Electric motors faults, analysis and predictive maintenance 1.

ADASH
27 Apr 202106:49

Summary

TLDR本视频介绍了异步电动机的故障分析。异步电动机以其低成本、高效率、易于调节和结构简单而广受欢迎。尽管可靠性高,但它们也会遇到机械和电气故障,包括轴承、定子、转子和轴承故障。视频讲解了如何通过振动分析和电流信号分析(MCSA)来识别故障,包括对定子绕组故障、转子偏心和转子条断裂等常见问题的诊断。ADASH VA5Pro振动分析仪能够同时分析振动和电流,自动识别故障原因。

Takeaways

  • 😀 异步电机是最常见的电机类型,以其低购买成本、高效率、易于调节和简单而坚固的结构而闻名。
  • 🔧 异步电机虽然可靠性高,但也可能遭受机械部件的故障。
  • 🔄 电机故障可分为机械和电气起源,以及定子、转子和轴承故障。
  • 🤖 轴承的所有部件都可能因机械应力和轴承电流而退化,这些应力可能由不当安装、装配或使用引起。
  • 🔌 轴承电流可能由轴电压或半导体转换器的脉冲频率引起的电容电流造成。
  • 📊 机械(和一些电气)电机故障在机器的振动频谱中有独特的签名,可以通过振动分析识别。
  • 🔍 机械故障如不对准、松动、不平衡和轴承故障的诊断适用于所有其他机械部件。
  • 📚 振动分析可以帮助识别电机故障,相关教程视频提供了成为振动分析专家的方法。
  • 🌐 一些电气故障也可以在振动频谱中识别,通过带电和不带电的测量可以找到它们。
  • 🔢 如果在频谱中发现与电流供应频率(例如50Hz及其谐波频率)完全一致的峰值,这可能是电气问题。
  • 🌀 电机电流的频率谱中也有电气(和一些机械)故障的独特签名,可以通过电机电流频谱分析(MCSA)识别。
  • 🛠️ 定子故障主要是由于绕组故障,如绕组绝缘断裂,MCSA可以识别绕组故障。
  • 🌀 转子故障包括转子偏心和转子条中断,这些故障可能由使用劣质材料、过载或重启动引起。
  • 🛡️ ADASH VA5Pro振动分析仪提供了振动和电流分析的独特能力,MCSA模块扩展了分析仪的功能,可以自动识别故障原因。

Q & A

  • 异步电机有哪些常见的优点?

    -异步电机的优点包括购买成本低、效率高、调节容易以及结构简单但坚固。

  • 异步电机的故障可以分为哪几类?

    -异步电机的故障可以分为机械故障、电气故障以及定子、转子和轴承故障。

  • 轴承故障的主要原因有哪些?

    -轴承故障的主要原因包括机械应力和轴承电流,机械应力可能由安装不当、组装不良或使用不当、过载和维护不善引起,轴承电流可能由轴电压或半导体转换器的脉冲频率引起。

  • 什么是振动分析,它如何帮助识别电机故障?

    -振动分析是一种通过分析机器的振动频谱来识别故障的技术。所有机械(和一些电气)电机故障在振动频谱中都有独特的签名,可以通过振动分析来识别。

  • 如何通过振动分析来诊断机械故障?

    -可以通过观看名为'如何成为振动分析专家'的视频和其他教学视频来了解如何诊断机械故障。

  • 电气故障在振动频谱中是否也有所体现?

    -是的,一些电气故障也可以在振动频谱中识别出来。通过在电机供电和断电状态下测量,可以找到具有电气起源的振动特征。

  • 什么是电机电流频谱分析(MCSA)?

    -MCSA即电机电流签名分析,是一种通过测量电机电流的时域过程及其随后的频谱分析来识别电机故障的方法。

  • 定子故障中最常见的问题是什么?

    -定子故障中最常见的问题是定子绕组故障,尤其是绕组绝缘断裂。

  • 转子故障通常包括哪些类型?

