11. díl - Přehled vhodných přístrojů pro měření při údržbě motorů a pohonů

Seriál Měření při údržbě pohonů a motorů pro časopis ELEKTRO - č. 12/2016.
Autor - ing. Jaroslav Smetana

V předchozích deseti pokračováních tohoto seriálu byly probrány situace, které ovlivňují provoz, životnost i poruchovost motorů a pohonů vybavených regulátory otáček, tedy měniči frekvence z hlediska parametrů elektrického napájení, jinými slovy z pohledu vlivu kvality elektrické energie. V tomto pokračování bude vysvětleno, které přístroje je minimálně vhodné mít ve vybavení oddělení údržby v průmyslovém závodě.

Cílem je schopnost dozvědět se, v jakém stavu pohony jsou a případně co bylo příčinou jejich poruchy. Tento požadavek se nyní týká téměř všech výrobních podniků, ale i firem, které se zabývají instalací a údržbou klimatizace, chladicí techniky, případně kompresorů tlakového vzduchu a mnoha dalších firem, jejichž předmětem činnosti jsou motory přímo připojené na elektrickou síť i motory napájené z měničů.

Obr. 1. Schema pohonu napájeného z měniče frekvence

Dříve, než se budeme věnovat vybraným přístrojům vhodným pro měření v této oblasti, dovolím si jako zástupce distributora několika světových značek měřicích přístrojů, především firem Fluke a Kyoritsu, upozornit na situaci na trhu týkající se zvyšujícího se výskytu kopií – padělků měřicích přístrojů značek Fluke a Kyoritsu. Tyto kopie jsou velmi těžko identifikovatelné a rozeznatelné od originálních přístrojů. Liší se však použitými materiály a vnitřní konstrukcí, což vede kromě odlišných parametrů především k bezpečnostním rizikům při jejich používání, kdy může dojít k ohrožení zdraví uživatele či poškození zařízení měřeného takovým přístrojem. Jediným způsobem, jak předejít tomuto riziku, je přístroje uvedených značek pořizovat pouze od přímého oficiálního dovozce, který je i podle výrobního čísla schopen ověřit pravost přístroje.

Obr. 2. Kyoritsu KEW 2046R

Obr. 3. Zobrazení nesymetrie metodou symetrických složek

A nyní k doporučeným přístrojům pro měření na pohonech. Postup bude směřovat opět podle blokového schématu na obr. 1 směrem od napájecích svorek měniče, případně motoru v případě jeho přímého připojení na síť. Jak bylo řečeno v prvé části seriálu, na vstupu měniče (oranžová část obr. 1) a motoru (zelená část obr. 1) je třeba především ověřit kromě velikosti i symetrii napětí a proudu. To lze samozřejmě provést jednoduchým přístrojem, jako je klešťový ampérmetr. Vzhledem k předpokládanému zkreslení napětí a především proudu odebíraného měničem, je třeba použít výhradně přístroj, měřící skutečnou efektivní hodnotu obou veličin. To, že klešťový ampérmetr měří skutečnou efektivní hodnotu, je třeba pečlivě ověřit v dokumentaci přístroje a používat přístroje jen seriózních výrobců, např. Kyoritsu KEW 2046R (obr. 2). Ty zaručí, že přístroj měří skutečně efektivní hodnotu, a ne hodnotu střední, což může vést k velkým chybám v rozhodování. Zde není dobrý nápad šetřit a pořizovat zdánlivě značkové levné přístroje, kterých jsou plné e-shopy, a měřit nesmysly. Vzhledem k dalším potřebným měřením v tomto místě je tak vhodnější mít ve výbavě třífázový analyzátor kvality sítě. Ten umožní ověřit jak velikost napětí, proudu a zobrazit fázorový diagram, tak hlavně nesymetrii metodou symetrických složek, jak je vidět např. na obr. 3. Takovýto přístroj také poskytuje možnost ověřit všechny další potřebné parametry kvality elektřiny na vstupu pohonu. Jsou to PF – power factor, zkreslení napětí a proudu – THD a přítomnost a velikost jednotlivých harmonických složek. Pro tento účel jsou vhodné ruční přenosné přístroje, které zajistí okamžitý odečet měření a mají dostatečnou rychlost měření. Zde je třeba upozornit na rozdíly mezi analyzátory kvality a analyzátory energetickými. Pro popisovaná měření nejsou přístroje přednostně určené pro monitoring a záznam spotřeby vhodné především vzhledem k jejich nízké rychlosti měření. Velmi populární přístroje Chauvin Arnoux PEL 103 nebo Fluke 1730 nejsou pro měření na pohonech ten nejlepší nápad, i když jsou lákavé svou cenou. Pro měření na vstupu pohonu doporučuji osvědčené přístroje Fluke 435II (obr. 4), Kyoritsu KEW 6315 (obr. 5) nebo Chauvin Arnoux 8336 (obr. 6), které jsou z pohledu měření na pohonech a při údržbě ve výrobě rovnocenné a zaručují dostatečnou rychlost i potřebné funkce.

