Жоғары кернеулі асинхронды қозғалтқыштардың өнімділігін қалай тексеруге болады

Жоғары кернеулі электр моторларының негізгі қағидалары мен негізгі өнімділік параметрлері

Жоғары кернеулі электр моторлары (әдетте 1 кВ-тан жоғары жұмыс істейді) мұнай өңдеу, терең қазба және энергия өндіру сияқты салаларда компрессорларды, сорғыштарды және конвейерлерді іске қосатын ауыр өнеркәсіптік жүйелердің негізі болып табылады. Олардың қатаң жағдайларда үздіксіз жұмыс істеу үшін 500–10 000 л.с. шығысын қамтамасыз ету қабілеті мен энергияны үнемдеуі олардың маңыздылығын арттырады.

Сенімділік пен қауіпсіздік үшін неліктен өнімділікті сынау маңызды

Электр жүйелері дұрыс бақыланбаса, электр қозғалтқыштардың тиімділігі 15 пайыздан 25 пайызға дейін төмендейді және олар істен шығуға көбірек бейім болады. Электр энергиясы бойынша зерттеу институты өткен жылы жариялаған мәліметтерде салалар бойынша электр қозғалтқыштардың онда жетісі істен шығу себебі уақытылы байқалмаған нашар изоляция болып шыққаны көрсетілген. Ретті тексеру — бұл тек жақсы практика ғана емес, сонымен қатар маңызды орындарда апаттарды болдырмау үшін міндетті шарт. Химиялық өңдеу қондырғыларын ойланыңыз, онда дұрыс орамдардың болмауы проблема барын кім білмей тұрып-ақ жарылыстар болған. Бұл гипотетикалық жағдайлар емес — олар адамдар ойлайтыннан әлдеқайда жиі кездеседі.

Негізгі электр қозғалтқыштарды тексеру параметрлеріне шолу: Кернеу, Ток, Кедергі, Қуат

Электр қозғалтқыштың жағдайын бағалау үшін негізгі көрсеткіштер:

• Кернеудің тұрақтылығы : Номиналды деңгейден ±2% ауытқуды қамтамасыз ету (мысалы, 4,16 кВ)
• Токтың тепе-теңдігі : Фазалық токтарды ≤10% ауытқумен шектеу
• Оқшаулауға төзімділік : 40°C температурада ≥100 МОм (IEEE 43-2013 стандарты)
• Қуаттама коэффициенті : Оңтайлы тиімділік үшін 0,85–0,95 аралығы

Бұл параметрлерді тексеру жұмыс сапасының негізін құрайды және токтың гармоникалық құраушылары арқылы анықталатын мойынтіректің тозуы немесе кедергінің дрейфі арқылы анықталатын статордың бұзылуы сияқты мәселелерді ерте анықтауға мүмкіндік береді.

Изоляциялық бүтіндікті бағалау: Диэлектрик беріктігі мен изоляция кедергісін тексеру

Диэлектрик беріктікті бағалау үшін Hipot және AC Withstand Voltage сынамаларын жүргізу

Жоғары кернеумен жұмыс істейтін электр қозғалтқыштармен жұмыс істегенде, оқшаулау осындай жұмыс жағдайларын төзіп шыда алатынын тексеру үшін диэлектрик сынақ қажет болады. IEEE 95-2002 сияқты стандарттарға сәйкес, қозғалтқыш қалыпты жағдайда көретін кернеудің шамамен 2,5 есесін қолданатын жоғары потенциалдық сынақ (hipot) негізінен оқшаулаудағы мүмкін болатын ақаулар пайда болуы мүмкін жерлерді анықтауға көмектеседі. Айнымалы токты сынау үшін нақты жағдайларда пайда болатын болжамсыз кернеу импульстерін модельдеу мақсатында, минут бойы тұрақты жиілікте номиналды деңгейдің 1,5-тен 2 есе дейін жоғарылатып, кернеуді көтереміз. Бұл екі әдіс оқшаулаудағы ақауларды қозғалтқыштың толық істен шығуынан әлдеқайда бұрын анықтауға мүмкіндік береді, әсіресе 1 киловольттан жоғары жұмыс істейтін қозғалтқыштар үшін мұндай істен шығулар өте қымбатқа түсіп қана қоймай, қауіпті де болуы мүмкін.

