Contrôle des moteurs électriques

Contrôle et expertise
prévisionnels des
moteurs électriques
Introduction
Æ
Il s ’agit de techniques de contrôle et/ou d ’expertise préventifs
prévisionnels des moteurs électriques, à savoir:
– effectués machine en fonctionnement (de préférence en charge)
– sans perturbation de la production
– sans démontage du moteur
Æ
A l ’inverse d ’autres contrôles très performants, mais effectués à
l ’atelier, moteur démonté.
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1
Principes
Une étude par EPRI (Electric Power Research Institute) montre que les
Æ
défauts de moteur sont :
– 9% liés à des problèmes de rotor.
– 38% liés à des problèmes de stator.
– 42% liés à des problèmes de roulement.
L ’analyse vibratoire permet la détection des défauts de type
Æ
mécanique (roulement, alignement, balourd, etc …)
Les technologies présentées ci-après permettent la détection des
Æ
problèmes d ’origine électrique.
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Techniques disponibles
Æ
Les contrôles suivants peuvent être envisagés, en fonction
du type de moteur:
– Mesure et analyse du Flux Magnétique
– Analyse spectrale et temporelle des courants statoriques ou
rotoriques
– Mesure des déséquilibres entre phase (amplitude et/ou
déphasage dans les moteurs triphasés)
– Mesure
M
d
des courants
t ett tensions
t
i
d ’arbre
’ b
– Mesure des températures (carcasse et surface)
– Analyse des vibrations
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Types de défaut
Æ
Défaut de barres rotoriques (moteur AC)
Æ
Défaut d’isolement ((moteur AC))
Æ
Défaut du circuit d ’alimentation (moteur DC et AC piloté)
Æ
Passage de courants d ’arbre au travers des roulements (microérosion)
Æ
Cycles de fonctionnement (surcharge)
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1- La vibration : périodique/ponctuel
Æ
Détection des problèmes de barres rotoriques sur les moteurs AC
– Modulation des pics vibratoires liés à la vitesse de rotation du moteur par
Nb Pôl
Nbre
Pôle x Gli
Glissement
Æ
Détection des problèmes d ’alimentation (thyristors) sur les moteurs à
courant continu (DC)
– Apparition de pics vibratoires sous-multiples de 300 Hz (par exemple 150
Hz ou 50 Hz)
Æ
Détection de défauts liés à une « non-homogénéité » de l’entrefer
– Pics situés à 100 Hz dans les spectres de vibrations
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3
2- Les courants statoriques :
périodique/ponctuel
Æ
Dans les moteurs AC :
–
Détection, quantification et suivi des problèmes de barres
rotoriques par l ’analyse de la modulation du pic à 50 Hz par
Nbre pôle x Glissement (SF ou Slip Frequency)
33 dB
NPxSF
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2- Les courants statoriques : Ponctuel
Æ
Dans les moteurs AC
– Déséquilibre mesuré simultanément au minimum entre deux
phases (variation de charge) : contrôle de l ’équilibre
équilibre des
amplitudes et du déphasage (120°)
Enregistrement du courant de démarrage
RMS Amplitude en AMP
– Analyse du signal temporel du courant (distorsion) et du spectre
(harmoniques)
ROUTE SPECTRE
03/30/01 11:47:43
GLOBAL= 191.33 G-DG
RMS = 190.25
LOAD = 100.0
T/M = 985.
T/S = 16.42
2
10
1
10
0
10
10
(passage étoile - triangle par exemple)
EL - MESURE ELECTRIQUE
ELECTRIQUE-PH1 PHASE Nø1
3
10
-1
Amplitude en AMP
0
100
200
300
400
Fréquence en Hz
500
600
700
ROUTE F D'ONDE
03/30/01 11:47:43
RMS = 190.77
CR (+) =278.97
CR (-) =279.02
FactCR= 1.46
300
200
100
0
-100
-200
-300
-400
0
5
10
15
20
25
Temps enMS
30
35
40
Fréq: 50.00
Ord:
3.046
Spec: 190.76
Libellé: LPC5 HORS RT -A-1
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3- Le flux magnétique : périodique
Æ
Détection des défauts d ’isolement dans le stator et suivi
de l ’évolution de la dégradation :
–
S i id
Suivi
dans lle ttemps d
des pics
i él
électriques
ti
lié
liés à lla vitesse
it
d
de
rotation et leur modulation
RPM
RPM
RPM
RPM
RPM
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4- Les courants rotoriques : ponctuel
Æ
Dans les moteurs DC :
– Détection des problèmes de redressement du courant
(thyristors) par l ’étude du signal temporel du courant : forme des
arches, amplitudes des arches, phénomènes transitoires
1026 - PRESSE DORRIES 3
10261035 -IND COURANT D'INDUIT
60
Analyser F D'ONDE
11/30/99 10:53:08
dB = 26.48
CHRG = 90.0
T/M = 1214.
