|
|
ElectricPower Research Institute (EPRI) tarafından elektrik motor
arızalarınınkökenin ne olduğuna yönelik yapılan araştırmalarda, elde
edilen sonuçarızaların %53 oranında mekanik ve %47 elektriksel
problemlerlerdenkaynaklandığını ortaya koymuştur. Mekanik problemler
titreşim ve termalanalizler ile takip edilirken, elektriksel problemler
izolasyontestleri, direnç ölçerler, high-pot ve surge testleri ile
izlenmeyeçalışılmıştır. Halen elektriksel arızaların önceden tespiti
için farklıyöntemler geliştirilmektedir.
Elektrik motorlarındaki arızaların önceden tespiti ne sağlayacak?
o Çalışma veriminin artırılmasını,
o Enerji maliyetinde ortalama olarak %10 ile %14 arasında azalma
o Bakım giderlerinin azalmasını
o Personel üzerindeki beklenmedik duruşların sebep olduğu stresin ortadan kalkması
1. Test Cihazları
Sınıflandırması
Motor arızalarını bulmada kullanılmakta olan test cihazları 3 ana grup ve 2 alt grup altında düşünülebilir. 3 ana grup;
o Dinamik Elektrik Test Cihazları: Motor çalışırken elektriksel test imkanı sunarlar.
o Dinamik Mekanik Test Cihazları: Motor çalışırken mekaniksel test imkanı sunarlar.
o Statik Elektrik Test Cihazları: Elektriksel testlerin motor statik halde iken yapılmasını sağlarlar.
2 Alt sınıf ise;
oTest Metreler: Motorun her iki pozisyonunda iken test imkanı
sunan,ancak temel bilgileri sağlayan test cihazlarıdır. Analiz
imkanısunmamakla birlikte ön bilgi temin ederler.
o Analizörler: Problemlerin teşhisini sağlayabilecek detaylı bilgi sunarlar.
1.1 Dinamik Elektrik Test Cihazları
1.1.1 Test Metreler
oVoltmetreler: Volt biriminde ölçüm yapabilen bu cihazlar
elektrikselvoltajın ölçülmesi imkanını sunarlar. AC veya DC olarak
ölçüm yapabilenbu cihazlar voltaj düşmeleri veya voltaj dengesi
hakkında bilgi edinmekamacı ile kullanılabilirler. Genellikle
voltmetreler diğer testleri deyapabilen cihazlara eklenmişlerdir.
o Ampermetreler: Akım miktarıhakkında bilgi veren cihazlardır. Motor
yükünün tespiti için gerekliolan akım bilgisi bu tip cihazlarla
edinilebilir.
o Watt Metreler: Motorlarda güç faktörünün tespitinde gerekli olan ve yapılan işin birimi olan bu tip cihazlar ile ölçülebilir.
1.1.2 Analizörler
Dinamik olarak analiz imkanı sağlayan temel cihaz sınıfları aşağıdaki gibidir;
oBesleme Enerjisi Analizörleri: Besleme enerjisindeki
dalgalanmaları,harmonik oluşumlarını, değişimleri ve benzer elektriksel
bozulmalarıtespit ederek besleme enerjisinin kalitesini tayin
etmenizisağlayabilecek test cihazlarıdır.
o Dinamik Verim Ölçerler: Bu tipcihazlar yaklaşık olarak motorun verim
eğrisini çıkartabilecek şekildedizayn edilmişlerdir. Motorun farklı yük
durumlarındaki elektrikselverilerini toplayarak, IEEE Standardı
(Institute of Electrical andElectronics Engineers) ile orantılı olarak,
motor verimliliğinintespitini sağlarlar. Bu cihazlar kendi başlarına
motor arızalarınıntespitinde kullanılmamakla birlikte, sıklıkla dinamik
motor sargıanalizlerinde kullanılırlar.
o Dinamik Motor Sargı Analizörleri:Motor akım eğrisinin analizörleri
olarak da bilinen bu tip cihazlarmotor çalışırken test yapma
yeteneğindedirler. Rotor kısa devreçubuklarının ve besleme enerjisinin
kontrollerinde, ve bazı elektrikselsorunların giderilmesinde sıklıkla
kullanılırlar.
o Mekanik Analizörler:
oTermal Analizörler: Termal analizlerdeki temel prensip,
elektrikselolarak çalışan sistemlerde, bir çok elektriksel ve mekanik
probleminaşırı ısınan noktaların tespiti ile tanımlanmasıdır.