    -转子故障通常包括转子偏心(即转子和定子之间的气隙不均匀)和转子条中断。

  • ADASH VA5Pro振动分析仪有哪些独特功能?

    -ADASH VA5Pro振动分析仪可以同时分析振动和电流,并且其MCSA模块可以扩展分析器的功能,允许用户基于频谱进行电流签名分析,或者使用自动检测功能来自动识别故障源。

  • 如何使用ADASH VA5Pro的MCSA模块来识别故障?

    -ADASH VA5Pro的MCSA模块能够自动识别转子和定子故障、偏心、断裂的转子条和电能质量等问题。

Outlines

00:00

🔧 异步电机故障与分析

本段视频脚本介绍了异步电机的常见故障及其分析方法。异步电机因其低成本、高效率、易于调节和结构简单而广泛应用。尽管它们非常可靠,但仍然可能遇到机械和电气故障,以及定子、转子和轴承的故障。轴承故障可能由机械应力或轴承电流引起,而电机的机械故障可以通过振动分析来识别。此外,一些电气故障也能在振动频谱中被识别出来,例如通过测量电机带电和不带电时的振动信号。MCSA(电机电流信号分析)是一种识别电气和一些机械故障的方法,通过测量定子电流的时间历程并进行频谱分析来识别故障。

05:07

🛠️ 异步电机故障的进一步分析

本段内容深入探讨了异步电机的故障分析,特别是定子和转子的故障。定子故障主要是由于绕组绝缘损坏,而MCSA可以识别出绕组绝缘的断裂,这可能导致相位间的绝缘断裂,对电机造成致命伤害。转子故障通常包括转子偏心和转子条中断,这些故障可能由材料质量差、过载或重启动引起。转子条故障可能导致启动性能下降和产生寄生力矩。ADASH VA5Pro振动分析仪提供了振动和电流分析的独特能力,其MCSA模块可以自动检测故障原因,如不平衡、松动、不对中和轴承故障,并且能够自动识别转子和定子故障、偏心、断裂的转子条和电能质量。

Mindmap

Keywords

💡异步电机

异步电机是一种常见的电动机,其转子转速与定子磁场的同步转速不同步。视频中提到,异步电机因其低成本、高效率、易于调节和结构简单而广泛使用。它们是视频讨论的主题,因为它们虽然可靠,但也可能遭受机械和电气故障。

