VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV VÝKONOVÉ ELEKTROTECHNIKY A ELEKTRONIKY FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF POWER ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING POSOUZENÍ A VYHODNOCENÍ BEZPEČNOSTI U EL. STROJŮ DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR Bc. Lukáš Hromek

2 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION ÚSTAV VÝKONOVÉ ELEKTROTECHNIKY A ELEKTRONIKY DEPARTMENT OF POWER ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING POSOUZENÍ A VYHODNOCENÍ BEZPEČNOSTI U EL. STROJŮ ASSESSMENT AND EVALUATION OF SAFETY IN POWER. MACHINES DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR Bc. Lukáš Hromek VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR doc. Ing. František Veselka, CSc. BRNO 2016

3 Diplomoá práce Magisterský naazující studijní obor Silnoproudá elektrotechnika a ýkonoá elektronika Ústa ýkonoé elektrotechniky a elektroniky Student: Bc. Lukáš Hromek ID: Ročník: 2 Akademický rok: 2015/16 NÁZEV TÉMATU: Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů POKYNY PRO VYPRACOVÁNÍ: 1. Seznamte se s problematikou bezpečnosti a postupy při zlepšoání žiotnosti u el. strojů. 2. Teoreticky oěřte li konstrukčního a materiáloého proedení klece AM na jeho bezpečnost a žiotnost. 3. Prakticky analyzujte poskytnutý materiál z mimořádných událostí ybraných el. strojů. 4. Vyhodnoťte a okomentujte dosažené ýsledky. DOPORUČENÁ LITERATURA: 1. Cigánek, L.: Staba elektrických strojů, SNTL Praha 1958, DT Veselka, F., Valouch, V.: Laboratoře elektrických strojů a přístrojů, VUT Brně, Akedemické nakladatelstí CERM, s.r.o. Brno 2006, ISBN Hudeczek, M.: Zyšoání spolehliosti asynchronních elektromotorů četně poháněcích strojů, Tiskárna Jelínek, s.r.o., Kariná, Vydaatelstí a nakladatelstí Hudeczek Serice Albrechtice, září 2011, ISBN Odpoídající normy ČSN Termín zadání: Termín odezdání: Vedoucí práce: doc. Ing. František Veselka, CSc. Konzultant diplomoé práce: Ing. Ondřej Vítek, Ph.D., předseda oboroé rady UPOZORNĚNÍ: Autor semestrální práce nesmí při ytáření semestrální práce porušit autorská práa třetích osob, zejména nesmí zasahoat nedooleným způsobem do cizích autorských prá osobnostních a musí si být plně ědom následků porušení ustanoení 11 a následujících autorského zákona č. 121/2000 Sb., četně možných trestněpráních důsledků yplýajících z ustanoení části druhé, hlay VI. díl 4 Trestního zákoníku č. 40/2009 Sb.

4 Abstrakt Tato práce je zaměřena na bezpečnost a zlepšoání žiotnosti elektrických točiých strojů, předeším asynchronních motorů. Zahrnuje popis nejčastějších poruch el. strojů, stručný popis problematiky odléání klece asynchronního motoru, analýzu poskytnutých adných el. motorů s otodokumentací. V poslední, praktické, části se práce zaměřuje na ibrodiagnostiku asynchronního motoru se simuloanou neýahou a ustaení stroje pomocí laseru. Abstract This thesis is ocused on the security and improing o electrical rotating machines serice lie, especially asynchronous motors. Work includes a description o the most common disorders, short description o the asynchronous motor cage casting, analysis o proided decommissioned motors with photo documentation. The last part o this thesis is ocused to ibrodiagnostic o asynchronous motor with simulated imbalance and motor emplacement by laser.

5 Klíčoá sloa Bezpečnost; žiotnost; elektrický stroj; asynchronní motor; spolehliost; proud; porucha; klec; analýza; ibrace. Keywords Security; serice lie; electrical machine; asynchronous motor; reliability; current; disorder; cage; analysis; ibration.

6 Bibliograická citace HROMEK, L. Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů. Brno: Vysoké učení technické Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, s. Vedoucí diplomoé práce doc. Ing. František Veselka, CSc..