Noktasalısınmalara, arızalı rulman elemanı veya kaplin ayarsızlığı gibi
mekanikarızalar sebep olabileceği gibi, gevşek elektriksel bağlantı
noktaları,elektriksel arklar gibi elektriksel problemler de sebep
olabilir.Elektriksel arızanın sebep olacağı ısınma direkt olarak o
andaki yükleilgilidir. Örneğin 2 ohm luk bir direnç üzerinden geçen 10
amperlikakım 200 watt lık bir enerjinin ısı yolu ile kaybolmasına
sebepolacaktır.
Tablo 1 de sürekli yapılan termal kontrollerde tespitedilen sıcaklık
değişimlerine göre uygulanması önerilen müdahalelersunulmuştur.
o Titreşim Analizörleri: Sonuçta titreşimüretebilen mekanik arızaların
ve bazı elektriksel arızaların tespitindekullanılabilen analizörlerdir.
Motorlarda titreşim analizi ile eksenelayarsızlıklar, rulman ve
yataklama problemleri, balanssızlık gibimekanik kökenli sorunlar ile,
rotor kısa devre çubukları ile sargı vehava boşluğundaki problemleri
içeren bazı elektriksel arızalar tespitedilebilir.
1.2 Statik Elektrik Test Cihazları
oOhm ve Miliohm Metreler: Bir devredeki direnci ölçmek
içinkullanılırlar. Gevşek bağlantıların ve problemlerin tespiti için
fazlararasındaki direnç değerlerinin veya daha önce yapılan ölçümlerle
eldeedilen değerlerin karşılaştırılması genellikle uygulanan yöntemdir.
oMeger (İzolasyon direnci ölçer): Meg-ohm metre olarak da bilinen
bucihazlar ile izolasyon direnci bazen terra-ohm mertebelerine
kadarölçülebilmektedir. Megerin çalışma prensibi toprağa olan akım
kaçağınıölçmek ve bunu mega-ohm a çevirmektir. Bu yöntem ile
arızabulunabilmesi için sargı ile toprak arasında direkt bir bağlantı
olmasıgerekmektedir. IEEE 43-2000 standardında önerilen en az
izolasyondirenci 5 meg-ohm dur.
o High-Potantial İzolasyon Metreler:"Hi-pots" olarak da bilinen test
yönteminde AC veya DC yüksek gerilimuygulanarak motordaki izolasyonun
bu gerilime dayanıp dayanmadığıkontrol edilir. Toprak izolasyonunda
herhangi bir hasar veya aşırıkirlilik mevcut ise yüksek voltaj nedeni
ile izolasyon tamamen tahripolacaktır.
o Surge Test Cihazı: Yüksek voltaj ve yüksek akım ileçok fazlı
motorlarda iki sarıma aynı anda sinyaller yollanır. Businyaller motor
sarımlarında bir devir yapar ve akım dalga formuanalizi ile,
topraklamada, kısa devrede ya da bobinlerde bir sorun olupolmadığını
ortaya çıkarılır. Bazı durumlarda surge testi elektrikmotorunuz için
zararlı olabilir.
o Statik Motor SargıAnalizörleri: Empedans ölçümünün temelini
oluşturduğu bu cihazlar ilefaz-faz arasında, spirler arasında ve
faz-toprak arasında kısa devreolup olmadığı, rotor eksantrikliği, rotor
kısa devre çubuklarındaproblem olup olmadığı veya rotor döküm
gövdesindeki problemler hakkındabilgi sahibi olunabilir. Analiz
karşılaştırma tabanlıdır. Fazlararasında ölçülen parametrelerin yüzde
olarak farklılıklarının limitlerdahilinde olup olmadığına bakılır.
Sonuçta hangi elektriksel arızanınne boyutta olduğu tespit edilebilir.
2. Statik Motor Sargı Analizörleri (BJM All-Test® Cihazları)
Statikmotor analizlerindeki temel amaç, bir elektrik
makinasındakielektro-manyetik özelliklerin ölçülerek sargılara zarar
vermedenelektriksel olarak kondisyon takibine imkan sağlamaktır. AC ve
DCmotorlarda, jeneratörlerde, alternatörlerde, trafolarda vb.
bobininbulunduğu makinalarda bu test cihazları kullanılmaktadır. Bu
cihazlarfirmamız tarafından hizmetlerimizde kullanılmakta ve
isteyenkullanıcılara da temin edilmektedir.
2.1 Ölçülen Temel Parametreler
Basitbir motor devresi direnç, empedans, endüktans, kapasitans ve faz
açısıgibi temel özelliklerle nitelendirilir. Bu özelliklerin
belirliperiyotlarda kontrol edilmesi ise motorun sağlığı hakkında
bilgisağlayacaktır.
Bir elektrik motorundaki sargılar 120° açı ileyerleştirilmişlerdir.
