Asenkron Motor Arızalarının Dinamik Parametrelere Etkisi Ve Frekans Analizi İle Tanısı

Abstract

Bu çalışmada, fabrikalarımızda %70 oranında kullanılan asenkron motorların arızaları incelenmiştir. Hayatımıza bu kadar girmiş olan motorların bozulması büyük maddi kayıplara yol açar. Bu kayıpların önüne geçebilmek için arıza tanısı yöntemleri kullanılmaktadır. Tez çalışması iki kısımdan oluşmaktadır. İlk bölümde elektrik motor arızalarının neler olduğu, arızaların sebepleri, arızaların etkileri ve arıza tanısı için gerekli yöntemler incelenmiştir. İkinci bölümde ise arızaların motor parametrelerinde yarattığı etki ele alınmıştır. Tez çalışmasında, arızaların %40’ını oluşturan eksen kaçıklığı ve rulman arızaları derinlemesine ele alınmıştır. Arızaları tanımlarken akım ve titreşim sinyallerinin frekans spektrumundan faydalanılır. Eksen kaçıklığı ve rulman arızalarının akım ve titreşim sinyalinde oluşturduğu frekanslar ve frekansların büyüklükleri bilgisayar ortamında bulunmuştur. Eksen kaçıklığının akım sinyalindeki etkisini bulabilmek için hava aralığındaki magnetik akı yoğunluğu değişimi hesaplanmıştır. Magnetik akı yoğunluğunu hesaplarken stator ve rotorda oluşan magnetik motor kuvvetten ve hava aralığı iletkenliğinden faydalanılmıştır. Eksen kaçıklığının titreşim sinyalindeki etkisini bulabilmek için maxwell kanununa göre radyal yönde oluşan birim alandaki kuvvetler bulunmuştur. Rulmanın titreşim sinyalinde oluşturduğu frekanslar kinematik denklemler yazılarak gösterilmiştir. Rulman arızasının akım sinyalindeki etkisi anlık eksen kaçıklığı yaratılarak sonuçlar bulunmuştur. İkinci bölümde, eksen kaçıklığı arızası sebebiyle rotor ile stator arasındaki hava aralığının değişken olmasının motor parametrelerinde yarattığı etki incelenmiştir. Motor simülasyonu için gerekli olan öz endüktans ve karşıt endüktans parametrelerindeki değişimler bulunmuştur. Hesaplamalar için sargı fonksiyonu teorisinden faydalanılmıştır.

In this study, faults of asynchronous machines are researched. Failures of electrical machines make damage or lose money. To stop failures, fault detection methods are used. This study is composed of two main parts. In the first part, types, reasons, results and identification methods of faults in electrical machines are studied. In the second part, effects of faults on parameters of induction machines are studied. In this study, eccentricity and bearing faults that constitute %40 of faults are researched. Current and vibration frequency spectrum are used for identification of faults. Frequencies that response eccentricity and bearing faults and their amplitude are found by computer. To find eccentricity related frequencies in current signal, magnetic flux density in air gap between stator and rotor are used. To calculate magnetic flux density, magnetic motor force of stator and rotor, and permeance of air gap are found. To get information about vibration signal, radial force in unit area is calculated by Maxwell equation. Bearing related frequencies in vibration signal are found by kinematic equations. To find effect of bearing on current signal, eccentricity is created instantly in computer program. In the second part, because of eccentricity, the air gap between stator and rotor is changeable around circumference of rotor. Variation of air gap causes self and mutual inductance variation. For simulation of induction motor self and mutual inductance are calculated by winding function theory.