Оқшаулау істен шығуының алдын ала белгісі ретінде жоғары кернеуде сорылу тогын өлшеу

Жоғары потенциалды тестілеу кезінде токтың сыртқа ағуы изоляцияның бүліну үлгілерін көрсетеді. 10 жылдан астам қолданылған қозғалтқыштарда 1,5 есе артық номиналды кернеуде 100 мА-ден жоғары токтың ұзақ уақыт ағуы жиі 6–12 айдан кейін доғалық ақауларға әкеледі. Техниктер техникалық қызмет көрсету циклдары барысында токтың ағу динамикасын бақылайды, ал базалық деңгейден 30% артуы тез арада орамдарды қайта орау қажеттігін көрсетеді.

Изоляцияның жағдайын тексеру үшін Меггер сынақтарын жүргізу және Поляризация индексін талдау

Меггер сынақтары изоляциялық кедергіге қатысты маңызды деректер береді:

• 5 кВ-ке дейінгі қозғалтқыштар үшін 1 кВ DC тұрақты токпен 1 минуттық сынақ
• поляризация индексін есептеу үшін 10 минуттық сынақ (PI = R _10мин /R_{1 минут} )

PI мәні 2,0-ден төмен болса, ластану абсорбциясы бар екенін көрсетеді (NETA MTS-2022), ал IEEE 43-2013 бойынша 1,5-тен төмен мәндер токты тез арада өшіруді талап етеді. Жылулық бейнелеу статор орамдарындағы ыстық нүктелерді анықтау арқылы осы көрсеткіштерге қосымша мәлімет береді.

Ерте бүлінулерді анықтау үшін фаза мен орамдар арасындағы изоляцияны бағалау

Қозғалтқыштың оқшаулауын сынау кезінде импульстік салыстырғыштар оқшаулаудың қаншалықты жақсы екенін тексеру үшін кейде 5 киловольтқа дейін жететін кернеудің қысқа импульстерін жібереді. Егер ұқсас орамдарды салыстырғанда толқын пішіндерінде шамамен 15% айырмашылық болса, бұл әдетте оқшаулау баяу бүлініп келе жатқанын білдіреді. Фазадан-фазаға тестілеу үшін техниктер орамдарға шамамен бір минут бойы 2,5 кВ айнымалы ток қолданады. Ылғалды жағдайда жұмыс істейтін қозғалтқыштар IEC 60034-1 өнеркәсіптік стандартына сәйкес 500 мегаомнан жоғары кедергі көрсеткішін қажет етеді. Тағы бір маңызды тест оқшаулау жүйесінде микроэлектрлік разрядтарды іздейді. Пикокулонмен (әдетте 10-нан төмен) өлшенетін бұл микроразрядтар көзге көрінетін нақты физикалық зақымдану пайда болардан көп бұрын оқшаулаудың бүліну белгілерін көрсетеді.

Техникалық қызмет көрсету топтары осы әдістерді біріктіріп, реактивті жөндеу стратегияларымен салыстырғанда қозғалтқыштың қызмет ету мерзімін 40% ұзартатын оқшаулау кедергісінің профилін жасайды.

Орамдардың қысқа тұйықталуын импульстік тестілеу және электрлік сипаттамаларды талдау арқылы анықтау

Жоғары кернеулі электр қозғалтқыштардың жұмыс істеу сенімділігін бұзуы мүмкін орамдардың ақауларын анықтау үшін дәл диагностикалық әдістер қажет. Импульстік тестілеу мен Электрлік Сипаттамаларды Талдау (ESA) сияқты алғыңғы тестілеу әдістері көбінесе дәстүрлі әдістердің өткізіп жіберетін орамдардың бүтіндігі туралы маңызды мәліметтерді береді.