T/S = 20.24
40
Amplitude en AMPS
A
Idem pour les courants statoriques des
moteurs DC
Etude des variations d ’amplitude
(pompage ou modulation)
CR (+) =44.92
CR (-) =35.33
FactCR= 2.13
20
0
-20
-40
0
2
4
6
8
10
12
Temps enMS
14
16
18
20
Temp: 2.939
Ampl: -18.30
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5
5- Les courants et tensions d ’arbre : RCFA
Æ
Dans les moteurs DC et AC pilotés
– Mesure du niveau de tensions et de courants sur le rotor : valeurs
moyennes
y
et de crête,, valeurs continues et alternatives
Détection des problèmes potentiels de dégradation
des roulements
p
p
Spectre du courant
T/M = 1499.
T/S = 24.98
10
Amplitude en mAmps
20
COUP - COUPEUSE 2
-S1C COURANT ARBRE MOTEUR 1
AFFICHER F D'O
11-AOU-00 13:1
dB = 34.11
CHRG = 100.0
T/M = 1499.
T/S = 24.98
120
AMPL = 49.70
CHRG = 100%
30
AE364
180
Spectre Affiche
11-AOU-00 13:
40
dB mAmps
g
Signal temporel du courant
p
COUP - COUPEUSE 2
-S1C COURANT ARBRE MOTEUR 1
AE364
50
60
CR (+) =123.04
CR (-) =117.58
FactCR= 2.42
0
-60
0
-10
-120
-20
-180
0
-30
0
1000
2000
3000
4000
Fréquence en Hz
5000
20
MESURES DES COURANTS
2.5
AMPL = .7137
CHRG = 100%
2.0
dB Volts
T/M = 1499.
T/S = 24.98
-40
AE364
3.0
Spectre Afficher
11-AOU-00 13:14
-20
-30
120
140
Signal temporel de la tension
COUP - COUPEUSE 2
-S1V TENSION ARBRE MOTEUR 1
Amplitude en Volts
AE364
100
PARAMETRES
VALEURES
D’ANALYSE
----------------VALEUR GLOBALE
.715
715 V
Volts
lt
CC
110.000 Volts
AC global
.855 Volts
Crête de volt 48.750 Cr Volts
Fréq de ligne
.161 Volts
Spectre de la tension
0
60
80
Temps enMS
MESURES DES TENSIONS
PARAMETRES
VALEURES
D’ANALYSE
----------------VALEUR GLOBALE 49
49.64
64 mAmps
A
CC
-820.00 mAmps
AC global
44.00 mAmps
CC 10 Ohm
23.88 mAmps
CA 10 Ohm
49.50 mAmps
Fréq de ligne
3.77 mAmps
-10
40
6000
COUP - COUPEUSE 2
-S1V TENSION ARBRE MOTEUR 1
AFFICHER F D'O
11-AOU-00 13:1
dB = -2.82
CHRG = 100.0
T/M = 1499.
T/S = 24.98
1.5
CR (+) =2.43
CR (-) =1.68
FactCR= 3.36
1.0
0.5
0
-0.5
-1.0
-50
-1.5
-2.0
-60
0
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1000
2000
3000
4000
Fréquence en Hz
5000
6000
0
20
40
60
80
Temps enMS
100
120
140
6- Cycles de fonctionnement
Æ Sur
les moteurs AC fixe :
– Grâce à l ’exploitation du flux magnétique,
enregistrement
i t
t des
d variations
i ti
d
de charge
h
pendant
d t une
période donnée
FOUR ARC 1 - Load
FOURS A ARC - FOUR A ARC 1
180
Alarme (haute)
Avertiss. (haut
%
Max.: 159
Moy.: 32.57
Heure: 09:36:1
Date: 11/05/98
0.0
0.0
10/18/98
Jours
30.00
11/16/98
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