7 Prohlášení Prohlašuji, že sou diplomoou práci na téma Problematika bezpečnosti u elektrických strojů jsem ypracoal samostatně pod edením edoucího diplomoé práce a s použitím odborné literatury a dalších inormačních zdrojů, které jsou šechny citoány práci a uedeny seznamu literatury na konci práce. Jako autor uedené diplomoé práce dále prohlašuji, že souislosti s ytořením této diplomoé práce jsem neporušil autorská práa třetích osob, zejména jsem nezasáhl nedooleným způsobem do cizích autorských prá osobnostních a jsem si plně ědom následků porušení ustanoení 11 a následujících autorského zákona č. 121/2000 Sb., četně možných trestněpráních důsledků yplýajících z ustanoení 152 trestního zákona č. 140/1961 Sb. V Brně dne Podpis autora.. Poděkoání Děkuji edoucímu diplomoé práce doc. Ing, Františku Veselkoi, CSc., Ing. Mečislau Hudeczkoi, Ph.D. a Ing. Leoši Kuchařoi za účinnou metodickou, pedagogickou a odbornou pomoc a další cenné rady při zpracoání mé diplomoé práce. V Brně dne Podpis autora..

8 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 7 Obsah SEZNAM OBRÁZKŮ... 9 SEZNAM TABULEK SEZNAM SYMBOLŮ A ZKRATEK ÚVOD PROBLEMATIKA BEZPEČNOSTI A POSTUPY PŘI ZAJIŠŤOVÁNÍ A ZLEPŠOVÁNÍ ŽIVOTNOSTI U EL. STROJŮ BEZPEČNOST SPOLEHLIVOST ASYNCHRONNÍCH TOČIVÝCH STROJŮ USTÁLENÝ BEZPORUCHOVÝ STAV TOČIVÝCH EL. STROJŮ PRINCIP ASYNCHRONNÍHO MOTORU BEZPORUCHOVÝ STAV TOČIVÝCH EL. STROJŮ ELEKTROMECHANICKÝ SYSTÉM TYPY KLECÍ ASM VZDUCHOVÁ MEZERA VINUTÍ VLIV TEPLOTY NA STATOROVÉ PLECHY PŘI OPRAVÁCH POŠKOZENÝCH VINUTÍ MOŽNÉ PORUCHOVÉ STAVY TOČIVÝCH EL. STROJŮ HLUK A VIBRACE DYNAMICKÉ NAMÁHÁNÍ IZOLACE SVORKOVNICE PŘERUŠENÉ ROTOROVÉ VINUTÍ NESOUMĚRNÉ NAPÁJENÍ OTEPLENÍ VLIV FREKVENČNÍCH MĚNIČŮ NA ASYNCHRONNÍ MOTORY LOŽISKA LOŽISKOVÉ PROUDY VLIV KONSTRUKČNÍHO A MATERIÁLOVÉHO PROVEDENÍ KLECE ASYNCHRONNÍHO MOTORU NA JEHO BEZPEČNOST A ŽIVOTNOST ODLÉVÁNÍ ROTOROVÉ KLECE ASM ANALÝZA POSKYTNUTÝCH VZORKŮ JEDNOTLIVÝCH KOMPONENT EL. STROJŮ S EXISTUJÍCÍMI VADAMI NEÚPLNĚ ODLITÉ KLECE KLEC ASYNCHRONNÍHO MOTORU KLEC RELUKTANČNÍHO MOTORU MEZIZÁVITOVÝ ZKRAT VADNÝ STATOROVÝ PLECH ZADŘENÉ LOŽISKO POŠKOZENÍ VINUTÍ STATORU RÁZOVOU VLNOU... 42

9 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů PŘERUŠENÉ STATOROVÉ VINUTÍ PŘEHŘÍVAJÍCÍ SE MOTOR MEZIFÁZOVÝ ZKRAT PRASKLÁ ROTOROVÁ KLEC ELEKTROEROZIVNÍ POŠKOZENÍ HŘÍDELE VLIV NESPRÁVNĚ PROVEDENÉ ANALÝZY FREKVENČNÍCH SPEKTER PROTOKOL O POSOUZENÍ PŘÍČIN NADMĚRNÝCH VIBRACÍ A OTEPLENÍ POHONU ČERPADLA VYHODNOCENÍ A ZOBECNĚNÍ DOSAŽENÝCH VÝSLEDKŮ OVĚŘENÍ VLIVU VELIKOSTI NEVÝVAHY NA VIBRACE STROJE POSTUP A PŘÍPRAVA MĚŘENÍ V LABORATOŘI VYHODNOCENÍ MĚŘENÍ POUŽITÉ STROJE A PŘÍSTROJE DIAGNOSTIKA A USTAVENÍ SOUSTROJÍ ČERPADLA VT USTAVENÍ MOTORU VÝSLEDKY MĚŘENÍ ZÁVĚR LITERATURA PŘÍLOHY... 80