Yani teorik olarak dengede olarak kabuledilirler. Bundan dolayı elde
edilen ölçüm sonuçlarının diğer faz ilekarşılaştırılması problemin
tespitinde büyük kolaylık sağlayacaktır.Fazlar arasında voltaj dengesi
olduğunun kabul edilmesi, elektrikselproblemlerin tespitinde empedans
kontrolünü ön plana çıkarmaktadır.Empedans değeri aşağıda verilen
formül ile hesaplanmaktadır.
Formülde R akım direnci, XL =2?* * L endüktif reaktans (sargının AC akım direnci) ve Xc= 1/(2?* * C) kapasitif reaktansdır.
Formüldede görüldüğü gibi empedans değerinde bir etken olan Endüktans
değeri,aşağıda belirtilmiş olan etkenlerden direkt olarak etkilenir.
o Rotorun stator sargılarına göre konumu
oRotor kalitesi ki bu döküm kalitesine, kısa devre çubukları
sağlığına,rotorun eksantrikliğine ve laminasyon kalitesine direkt
bağlıdır.
o Stator sargı tipi.
oSpirler arasındaki endüktans. Uygun sarım sayısında ve uygun
kalitedekispirlerden oluşmuş bobinler yine uygun şekilde motor
içerisindekiyerlerini aldığında, fazlar arasında endüktans ve sonuç
olarak daempedans değerlerinin dengede olması beklenir. Spirler veya
fazlararası kısa devre olması durumunda ise endüktansta değişmeler
olacak vebu da empedansın ve faz açısının fazlar arasındaki
dengesinibozacaktır.
2.2 Akım / Frekans Testi - I/F
Bir elektrikmotorundaki empedans ve endüktans değerleri -yukarıda da
bahsi geçtiğigibi- rotor pozisyonuna göre değişim gösterebilir. Bundan
dolayı buparametrelerde ölçüm yapmanın yanı sıra rotor
pozisyonundanetkilenmeyecek özel testlerinde yapılması gerekmektedir.
Bu durumdayapılması gereken, referans bir frekansta elde edilmiş akım
değerinin,frekans iki katına çıkarıldığında alacağı değerin her üç
fazda kontroledilmesidir. Elde edilen sonuç fazlar arasındaki durumun
gerçekgörüntüsü olacaktır. Bir sargıdaki empedans direnç,
endüktans,kapasitans ve frekans etkenlerini içerdiğinden dolayı, artan
frekansdeğerinin karşılığında asıl azalma %15 ile %50 oranında
akımdagözlenmelidir. Bu azalma her üç fazda da aynı olmalıdır. Ancak
birarıza başlangıcında veya arıza durumunda farklılıklar gözlenecektir.
2.3 Analizler ve Değerlendirmeler
Statorsargılarında ve rotorlarda bazen üretimden kaynaklanan
hatalararastlanılabilir. Ne türde olursa olsun bütün elektriksel
arızalarmotorun güvenirliliğini ve enerji verimini olumsuz yönde
etkiler.
Motor sargılarında başlıca 4 tip arıza bulunmaktadır.
o Spirler arası kısa devre: Aynı bobinde bulunan spirler arasında bulunan kısa devre
o Bobinler arası kısa devre: Aynı fazda bobinler arası kısa devre
o Fazlar arası kısa devre: Farklı fazlardaki bobinler arası kısa devre
o Topraklama hataları: Faz ile toprak veya bobin ile toprak arasındaki izolasyon zayıflığı
Sargıhataları izolasyonun yaşlanmasına, kirliliğe, aşırı ısınmaya, tek
fazakalmaya, hasarlı bobin veya malzeme kullanılmasına, laminasyona
veyafazlar arasındaki balanssızlığa bağlı olarak oluşabilir. Bu
arızalarınbüyük bir kısmı zamanla oluşabilecek türdendir.
Rotorda sıklıkla görülen arızalar ise;
oKısa devre çubuklarında kırık veya çatlak: Bu soruna kalkış
anındakizorlanmalar, aşırı ısınma vb. problemler sebep olurlar.
Çubuklardakikırık veya çatlaklar stator ve rotorda endüktans kaybına
neden olurlar.Çalışma esnasında bu durum titreşime ve rotor çubuklarını
saran birısınmaya neden olur. Bu da sonuçta diğer çubuklarda da
benzersorunların oluşması için zemin hazırlar.
o Döküm boşlukları: Dökümrotorlarda rastlanılan bu sorunun benzeri
bakır alaşımlı rotorlarda dayüksek direnç noktaları oluşumu şeklinde
görülür. Alüminyum dökümrotorlarda ise döküm boşlukları motorun
operasyonu üzerinde etkilideğildir. Bununla birlikte bazı durumlarda bu
boşluklar kısa devreçubuklarındaki kırık gibi davranabilmektedirler.
