Motoren in industriële omgevingen worden steeds complexer en technischer. De uitdaging om ze optimaal te laten presteren groeit. Wanneer een elektromotor de geest geeft, is dat vaak het gevolg van afbraak van de wikkelingsisolatie of lagerslijtage veroorzaakt door elektrische of mechanische mankementen. Doe je voordeel met deze 12 veelvoorkomende oorzaken van motorstoringen.
Oorzaak 1:
Voorbijgaande spanning
Voorbijgaande spanningen kunnen afkomstig zijn van verschillende bronnen binnen of buiten de fabriek. Denk aan aangrenzende belastingen die in- of uitschakelen, condensatorbanken die de arbeidsfactor corrigeren. Zelfs het weer op afstand kan tijdelijke spanningen opwekken in distributiesystemen. Deze transiënten, die variëren in amplitude en frequentie, kunnen de isolatie van motorwikkelingen aantasten of afbreken. Het vinden van de bron van deze transiënten kan moeilijk zijn, omdat ze niet vaak voorkomen en omdat de symptomen zich op verschillende manieren kunnen voordoen. Er kan bijvoorbeeld een transiënt optreden op besturingskabels die niet noodzakelijkerwijs direct schade aan apparatuur veroorzaken, maar wel de werking kunnen verstoren.
Oorzaak 2:
Spanningsonbalans
Driefasige distributiesystemen bedienen vaak eenfasige belastingen. Een onbalans in impedantie of belastingverdeling kan bijdragen aan onbalans over alle drie de fasen. Potentiële fouten kunnen zich bevinden in de bekabeling naar de motor, de aansluitingen op de motor en mogelijk in de wikkelingen zelf. Deze onbalans kan leiden tot spanningen in elk van de fasekringen in een driefasig voedingssysteem. Op het eenvoudigste niveau moeten alle drie de fasen van de spanning altijd dezelfde grootte hebben. Onbalans creëert een overmatige stroom in een of meer fasen die vervolgens de bedrijfstemperaturen verhoogt, wat leidt tot isolatiedefecten.
Oorzaak 3:
Harmonische vervorming
Eenvoudig gezegd zijn harmonischen elke ongewenste extra bron van hoogfrequente AC-spanningen of -stromen die energie leveren aan de motorwikkelingen. Deze extra energie wordt niet gebruikt om de motoras te laten draaien, maar circuleert in de wikkelingen en draagt uiteindelijk bij tot interne energieverliezen. Deze verliezen verdwijnen in de vorm van warmte, die na verloop van tijd het isolatievermogen van de wikkelingen zal aantasten. Enige harmonische vervorming van de stroom is normaal op elk deel van het systeem dat elektronische belastingen bedient. Bij het onderzoeken van harmonische vervorming kun je een power quality analyzer gebruiken om elektrische stroomniveaus en temperaturen bij transformatoren te controleren om er zeker van te zijn dat ze niet overbelast zijn. Elke harmonische heeft een ander aanvaardbaar vervormingsniveau, dat wordt gedefinieerd door standaarden zoals IEEE 519-1992.
Oorzaak 4:
Signaalreflecties op uitgang van de regelaar
Frequentieregelaars maken gebruik van een pulsbreedtemodulatietechniek (PWM) om de uitgangsspanning en -frequentie naar een motor te regelen. Reflecties ontstaan wanneer er een impedantieverschil is tussen de bron en de belasting. Impedantieverschillen kunnen ontstaan als gevolg van onjuiste installatie, onjuiste selectie van componenten of verslechtering van apparatuur na verloop van tijd. In een motoraandrijvingscircuit kan de piek van de reflectie even hoog zijn als de DC busspanning. Isolatiebreuk van de motorwikkeling leidt tot ongeplande stilstand.