10 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 9 SEZNAM OBRÁZKŮ Obrázek 1: Momentoá charakteristika asynchronního stroje pro šechny možné unkční stay ASM Obrázek 2: Typy klecí asynchronních motorů [11] Obrázek 3: Princip měření řádu kmitání r [1] Obrázek 4: Deormace statoru liem deormačních sil způsobujících kmity řádu r = 0 až r = 4 [10] Obrázek 5: Zkrat e inutí stejné áze čele statoru [8] Obrázek 6: Sorkonice s oduky po zkratoé zkoušce 675 MVA, 0,25 s Obrázek 7: Poloha čepu ložisku při různých otáčkách Obrázek 8: Ložisko pro yšší soustřednost čepu Obrázek 9: Poškození ložiskoými proudy na nějším kroužku Obrázek 10: Siloé působení mezi odiči Obrázek 11: Znázornění záislosti relatiní permeability na magnetické indukci Obrázek 12: Zkouška rotoroých tyčí pomocným magnetickým obodem Obrázek 13: Vzorek č. 1 Neúplně odlitá klec ASM Obrázek 14: Vzorek č. 2 Neúplně odlitá klec reluktančního motoru Obrázek 15: Vzorek č. 3 Mezizáitoý zkrat Obrázek 16: Vzorek č. 4 Mezizáitoý zkrat Obrázek 17: Vzorek č. 5 Ohnutý statoroý plech Obrázek 18: Vzorek č. 6 Zadřené ložisko Obrázek 19: Vzorek č. 7 Poškození inutí statoru rázoou lnou Obrázek 20: Vzorek č. 7 Poškození inutí statoru rázoou lnou detail inutí tomto případě není poškození iditelné okem Obrázek 21: Vzorek č. 8 Poškození inutí statoru rázoou lnou Obrázek 22: Vzorek č. 8 Poškození inutí statoru rázoou lnou detail inutí tomto případě není poškození iditelné okem Obrázek 23: Vzorek č. 9 Přerušené statoroé inutí Obrázek 24: Vzorek č Přehříající se stator Obrázek 25: Vzorek č Přehříající se stator čelo inutí Obrázek 26: Vzorek č. 11 Meziázoý zkrat Obrázek 27: Vzorek č. 11 Meziázoý zkrat detail inutí Obrázek 28: Vzorek č. 12 Prasklý zkratoací kruh rotoru ASM [18] Obrázek 29: Vzorek č Elektroeroziní poškození hřídele [18]... 48

11 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 10 Obrázek 30: Frekenční spektrum měřícího bodu diagnostikoaného motoru [18] Obrázek 31: Detail změřeného rekenčního spektra [18] Obrázek 32: Vzorek č Poškozená izolace odporníku [18] Obrázek 33: Vzorek č Upadený odporoý plech [18] Obrázek 34: Vzorek č Zkratoaný odporník upadeným plechem [18] Obrázek 35: Rozmístění měřících bodů na soustrojí [18] Obrázek 36: Průběh teploty na ložisku motoru [18] Obrázek 37: Průběh teploty na ložisku čerpadla [18] Obrázek 38: Zkušební kotouč nasunutý na hřídeli motoru Obrázek 39: Rozmístění otorů pro záaží na zkušebním kotouči Obrázek 40: Zolená neýaha Obrázek 41: Oěření deormace zkušebního kotouče Obrázek 42: Ukotení zkoušeného motoru k základoé desce Obrázek 43: Schéma zapojení pracoiště Obrázek 44: Zkušební pult Obrázek 45: Synchronní generátor použitý pro napájení zkoušeného motoru Obrázek 46: Vypínač a obody pro měření elektrických eličin zkoušeného motoru Obrázek 47: Soustaa inkriminoaného soustrojí Obrázek 48: Instalace ustaoacího přípraku Obrázek 49: Laseroé ustaení stroje Obrázek 50: Měřící body pro měření ibrací Obrázek 51: Frekenční spektrum ibrací nezatíženého motoru bez střídače bodě L2V [18] Obrázek 52: Frekenční spektrum ibrací zatíženého motoru bez střídače bodě L2V [18] Obrázek 53: Frekenční spektrum ibrací zatíženého motoru se střídačem bodě L2V [18] Obrázek 54: Frekenční spektra ibrací motoru bez kotouče pro různé napájecí rekence Obrázek 55: Frekenční spektra ibrací motoru pro napájecí rekenci 45 Hz a různé neýahy81 Obrázek 56: Frekenční spektra ibrací motoru pro napájecí rekenci 47,5 Hz a různé neýahy Obrázek 57: Frekenční spektra ibrací motoru pro napájecí rekenci 50 Hz a různé neýahy83 Obrázek 58: Frekenční spektra ibrací motoru pro napájecí rekenci 52,5 Hz a různé neýahy Obrázek 59: Frekenční spektra ibrací motoru pro napájecí rekenci 55 Hz a různé neýahy85 Obrázek 60: Frekenční spektra ibrací motoru pro napájecí rekenci 45 Hz a různé neýahy pro opakoané měření se záažími polohách z1 z

