Fehlerdetektion für verschleißende magnetische Nutkeile elektrischer Asynchronmaschinen mittels Maschineninduktivitätsmessung

Abstract

In Asynchronmaschinen mit Kurzschlusskäfig werden magnetische Nutkeile dazu verwendet, die Effizienz zu erhöhen. Wenn der Wirkungsgrad fällt oder die Oberwellen zunehmen, findet deren Auswechslung statt. Bei großen Maschinen hat das sehr hohe Kosten zur Folge. Implementiert man jedoch Software, welche es einem ermöglicht den Zustand der Nutkeile zu erkennen, kann man mit dieser Information den optimalen Austauschzeitpunkt berechnen. Dann ist es auch nicht nötig die Maschine zu öffnen, um den Zustand der Nutkeile direkt zu überprüfen. Im Detail wird eine bestimmte Spannungssequenz auf die Maschine geschalten, was eine transiente Stromantwort zur Folge hat. Diese lässt Rückschlüsse über die Maschineninduktivität zu, welche unser Parameter ist, um kleine Veränderungen im magnetischen Kreis unserer Maschine festzustellen, zu dem auch die Nutkeile zählen. Auch minimale Fehler verändern die Induktivität der Maschine, die schlussendlich mit Hilfe von Stromsensoren gemessen wird. Man kann diese Ströme mit denen der neuen Referenzmaschine vergleichen. Die Differenz der gemessenen Werte demonstriert anschaulich, in wie weit die Nutkeile abgenützt sind. Diese Daten müssen ausgewertet werden, um einen Blick auf den Zustand der Maschine und deren magnetische Nutkeile zu werfen.

In asynchronous machines from the type of the short circuit cage rotor, slot wedges are needed to increase the efficiency. As it comes to big machines, with a certain performance, the change of the slot wedges is connected to a very high cost. If the performance decreases or the harmonics increase this change takes place. Implementing software, which returns the condition of the magnetic slot wedges, you could calculate with this information and find the optimal time to change the slot wedges. So it would not be necessary to have a real look into the machine to check the condition of the slot wedges. In detail specific voltage will cause a transient electrical current response related to the inductivity of the machine, which is our parameter to detect very small changes in the magnetic circle, especially defect or missing slot wedges. Even very small faults change the inductance of the machine. They can be detected by current sensors. We can compare these currents with the ones of the faultless reference machine. The difference between the measured values, will show in a demonstrative way how far the slot wedges are damaged. These data have to be analysed, in order to have a look at the condition of the machine and of its slot wedges.