Motor testen beoordeelt de integriteit van een motor door het gebruik van computer-ondersteunde apparatuur of instrumenten die trends monitoren binnen de motor.

Wat is motor testen?

Motor testen beoordeelt de integriteit van een motor door het gebruik van computer-ondersteunde apparatuur of instrumenten die trends monitoren binnen de motor. Het hoofddoel van motortests is verborgen problemen aan het licht te brengen en onnodige storingen te voorkomen. Specifiek voor elektromotoren evalueren motortests statische parameters zoals isolatie, draadschade en elektrische stroomlekkage, evenals meer dynamische parameters zoals vervorming, temperatuurschommelingen en balans.

Mechanische motortests omvatten zaken zoals het kijken naar de scheuren van de rotor van een motor en de samenstelling van de lamineringsplaat. Hoewel elke motortest van toepassing is op de meeste wisselstroom- (AC) of gelijkstroommotoren (DC), hangt elke testmethode af van de constructie en de toepassing van de motor in kwestie.

Het testen van motoren wordt geregeld door het Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) door normen zoals IEEE 43 – Isolatieweerstand en polarisatie-index, IEEE 56 – Onderhoud AC Hipot Test, IEEE 95 – DC Hipot Test, en IEEE 400-2001 – The Guide for Field Testing and Evaluation of the Insulation of Shielded Power Cable Systems. Deze normen worden voortdurend herzien en verbeterd wanneer de raad van bestuur dat nodig acht.

Motortests worden vaak gebruikt in een preventief onderhoudsprogramma of een op betrouwbaarheid gericht onderhoudsprogramma. Motortests in een preventief onderhoudsprogramma kunnen motoren testen terwijl zij in hun normale omgeving onder normale belasting werken, om te bevestigen dat zij op aanvaardbare of optimale grenzen draaien. Het testen van de motor duidt vaak op problemen voordat visuele inspectie ze duidelijk maakt.

Het testen van de motor als onderdeel van een onderhoudsprogramma is belangrijk, want als een motor eenmaal schade heeft opgelopen, is deze vaak onomkeerbaar (dit wordt kernschade genoemd); dit leidt ertoe dat de motor niet meer met dezelfde efficiëntie draait als vroeger, als dat al het geval is. Motortests bieden meerdere voordelen, waaronder:

• Verhoogde uptime. Door defecte motoren te identificeren voordat ze het punt bereiken waarop ze defect raken, blijft uw systeem in bedrijf. Dit maakt de weg vrij voor economischer geplande onderhoudswerkzaamheden om ontdekte problemen te verhelpen.
• Kostenbesparingen. Motortests geven u een duidelijk beeld van de real-time conditie van de motoren in uw bedrijfsmiddelen, waardoor potentiële nevenschade door storingen wordt beperkt en de onderhoudskosten worden verlaagd. Welk type onderhoud een motor nodig heeft of dat hij moet worden vervangen, is een kritieke en potentieel dure beslissing.
• Energiebesparing. Motorstroomanalyse (MCA)-testen kunnen helpen omstandigheden in een motor te identificeren die leiden tot een verhoogd stroomverbruik. Dit kan een negatieve invloed hebben op de algehele vermogenskwaliteit van de motor, de slijtage van activa versnellen en zich presenteren als kostbare toenames in energieverbruik en piekgebruik.
• Verbeterde veiligheid. Motortests verminderen de urgentie en frequentie van storingen, waardoor onderhoudsteams het grootste deel van hun werk kunnen verschuiven naar geplande stilstandtijden. Dit geeft het personeel een spanningsloze werkomstandigheid waarin reparaties kunnen worden uitgevoerd. Motortests kunnen ook defecte elektrische verbindingen in een circuit opsporen die met gewone infraroodtests misschien niet worden opgemerkt, waardoor het risico op brand afneemt.

Hoewel de ins en outs van motortests intimiderend en een beetje complex kunnen zijn, kan kennis van de basisbeginselen samen met het gebruik van moderne motortestgereedschappen en -apparatuur de taak van het testen van motoren aanzienlijk vereenvoudigen.

Motortestgereedschap

Modern motortestgereedschap maakt het opnemen van metingen en het analyseren van de huidige conditie van een motor vrij eenvoudig als u eenmaal begrijpt hoe elk gereedschap werkt. Veel testgereedschappen zijn uitgerust met multifunctionele mogelijkheden, waarbij meer dan één apparaat in elk gereedschap is geïntegreerd. Het hebben van een basis gereedschapskist met de volgende gereedschappen is een goede plek om te beginnen.