12 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 11 Obrázek 61: Frekenční spektra ibrací motoru pro napájecí rekenci 47,5 Hz a různé neýahy pro opakoané měření se záažími polohách z1 z Obrázek 62: Frekenční spektra ibrací motoru pro napájecí rekenci 50 Hz a různé neýahy pro opakoané měření se záažími polohách z1 z Obrázek 63: Frekenční spektra ibrací motoru pro napájecí rekenci 52,5 Hz a různé neýahy pro opakoané měření se záažími polohách z1 z Obrázek 64: Frekenční spektra ibrací motoru pro napájecí rekenci 55 Hz a různé neýahy pro opakoané měření se záažími polohách z1 z

13 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 12 SEZNAM TABULEK Tabulka 1: Štítkoé parametry měřeného motoru [18] Tabulka 2: Štítkoé údaje elektromotoru a čerpadla [18] Tabulka 3: Parametry zkoušeného stroje Tabulka 4: Hmotnosti jednotliých záaží Tabulka 5: Vychýlení okraje kotouče záislosti na pootočení hřídele Tabulka 6: Vypočtené a naměřené otáčky a rekence motoru Tabulka 7: Vypočítané elikosti odstředié síly působící na jednotliá záaží Tabulka 8: Naměřené hodnoty eličin na motoru Tabulka 9: Naměřené hodnoty eličin na motoru při změně polohy neýahy o Tabulka 10: Použité stroje a přístroje Tabulka 11: Parametry soustrojí [18] Tabulka 12: Hodnocení technického stau stroje podle ISO a podnikoých směrnic Hudeczek Serice, s.r.o. [18] Tabulka 13: Naměřené hodnoty ibrací [18]... 74

14 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 13 SEZNAM SYMBOLŮ A ZKRATEK ASM Asynchronní motor ČSN Česká technická norma EN Eropská norma B [T] Magnetická indukce μ [Hm -1 ] Permeabilita ZT [Ω] Impedance lidského těla U [V] Napětí I [A] Elektrický proud Ir [A] Proud rotoru Rr [Ω] Odpor inutí rotoru r Kmitočet otáčení rotoru s Kmitočet otáčení statoroého magnetického pole t [s] Čas ns [min -1 ] Synchronní otáčky p Počet pólů N Počet záitů k s M [Nm] ΔP [W] Pδ [W] Činitel inutí Skluz Moment Ztráty Výkon přestupující přes zduchoou mezeru motoru ω [rad.s -1 ] α [ ] m q Q PWM Úhloá rychlost Úhel natočení rotoru Počet ází Počet drážek na pól a ázi Počet drážek statoru Pulzně šířkoá modulace

15 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 14 ÚVOD Tato diplomoá práce je zaměřena na bezpečnost a analýzu poruch točiých elektrických strojů, zejména asynchronních motorů. Toto téma je stále aktuálnější díky současnému trendu zyšoání ýkonu strojů téměř na hranice jejich technických možností. Cílem práce je seznámení se s deinicí bezpečnosti, principem asynchronního motoru, jeho ustáleným bezporuchoým staem, jeho posouzením jako elektromechanického systému s ohledem na liy, které oliňují chod stroje a diagnostikou poruch el. točiých strojů po teoretické i praktické stránce u ybraných jeů, které se nich mohou yskytoat, s jejich možnými příčinami a následky. V praktické části diplomoé práce budou analyzoány poskytnuté zorky poškozených motorů. Zobecněné poznatky a zkušenosti budou použity pro analýzu záislosti elikosti ibrací na hmotnosti simuloané neýahy laboratorních podmínkách. Následně bude, na základě těchto poznatků, proedeno ustaení pohonu čerpadla pomocí laseru a proedena ibrodiagnostika čerpadla místě jeho proozu. Na základě ýsledků ibrodiagnostiky je totiž možné odhalit elké množstí záad na el. točiých strojích a čas předejít náhlé poruše stroje, což se je ýhodné technické praxi například e ýrobě u strojů prní důležitosti.