💡机械故障

机械故障指的是由机械应力引起的问题,如轴承损坏。视频中提到,机械故障可能由不当安装、装配不当或使用不当、过载和维护不善引起。这些故障与异步电机的可靠性直接相关。

💡电气故障

电气故障涉及电机的电气部件,如定子绕组故障。视频中指出,电气故障可以通过振动分析和电机电流频谱分析来识别,它们在电机的故障诊断中占有重要地位。

💡轴承

轴承是电机中的关键机械部件,承受旋转运动时的机械应力。视频中提到,轴承故障可能由机械应力或轴承电流引起,这些电流可能由轴电压或半导体转换器的脉冲频率产生。

💡振动分析

振动分析是一种用于识别和诊断机械故障的技术。视频中提到,通过振动分析可以识别电机的故障,如不对中、松动、不平衡和轴承故障,这与视频的主题密切相关。

💡电机电流频谱分析

电机电流频谱分析(MCSA)是一种识别电机电气故障的方法。视频中解释说,通过测量电机的电流并分析其频谱,可以识别出故障的特定签名,如绕组故障。

💡定子

定子是电机的静止部分,通常包含绕组。视频中提到,定子绕组故障是定子中最常见的问题,如绕组绝缘破裂,这直接影响电机的性能和寿命。

💡转子

转子是电机中旋转的部分,由轴、压在轴上的绝缘片和绕组组成。视频中讨论了转子偏心和转子条中断等转子故障,这些故障可能导致电机启动困难和产生寄生力矩。

💡转子偏心

转子偏心是指转子和定子之间的气隙不均匀。视频中提到,这可能是由于使用劣质材料、过载或重启动造成的,它会导致电机性能下降。

💡转子条中断

转子条中断是指转子笼条的断裂,这会增加条的电阻或完全中断条的电路。视频中指出,这种故障会导致电机启动性能恶化,并在其他条中引起额外的故障。

💡ADASH VA5Pro振动分析仪

ADASH VA5Pro是一种振动分析设备,它结合了振动和电流分析的能力。视频中提到,该设备通过MCSA模块扩展了分析能力,可以自动识别故障原因,如不平衡、松动、不对中和轴承故障,以及转子和定子故障、偏心、断条和电能质量问题。

Highlights

异步电机是使用最广泛的电机类型,以其低购买价格、高效率、易于调节和结构简单而坚固而著称。

尽管异步电机具有高可靠性,但它们也会遭受机械部件的一些故障。

异步电机故障可分为机械和电气起源的故障,以及定子、转子和轴承故障。

轴承的所有部件都会经历退化,其故障原因可能是机械应力或轴承电流。

机械应力可能由不当安装、装配或使用、过载和维护不当引起。

轴承电流可能由轴电压或由半导体转换器的电源控制产生的脉冲频率引起的电容电流造成。

机械(和一些电气)电机故障在机器的振动谱中有独特的签名,振动分析可以识别它们。

对齐不良、松动、不平衡和轴承故障等故障可以根据适用于所有其他机械部件的相同规则进行诊断。

振动分析可以帮助识别电机故障,相关视频提供了如何成为振动分析专家的指导。

一些电气故障也可以在振动谱中识别出来,通过带电和不带电测量电机可以找到它们。

如果发现与电流供应频率(例如50Hz及其谐波频率)完全相同的峰值,这可能是电气问题。

电机电流的频率谱中有电气(和一些机械)故障的独特签名,MCSA方法可以识别它们。

MCSA代表电机电流签名分析,它通过测量定子电流的时间历程及其随后的频谱分析来识别故障。

定子绕组故障是定子问题的最常见原因,其中断线绝缘是最普遍的故障。

热应力对绝缘的寿命和质量影响最大,瞬态电压的电气应力也是一个不良效应。

异步电机的转子由轴、压在轴上的绝缘片和绕组组成,转子偏心和转子条中断是最常见的故障。

转子条故障可能导致发动机启动性能恶化,并产生寄生力矩,还可能因为缺少条电流路径而在其他条中引起额外的故障。

ADASH VA5Pro振动分析仪提供了在一个设备中分析振动和电流的独特能力,MCSA模块扩展了分析仪的功能。

VA5Pro设备的MCSA模块能够自动识别转子和定子故障、偏心、断条和电能质量等问题。

Transcripts

play00:01

Hello and welcome to this video about the  failure and analysis of asynchronous motors.

play00:08

Asynchronous motors are the most common type of  motors used. They are known for their advantages  

play00:14

such as low purchase price, high efficiency, easy  regulation and simple but robust construction. 

play00:22

Despite their high reliability, asynchronous  motors suffer from some malfunctions of  

play00:28

machine parts. We can divide failures in  an asynchronous motor into failures of  

play00:33

mechanical and electrical origin, as well  as stator, rotor and bearing failures. 

play00:42

Let´s start with the bearings. All parts of the bearing are subject to  

play00:46

degradation. The cause of bearing failures can be  considered as mechanical stress during rotational  

play00:52

movement and bearing currents. Mechanical  stress can be caused by poor installation,  

play00:58

poor assembling, or by improper use,  overloading, and poor maintenance.  

play01:03

The bearing currents can  be caused by shaft voltages  

play01:06

(due to asymmetric electrical circuits or  power supplies) and capacitive currents  

play01:12

(caused by the pulse frequency from the power  supply control of semiconductor converters). 

