شکل 1: پل ظرفیت و ضریب تلفات(روش تعادل دستی)
شکل 2: شماتیک آزمون PD خارج از خط
شکل 3: نمونهای از آزمایش PD خارج از خط در این زمینه
4. تست کاوشگر کرونا
تست کاوشگر کرونا که گاهی بهعنوان تست پروب TVA شناخته میشود، شامل اسکن یک پروب الکترومغناطیسی در طول هر شکاف استاتور در هسته است. خروجی پروب به یک تقویت کننده تنظیم شده و پالس متر شبه پیک متصل میشود. به طور معمول، این آزمایش زمانی انجام میشود که نتایج آزمایش PD (چه بر روی خط یا خارج از خط) مقادیر غیرعادی PD را نشان دهد و برای یافتن منابع PD بالا در سیم پیچ استفاده میشود. آزمایش کاوشگر کرونا را فقط میتوان بر روی یک ژنراتور توربین در شرایط قطعی که روتور خارج شده است و در ماشینهای قطب برجسته با روتور حذف یا با قطبهای کشیده شده انجام داد. انجام این آزمایش مستلزم آن است که اپراتور کاوشگر در مجاورت بسیار نزدیک به سیم پیچ استاتور تحت ولتاژ باشد. درنتیجه، این آزمایش فقط باید توسط کسانی انجام شود که تجربه و تخصص قابل توجهی در روشهای تست ولتاژ بالا دارند و از تجهیزات حفاظت فردی مناسب استفاده میکنند، مانند دستکشهای ولتاژ بالا، کفشهای مقاوم در برابر ضربه و غیره.
ارزش تست کاوشگر کرونا زمانی افزایش مییابد که آزمایش PD آفلاین انجامشده و مقادیر PDIV و PDEV ثبتشده باشند. بر این اساس که مقدار PDEV ممکن است بهعنوان معیاری استفاده شود که چه نسبتی از سیم پیچ احتمالاً در حین کار تخلیه میشود، پس بررسی شکل سیم پیچ برای ماشین ممکن است بینشی در مورد اینکه آیا یک سیم پیچ یا شینه با خوانش پروب کرونا بالا میتواند از انتهای خط بهاندازه کافی در موقعیت بالایی قرار داشته باشد که نشاندهنده خطر برای سیم پیچ باشد اینجاد کند. شکل 4، عملکرد یک آزمایش کاوشگر کرونا را نشان میدهد.
شکل 4: نمونهای از آزمایش کاوشگر کرونا روی سیم پیچ استاتور
5. دوربین کرونا
دوربینهای Corona، شکل 5، دستگاه های نوری با فیلتر هایی هستند که ترجیحاً آنها را نسبت به طول موج های نور در محدوده فرابنفش (UV) حساس میکنند. در نتیجه، آنها ممکن است برای مکان یابی منابع فعالیت PD سطحی مانند موارد ناشی از مشکلاتی مانند فاصله های نامناسب سیم پیچ انتهایی، فصل مشترک طبقهبندی نیمه هادی / تنش معیوب یا تخریبشده و غیره استفاده شوند.
استفاده از دوربینهای کرونا به دلیل هزینه بسیار بالای آنها با مشکل مواجه شده بود، بااینحال، دستگاههای مقرون بهصرفه تری در حال حاضر در دسترس هستند.
شکل 5: دوربین کرونا در حال استفاده
یکی دیگر از روشهای تشخیص تخلیه غیر الکتریکی، پروب التراسونیک است، شکل 6. به طور معمول، این دستگاهها به فعالیت تخلیه سطحی پاسخ میدهند و ممکن است برای یافتن مشکلات مشابه مواردی که در بالا با دوربین کرونا شناساییشده اند، استفاده شوند. به طور معمول، این دستگاه ها به فعالیت تخلیه سطحی پاسخ میدهند و ممکن است برای یافتن مشکلات مشابه مواردی که در بالا با دوربین کرونا شناسایی شده اند، استفاده شوند. با این حال، فقدان قابلیت تصویربرداری و همچنین پسزمینه نویز صوتی بالا در محیط متوسط ایستگاه تولید، این دستگاهها را تا حدودی بیفایده میکند.
تستهای سیم پیچی انتهای استاتور
آزمایش “برآمدگی” (یا ضربه) بهترین راه برای اطمینان از اینکه ارتعاشات سیم پیچ انتهایی در ماشین جدید رخ نمیدهد.ترجیحاً، هر ماشین 2 و 4 قطبی باید پس از ساخت یک تست ضربهای داده شود تا فرکانسهای گلوبال و محلی و شکل حالت سیم پیچ انتهایی در هر دو سر را پیدا کند. حداقل، هر مدل/طراحی ژنراتور باید برای یافتن مشکلات مربوط به طراحی مورد آزمایش قرار گیرد. با این حال، چنین آزمایشهای «نوعی» مسائل مرتبط باکار را پیدا نمیکنند – به عنوان مثال، مسدود شدن نابجا، آغشته سازی ضعیف با رزین های باندینگ، روکشهای ازدسترفته و غیره.