16 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 15 1 PROBLEMATIKA BEZPEČNOSTI A POSTUPY PŘI ZAJIŠŤOVÁNÍ A ZLEPŠOVÁNÍ ŽIVOTNOSTI U EL. STROJŮ 1.1 Bezpečnost V každé oblasti lidské činnosti je nejpre nutné deinoat základní pojmy, aby nedocházelo k nedorozuměním. Stejně tak je tomu i případě bezpečnosti. Nároky na zajišťoání bezpečnosti elektrotechnice se yíjely po řadu desetiletí a dnes bezpečnost toří ucelený obor, který zahrnuje zkušebnictí, ýzkum, bezpečnostní předpisy, dozorčí činnost nebo soubor sankcí při nesplnění bezpečnostních předpisů. Přesné deinice bezpečnosti lze dosáhnout těžko, protože konkrétně bezpečnost elektrických zařízení zahrnuje elké množstí činitelů, které se mění e zájemných ztazích a s časem. Obecně lze ale bezpečnost deinoat jako: Schopnost nezpůsobit škodu. Může jít o škody způsobené elektřinou přímo, nebo nepřímo. Přímými škodami se lidé zabýali postupně s ýojem elektrotechniky, což je například škoda na zdraí osob a zířat nebo škoda na majetku důsledku přímých účinků el. proudu, požáru, ýbuchu, atd až po ýoj zařízení s citliými obody jako jsou procesory a jiné prky náchylné na rušení nebo zničení se nepřímé účinky začaly íce sledoat. Tyto citlié prky by sým selháním mohly mít za následek například selhání zabezpečoacích zařízení nebo chybnou unkci datoých zařízení. Nepřímým účinkům elektrické energie je dnes ěnoána stejná, ne-li ětší pozornost jako účinkům přímým. [5] Zákon č. 102/2001 Sb. rozlišuje elektrická zařízení z hlediska jejich bezpečnosti jako: Bezpečný ýrobek, který za běžných a předídatelných podmínek užití nepředstauje po dobu obyklé použitelnosti pro sé okolí žádné nebo pouze minimální nebezpečí újmy na zdraí osob za předpokladu spráného použíání ýrobku. Za bezpečný ýrobek se tedy poažuje zařízení, které splňuje požadaky kladené zláštním práním předpisem a mezinárodními smlouami. V případě, že je na trh uáděno el. zařízení, které nesplňuje tento prání předpis, musí splňoat alespoň požadaky dané českých technických normách nebo musí odpoídat ědeckým a technickým poznatkům, které jsou době uedení na trh známy. Nebezpečný ýrobek naopak nesplňuje ýše uedené požadaky na bezpečný ýrobek. [6] 1.2 Spolehliost asynchronních točiých strojů Bezpečnost elektrických strojů souisí se spolehliostí a bezpečností systému, e kterém stroj pracuje. Obecně zato se elektrotechnické ýrobky nebo systémy skládají z množstí komponent. Každá komponenta má soji žiotnost a platí, že čím je systém složitější, tím je ětší praděpodobnost ýskytu poruchy, která může mít za následek omezení unkce nebo disunkčnost celého systému. Z toho důodu je při nárhu zařízení nutné znát i údaje popisující bezporuchoost součástky, kterou hodlá projektant použít. Každá komponenta má poruchoost jinou a mělo by být možné zjistit tyto údaje od ýrobce komponenty nebo jiného důěryhodného zdroje. Tyto údaje se ošem mohou lišit záislosti na typu proozu a proozních podmínkách,