play01:22

All mechanical (and some electrical)  motor faults have a unique signature  

play01:27

in the vibration spectrum of the machine  and vibration analysis can recognize them.  

play01:34

Failures such as misalignment, looseness,  unbalance and bearing faults are diagnosed  

play01:40

according to the same rules applicable  for all other machinery parts.  

play01:45

How do we analyze mechanical faults? Get the  answer for example from our video named How  

play01:50

to become an expert in Vibration Analysis and our  other tutorial videos. What is vibration analysis?  

play01:58

Our series of Vibration analysis for beginners  videos will help you to understand this topic. 

play02:07

Some electrical faults are recognizable  in the vibration spectrum too.  

play02:12

You should measure the motor with and  without a power supply in order to find them.  

play02:18

Some vibration signatures could disappear after  power off – those with an electrical origin.  

play02:28

You can also focus on the exact  frequency of peaks in the spectrum.  

play02:34

If you find a peak with your exact current  supply frequency (for example 50Hz and more  

play02:40

often on its harmonic frequencies) it is probably  an electric issue because there is always some  

play02:45

slip on a loaded electric motor and the motor  isn´t running on its exact rotation frequency. 

play02:55

Electrical (and some mechanical)  motor faults have a unique signature  

play02:59

in the frequency spectrum of the motor  current. The MCSA method can recognize them.  

play03:08

MCSA stands for: Motor Current Signature Analysis. 

play03:14

Excessive sidebands are created in electric  motors, which distort the frequency spectrum.  

play03:20

Each fault then has its specific signature.  Individual defects can be distinguished  

play03:26

from each other according to the amplitude  bands and the frequency or other signatures. 

play03:34

The basis of this method is to measure the  course of the stator current of one or more  

play03:39

phases in the time domain and  its subsequent spectral analysis.

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Stator faults Stator winding faults cause the  

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majority problems in stators. Broken winding  insulation is the most common stator fault.  

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MCSA can recognize broken  insulation between threads,  

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which can lead to broken insulation between  phases and it is fatal for the motor.  

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Thermal stress has the greatest impact  on the life and quality of insulation.  

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Another undesirable effect is the  electrical stress of the transient voltage.  

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In the case of more and more frequent  use of inverters for soft-start,  

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rectangular voltage pulses are  modulated at the output of the inverter. 

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Rotor faults The rotor of an asynchronous motor  

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consists of a shaft, insulated sheets pressed on  the shaft which form the rotor magnetic circuit  

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and windings. Mostly the winding of  the rotor consists of a cage structure,  

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which is formed by bars, which  are connected at the ends. 

play04:52

Rotor eccentricity (meaning the unevenness of  the air gap between the rotor and the stator)  

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and rotor bar interruption  are the most common faults.  

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The cause of these faults can be  the use of poor-quality materials,  

play05:11

overloading or heavy starts.  

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In the case of rotor bars, the fault may increase  the resistance of the bar, or completely break  

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the bar electrical circuit. Rotor bar failures  result mainly in engine starting deterioration  

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and generating parasitic moments. Also, the broken  bar causes additional faults in other bars because  

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the current in them is greater due to the missing  bar current path (where one bar is broken). 

play05:44

The ADASH VA5Pro vibration analyzer offers  the unique capability of analyzing vibration  

play05:51

and current in one device. In addition, the MCSA  module expands the capabilities of the analyzer  

play05:58

and allows you to do analysis of the current  signature from the spectrum - based on your  

play06:03

knowledge and experience, or you can use the  automatic detection function. It is a similar  

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feature to the ADASH automatic Fault Source  Identification Tool (FASIT) for vibration  

play06:16

analysis. The device can automatically recognize  the main causes of failures such as unbalance,  

play06:22

looseness, misalignment and bearing faults.  The MCSA module of the VA5Pro device is able  

play06:31

to automatically identify rotor and stator faults,  eccentricity, broken rotor bars and power quality.

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