• Digitale multimeter (DMM) – Een DMM meet meerdere elektrische grootheden, zoals spanning (volt), weerstand (ohm) of stroom (ampère). Sommige DMM-modellen hebben speciale functies waarmee u minimale, maximale en relatieve metingen kunt verrichten en diodes en condensatoren kunt testen. DMM’s worden gebruikt voor het testen op stroomverlies door doorgeslagen zekeringen, excessieve stroomniveaus van overbelaste circuits en onjuiste weerstand door beschadigde isolatie of apparatuur.

  DMM’s worden beschouwd als een multifunctioneel instrument omdat zij meerdere instrumenten met één functie combineren, zoals een voltmeter, ampèremeter en ohmmeter. Dit instrument heeft een display waarop de metingen in real time kunnen worden afgelezen, knoppen voor het selecteren van een verscheidenheid aan functies (afhankelijk van het model), een draaiknop voor het kiezen van primaire meetwaarden (ampère, ohm of volt), en ingangsaansluitingen waar meetsnoeren in kunnen worden gestoken.

• Stroomtang – Een stroomtang meet de stroom in een circuit door de sterkte van het magnetische veld rond een geleider te beoordelen. De meeste stroomtangen meten wisselstroom, maar sommige meten zowel wisselstroom als gelijkstroom. De scharnierende “bek” op de meter stelt technici in staat de bek rond een draad, kabel of andere geleider in een elektrisch systeem te klemmen. Dit stelt de technicus in staat de stroom te meten zonder het systeem los te koppelen of spanningsloos te maken.

  De bekken zijn gemaakt van ferrietijzer (gewoonlijk omhuld met kunststof) en ontworpen om een magnetisch veld op te sporen, te concentreren en te meten dat wordt opgewekt door de stroom die door een geleider stroomt. Clamp-on ampèremeters zijn multifunctionele testers geworden, waarbij sommige modellen mogelijkheden hebben die vergelijkbaar zijn met een DMM. Ze zijn populair omdat ze veilig en handig zijn, zodat technici kunnen afzien van het doorknippen van draden om de meetsnoeren in te voeren, omdat de bek van de clamp-on ampèremeter geen geleider hoeft aan te raken om een meting uit te voeren.

• Megohmmeter – Vaak aangeduid als een megger, een megohmmeter is een soort ohmmeter die wordt gebruikt om de elektrische weerstand van isolatoren te meten. Met andere woorden, megohmmeters worden gebruikt om de toestand van de isolatie van draden en motorwikkelingen te bepalen. Zij doen dit door een gelijkstroomlading met hoog voltage en lage stroomsterkte in te voeren en door de weerstand te beoordelen om vast te stellen of er sprake is van stroomlekkage of beschadiging van de isolatie.

  De hoeveelheid stroom hangt af van de toegepaste spanning, de capaciteit van het systeem, de totale weerstand en de temperatuur van het materiaal. Over het algemeen geldt: hoe hoger de stroom, hoe lager de weerstand. De op het scherm weergegeven waarde van de isolatieweerstand is een functie van drie onafhankelijke deelstromen: geleidende lekstroom, capacitieve ladingslekstroom en polarisatie-absorptielekstroom. Routinematig gebruik van een megger in uw onderhoudsprogramma is een goede manier om te garanderen dat uw circuits veilig zijn.

• Contactloze thermometer – Een contactloze thermometer of puntthermometer is een instrument voor het testen van motoren dat de temperatuur op een enkel punt meet vanaf een veilige afstand. Deze handthermometers, die lijken op radarpistolen, zijn ideaal voor het bepalen van de temperatuur op een specifieke plaats op een oppervlak. Zij worden gebruikt voor het meten van thermische straling op moeilijk te bereiken activa of activa die onder extreme omstandigheden werken.

  Spotthermometers werken door gebruik te maken van gezichtsveld (FOV) en afstand-tot-plekverhouding (D:S). De D:S is de verhouding tussen de afstand tot het object dat u meet en de diameter van het temperatuurmeetgebied. Hoe groter het verhoudingsgetal, hoe beter de resolutie van het instrument en hoe kleiner het gebied dat kan worden gemeten.

