Kesintisiz ve sürdürülebilir bir üretim için elektrik motorlarının arızasız çalışması büyük önem taşır. Akım imza analizi elektrik motorlarında elektriksel arızaların önceden tespit edilmesinde kullanılan pratik bir yöntemdir.
1970’li yılların sonlarında Amerikan Nükleer Ruhsatlandırma Konseyi nükleer santrallerde bulunan motorların bakımlarının oldukça zor olduğunu ve buna bir çözüm bulunması gerektiği saptadı. Amerikan Enerji Bakanlığı tarafından yönetilen Ridge Ulusal Laboratuarı’nda yapılan çalışmalara neticesinde ilk defa motorlarda hata tespitinde kullanılabilecek olan akım imza analizi bulunmuş oldu. Daha sonra ilerleyen çalışmalarda hem akım hem de gerilim sinyalleri hata bulmada kullanılabilir hale getirildi.
İlginizi Çekebilir: Asenkron Motorlarda Verimlilik
Fakat endüstride akım ve gerilim sinyalleri harmonik taşırlar bu da dalga şekillerinin bozulmasına neden olur ve dalga şekillerinde sivri tepeler görülür. Bu sinyallerin yükseltilmesi ve izlenmesi ile motorlarda çeşitli hatalar tespit edilebilinir. Akım imza analizi genel olarak titreşim analizinin eksikliklerini gidermek için kullanılmıştır. Akım imza analizinde stator ile rotor arasındaki hava aralığındaki değişiklerin hava akısı aracılığı ile motor akımını etkiler. Bu etki ölçülerek hem mekanik hem de elektriksel arızalar tespit edilebilir.
Motor akım sinyali normal durumlar altında ideal sinüs dalgasına yakın olmalıdır. Hem zaman hem de frekans aralığında gösterebildiğimiz motor akım sinyali motorda olumsuz durumlar yaşandığında bozulur. Normal koşullarda 50 Hz frekansa sahip bir ideal bir sinüs dalgası yukarıdaki şekildeki gibidir. Frekans aralığında bulunan bir sinüs dalgasının zirve genliği ile zaman aralığındaki etkin değerin zirve değeri birbirine eştir. Bu nedenden ötürü harmoniksiz bir sinüs dalgasının harmonik spektrumunda bir adet yalnızca bir adet zirve görülmelidir. Uygulamada ise motor akımı birçok harmonik taşır. Bu harmonikler nedeniyle spektrumda birçok zirve görülür. Bu harmoniklerin ve izlerinin yükseltilmesi ve sinyalin izlenmesi ile çeşitli motor hataları tespit edilir. Elektriksel imza analizi motordan toplanan gerilim ve akım sinyallerinin daha önceden belirlenmiş çeşitli hata sinyalleri ile karşılaştırması mantığına dayanır. Bu teknikte Hızlı Fourier Dönüşümü kullanılır. Böylece zaman aralığındaki veriler frekans aralığına dönüştürülür.
Akım İmza Analizi Kullanılarak Tespit Edilebilen Hatalar
Akım imza analizi aşağıdaki motor hataları tespit edilebilir.
- Kırık Rotor Çubuğu
- Gevşeklik
- Eksenel Kaçıklık
- Çekirdek Hataları
- Rulman Hataları
- Stator ve Rotor Hatalar
Akım imza analizinde aşağıdaki adımlar izlenerek sonuca gidilir.
1-Analiz edilecek motor detaylı bir şekilde ön inceleme yapılır
2-Motorda meydana gelen şikayetler belirlenir. Motor ekipmanları kontrol edilir.
3- Veriler alınır.
4-Alınan verilerin analizine başlanır.
5-Akımın bir periyot içinde ondan az olmamak üzere görüntüsü anlık olarak alınır
6-Düşük frekans demodülasyonu yöntemi ile akımın dolasıyla motorun durumu gözlenir
7-Yüksek frekans demodülasyonu yöntemi kullanarak bu sefer akım ve gerilim durumu gözlenir. Motorun elektriksel veya mekanik sağlığı hakkında bilgi alınır.
Ayrıca aşağıdaki 6 kural veri analizinde dikkat edilmelidir.
1-Hat frekansı yakınlarında bulunan kutup geçiş frekansı rotor çubuğu hatalarına işaret eder. Ne kadar yüksek tepe görülürse arıza o kadar ciddidir.
2-Kutup geçiş frekansı harmonikleri gevşek, çatlak veya kırık rotor çubuğu arızası bildirir.
3-Hat frekansındaki tepeler ve zeminde artan gürültü sürücü hatası veya yük gevşekliğini gösterir.
4- Zeminde artan gürültü gevşekliği veya kavitasyonu gösterir.
5-Akım ve gerilimde görülen tepeler elektriksel hataları gösterir. Sadece akımda görülen tepeler ise sarım hataları veya mekanik hataları gösterir.
6- Çift tepeler görülmesi halinde akla rulman hataları gelmelidir.
İlginizi Çekebilir: Endüstriyel LED Aydınlatma
Akım İmza Analizinin Eksikleri
Akım İmza analizinin eksikleri aşağıdaki gibi sıralanabilir.
- Akım imza analizinde verilerin toplanması titreşim analizine göre daha kolaydır. Ancak verilerin okunması ve yorumlanması için yine uzman personele ihtiyaç duyulur.
- Akım imza analizinde gerilimden etkilenen akım verileri analiz edilir. Bu yüzden gerilim harmonikleri akım verilerini bozup, yanlış teşhise neden olabilirler.
- Akım imza analizinde verilerin toplanması uzun zaman alır.
- Fabrika otomasyon sistemlerine entegrasyonu zordur.
Mehmet Cem Ateş | Elektrik Mühendisi