Жоғары кернеулі электр қозғалтқыштардағы орамдардың қысқа тұйықталуы мен изоляцияның әлсіздігін анықтау үшін импульстік тест

Импульстық сынақ жүргізген кезде техниктер изоляциядағы ақаулар мен толқындардың қайта шағылуын бақылау арқылы орамдар арасындағы қысқа тұйықталуды анықтау үшін жоғары кернеулі импульстерді құрылғы арқылы жібереді. Бұл әдістің пайдасы — қалыпты жұмыс режимінде көбінесе байқалмайтын, мысалы, изоляция қабаттарында пайда болатын сәл ғана бөлшектену немесе жіңішке трещинкалар сияқты мәселелерді уақытында анықтау мүмкіндігінде. Кейбір зерттеулер орамдар арасындағы ақауларды уақытында анықтау, олар зиян келтіргеннен кейін жөндеуге қарағанда істен шығуларды шамамен екі есе азайтуға мүмкіндік беретінін көрсетеді. 6,6 кВ-тан жоғары рейтингтегі қозғалтқыштармен жұмыс істейтін көбінесе техниктер мұндай сынақтар кезінде 2,5 — 5 кВ аралығындағы кернеу қолданады. Содан кейін алдыңғы оқылымдармен салыстыра отырып, жүйенің уақыт өте келе қалай нашарлап келе жатқанын бақылайды. Бұл нәрсе жүйе нақты істен шықпас бұрын қашан техникалық қызмет көрсету қажет болатынын болжауға көмектеседі.

Дәл ақау орнын анықтау үшін толқын түрін салыстыру әдістері

Салыстырмалы толқындық форманы талдау арқылы денсаулықтың қозғалтқыш параметрлерін нақты уақыт режиміндегі деректермен беттестіру арқылы дәл ақауларды анықтауға болады. Көтерілу уақыты, пиктік амплитуда және сөндіру коэффициенті сияқты негізгі параметрлер мыналарды көрсететін ауытқуларды ашып көрсетеді:

• Фаза-фаза арасындағы изоляцияның нашарлауы
• Статордың бос пластинкалары
• Ротордың сынған серіктері
  Автоматтандырылған жүйелер қазір машиналық оқыту арқылы өрістегі сынақтарда диагностикалық дәлдікті 32% жақсартатын <5% толқындық формадағы өзгерістерді анықтайды.

Қозғалтқыш сыйымдылығы мен сымдардың ұзындығына байланысты жалған оң нәтижелер туындайтын мәселелерді шешу

Ұзын сымдар мен қозғалтқыштың ішкі сыйымдылығы импульстік сынақ нәтижелерін бұрмалауы мүмкін және жалған оң нәтижелерге әкелуі мүмкін. Осыны болдырмау үшін мыналар қолданылады:

1. Сымдардың ұзындығын ескеріп тестерлерді калибрлеу
2. Электромагниттік ынталандыруды минималдандыру үшін экрандалған сымдарды қолдану
3. Жүйені іске қосу кезінде қозғалтқышқа тән базалық көрсеткіштерді белгілеу
   500 л.с. астам қозғалтқыштар үшін барлық фазаларды параллельді түрде бір уақытта тексеру сыйымдылық айырмашылықтарын минималдандырады және ақауларды сенімді анықтауды қамтамасыз етеді.

Қозғалтқыштың жұмыс істеуін электрлік жағдайлардың қалыпсыздығы кезінде бағалау

Жоғары кернеулі электр қозғалтқыштардың тиімділігі мен қызмет ету мерзіміне кернеудің тепе-теңдіксіздігінің әсері

Үш фазалы жүйелердегі 3% асатын кернеудің тепе-теңдіксіздігі магниттік ағындардың теңсіз таралуын тудырады, ол подшипниктердің тозуын 15–20% жылдамдатады және негізгі шығындарды 30% дейін арттырады. Бұл тепе-теңдіксіздік қозғалтқыштардың температураны көтеретін толықтырушы токтарды тартуына мәжбүр етеді, бұл орама изоляциясының қызмет ету мерзіміне тікелей әсер етеді және қозғалтқыштың тиімділігін 2–5 пайызға төмендетеді.