• Power quality analyzer – Power quality analyzers zijn de ultieme multifunctionele instrumenten voor het testen van motoren. Hoewel ze duurder zijn ($ 1.000 tot $ 8.000 +) dan de meeste van de andere besproken instrumenten, kunnen ze meerdere functies omvatten, afhankelijk van het model. Naast DMM-mogelijkheden kunnen sommige power quality analyzers energiestudies en power quality loggings uitvoeren door het vastleggen en registreren van een groot aantal power quality parameters. Andere functies van power analyzers kunnen zijn:
  • meting van alle drie fasen en nulleider;
  • vastlegging van dips, swells en inschakelstromen; en
  • analyse van software-integratie en -compatibiliteit.

Typen motortests

Er zijn talloze motortestechnieken, vooral als het gaat om het testen van elektrische motoren. De meeste vallen in een van de volgende twee categorieën: online of offline testen, of statisch of dynamisch testen. Een goed programma voor voorspellend onderhoud maakt doorgaans gebruik van beide technieken.

Online dynamisch testen wordt uitgevoerd terwijl de motor draait. Het geeft technici gegevens over de stroomkwaliteit en de bedrijfstoestand van de motor. Dynamische testapparatuur moet in staat zijn om alle gegevens die essentieel zijn voor elektromotoren te verzamelen en te trenden. Dit omvat vermogenstoestand, spanningsniveau, spanningsonevenwichtigheid en harmonische vervormingen, stroomniveaus en onevenwichtigheden, belastingsniveaus, koppel en rotorstaafsignaturen, enz. Het analyseren van de verzamelde gegevens van online testen kan problemen aan het licht brengen door middel van indicatoren zoals vermogenstoestand, motortoestand en -prestaties, belastingsbeoordeling en bedrijfsefficiëntie.

Offline statische testen moeten regelmatig worden gebruikt om te bepalen hoe de componenten binnen een motor (wikkelingen, rotorbalk, enz.) functioneren, alsmede om een stroom- en spanningsanalyse uit te voeren. Bij statische tests worden vaak problemen gevonden zoals gebroken of losse rotorstaven, problemen met eindringen, een ongelijke luchtspleet tussen de rotor en de stator (excentriciteit), en verkeerde uitlijning. Zoals de naam al zegt, wordt dit type motortest uitgevoerd wanneer de machine stilstaat. Statische tests beoordelen zaken als weerstand/isolatieweerstand, hoogpotentiaal (HiPot) tests, polarisatie, overspanningstests en meer.

Bijna de helft (48 procent) van alle motorstoringen is te wijten aan elektrische problemen, volgens een onderzoek van het Electric Power Research Institute (EPRI). Van die 48 procent is 12 procent te wijten aan rotorproblemen en 36 procent aan wikkelingsproblemen. Om deze storingen te beperken, kunnen elektromotoren aan diverse motortests worden onderworpen. Enkele van de meest voorkomende zijn:

• Impulstesten voor elektromotoren: Impulstesten helpen u te begrijpen hoe een elektrisch systeem bestand is tegen plotselinge overspanning veroorzaakt door het weer (blikseminslag), regelmatige bedrijfssituaties zoals wanneer laag- of hoogspanningsapparatuur van bedrijf verandert, of hoogspanningsvariaties in AC-DC-inverteroutput.
• Rotatietesten van elektromotoren: Testen op draairichting is cruciaal voordat u een motor op zijn belasting aansluit, zodat u de belasting niet beschadigt of verwarring veroorzaakt bij de operator. Een door een motor aangedreven waaier in een mixer is bijvoorbeeld ontworpen om in de juiste richting te draaien, dus voor een goede menging is het belangrijk dat de bedoelde richting wordt aangehouden.

  De juiste draairichting wordt getest met een faserotatiemeter. Als u bijvoorbeeld een driefasige motor installeert, zal de meter zes draden hebben – drie aan de motorzijde (loodzijde) en drie aan de lijnzijde (voedingszijde).