Oorzaak 5:
Sigmastroom
Sigmastromen zijn in wezen zwerfstromen die in een systeem circuleren. De sigmastromen ontstaan als gevolg van de signaalfrequentie, het spanningsniveau, de capaciteit en de inductantie in geleiders. Deze circulerende stromen kunnen hun weg vinden door aardingssystemen. Ze veroorzaken hinderlijke uitschakelingen en in sommige gevallen oververhitting in wikkelingen. Sigmastroom kan worden gevonden in de motorbekabeling en is de som van de stroom van de drie fasen op een bepaald moment. In een perfecte situatie zou de som van de drie stromen gelijk zijn aan nul. Met andere woorden; de retourstroom van de regelaar zou gelijk zijn aan de stroom naar de regelaar. Sigmastroom kan ook begrepen worden als asymmetrische signalen in meerdere geleiders die stromen capacitief kunnen koppelen naar de aardgeleider.
Oorzaak 6:
Operationele overbelastingen
Motoroverbelasting treedt op wanneer een motor te zwaar wordt belast. De voornaamste symptomen die gepaard gaan met overbelasting zijn een overmatige stroomafname, onvoldoende koppel en oververhitting. Overmatige motorwarmte is een belangrijke oorzaak van motorstoringen. In het geval van een overbelaste motor kunnen individuele motoronderdelen zoals lagers, motorwikkelingen en andere componenten prima werken, maar de motor blijft heet draaien. Daarom is het zinvol om het opsporen van storingen te beginnen met het controleren op overbelasting van de motor. Omdat 30 procent van de motorstoringen wordt veroorzaakt door overbelasting, is het belangrijk om te weten hoe je overbelasting van de motor kunt meten en identificeren.
Oorzaak 7:
Verkeerde uitlijning
Verkeerde uitlijning ontstaat wanneer de aandrijfas van de motor niet in lijn is met de belasting of wanneer de component die de motor koppelt aan de belasting verkeerd is uitgelijnd. Veel professionals gaat ervan uit dat een flexibele koppeling uitlijnfouten elimineert of compenseert. Een flexibele koppeling beschermt de koppeling echter alleen tegen uitlijnfouten. Zelfs met een flexibele koppeling zal een verkeerd uitgelijnde as schadelijke cyclische krachten langs de as en in de motor overbrengen, wat tot overmatige slijtage van de motor leidt en de schijnbare mechanische belasting verhoogt. Bovendien kan een verkeerde uitlijning trillingen doorgeven aan zowel de belasting als de aandrijfas van de motor. Er zijn een paar soorten uitlijnfouten:
• hoekige uitlijning waarbij de middellijnen van de assen elkaar kruisen maar niet parallel zijn,
• parallelle uitlijningsfout waarbij de middellijnen van de assen evenwijdig maar niet concentrisch zijn,
• samengestelde uitlijningsfout, een combinatie van parallelle en hoekige uitlijningsfouten.
Bijna alle uitlijnfouten zijn samengestelde uitlijnfouten. In de praktijk wordt over uitlijnfouten gesproken als de twee afzonderlijke types omdat het gemakkelijker is om een uitlijnfout te corrigeren door de hoekige en parallelle componenten afzonderlijk aan te pakken.
Oorzaak 8:
Onbalans van de as
Onbalans is een toestand van een roterend onderdeel waarbij het massamiddelpunt niet op de rotatie-as ligt. Met andere woorden, er is een ‘zware plek’ ergens op de rotor. Hoewel je motoronbalans nooit kunt elimineren, kun je wel vaststellen wanneer het buiten het normale bereik ligt en actie ondernemen om het probleem te verhelpen. Onbalans kan door tal van factoren worden veroorzaakt, denk aan:
• vuilophoping,
• ontbrekende balansgewichten,
• fabricagefouten,
• ongelijke massa in motorwikkelingen en andere slijtage-gerelateerde factoren.
