Диагностика электрооборудования


При прохождении медицинского обследования мы получаем на руки электрокардиограмму, по которой специалисты могут диагностировать отклонения в нашем здоровье: экстрасистолы, аритмии, внесердечные и прочие заболевания.

Аналогичным образом мы поступаем для диагностики «заболеваний» кранового электрооборудования. Здесь «электрокардиограмма» записывается цифровым осциллографом с последующей математической проработкой, измерением и анализом ключевых показателей напряжения трехфазной питающей сети и токов в основных цепях системы.

Полученные таким образом осциллограммы могут рассказать о проблемах не только электрооборудования и электроснабжения, но и некоторых механических узлов, а также конструкции крана в целом.

Диагностика оборудования по электрическим параметрам является экономичным оперативным средством выявления технических проблем, может быть инструментом экспресс-анализа для последующих целенаправленных действий по их локализации, детализации и устранению.

Удобство работы с файлами осциллограмм, возможность пересылки их по электронной почте позволяет при необходимости привлекать срочную помощь внешних экспертов — специалистов из сфер науки и производства, имеющих необходимую квалификацию и опыт решения аналогичных проблем. В частности, подобная договоренность имеется между электротехническим отделом компании «Подъемтрансмаш» и РАПС - кафедрой робототехники и автоматизации производственных систем ЛЭТИ.


Ниже приводятся иллюстрации к различным ситуациям, возникшим при настройке и эксплуатации электрооборудования.


I. Предаварийный режим

На осциллограмме 1 отражено напряжение трех фаз (фазное напряжение) на вводе силового щита в режиме холостого хода. Это «классическая» картина ровных одинаковых синусоид питающего напряжения.


                            


На осциллограмме 2 зафиксирован интересный случай — по-сути, предавариный режим работы, когда между двумя фазами возникает периодический импульсный пробой. На короткий интервал времени (микросекунды) мгновенное значение линейного напряжения, как геометрическая разность двух соответствующих фазных напряжений, уменьшается с 280 В до нуля. Это происходит в результате сбоя в синхронизации отпирания тиристоров. Однако тиристор, вызвавший межфазное КЗ, имеет значительный запас перегрузки по кратковременному ударному току, поэтому в большинстве случаев не успевает выйти из строя.


                             


Питающая сеть, предположительно, проявляет колебательные свойства, в результате которых ток через данный тиристор быстро уменьшается до нуля, и он запирается — кратковренный пробой самоликвидируется. Ввиду кратковременности подобных явлений, они порою явно себя не проявляют, не приводят к останову или выходу оборудования из строя, но отрицательно сказываются на качестве электроэнергии в сети, могут отразиться на ресурсе тиристоров, а потому требуют обязательного устранения.


II. Теория

Следующая пара картинок иллюстрирует изменение векторного сдвига между линейными напряжениями питающей сети в результате неодинакового проседания фазного напряжения (например, в результате неравномерной загрузки фаз).

На осциллограмме 3 показана исходная, симметричная система линейных напряжений, которая соответствует симметричной системе фазных напряжений. Смещение между линейными напряжениями 6,67 мс — это ровно 120 «классических» градусов.


                            


На осциллограмме 4 показана ситуация, созданная в лабораторных условиях. Фазные напряжения выставлены автотрансформаторами в значении 220/50/50 В, что имитирует сильное проседание питающего напряжения по двум фазам.


                           


Два линейных напряжения, как видно на картинке, тоже просели, но в меньшей степени, однако векторный сдвиг между линейными напряжениями изменился существенно: 4,4/7,3/8,3 мс — это соответствует округленно 80/130/150 градусов.

В этом случае следует ожидать падения вращающего момента электродвигателей, повышение вибрации оборудования, сбои синхронизации работы тиристорных систем. Этот пример показывает важность равномерной загрузки фаз питающей системы и использования нулевой линии для повышения симметрии фазных напряжений.

Из этого следует интересный вывод: основные причины сбоя в работе тиристорных электроприводов кранов могут находиться в ином месте. И, возможно, «лечить» прежде всего необходимо энергохозяйство в целом — обеспечить требуемые ГОСТом параметры качества электроэнергии. И лишь затем решать проблемы повышения устойчивости работы самого тиристорного оборудования.


III. Практика

На осциллограмме 5 отражен реальный момент работы кранового электрооборудования в условиях прохождения через всю конструкцию крана волны механической вибрации.


                           


Все три фазных напряжения на входных клеммах получают некоторое искажение формы синусоиды. Зеленым цветом показан ток одной из фаз на входных клеммах, значительно искаженный по причине нарушения стабильности токоподвода в условиях вибрации конструкций крана, возникающей в том числе в результате ударов ветра. Это дополнительный аргумент по вопросу запрета работы крана в ветреную погоду.