• Elektromotor testen met gewonden rotor: Testen met een gewikkelde rotor stelt u in staat om de drie basiscomponenten te isoleren (stator, rotor en weerstandsbank) om de hoofdoorzaak sneller te identificeren. Net als bij de verhouding primair/secundair in een transformator is elke variatie in het rotorcircuit (secundair) met inbegrip van de weerstandsbank zichtbaar op de stator (primair). Omgekeerd worden alle problemen in de stator weerspiegeld in het rotorcircuit.
• Testen van de isolatieweerstand: Bij elektrische motorisolatie neemt de weerstand af naarmate de temperatuur toeneemt. Dit staat bekend als een negatieve temperatuurcoëfficiënt. Het testen van de isolatie helpt ervoor te zorgen dat de isolatieweerstand van een spanningsloze motor afneemt na het starten van de motor. Het is niet ongewoon dat de temperatuur aanvankelijk stijgt omdat vocht verdampt door de stijgende temperatuur van de wikkelingen. Voor het testen van de isolatieweerstand is een temperatuur gelijkstelling tot 104 graden Fahrenheit (40 Celsius) nodig, volgens de IEEE 43 norm.
• Megger testen: Een van de meest populaire tests dankzij zijn eenvoud, de megohm test (megger test) is een andere manier om de isolatieweerstand van een elektrische motor te testen. Een megohmmeter kan een hoge gelijkspanning leveren (gewoonlijk 500V tot 15kV) bij een vooraf bepaalde stroomcapaciteit om de isolatiesterkte te testen. Het is het beste om een megger test te gebruiken met andere vormen van testen, omdat het niet in staat is om alle potentiële fouten in de wikkeling van een motor te detecteren.
• Wikkelingsweerstand testen: Het testen van de wikkelingsweerstand brengt dode kortsluitingen, losse verbindingen en open circuits aan het licht. Het meten van de weerstand van wikkelingen garandeert dat alle circuits correct zijn bedraad en dat alle verbindingen zijn beveiligd. Alle wikkelingen moeten een vooraf door de fabrikant bepaalde weerstand hebben, wil de motor correct werken. Deze weerstand laat precies de juiste hoeveelheid stroom door de wikkeling lopen.

  Deze test wordt meestal uitgevoerd met een digitale multimeter. Door de rode (positieve) poot van de multimeter aan te raken aan de positieve kant van de wikkelingen en de zwarte (negatieve) poot van de multimeter aan de negatieve kant van de wikkelingen, verschijnt op het scherm een waarde in ohms. Dit is de weerstand.

• Polarisatie-index (PI) testen: Deze motortest wordt gebruikt om de geschiktheid van een motor te bepalen. De index bestaat uit de berekening van de meting van de isolatieweerstand van de wikkeling. De PI geeft u een idee van hoeveel vuil of vochtophoping er is, de integriteit van de isolatie en hoe goed de motor werkt. Voor deze test moet de toegepaste spanning gedurende 10 minuten constant worden gehouden, waarbij na één minuut een meting van de isolatieweerstand wordt verricht en na tien minuten een tweede meting van de isolatieweerstand. De verhouding tussen de metingen van één minuut en 10 minuten geeft u de polarisatie-index.
• Gelijkstroom stapspanningstest: Stapspanning testen is een andere manier om de isolatie-integriteit van een motor of systeem te evalueren. Het wordt meestal gedaan na een succesvolle PI-test door te beginnen met dezelfde spanning gebruikt in de PI-test. Zoals de naam al aangeeft, wordt bij de stapspanningstest de spanning die op het isolatiesysteem wordt gezet elke 60 seconden verhoogd, wat van tevoren door de technicus wordt bepaald. Naarmate het voltage toeneemt, wordt de stroom in een grafiek uitgezet. Als na afloop van de test een niet-lineaire grafiek te zien is, waarschuwt dit gewoonlijk voor isolatieproblemen. Stapspanningstesten worden beschreven in de IEEE 95 standaard.
• HiPot test: Afkorting van “high potential”, een HiPot test controleert op goede isolatie of dat er geen stroom loopt van het ene punt naar het andere punt. Zie dit als het tegenovergestelde van een continuïteitstest (waarbij de stroom gemakkelijk van het ene punt naar het andere loopt). De HiPot test controleert of de isolatie voldoende is voor de regelmatig optredende overspanningstransienten. Deze test is ideaal voor het identificeren van zaken als geknakte of verbrijzelde isolatie, verdwaalde draden, gevlochten afscherming, geleidende of corrosieve verontreinigingen, en problemen met de ruimteverdeling, onder andere. Het basisvoltage voor HiPot testen is 2X (bedrijfsvoltage + 1.000V), volgens de Internationale Elektrotechnische Commissie (IEC) 60950 standaard.
• Geautomatiseerde testen: De meeste moderne motortestapparatuur maakt gebruik van automatische test- en foutdiagnoseapparatuur om de kans op bedieningsfouten bij de interpretatie van de resultaten te elimineren. Geautomatiseerd testen kan micro-arcs detecteren en de test automatisch stoppen indien nodig. Geautomatiseerde testapparatuur wordt geleverd met software die alle testoutputgegevens bijhoudt, zodat historische metingen in de loop van de tijd kunnen worden opgebouwd en rapporten van die gegevens kunnen worden gegenereerd. U kunt geautomatiseerde testers vinden die alle statische elektrische tests in één draagbaar apparaat combineren.