آزمایش ضربه، شکل 7، شامل ضربه زدن به سیم پیچ انتهایی و اندازهگیری پاسخ سیم پیچ انتهایی با شتاب سنجهای پیزوالکتریک در چندین مکان است.
تجهیزات مورد نیاز شامل:
• یک “چکش کالیبره شده” با جرم حدود 0.5 کیلوگرم که میتواند بر روی سیم پیچی تأثیر بگذارد و با مبدلی که در چکش نصبشده است، میزان نیروی ضربه را اندازه گیری کند.
• شتاب سنج های تشخیص که بهطور موقت به سیم پیچ ها/شینه ها متصل شدهاند. حداقل دو شتابسنج یا یک شتابسنج دومحوره برای اندازهگیری ارتعاش در جهتهای محیطی و شعاعی موردنیاز است.
• یک نوع آنالایزر طیف تبدیل فوریه سریع (FFT) که میتواند به فرکانسهایی تا حدود 10 کیلوهرتز پاسخ دهد تا بهطور همزمان نیروی ورودی و سه پاسخ شتاب سنج را که توابع انتقال پاسخ فرکانسی را برای تجزیه و تحلیل تولید میکنند، بگیرد.
• برای تجزیه و تحلیل ساختاری پیشرفته، نرمافزار برای محاسبه جداول شکل حالت ارتعاش.
چنین ابزار دقیق و نرم افزاری در حال حاضر به طور گسترده در دسترس است و در مقایسه با تست ضربه انجام شده در دهه 1980، استفاده از فناوری فعلی نسبتاً آسان است.
1. تست افت ولتاژ
به طور معمول، این آزمایش روی روتورهای قطب برجسته برای تشخیص و شناسایی حلقههای اتصال کوتاه شده در سیم پیچ میدان استفاده میشود. اساساً، آزمایش شامل اعمال یک ولتاژ نسبتاً کم (100 تا 120 ولت، 50 یا 60 هرتز) به کل سیم پیچ و اندازه گیری افت ولتاژ در هر قطب است. یک قطب با افت ولتاژ کمتر احتمالاً یک یا چند حلقه اتصال کوتاه خواهد داشت. با این حال، در روتورهای استوانهای (یا گرد) با سرعت بالا، دسترسی به سیم پیچ های روتور مجزا اغلب امکانپذیر نیست و بسیار به طراحی میدان بستگی دارد. بنابراین، این روش همیشه برای این نوع ماشینها قابل اجرا نیست. یک اشکال دیگر در این آزمایش، مانند سایر روشهای آفلاین برای تشخیص پیچ های کوتاه در سیم پیچ های میدان، این است که ممکن است عیب فقط با روتور در حال کار آشکار شود. در نتیجه، خطر به دست آوردن یک نتیجه منفی کاذب وجود دارد.
2. تست نوسان نگار موج برگشتی (RSO).
تست نوسان گراف موج برگشتی (RSO) شامل تزریق یک پالس موج مربعی با ولتاژ پایین بازمان افزایش سریع به هر جفت حلقه لغزش و اندازه گیری بازتاب آن برای هر نیمه سیم پیچ است. با مقایسه (روی قرار دادن) آثار بازتابی از دونیمه سیم پیچ، میتوان هرگونه واگرایی را تعیین کرد که نشاندهنده اختلاف الکتریکی بین دو سیم پیچ است.
آزمایش ممکن است نشاندهنده تخریب بالقوه عایق انقطاع سیم پیچ (واگرایی آثار) همراه با مشکلات زمین باشد. در حالی که این یک آزمایش خوب برای تعیین شرایط انقطاع سیم پیچ است، باید توجه داشت که نشاندهنده این نیست که هیچگونه ناهنجاری مشاهده شده حامل جریان است. اما در شناسایی مسائلی که در حال حاضر یا در آینده امکان ارزیابی بیشتر را دارند خوب است.
3. تست سرج
در حالی که تست RSO بر روی روتور های گرد انجام میشود، ماشین های قطب برجسته یک مزیت عمده دارند – پایانه های قطب های جداگانه معمولاً در دسترس هستند. این روش تشخیصی دقیق تری را ارائه میدهد: یک خازن ولتاژ بالا شارژ شده بهموازات سیم پیچ های قطب، یکی پس از دیگری سوئیچ میشود. خازن یک مدار رزونانسی با سیم پیچی تشکیل میدهد که فرکانس طبیعی و میرایی آن در صورت وجود اتصال کوتاه افزایش مییابد. نوسانات با استفاده از پروب های ولتاژ بالا و اسیلوسکوپ اندازهگیری میشوند. قطب های اتصال کوتاه شده در مقایسه با قطب های سالم تشخیص داده میشوند. 1500 ولت در سیم پیچ های قدیمی، به طوری که حتی اتصال کوتاه های پویا، که گاهی اوقات فقط در حین کار ظاهر میشوند، اغلب میتوانند در حالت سکون شناسایی شوند.