Obr. 4. Fluke 435II

Obr. 5. Kyoritsu KEW 6315

Dalším místem potřebného měření a ověření stavu je meziobvod měniče, samozřejmě v případě velkých měničů, kde v tomto místě měřit lze. Zde je třeba ověřit velikost stejnosměrného napětí a jeho zvlnění. K tomu lze použít multimetr s možností samostatného zobrazení DC a AC složky nebo lépe osciloskop. Vhodným multimetrem, který má navíc funkci filtru pro měření na výstupu měniče, může být Kyoritsu KEW 1062 (obr. 7) nebo Fluke 289 (obr. 8). Vhodným osciloskopem pro ověření meziobvodu, ale především naprosto nezbytným přístrojem pro měření na výstupu měniče je některý z přístrojů řady Scopemeter Fluke 190 (obr. 9). Při ověřování stavu meziobvodu osciloskopem se kromě velikosti stejnosměrného napětí na meziobvodu získá i možnost vidět časový průběh střídavého zvlnění. Zkontroluje se tím jeho velikost, ale protože je vidět i tvar pulzů (obr. 10), je možné posoudit stav usměrňovače.

Obr. 6. Chauvin Arnoux 8336

Obr. 7. Kyoritsu KEW 1062

Jak bylo popsáno v dílech 6, 7 a 8 tohoto seriálu, na výstupu měniče se nacházíme z hlediska elektrického v naprosto odlišném prostředí než v části napájecí sítě nebo v meziobvodu. Na vstupu a v meziobvodu je frekvence napětí a proudu 50 Hz. Na výstupu měniče se pohybujeme v prostředí jednotek až stovek kHz.

Obr. 8. Fluke 289

Obr. 9. Motor dirive analyzer Fluke MDA 550 a Scopemeter Fluke 190

Zde je analyzátor kvality sítě nepoužitelný a je třeba použít osciloskop. Vzhledem k bezpečnosti měření i možnosti poškození měřeného zařízení není možné použít běžný, i třeba bateriový osciloskop, jak je popsáno v díle 8, ale je nezbytné používat přístroj s navzájem izolovanými kanály v kategorii alespoň CAT III. Tomuto požadavku v současnosti odpovídá pouze již zmíněná řada Scopemetrů Fluke 190 ve čtyřkanálovém provedení (obr. 9). Zde si dovoluji znovu připomenout výše zmíněné kopie přístrojů Fluke, které se objevují na trhu a také různé „jako scopemetry“, pocházející především z dálného východu, které sice z pohledu měřených parametrů a ceny jsou velmi lákavé, ale naprosto nevyhoví z hlediska vzájemné izolace kanálů a bezpečnostní kategorie.

Obr. 10. Tvar pulzů v meziobvodu

Dostáváme se na svorky samotného motoru (zelená část obr. 1). Zde je dobré ověřit stav a vlastnosti samotného motoru. Nutné je zde měřit izolační stav vinutí a určitě i jeho elektrické stáří. Doporučeno je mít ve výbavě měřič izolačního stavu s vhodným rozsahem napětí a možností ověřit i polarizační index izolace (PI). Jako vhodný příklad takového i cenově dostupného přístroje je možné jmenovat Kyoritsu KEW 3125B (obr. 11).

Obr. 11. Kyoritsu KEW 3125B

Pro komplexní ověření motoru je vynikajícím nástrojem MotorAnalyzer2 (obr. 12), který kromě izolačního stavu a PI ověří i indukčnost, kapacitu a impedanci a otestuje vinutí rázovou vlnou, a zjistí tak symetrii vinutí, tedy i případné napěťově závislé zkraty mezi závity i proti kostře motoru. Dostáváme se na mechanickou část pohonu. Zde technici údržby váhají s ověřování stavu vibrací vzhledem k roky budované aureole složitosti tohoto měření. Při použití přístroje Fluke 810 (obr. 13) může kontrolu stavu mechanické části, především ložisek provádět i technik, který není specialistou ve vibrotechnice. Přístroj je totiž vybaven vlastní databází naměřených spekter a je schopen vést pracovníka v postupu měření, automaticky měření vyhodnotit a označit stav jednotlivých ložisek.

Obr. 12. MotorAnalyzer2

Obr. 13. Fluke 810

Posledním, ale současně prvním měřením, které může sloužit jako indikace změny stavu pohonu v daném místě, je měření termovizí. Zde je možné doporučit znovu 10. část seriálu pro volbu vhodné termokamery. Další informace o vhodných přístrojích případně, kde a jak měřit, může čtenář získat na některém semináři pořádaném společností Blue Panther, s. r. o.

Fotografie