Döküm boşluklarıendüktans ve empedans ölçümleri sonucu tespit
edilebilir.
o Havaboşluğu problemleri: Eksantrik hava boşluğu motorda titreşim
oluşmasınave sonuçta motordaki mekanik elemanların arızalanmasına
nedenolacaktır.
Elektrik motorlarında sıklıkla rastlanılan yukarıdabahsi geçen bütün
arızaların tespiti Statik Motor Analizi (All Testyöntemi) ile
mümkündür. Fakat yapılacak bu analizlerdeki amaç ölçümparametrelerin
mutlak değerlerine ulaşmak değil, sonuçta fazlararasında bu
parametrelerde nasıl bir denge olduğunu görmektir.
Aşağıda deneysel olarak yaratılmış arıza durumlarında yapılan ölçümlerden elde edilen sonuçlar incelenmiştir.
oDirenç: Ölçümler sonucunda elde edilen direnç değeri 0.300 ohm
unaltında ise fazlar arasında görülecek olan farklılık sadece
kabloboyundaki farklılığı işaret edecektir. 0.300 ohm un yukarısında
isefazlar arası farklılık %5 i geçmemelidir. Bu limitin üzerinde
birbalanssızlık var ve I/F değeri ile faz açısı değeri dengede ise
gevşekbağlantı sebep olabilir. Eğer benzer dengesizlik I/F değerinde ve
fazaçısında da gözleniyor ise ciddi şekilde bir sargı arızası mevcuttur.
oEmpedans (Z) ve Endüktans (L): 3-fazlı bir elektrik motorunda
rotorpozisyonu ve/veya rotor arızası direkt olarak empedans ve
endüktansdeğerlerini etkileyecektir. Düşük devirli motorlar oldukça
dengeli Z veL değeri sergilemelerine karşın, devir arttıkça -örneğin 2
kutuplu birmotorda (3000 rpm)- bu değerlerde denge bozulmaları
görülebilir. Testsadece Z ve L dengesizliği gösteriyor ise sorun bir
sargı hatası kadarciddi olmayabilir. Bu durumda rotor 90°'lik açıyla
çevrilmeli ve buölçümler tekrarlanmalıdır. Bu durumda Z ve L
değerlerinin de aynı yöndedeğişmeleri beklenir. Ayrıca Z ve L
değerlerinin 3 fazdaki çizmişoldukları doğru birbirlerine paralel
olmalıdır. Mesela 3-fazda okunandüşük-Z, orta-Z, yüksek-Z değerine
karşın; yine 3-fazda düşük-L, orta-Lve yüksek-L değerleri okunmalıdır.
Empedansdaki normal dışı davranışlaraşırı ısınma veya sargılardaki
kirliliği işaret edebilir. Endüktanstagörülecek sapmalar ise rotor
arızalarını gösterir. Eğer Z ve L da sapmavar ve buna karşın paralel
sapmalar faz açısında veya I/F değerindegözleniyor ise ciddi bir sargı
arızası işaret ediliyordur.
o FazAçısı ve I/F değeri: Bobinler, fazlar veya spirler arasındaki
kısadevrenin olduğunu gösterebilecek en önemli testlerdir. Faz
açısıdeğerinin fazlar arasında en fazla 1 (derece) farklılıkta olması,
I/Fdeğerinde ise frekans iki katına çıkartıldığında akım değerinin
-%15ile -%50 arasında azalması ve fazlar arasında en fazla 2
farklılıkolması istenir. -%50 den daha fazla bir azalma (mesela -%54)
kesinliklebir kısa devreyi işaret eder.
2.4 Statik Motor Analizörleri Kullanım Sahaları
Statik motor sargı analizörleri ile elektrik aşağıda belirtilen arızalar tespit edilebilmektedir;
o Spirler arası kısa devre ve arıza
o Bobin arızaları ve bobinler arası kısa devreler
o Faz arızaları ve fazlar arası kısa devre
o İzolasyon hataları
o Bağlantı ve kablo hataları
o Rotor eksantrikliği
o Kırık veya çatlak kısa devre çubukları
o Döküm boşlukları
Uygulama Sahaları
Bu analizörler ile bobinin bulunduğu bütün
makinalarda yukarıda belirtilen arıza tespitleri yapılabilir.
o AC/DC Motorlar
o Jeneratorler/Alternatorler
o Tezgah Motorları
o Servo Motorlar
o Kontrol Trafoları
o Çevirici ve Dağıtıcı Trafolar
BJM-All Test cihazları ile ilgili daha fazla bilgi firmamızdan temin edilebilir.
kaynak: Dr. İbrahim H Çağlayan, Makine Y. Müh. Mehmet Yılmaz
VibraTek Ltd Şti. |
|
Ana Sayfa
