Método y dispositivo para la comprobación fuera de línea de motores eléctricos.

Método de comprobación fuera de línea de un motor eléctrico, cuyo motor comprende al menos un devanado del estator

, y un rotor dispuesto a lo largo de un eje de rotación, cuyo método comprende:

aplicar una señal de comprobación periódica al por lo menos un devanado del estator,

recopilar los primeros datos de medición, relacionados con una cantidad física del al menos un devanado del estator mientras el rotor se hace girar alrededor del eje de rotación, a partir de uno o más períodos de forma de onda de la señal de comprobación,

detectar los primeros valores de pico de los primeros datos de medición,

formar los segundos datos de medición en base a dichos primeros valores de pico detectados,

detectar los segundos valores de pico de dichos segundos datos de medición para el al menos un devanado del estator,

determinar una relación mutua entre la al menos una parte de dichos segundos valores de pico, proporcionar, si dicha relación mutua se desvía de una relación predeterminada, una señal que indica un fallo en dicho rotor.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/SE2008/000392.

Solicitante: Subsee Råå AB.

Inventor/es: COP,BORIS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES... > Dispositivos para verificar propiedades eléctricas;... > G01R31/34 (Ensayo de máquinas dinamoeléctricas)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES... > Dispositivos para verificar propiedades eléctricas;... > G01R31/06 (Ensayo de bobinado eléctrico, p. ej. para determinar la polaridad)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > Métodos o aparatos especialmente adaptados para... > H02K15/16 (Centrado del rotor en el estator; Equilibrado de los rotores)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > H02K17/00 (Motores de inducción asíncronos; Generadores de inducción asíncronos)

PDF original: ES-2537804_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método y dispositivo para la comprobación fuera de línea de motores eléctricos Campo de la Invención La presente invención se refiere a un método y un aparato para detectar fallos de rotor y estator en motores eléctricos, tales como motores de inducción y motores asíncronos.

Antecedentes de la técnica Los motores eléctricos tienen un amplio campo de aplicación. En la producción industrial, por ejemplo, los motores eléctricos se usan para accionar bombas, cintas transportadoras, grúas, ventiladores, etc. Un motor eléctrico, adaptado para su uso en una aplicación específica, ofrece al usuario muchas ventajas, principalmente debidas a su larga vida útil y a una necesidad limitada de mantenimiento. Un requisito básico para una larga vida útil del motor eléctrico es que el rotor o el estator en el motor eléctrico no tengan ningún fallo o defecto. Los tipos comunes de fallos de rotor son, por ejemplo, roturas o grietas/fracturas en una barra de rotor, resistencia excesivamente alta en las uniones soldadas en el rotor, cavidades de aire excesivamente grandes (como resultado de la fundición del rotor) y desplazamiento del rotor en los espacios de aire con relación al estator. Los tipos más comunes de fallos del estator son, por ejemplo, defectos de aislamiento entre las vueltas de un devanado, fallos de aislamiento entre devanados en la misma fase, fallos de aislamiento entre devanados en diferentes fases, fallos de aislamiento entre devanados y tierra/carcasa del motor, devanados contaminados (es decir, impurezas tales como humedad, polvo o aislamiento carbonizado debido a un sobrecalentamiento) , una vuelta abierta de un devanado en un motor conectado en triángulo, así como problemas de contacto entre los extremos del devanado y las conexiones externas.

Cuando se comprueban motores eléctricos trifásicos, es común medir las componentes fundamentales de la corriente durante el funcionamiento y comparar los datos de medición de las tres fases. Normalmente, se usan sensores especiales en estas mediciones para obtener los datos de medición.

Se sabe que es posible realizar tanto mediciones en línea como mediciones fuera de línea. Los métodos de medición llevados a cabo durante el funcionamiento (mediciones en línea) son sensibles a las perturbaciones en la red eléctrica, es decir, las fundamentales generadas por otras máquinas (por ejemplo, unidades de fuentes de alimentación conmutadas, accesorios para tubos fluorescentes, etc.) que están conectados a la misma red eléctrica. Estas alteraciones provocan resultados de medición erróneos e incluso pueden imposibilitar las mediciones en el motor eléctrico.

Cuando se comprueban estatores fuera de línea según la técnica anterior, se suministra al motor un pico de tensión de gran alcance con alto contenido de energía, después de lo cual se analiza la respuesta con decaimiento exponencial obtenida para identificar posibles fallos en el estator. Este método de medición tiene muchas desventajas, ya que puede iniciar o acelerar/finalmente causar fallos de aislamiento incipientes; requiere cálculos e interpretaciones/análisis complejos y que requieren mucho tiempo; causa problemas de propagación de impulso en el devanado debido a los efectos de L y C; requiere un equipo voluminoso y pesado asociado con problemas de transporte/instalación; y es un método caro. El documento WO 2005/106514 describe un método para la comprobación segura de motores eléctricos. Este método describe la medición de una cantidad física, tal como la corriente (I) , la inductancia (L) o la impedancia (Z) , del devanado del estator mientras el rotor se hace girar alrededor de un eje de rotación. De esta manera, se obtienen datos de medición periódicos relativos a la cantidad física, y se recopilan datos de medición relacionados con al menos dos períodos de los datos de medición periódica. Para la mayoría de todos los motores asíncronos trifásicos, existe una relación sinusoidal entre la posición del rotor y la cantidad física (I, L o Z) , que es simétrica alrededor del eje X en cada fase. Según el método, se compara la simetría entre al menos las fundamentales de dos o más semiciclos de los datos de medición recopilados. Una asimetría en los datos de medición indica un fallo de rotor y/o de estator.

