Een elektrische stroomdoorgang ontstaat wanneer in een roterende machine de asspanningen door een lager naar aarding lopen. Het veroorzaakt een ribbelpatroon in de loopbanen van het lager waardoor het lager vroegtijdig zal uitvallen. Frequentiegeregelde elektromotoren zijn voor dit fenomeen meer kwetsbaar dan elektromotoren die een constant toerental behoeven.
Het meten van stroomdoorgang in het predictieve onderhoudsprogramma zullen het lager detecteren dat onderhevig is aan stroomdoorgang. Door deze inspectie te laten uitvoeren, voorkomt je een ongeplande machinestop in een productielijn.
Waar komt stroomdoorgang voor?
Het toepassen van een frequentieomvormer (FO) versnelt de problemen met asspanningen. Een frequentieomvormer met een pulsbreedtemodulatie stuurt een hoogfrequente spanning naar de motor, die door de uitgangstransistoren van de FO is gegenereerd. In combinatie met de Common Mode Spanning (spanning tussen fase en aarde) veroorzaakt dit signaal een hoogfrequente asspanning.
De Common Mode Spanning bij een motor is een geinduceerde spanning in een motor t.o.v. een aarding. Deze spanning veroorzaakt stromen door en in een motor, maar eventueel ook in gekoppelde installatiedelen. Deze stromen trachten mede via een aarding van de installatie een stroomkring te vormen met hun bron: de frequentieregelaar.
Slechte kwaliteit en (te) lange aansluitkabels dragen er toe bij het niveau van deze spanningen te verhogen. In zo’n geval zullen de hierboven beschreven problemen zich eerder aandienen. Als er geen voorzorgsmaatregelen genomen zijn, is het niet uitzonderlijk dat de lagers na 2 Ã 3 maanden ernstig beschadigd raken.
Hoe detecteer je stroomdoorgang?
Door het toepassen van bijvoorbeeld een oscilloscoop meet je de asspanning. In de praktijk kan deze methode soms moeilijk realiseerbaar zijn. Een SKF ontladingsdetector (type TKED-1) kan dan als alternatief dienst doen. Dit toestel is uitgerust met een opnemer die signalen opvangt in het bereik 50 Mhz – 200 Mhz en bevat ook een pulsteller die het aantal inpacts registreert. Naast de toepassing van de TKED-1 kan een lagerschade ook met behulp van trillingsmetingen vroegtijdig gedecteerd worden.
Lagerschade motoren als gevolg van as stromen
Asstromen zijn elektrische stromen die naar het aan te drijven deel van de motor gaan, anders dan via elektrokabels. Ze ontstaan door een potentiaalverschil over de rotoras die zich in feite gedraagt als een wikkeling.
Bij een lage spanning is er weinig aan de hand. Wanneer de spanning hoog genoeg is om de weerstand van de oliefilm van de lagers te overwinnen, veroorzaken de ontwikkelde stromen – die op dat moment de weg van de minste weerstand zoeken – vonkerosie en smeltkraters op de loopvlakken en de kogels van het lager.
Hoofdoorzaken
Allereerst kan het vóórkomen dat een elektromagnetisch veld asymmetrisch is, waardoor in de rotoras energie wordt opgewekt. Dan spreek je daadwerkelijk van een potentiaalverschil tussen de beide rotor aseinden, waarbij de stroom uiteindelijk via de lagers zal lopen.
In een aantal gevallen is het probleem op te lossen door het lager aan de niet-aandrijfzijde te isoleren. Sommige fabrikanten isoleren de lagers aan beide zijden, maar dat werkt niet altijd. Een tweede oorzaak schuilt in het toepassen van moderne frequentieregelaars.
Frequentieregelaars
De allereerste frequentieomvormers werkten met een relatief lage pulsfrequentie (aansturing d.m.v. thrystoren). De pulsfrequentie van moderne varianten ligt ruim twintigmaal hoger. Met als gevolg: een hoger opgebouwde energie in de rotoras, die een mogelijkheid tot ontlading zoekt naar massa.
Wanneer de spanning hoog genoeg is om door de twee smeerfilms van een lager heen te slaan, kunnen er tot wel honderden ontladingen per minuut ontstaan. Dit veroorzaakt in eerste instantie een grijze zone op het loopvlak van het niet geïsoleerde lager, waarna het kenmerkende ‘wasbordpatroon’ ontstaat.
Courtinehof 4, 2967XJ Langerak,
+31(0)624 408 614, info@hermes-services.nl