17 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 16 e kterých daná součástka pracuje a projektant by měl znát praidla pro přeod těchto údajů do podoby odpoídající proozním podmínkám, pro které narhuje zařízení. Aby měl projektant možnost poronat bezporuchoost součástky, měla by být bezporuchoost dána následujícími údaji: intenzitou poruch, podmínkami stanoení intenzity poruch, kritérii poruch, množstí hodnot sledoaných proozu zařízení, ěrohodností těchto údajů. [7] Bezporuchoost je dána proedením součástky, použitím, proozními podmínkami a jejím namáháním, ať už nějšími nebo nitřními liy. Pokud jde o motory, opotřebení a s tím spojená poruchoost narůstá s časem. Z toho důodu se zároeň se střední intenzitou poruch systému udáá i časoý interal, pro který je střední hodnota intenzity poruch platná. [7] Při nárhu asynchronního stroje musí konstruktér respektoat práě spolehliost šech částí stroje (jako je stator, rotor, magnetický obod, ložiska, ukotení, inutí statoru i rotoru, mazání ložisek, izolační systém, chlazení, ibrace, hluk nebo hřídeloé proudy). Při ýrobě je nesmírně důležité dodržoat tolerance obrábění, protože přesnost má elký li na rozložení zduchoé mezery, čímž je oliněna i symetrie elektromagnetického pole e zduchoé mezeře. Další důležitou částí stroje je magnetický obod. Je složen ze zájemně elektricky izoloaných plechů, jejichž ýroba je technologicky poměrně náročná ať už po stránce dodržení tloušťky, přesnosti stříhání, nebo materiálu, ze kterého je plech yroben. Spolehliost je záislá také na údržbě stroje průběhu doby jeho technického žiota. [7] 1.3 Ustálený bezporuchoý sta točiých el. strojů Různé druhy motorů míají sé speciické záady. Po konzultaci a zážení jsem se rozhodl problematiku bezpečnosti aplikoat zejména na asynchronní motory zhledem k tomu, že mají široké zastoupení technické praxi a také z důodu rozsáhlosti této problematiky Princip asynchronního motoru Asynchronní motor je nejjednodušší a současné době i nejpoužíanější elektrický točiý stroj, který se s napájením přímo ze sítě použíal aplikacích, které neyžadoaly změny otáček. Po rozšíření rekenčních měničů se začal použíat kombinaci s měničem i aplikacích, kde je yžadoána změna otáček. Konstrukce asynchronního motoru je elmi jednoduchá. Stator je tořen plechy a trojázoým statoroým inutím, které je uloženo do drážek na nitřním obodu statoru. Plechy jsou zájemně elektricky izoloané, aby se snížily ztráty ířiými proudy. Rotor stroje je také kůli ztrátám složen z plechů s drážkami po obodu, do kterých se ukládá rotoroé inutí. Rotor se proádí dojího typu. Je to rotor s kotou nakrátko, které má drážkách rotoru umístěny rotoroé tyče spojené do klece. Touto klecí za chodu motoru teče zkratoý proud yolaný napětím indukoaným od statoru. Druhým typem rotoru je kroužkoý rotor, e kterém je uloženo trojázoé inutí yedené pomocí kroužků mimo rotor, kde je možné měnit rotoroý odpor

18 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 17 zařazením nebo yřazením odporů. Toto proedení yžaduje přítomnost sběracího ústrojí s nímž je spojena náročnější údržba, možné rušení okolí, atd. Asynchronní motor pracuje lastně na principu transormátoru, kde primární inutí předstauje stator a sekundární inutí zase rotor. Při připojení na síť 50 Hz se e statoru ytoří točié magnetické pole, které působí na rotor a indukuje něm napětí. Toto točié magnetické pole má synchronní rychlost otáčení: n s = 60 p (1-1) kde je rekence sítě a p je počet póloých dojic. Indukoané napětí rotoru je dáno ztahem: U i = 4,44Φ.. N. k (1-2) kde Φ je magnetický tok e zduchoé mezeře, je rozdíl rekencí statoru a rotoru, N je počet záitů a k je činitel inutí. Při nuloých otáčkách rotoru, tedy například při rozběhu, je rozdíl rekencí rotoru a statoru maximální, tedy 50 Hz a rotoru teče maximální proud, tz. rozběhoý proud. Na odič protékaný proudem magnetickém poli působí síla dle Lenzoa zákona, která ho má tendenci ychýlit, proto se rotor začne otáčet. Čím rychleji se rotor otáčí, tím menší je rozdíl rekencí rotoru a statoru, tím menší proud teče rotorem a působí na rotor menší síla. Zaádí se pojem skluz, který charakterizuje rozdíl otáčení rotoru a synchronních otáček točiého pole statoru: s = n s n r n s (1-3) kde ns jsou synchronní otáčky točiého pole statoru a nr jsou otáčky rotoru. Frekence proudu tekoucího rotorem je dána skluzem: kde s je rekence proudu statorem a r je rotoroá rekence. r = s. s (1-4) Brzda +M Motor Generátor -ns n = 0 +ns s = 2 s = 1 s = 0 +n -s Obrázek 1: Momentoá charakteristika asynchronního stroje pro šechny možné unkční stay ASM