Cuando se realiza el método descrito en el documento WO 2005/106514, el rotor debe hacerse girar en pasos fijos de igual tamaño o mediante rotación continua a una velocidad constante. Si el rotor no se hace girar en pasos fijos o a velocidad constante, se produce una asimetría en los datos de medición. Normalmente, esta asimetría indicaría un fallo de rotor/estator, pero podría ser debida también a una rotación no continua. Por lo tanto, es importante que el rotor se haga girar en pasos fijos o mediante rotación continua para obtener un resultado fiable. Debido a que, en algunas circunstancias, puede ser difícil obtener una rotación perfecta del rotor, bien mediante rotación continua o en pasos fijos, especialmente al girar el rotor a mano, en estas circunstancias, este requisito puede ser difícil de cumplir para la técnica descrita anteriormente.

Sumario de la Invención Un objeto de la presente invención es proporcionar una mejora de las técnicas indicadas anteriormente y de la

técnica anterior.

Un objeto particular es proporcionar un método y un aparato que faciliten la medición y el análisis/la detección de fallos de rotor y de estator, y que eliminen una fuente de errores, obteniendo de esta manera un resultado más preciso cuando se realiza el método de la invención y se usa el aparato de la invención.

Un objeto adicional es proporcionar un método y un aparato para la medición y el análisis/la detección de fallos de rotor y de estator eliminando o reduciendo la necesidad de hacer girar el rotor a una velocidad constante o mediante pasos fijos e iguales.

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un método de comprobación fuera de línea de un motor eléctrico, cuyo motor comprende al menos un devanado de estator, y un rotor dispuesto a lo largo de un eje de rotación. El método comprende:

aplicar una señal de comprobación periódica al por lo menos un devanado del estator, recopilar los primeros datos de medición, relacionados con una cantidad física del al menos un devanado del estator mientras el rotor se hace girar alrededor del eje de rotación, a partir de uno o más períodos de forma de onda de la señal de comprobación, detectar los primeros valores de pico de los primeros datos de medición, formar los segundos datos de medición en base a dichos primeros valores de pico detectados, detectar los segundos valores de pico de dichos segundos datos de medición para el al menos un devanado del estator, determinar una dispersión de al menos una parte de dichos segundos valores de pico, proporcionar, si dicha dispersión supera un umbral predeterminado, una señal que indica un fallo en dicho rotor.

Una ventaja del método descrito anteriormente es que el rotor ya no debe hacerse girar a una velocidad constante o con pasos fijos e iguales, tal como se requería en la técnica anterior. Debido a que la simetría de los segundos datos de medición ya no tiene que ser comparada como en la técnica anterior, no se requiere una rotación continua, simplificando de esta manera el método de la invención. En el método de la invención, sólo deben determinarse los valores de pico de los segundos datos de medición para indicar un fallo en el rotor durante la comprobación.

Además, se ha eliminado o reducido la fuente de error que se producía en la técnica anterior, debido a la asimetría causada por una rotación no continua del rotor, lo cual resulta en un resultado más fiable de la comprobación.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método de comprobación fuera de línea de un motor eléctrico, cuyo motor comprende al menos un devanado del estator, y un rotor dispuesto a lo largo de un eje de rotación, cuyo método comprende:

aplicar una señal de comprobación periódica al por lo menos un devanado del estator, recopilar los primeros datos de medición, relacionados con una cantidad física del al menos un devanado del estator mientras el rotor se hace girar alrededor del eje de rotación, a partir de uno o más períodos de forma de onda de la señal de comprobación, detectar los primeros valores de pico de los primeros datos de medición, formar los segundos datos de medición en base a dichos primeros valores de pico detectados, detectar los segundos valores de pico de dichos segundos datos de medición para el al menos un devanado del estator, determinar una relación mutua entre la al menos una parte de dichos segundos valores de pico, proporcionar, si dicha relación mutua se desvía de una relación predeterminada, una señal que indica un fallo en dicho rotor.

2. Método según la reivindicación 1, en el que dicha relación mutua corresponde a una dispersión de la al menos una parte de los segundos valores de pico, y la desviación de dicha relación corresponde a cuando dicha dispersión supera un umbral predeterminado.