آزمایشات شار هسته استاتور
هدف از تست های شار ارزیابی یکپارچگی عایق بین لایهای هسته استاتور است. خرابی این عایق ممکن است منجر به گرمای بیش از حد موضعی ناشی از جریانهای گردابی و در موارد شدید، سوختن یا حتی ذوب شدن هسته استاتور شود.
سه نوع تست شار وجود دارد که در زیر بهاختصار توضیح داده خواهد شد:
1. تست شار کم انرژی
این روش که معمولاً بهعنوان تست EL CID نیز شناخته میشود، شامل بر انگیختن هسته با انرژی کم، معمولاً در محدوده 4٪ از شار نامی در کار است. استفاده از چنین سطح پایینی از شار چندین مزیت را ارائه میدهد، از جمله امکان استفاده از پریز های برق استاندارد 120 یا 220 Vac، 15 A و اینکه هیچ خطری برای فرار حرارتی روی هسته دارای خطا وجود ندارد. مانند سایر آزمایش های شار هسته، یک سیم پیچ تحریک تا حد امکان متقارن محور از طریق سوراخ استاتور پیچیده میشود. تعداد دور های مورد نیاز برای تأمین چگالی شار کم مورد نیاز با محاسبه بر اساس پارامتر های ماشین مورد آزمایش به دست میآید. یک سیگنال مرجع با قرار دادن یک ترانسفورماتور جریان در اطراف سیم پیچ تحریک به دست میآید. یک سیم پیچ جستجو، معروف به پتانسیومتر Chattock، شکل 8، در تمام طول هر شکاف استاتور حرکت میکند که خروجی آن متناسب با اختلاف پتانسیل مغناطیسی بین دو نقطه تماس در سطح هسته استاتور است. سیگنال جریان خطا به دست آمده بهعنوان تابعی از موقعیت محوری سیم پیچ جستجو در طول هسته اسکن میشود. بهطور تجربی، جریان خطا حداقل 100 میلیآمپر تعیینشده است که حداقلی است که در آن هسته آسیب قابل توجهی به عایق بین لایهای متحمل شده است. شکل 9، ابزار دقیق مورد استفاده برای پردازش خروجیهای سیم پیچ جستجو را نشان میدهد.
شکل 8: اسکن هسته استاتور با سیم پیچ جستجو
شکل 9: پردازش دادههای سیم پیچ جستجو
2. تست شار نامی – فرکانس توان
این روش که بهعنوان تست شار حلقه نیز شناخته میشود، شامل القای شار تقریباً نامی در هسته استاتور است. درنتیجه، در مناطقی که عایق بین لایهای هسته آسیبدیده است، گرمای اضافی حاصل از آن با استفاده از تکنیکهای تصویربرداری مادونقرمز شناسایی میشود. مانند تمام آزمایش های شار هسته، شار با پیچیدن چند دور کابل (که با محاسبه تعیین میشوند) به صورت متقارن محوری از طریق سوراخ استاتور تولید میشود. برخلاف تست انرژی کم که در بالا توضیح داده شد، به دلیل نیاز به شار بیشتر، کابل های مورد استفاده دارای ولتاژ و جریان بالاتری هستند. انجام تست شار نامی باید با احتیاط انجام شود زیرا احتمال آسیب جدی به هسته وجود دارد. پس از ایجاد شار مورد نیاز در هسته، این مقدار برای مدت زمان 30 دقیقه تا یک ساعت حفظ میشود تا دمای هسته مشابه دمایی که در سرویس مشاهده میشود به دست آید. سپس هسته با استفاده از دستگاههای نظارت بر دمای مادونقرمز برای یافتن نقاط داغی که ممکن است به بررسی بیشتر و یا اقدامات تعمیر و نگهداری نیاز داشته باشد، نظارت میشود.
شکل 10: آزمایش شار نامی با فرکانس توان
3. تست شار نامی – 500 هرتز
در مورد این نوع آزمایش شار هسته، اصل ایجاد شار نامی نزدیک در هسته و مشاهده هر نقطه داغ حاصل با استفاده از تکنیک های تصویربرداری مادون قرمز مانند آزمایش شار حلقه سنتی است. با این حال، از آنجایی که جریان مورد نیاز برای القای شار مورد نیاز نسبت معکوس است، انجام آزمایش در فرکانس 500 هرتز مزایایی را ازنظر نیاز منبع تغذیه فراهم میکند.
نتیجهگیری
در حالی که تجربه تا به امروز نشان میدهد که روشهای پایش وضعیت آنلاین مانند PD در ارائه اطلاعات در مورد وضعیت عایق سیم پیچ استاتور مؤثر هستند، آزمایش آفلاین هنوز نقش مهمی را ایفا میکند. علاوه بر تأیید نتایج آزمایشهای آنلاین، آزمایشهای تشخیصی آفلاین، بهویژه زمانی که بیش از یک تکنیک استفاده میشود، اطلاعات بیشتری را ارائه میدهد که بر اساس آن تصمیمات تعمیر و نگهداری میشود.