Oorzaak 9:
Asspanning
Wanneer de motoras-spanning het isolerend vermogen van het lagervet overschrijdt, zullen er overslagstromen naar het buitenste lager optreden, wat putjes en groeven in de lagerrails tot gevolg heeft. De eerste tekenen van dit probleem zijn lawaai en oververhitting omdat de lagers hun oorspronkelijke vorm beginnen te verliezen en metaalfragmenten zich met het vet vermengen en de lagerwrijving verhogen. Dit kan binnen enkele maanden na het gebruik van de motor leiden tot de vernietiging van het lager. Lageruitval is een duur probleem, zowel in termen van motorreparatie als stilstandtijd. Dus dit helpen voorkomen door de asspanning en lagerstroom te meten is een belangrijke diagnostische stap. Asspanning is alleen aanwezig als de motor onder spanning staat en draait. Met een opzetstuk voor een koolborstelsonde kun je de spanning op de as meten terwijl de motor draait.
Oorzaak 10:
Lagerslijtage
Een defect lager heeft een verhoogde weerstand, geeft meer warmte af en heeft een lagere efficiëntie door een mechanisch, smerings- of slijtageprobleem. Falen van lagers kan door verschillende dingen veroorzaakt worden:
• een zwaardere belasting dan waarvoor het ontworpen is,
• ontoereikende of verkeerde smering,
• ondoeltreffende lagerafdichting,
• verkeerde uitlijning van de as,
• onjuiste passing,
• normale slijtage,
• geïnduceerde asspanningen.
Als lagerschade eenmaal begint, creëert dit ook een cascade-effect dat motorstoringen versnelt. 13 Procent van de motorstoringen wordt veroorzaakt door lagerfouten en meer dan 60 procent van de mechanische storingen in een faciliteit wordt veroorzaakt door lagerslijtage.
Oorzaak 11:
Zachte voet
Een zachte voet is een toestand waarbij de montagevoeten van een motor of aangedreven component niet vlak zijn of waarbij het montageoppervlak waarop de montagevoeten zitten niet vlak is. Deze toestand kan leiden tot een frustrerende situatie waarin het aandraaien van de bevestigingsbouten op de voeten nieuwe spanningen en uitlijnfouten veroorzaakt. Zachte voeten komen vaak voor tussen twee diagonaal geplaatste bevestigingsbouten, net zoals een ongelijke stoel of tafel de neiging heeft om diagonaal te schommelen. Er zijn twee soorten zachte voeten:
• Parallelle zachte voet treedt op wanneer een van de montagevoeten hoger zit dan de andere drie.
• Hoekige zachte voet – er is sprake van een hoekige zachte voet als een van de montagevoeten niet evenwijdig of “normaal” is aan het montageoppervlak.
In beide gevallen kan een zachte voet worden veroorzaakt door een onregelmatigheid in de montagevoeten van de machine of in de montagefundatie waarop de voeten rusten. In beide gevallen moet een zachte voet worden opgespoord en verholpen voordat de as goed kan worden uitgelijnd. Een laseruitlijningsapparaat van goede kwaliteit kan doorgaans vaststellen of er een probleem is met zachte voeten op een roterende machine.
Oorzaak 12:
Trek in de leiding
Leidingvervorming verwijst naar de toestand waarbij nieuwe spanningen alsmede spanningen en krachten die op de rest van de apparatuur en de infrastructuur werken, zich achterwaarts verplaatsen naar de motor en de aandrijving om een verkeerde uitlijning te veroorzaken. Het meest voorkomende voorbeeld hiervan is bij eenvoudige motor-/pompcombinaties, waar iets kracht uitoefent op de pijpwerken, zoals:
• een verschuiving in de fundering,
• een nieuw geïnstalleerde klep of een ander onderdeel,
• een voorwerp dat op een pijp slaat, buigt of er gewoon op drukt,
• gebroken of ontbrekende leidinghangers of muurbevestigingsmateriaal.
Deze krachten kunnen een hoek- of verschuivingskracht op de pomp uitoefenen, die er op zijn beurt voor zorgt dat de motor/pompas niet goed uitgelijnd is. Daarom is het belangrijk om de uitlijning van de machine meer te controleren dan alleen op het moment van installatie. Nauwkeurige uitlijning is een tijdelijke toestand die na verloop van tijd kan veranderen.