19 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 18 Pokud by se rotor točil synchronními otáčkami, tedy skluz by byl nuloý, tak by inutí rotoru i statoru mělo ůči sobě nuloou relatiní rychlost a rotorem by neprocházel proud, protože by nedocházelo k časoé změně magnetického pole působícího na rotor, nedocházelo by k indukci napětí rotoru a netekl by proud, který je důležitý pro torbu momentu. Z toho plyne, že se asynchronní motor, ze sého principu, nemůže nikdy točit synchronními otáčkami, ale ždy otáčkami nižšími než ns. Moment motoru je záislý na ýkonu Pδ přenášeném přes zduchoou mezeru a úhloé rychlosti ω: M = P δ ω = P 1.s 2π.ns 60 (1-5) Jak je idět momentoé charakteristice, asynchronní stroj může pracoat e třech režimech. Je to brzdný, motorický a generátorický režim Bezporuchoý sta točiých el. strojů Bezporuchoým staem motoru rozumíme takoý sta stroje, který je napájen sinusoým napětím, bez parazitních yšších harmonických, díky kterému e stroji neznikají proudoé a momentoé rázy a izolační systém není namáhán elkou strmostí du/dt. Mezi další požadaky na bezporuchoý chod patří i minimální ibrace stroje. To souisí s minimální excentricitou, ronou hřídelí, pokud možno nejmenší neyážeností stroje, spránou olbou ložisek, spráné uložení stroje, atd. Bezporuchoost je spojena také s namáháním stroje. Pokud je stroj přetěžoán, odebírá elké proudy a ty způsobí nadměrné oteplení stroje, což je opět nežádoucí pro použitou izolaci, průhyb hřídele a další části stroje. Pro každou aplikaci by měl být motor dostatečně nadimenzoán. Dnes se ětšina zařízení proozuje na hranici sých technických možností tak, aby se ušetřil materiál na ýrobu, což se často negatině projeuje na spolehliosti a žiotnosti stroje. S tím souisí odpoídající chlazení a porchoá úpraa pláště motoru. Motory proozoané oblasti jmenoitých otáček jsou dostatečně chlazeny lastním entilátorem stroje. Pokud by ale byl motor proozoán nízkých otáčkách, je třeba instaloat cizí chlazení. Porchoou úpraou je myšleno například lakoání stroje. Jsou známy případy, kdy byl motor nalakoán bílou lesklou barou kůli desingu a udělání dojmu na zákazníka, ale motor se díky malé emisiitě porchu přehříal. Dalším aspektem jsou kalitní materiály a přesné opracoání s dodržením minimálních odchylek od ýrobního prototypu. 1.4 Elektromechanický systém Elektromechanický systém se skládá z mechanické části, elektrické části, zduchoé mezery a minimálně dou inutí, jedno na statoru a druhé na rotoru, které může být nahrazeno permanentním magnetem. V rámci této práce a s ohledem na četnost poruch se budu zabýat pouze ybranými částmi elektromechanického systému Typy klecí ASM Asynchronní motory s kotou nakrátko se yrábí s různými typy klecí, které se liší tarem tyčí a jejich délkou. Abychom dosáhli stoupající momentoé charakteristiky od rozběhu motoru a omezení zniku tz. sedel této charakteristice, je třeba realizoat rotor s rozdílným počtem

20 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 19 drážek než je počet drážek na statoru. Dále se rotoroé drážky dělají šikmo nebo stupňoitě, jak je znázorněno na obrázku. [11] Obrázek 2: Typy klecí asynchronních motorů [11] Materiál, ze kterých se klece yrábí, toří například slitiny hliníku, které mají ětší odpor než měď, čímž se dosáhne menšího rozběhoého proudu při současném zětšení rozběhoého momentu. Těchto ýhodných lastností se dosahuje u hlubokých drážek s dojitou klecí, kdy je proud při rozběhu ytlačoán do nější klece s ětším odporem, čímž se při rozběhu zýší moment a klesne rozběhoý proud. Využíá se obdoby skineektu. Díky snížení rozběhoého proudu má proud ětší činnou složku a menší ázoý posun rozběhoého proudu rotoru za magnetickým tokem potom dosahujeme ětších siloých účinků. [11] Vzduchoá mezera V točiém stroji je mezi statorem a rotorem ždy přítomna zduchoá mezera, e které se ytáří žádané magnetické pole působící na odiče rotoru. Vzduch klade magnetickému toku podstatně ětší magnetický odpor než magnetický obod stroje, proto se při přibližných ýpočtech může magnetický odpor plechů zanedbat. Při nárhu stroje se olí zduchoá mezera co nejmenší s ohledem na maximální moment a minimální rozptyl, ale nesmí se zolit moc malá kůli excentricitám, deormacím jha, atd. [9] Vli nesymetrie zduchoé mezery na činnost elektromotoru Mezi statorem a rotorem působí za chodu motoru radiální síly, jejichž elikost je dána mimo jiné i elikostí zduchoé mezery. Čím bude zduchoá mezera menší, tím bude radiální síla ětší a naopak. V případě, že máme nesymetrickou zduchoou mezeru, jsou radiální síly po obodu mezery různé, což může za chodu stroje způsobit ibrace stroje. Nesymetrii zduchoé mezery způsobuje například excentricita rotoru. Podle [10] bude průběh magnetické indukce e zduchoé mezeře excentrického stroje daný ronicí B(α, t) = B p {cos(pα ωt) + ε cos[(p ± 1)α (ω ± ω ε )t]} (1-6) kde Bp je amplituda magnetické indukce pro praconí harmonickou, ω je úhloá rychlost otáčení stroje, ωε je úhloá rychlost rotoru při dynamické excentricitě, ε je excentricita, p je řád harmonické a α je úhel natočení rotoru. Pokud se jedná o statickou excentricitu, tak je ωε = 0.

