI 1 3 4 5 Q Infasuaea echivalenta a otoului în colivie. Solenaţia coespunzatoae unei faze otoice < + Θ + Θ < Θ Θ π α π ς π α π ς π α ς α 1, 1 1, ) (1 1,0 ) ( max max max k k k k Z k Z k Z k Z k ( ) { } + ± Θ Z k p t s Z I t 1 1,max sin sin 1 ), ( γ γ ω γα πγ γ π α µ Dezvoltae in seie Fouie
PERTURBAŢII ASUPRA REŢELEI DE ALIMENTARE - ARMONICI τ p τ p F maxk π/z 3π/Z 5π/Z 7π/Z 9π/Z 11π/Z 13π/Z 15π/Z 17π/Z 19π/Z 1π/Z 3π/Z 5π/Z 7π/Z Distibuţia solenaţiei otoice de-a lungul întefieului. 007-008 CET - CURS 1 36
PERTURBAŢII ASUPRA REŢELEI DE ALIMENTARE - ARMONICI Pentu tensiunea electomotoae indusă în bobina statoică ezulta amonici de cuent de fecvenţă f stato γ Z p (1 s) ± 1 f Odinul amonicii (γ) 1 4 5 Fecvenţa amonicii [Hz] 637 144 698 3485 [db] 0-50 -100-150 50Hz 637Hz 144Hz 6 4171.5-00 8 5546-50 0 400 800 100 1600 f[hz] 9 6133 Spectul de fecvenţe al cuentului statoic 007-008 CET - CURS 1 37
MASINA SINCRONA Stato(indusul) Roto(inducto) Roto cu poli inecati (infasuai distibuite in cestatui otoice) Roto cu poli apaenti (infasuai concentate sau magneti pemanenti) 007-008 CET - CURS 1 38
Roto cu poli apaenti Bobine otoice concentate sau magneti pemanenti pe oto N S Θ α τ b τ p 007-008 CET - CURS 1 39
Solenatia dezvoltata de infasuaea/magnetul pemanent otoic: Θ 1 ( α, t) Θ,,max ( t) cos pα cu t) Θ,,max( cons tan t 007-008 CET - CURS 1 40
Roto cu poli inecati Θ fgb (α) α 0 π π 007-008 CET - CURS 1 41
007-008 CET - CURS 1 4 Solenatia dezvoltata de infasuaea otoica: Θ Θ c b p c b x k cni x x 1 1 ) ( cos 1 ) ( ) ( π τ π
Conexiunile infasuaii statoice α α ω p π ( b 1) 3 s 1s t + ω p π ( b 1) 3 s s t + + τ cbs π τ τ π τ ps cbs ps Bobina b s a statoului N 1 3 007-008 CET - CURS 1 43
007-008 CET - CURS 1 44 Expesia fluxului cae inlantuie bobina statoica b s pin amonica otoica e data de : α δ α µ α α d l t da B t c S c b k s s s Θ Φ 1 ), ( ) (, 0,
Fluxul total in bobina b s : Φ b s ( t) cos ω t + π ( bs 1 p ) Φb s, 1 3 Tensiunea electomotoae indusa in bobina b s : e b s d Φ b ( t) s dt E cos ω t + π ( bs 1 p ) bs,,max 1 3 Fecventele ce vo apae in cuentul statoic: f stato f souce 007-008 CET - CURS 1 45
APLICATII 007-008 CET - CURS 1 46
Diagnoza in masini electice Defecte in masini electice electice magnetice mecanice DEZECHILIBRE otoice statoice 007-008 CET - CURS 1 47
Diagnoza in masini de inductie Defecte electice Bae sau inele upte Scutcicuite statoice sau otoice Dezechilibu CURENT FLUX CUPLU 007-008 CET - CURS 1 48
Expesia cuplului electomagnetic dezvoltat de o masina de inductie T 1 j N i h 1k 1 s h i k dl d s h,k θ i s h cuentul ce pacuge bobina h a infasuaii statoice i k cuentul ce pacuge ochiul h otoic L s h,k inductanta mutuala inte bobina h statoica si ochiul k otoic 007-008 CET - CURS 1 49
