Технология сигнатурного анализа токов двигателя
Данная технология используется уже много лет для диагностирования асинхронных двигателей на предмет поломки стержней ротора, эксцентриситета воздушного зазора, для анализа износа цепи привода и несоосности вала. В основу технологии положен тот факт, что упомянутые проблемы сопровождаются характерной картиной спектра частоты в токе нагрузки двигателя, которую можно рассчитать с помощью эмпирической формулы или измерить. Данные проблемы вызывают магнитную асимметрию в воздушном зазоре ротора, в результате чего образуются токовые составляющие при определённых частотах в токе нагрузки. Спектр тока питания двигателя получают с помощью щупа для отслеживания направления тока без разрыва цепи либо с проводов основной фазы, либо с вторичной стороны трансформатора тока двигателя. Для получения частотного спектра используют быстрое преобразование Фурье, производимое на временных данных. В зависимости от используемого устройства, это может выполнять либо регистратор данных, либо программное обеспечение.
Как только частотный спектр будет получен и сохранён, используются эмпирические формулы для нахождения характерных признаков в спектре в различных диапазонах частот в зависимости от того, какая проблема диагностируется. Например, характерные для сломанных стержней ротора частоты (которые также называют боковыми полосами частот) обычно встречаются в пределах +/-5 Гц от частоты сети двигателя; для эксцентриситета воздушного зазора требуется более широкий диапазон для поиска - от нескольких сотен Гц до нескольких кГц. Если вычисленные картины частот присутствуют в спектре, выдаётся положительный диагноз.
В любом случае, точное определение рабочего скольжения двигателя является необходимым предварительным условием для надёжного диагностирования, т. к. уравнения для расчёта требуют значение рабочего скольжения как один из входных параметров. У асинхронных двигателей скольжение зависит от нагрузки и увеличивается с ростом нагрузки. В большинстве случаев единственные данные, которые будут иметься у тестера в отношении скольжения - это значение скольжения при полной нагрузке; на паспортной табличке у двигателя приведены номинальные значения частоты вращения при номинальной мощности и значение скольжения, поэтому, можно легко вывести, когда двигатель работает при полной номинальной нагрузке. Однако, ввиду того что двигатель редко работает при точно полной нагрузке, определение рабочего скольжения - трудная задача. Есть несколько способов определить рабочее скольжение - использовать стробоскоп или измерять осевой поток (это только два примера). Однако, в промежутке времени с момента определения скорости с использованием упомянутых способов и измерением тока нагрузка может меняться, в результате чего получается неточное определение скольжения. Не говоря уже о том, что эти способы неудобно громоздки и требуют больших затрат времени. За последние годы проведена большая работа по повышению надёжности технологии сигнатурного анализа токов двигателя и большего удобства в применении для пользователя благодаря возможности расчёта скольжения по приводимым на паспортной табличке у двигателя параметрам и измеренному значению тока нагрузки. В зависимости от поставщика приборов для сигнатурного анализа, могут быть использованы несколько алгоритмов для расчёта скольжения. Некоторые алгоритмы основаны на выведении скольжения из крутящего момента, другие - из рабочего тока. Такие алгоритмы не требуют введения извне значения частоты вращения. Достижения в области технологии распознавания образов позволили добиться того, что системы меньше основываются на экспертных знаниях, что позволяет использовать эти системы неспециалистам, лицам, не владеющим глубокими знаниями сигнатурного анализа.