Naast deze elektromotorspecifieke tests kunnen ook andere gangbare motortestmethoden worden gebruikt, zoals trillingsanalyse (vooral voor lagers), thermografie en asuitlijningstests.

Motortests van een draaistroommotor

Draaistroommotoren (inductiemotoren) zijn ontworpen om te werken op de draaistroom wisselstroom (AC) die in de meeste industriële toepassingen wordt gebruikt. Wisselstroom wisselt talloze keren per seconde van richting (van negatief naar positief) en weer terug. De elektriciteit in uw huis wisselt bijvoorbeeld 60 keer per seconde heen en weer van negatief naar positief. Deze stroomwisselingen vinden plaats via een vloeiende continue golf, een sinusgolf. Driefasige wisselstroom heeft drie bronnen van wisselstroom die allemaal uit fase zijn met elkaar, wat betekent dat geen twee AC-golven ooit op hetzelfde punt zijn.

Draaistroommotoren worden vaak gebruikt in commerciële en industriële omgevingen vanwege hun gemakkelijke werking, lage kosten, weinig onderhoud, snelheidsvariatie, duurzaamheid en hoge startkoppel. Om de gezondheid van een draaistroommotor te verzekeren, worden veel van de bovengenoemde testmethoden in de praktijk gebracht.

• Aardsluitings- en weerstandstest: Meet met een multimeter de weerstand tussen de behuizing van de motor en de aarde. U bent op zoek naar een meting van 0,5 ohm of minder. Sommige normen kunnen 0,1 ohm voorschrijven.
• Voedingstest: Voor driefasige motoren (in de Verenigde Staten) is de verwachte spanning voor een 230/400V-systeem 230V fase naar nul en 400V tussen elk van de driefasige lijnen, volgens de National Electric Manufacturers Association (NEMA). Controleer met een multimeter of de juiste spanning op de motor staat. Controleer of het type aansluiting in goede staat is. Voor driefasige motoren is het type aansluiting ster(Y) of driehoek(delta).
• Continuïteitstest van de wikkeling van de wisselstroommotor: Gebruik een multimeter om de continuïteit van de motorwikkeling van elke fase te controleren. Als een fase de continuïteitstest niet doorstaat, kan de motor doorgebrand zijn. Merk op dat het identificeren van wikkelingen zal verschillen afhankelijk van waar u zich bevindt. Volgens de IEC zijn de wikkeling aanduidingen in de Verenigde Staten als volgt: Hoogspanningsklemmen verschijnen als L1, L2 of L3. Laagspanningsklemmen verschijnen als 1, 2 of 3. In Europa zou U, V of W worden gebruikt voor hoogspanningsklemmen en R, S of T voor laagspanningsklemmen. In het Verenigd Koninkrijk worden R, Y of B gebruikt voor hoogspanningsklemmen en A, B of C voor laagspanningsklemmen.
• Weerstandstest van de wikkeling van de AC-motor: Gebruik een multimeter of ohmmeter voor het testen van de weerstand van de fase-tot-fase wikkeling. Voor de Verenigde Staten, zou dit L1 naar L2, L2 naar L3 en L3 naar L1. Zorg ervoor dat de ohm-waarde voor elke wikkeling hetzelfde is (of bijna hetzelfde is).
• Testen van de isolatieweerstand: Bij driefasenmotoren wordt de isolatieweerstand meestal gemeten tussen elke motorwikkeling of -fase en tussen elke motorfase en het motorframe (aarde). Stel met een megger of isolatietester de spanning van het gereedschap in op 500 V en controleer van fase tot fase en van fase tot het motorframe (aarde). Over het algemeen is een slechte meting alles minder dan 2 megohms, terwijl een uitstekende meting 100 megohms of meer zou zijn.
• Lopende ampèretest: Tenslotte kunt u, terwijl de motor draait, de vollastampère controleren met een instrument zoals een stroomtang.