Applications Inductanta mutuala inte un ochi otoic si o infasuae statoica Infasuaea statoica m ochiul k-1 k-1 k k+1 Maille k Ochiul k+1 Inductanta mutuala inte ochiul k otoic si infasuaea statoica m α Inductanta mutuala inte ochiul k+1 otoic si infasuaea statoica m α 007-008 CET - CURS 1 50
f f f f 1toque 1toque 1toque 1toque [ α + β + (1 s) ] fsup ply [ α + β (1 s) ] fsup ply [ α β + (1 s) ] fsup ply [ α β (1 s) ] fsup ply Z α q s p ( 1 ) ± 1 β 1 µ ( 1 s) Un spectu foate bogat in amonici 007-008 CET - CURS 1 51
DEFECTE ELECTRICE STATORICE 007-008 CET - CURS 1 5
Θ fgb (α) Masina de inductie faa defecte A + A- A + A - A + +A - A - Θ fgb (α) A 1+ A1- A + A - Masina de inductie cu scutcicuit in faza 1 gupul A 1+ +A - A 1- +A - A 1- +A + 007-008 CET - CURS 1 53
Solenatia statoului faa defecte Θ 3NI 3 τ π cb sin sin 1 π b 1 τ p [ ωt pα ] s ( t, x) µ 6 k± 1, k 0,1,,... Solenatia statoica cu defecte statoice (scut cicuit) Θ s ( ωt µ pα ) + + Θ sin( ωt α ) ( α, t ) Θ sin µ max 1 1 sc sc max 6 k± 1, k 0,1,,... sc 1,3,5,... sc 007-008 CET - CURS 1 54
Masina de inductie faa defecte Masina de inductie cu 6 spie in scut-cicuit [db] 0-40 50Hz 631Hz 731Hz 1313Hz 1413Hz [db] 0-40 50Hz 63Hz 73Hz 1314Hz 1413Hz -80-80 -10 0 400 800 100 1600 [Hz] -10 0 400 800 100 1600 [Hz] Cuent statoic 007-008 CET - CURS 1 55
0 Masina faa defect -50-100 0 400 800 100 1600 [Hz] 0 Masina cu 3 spie in scutcicuit -50-100 0 400 800 100 1600 [Hz] 0 Masina cu 6 spie in scutcicuit -50-100 0 400 800 100 1600 [Hz] CUPLU ELECTROMAGNETIC 007-008 CET - CURS 1 56
Concluzii Vom egasi amonici in plus in spectele cuentului statoic si al cuplului in cazul in cae sunt defecte in masina 007-008 CET - CURS 1 57
DEFECTE ELECTRICE ROTORICE 007-008 CET - CURS 1 58
Solenatia otoului faa defecte Z I,max 1 πγ Θ, ( α, t) sin sin π γ 1 γ Z { γα ± s ωt} γ qz ± p, q 0,1,... 6k ± 1, k 0,1,,... Solenatia otoului cu defecte otoice N I, max 1 Θ ( α πγ π, t) sin sin γα ± s ωt + ( γ p) k k 1 π γ 1 γ Z µ Z γ 0,1,,... γ pi, i N Ruptua a doua bae 007-008 CET - CURS 1 59
Inductanta mutuala inte infasuaea m a statoului si noul ochi otoic fomat infasuaea m a statoului k-1 k+1 Noul ochi fomat Inductanta mutuala inte infasuaea m a statoului si noul ochi otoic α Vom egasi amonici in plus in spectele cuentului statoic si al cuplului in cazul in cae sunt defecte in masina 007-008 CET - CURS 1 60
Masina sanatoasa [db] -40-80 [db] 0 00 400 600 800 [Hz] Masina cu 5 bae upte -40-80 0 00 400 600 800 [Hz] f µ µ (1 s) ± 1 p stato f susa 007-008 CET - CURS 1 61