Жылулық кернеуге және айналу моментінің шығысына гармониктердің, артық кернеудің және төмен кернеудің әсері

Гармоникалық бұрмалау 8% THD-дан асқан кезде, статордың мыс шығынын әдетте 18%-дан 25%-ға дейін арттыратын, жоғары жиілікті токтар пайда болады. Егер кернеу ұзақ уақыт бойы номинал мәннен мысалы 110%-дан жоғары болып тұрса, ол изоляциялық жүйеге қосымша жүктеме түсіреді. Керісінше, кернеу номинал мәннің 90%-ынан төмендегенде, қозғалтқыштар қажетті моментті сақтау үшін күштірек жұмыс істеуге мәжбүр болады. Бұл ротор өзектерінің жұмыс істеу температурасынан жоғары қызып кетуіне әкелетін, сырғанаудың артуына әкеп соғады. Мұндай мәселелер жабдықтың сенімділігін сақтауға тырысатын зауыт инженерлері үшін нақты түйсік туғызады.

Деректерге сүйенсек: >3% кернеу теңсіздігінде істен шығу жиілігі 30% артады (IEEE 1159)

1200 өндірістік электр қозғалтқыштың істен шығуын талдау 3%-дан асатын кернеу дисбалансымен жұмыс істейтін жүйелердің тепе-теңдік жүйелерімен салыстырғанда (IEEE 1159) 5 жылдық пайдалану мерзімі ішінде істен шығу жиілігі 30% жоғары екенін көрсетеді. Бұл дисбаланс шамасы изоляцияның қызмет ету мерзімі әрбір пайыздық өсумен экспоненциалды түрде қысқаратын критикалық бүліну үдеуін білдіреді.

Толық Өріс Тестілеу Хаттамасы мен Болжаулы Сақтандыру Жөндеу Стратегиялары

Қадам бойынша Өрісте Тестілеу Реті: Hipot, Megger және Surge Тестерін Қауіпсіз Ұйымдастыру

Физикалық зақымданулар немесе ластануды анықтау үшін жоғары кернеулі электр қозғалтқыштардың тексерісін энергиясы өшірілген кезде визуалды тексеруден бастаңыз. Сенімді нәтижелер алу үшін осы реттілікті қолданыңыз:

1. Изоляциялық кедергінің (megger) табан деңгейін анықтау үшін 1000–5000 В DC кернеуде 60 секунд бойы тест жүргізіңіз
2. Диэлектрик беріктігін растау үшін номиналды кернеудің 125% амплитудасында жоғары потенциалды (hipot) AC төзімділік тестін жүргізіңіз
3. Орамдардағы ақауларды анықтау үшін 2–3 кВ кернеуде импульс (surge) салыстыру тестін жүргізіңіз
   Қосылған кезде тестілеу кезінде 3 метрлік қауіпсіздік периметрін сақтаңыз және қалдық зарядтарды шашырату үшін екі тұйықталу таспасын қолданыңыз.

Жоғары кернеулі асинхронды электрқозғалтқыштар үшін ұсынылатын қауіпсіздік шаралары мен тестілеу реті

Тестілеуден бұрын мультиметрмен энергияның нөлдік күйін міндетті түрде тексеріңіз. Маңызды протоколдар:

Тестілеу реттілігі маңызды: меггер → серпінді → жоғары кернеулі тест изоляциялық жүйелерге жинақталған ықпалды азайтады.

Дамып келе жатқан бағыт: Прогноздық техникалық қызмет көрсету үшін үздіксіз изоляциялық бақылау

Бүгінгі күндері сымсыз IoT датчиктері изоляциялық кедергіні бақылауға және орын алып отырған жергілікті разрядтарды уақытылы анықтауға мүмкіндік береді. 2024 жылы жарияланған зерттеулерге сәйкес, барлық параметрлерді үнемі бақылау тұрақты қозғалтқыштың істен шығуын едәуір азайтады — нақты айтқанда, шамамен 62% — себебі мәселелер олар көптеген қиындықтар туғызбас бұрын анықталады. Нақты ақылды жүйелер тек бір ғана нәрсені ғана қарастырмайды. Олар ылғалдылық деңгейі, вибрация мөлшері және температураның өзгеруі туралы ақпаратты біріктіріп, изоляцияның қашан бүлінуі мүмкін екенін анықтайды. Бұл болжаулардың дәлдігі шамамен 87% құрайды, яғни техникалық қызмет көрсету топтары тұрақты кестеге сүйенуден бас тартып, жабдықпен қазір болып жатқан жағдайға негізделе отырып, шынымен қажет болған жерге өзінің күш-жігерін бағыттай алады.