3. Método según la reivindicación 1, en el que dicha relación mutua corresponde a un patrón de la al menos una parte de los segundos valores de pico, y la desviación de dicha relación corresponde a cuando dicho patrón se desvía de un patrón predeterminado de dichos valores de al menos una parte de los segundos valores de pico.

4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que la cantidad física es una inductancia (L) o una impedancia (Z) del al menos un devanado del estator.

5. Método de comprobación fuera de línea de un motor eléctrico, cuyo motor comprende un estator con al menos dos devanados de estator, y un rotor dispuesto a lo largo de un eje de rotación, cuyo método comprende:

aplicar una señal de comprobación periódica a los al menos dos devanados del estator, recopilar los primeros datos de medición, relacionados con una cantidad física de los al menos dos devanados del estator, mientras el rotor se hace girar alrededor del eje de rotación, a partir de uno o más períodos de forma de onda de la señal de comprobación, detectar los primeros valores de pico de los primeros datos de medición para cada uno de dichos devanados del estator, formar los segundos datos de medición en base a dichos primeros valores de pico detectados para cada uno de dichos devanados del estator, formar un valor medio de los segundos datos de medición para cada uno de dichos devanados del estator, determinar una relación mutua entre dichos valores medios, proporcionar, si dicha relación mutua se desvía de una relación predeterminada, una señal que indica un fallo en dicho estator.

6. Método según la reivindicación 5, en el que dicha relación mutua corresponde a una dispersión de los valores medios y la desviación de dicha relación corresponde a cuando dicha dispersión supera un umbral predeterminado.

7. Método según la reivindicación 5, en el que dicha relación mutua corresponde a un patrón de los valores medios y la desviación de dicha relación corresponde a cuando dicho patrón se desvía de un patrón predeterminado de dichos valores medios.

8. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 5-7, en el que la cantidad física es una inductancia (L) o una impedancia (Z) de los al menos dos devanados del estator.

9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 5-8, en el que el motor eléctrico es un motor asíncrono trifásico.

10. Aparato de comprobación fuera de línea de un motor eléctrico, cuyo motor comprende al menos un devanado del estator, y un rotor dispuesto a lo largo de un eje de rotación, cuyo aparato comprende medios para aplicar una señal de comprobación periódica al por lo menos un devanado del estator, medios para recopilar los primeros datos de medición, relacionados con una cantidad física del al menos un devanado del estator, mientras el rotor se hace girar alrededor del eje de rotación, a partir de uno o más períodos

de forma de onda de la señal de comprobación, medios para detectar los primeros valores de pico de los primeros datos de medición, medios para formar los segundos datos de medición en base a dichos primeros valores de pico detectados, medios para detectar los segundos valores de pico de dichos segundos datos de medición para el al menos un devanado del estator, medios para determinar una relación mutua entre la al menos una parte de dichos segundos valores de pico, medios para proporcionar, si dicha relación mutua se desvía de una relación predeterminada, una señal que indica un fallo en dicho rotor.

11. Aparato según la reivindicación 10, en el que dicha relación mutua corresponde a una dispersión de la al menos una parte de los segundos valores de pico, y la desviación de dicha relación corresponde a cuando dicha dispersión supera un umbral predeterminado.

12. Aparato según la reivindicación 10, en el que dicha relación mutua corresponde a un patrón de la al menos una parte de los segundos valores de pico, y la desviación de dicha relación corresponde a cuando dicho patrón se desvía de un patrón predeterminado de dichos valores de al menos una parte de los segundos valores de pico.

13. Aparato de comprobación fuera de línea de un motor eléctrico, cuyo motor comprende un estator de motor con al menos dos devanados de estator, y un rotor dispuesto a lo largo de un eje de rotación, cuyo aparato comprende

medios para aplicar una señal de comprobación periódica a los al menos dos devanados del estator, medios para recopilar los primeros datos de medición, relacionados con una cantidad física de los al menos dos devanados del estator, mientras el rotor se hace girar alrededor del eje de rotación, a partir de uno o más períodos de forma de onda de la señal de comprobación, medios para detectar los primeros valores de pico de los primeros datos de medición para cada uno de dichos devanados del estator, medios para formar los segundos datos de medición en base a dichos primeros valores de pico detectados para cada uno de dichos devanados del estator, medios para formar un valor medio de los segundos datos de medición para cada uno de dichos devanados del estator, medios para determinar una relación mutua entre dichos valores medios, medios para proporcionar, si dicha relación mutua se desvía de una relación predeterminada, una señal que indica un fallo en dicho estator.

14. Aparato según la reivindicación 13, en el que dicha relación mutua corresponde a una dispersión de los valores medios y la desviación de dicha relación corresponde a cuando dicha dispersión supera un umbral predeterminado.

15. Aparato según la reivindicación 13, en el que dicha relación mutua corresponde a un patrón de los valores medios y la desviación de dicha relación corresponde a cuando dicho patrón se desvía de un patrón predeterminado de dichos valores medios.

16. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 10-15, en el que la cantidad física es una inductancia (L) o una impedancia (Z) de los al menos dos devanados del estator.