21 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 20 Kmitočet ibrací, důsledku excentrické zduchoé mezery, je dojnásobný proti rekenci otáčení rotoru. To způsobuje kmitání řádu r = 1 [7][10]. Dalším důodem nesymetrie zduchoé mezery může být deormace zduchoé mezery důsledku radiálních sil, které způsobují periodické deormace jha statoru. Tato skutečnost způsobuje ibrace stroje podobně jako excentricita, ale jedná se již o kmitání řádu r = 2 [10] Vinutí Statoroé inutí střídaých točiých strojů se proání jako tříázoé s konci yedenými do sorkonice. Vinutí je uloženo drážkách statoru, odtud ede přes čelo statoru do následující drážky. Pro ytoření hodného magnetického pole platí při nárhu počtu drážek a uložení cíek určitá praidla. Má-li stroj m-ázoé inutí s 2p pólů a Q drážek statoru, potom bude počet drážek na pól a ázi roen: q = Q 2p.m (1-7) Pokud ychází počet drážek na pól a ázi q celé číslo, jde o inutí praidelné, pokud q není celé číslo, jde o inutí zlomkoé. Dále rozeznááme inutí jednorsté a doursté, podle toho, kolik cíkoých stran je uloženo jedné cíce. Statoroé inutí je prakticky stejné u synchronních i asynchronních motorů a je řešeno jako doursté, tedy jedné drážce jsou dě cíkoé strany různých ází. Toto proedení je ýhodné z pohledu elektromagnetických lastností statoru. Dále existuje inutí smyčkoé a lnoé. Smyčkoé inutí se použíá u strojů s menším ýkonem a malým počtem pólů z důodu složitosti zapojení cíek na čelech stroje. Vlnoé inutí je z hlediska konstrukce jednodušší, proto je yužíáno u elkých strojů s ětším počtem pólů. Cíky mohou být e inutí spojeny sérioě nebo paralelně, podle potřeby. Ve speciálních a ne tak rozšířených případech se lze setkat s jednoázoým, nebo douázoým asynchronním strojem. [7][9] Rotoroé inutí se u asynchronních strojů proádí dojího typu. Jak je již této práci zmíněno, je to asynchronní stroj s kotou nakrátko, nebo inutou kotou. Kota nakrátko se yznačuje tím, že proudoodná dráha rotoru je složena z tyčí, které jsou uloženy drážkách rotoru a na koncích spojeny nakrátko kruhy. Vinutá kota má drážkách nainutý odič, pomocí něhož je proud rotoru yeden před sběrací kroužky mimo stroj a umožňuje například změnu rotoroého odporu při rozběhu. Toto proedení je ošem náročnější na údržbu a nemůže být použito e ýbušném prostředí. Vinutý rotor se použíá také u synchronních strojů, kde je přes sběrací kroužky rotor buzen stejnosměrným proudem, aby se choal jako elektromagnet, který je otáčen synchronně s točiým polem statoru. Pro menší synchronní motory se použíá kota s permanentními magnety místo inutí Vli teploty na statoroé plechy při opraách poškozených inutí Kalita statoroých plechů má také li na choání stroje. Plechy mají ýrobcem zaručené magnetické lastnosti pouze do určité teploty. Stejně jako magnety ztrácí sé dobré magnetické lastnosti při překročení Curieho teploty, také plechy elektrických strojích ztrácí požadoané magnetické lastnosti při nadměrném oteplení. Nehodné oteplení může nastat při opraě

22 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 21 poškozeného inutí, kdy je třeba inutí yndat z drážky. Vinutí je drážce uloženo a připeněno pomocí impregnačního laku. Tento lak je třeba zahřát na určitou minimální teplotu měknutí, která je ale blízko teplotě, kdy plechy ztrácí sé požadoané magnetické lastnosti. Při nehodné metodě prohříání může také dojít k lokálním změnám magnetických lastností plechů. To může nastat například při prohříání hořáky, které způsobí lokální přehřátí a tím nesymetrii magnetických lastností objemu plechu. Motor poté pracuje se sníženým momentem a ětšími magnetickými ztrátami. [7] 1.5 Možné poruchoé stay točiých el. strojů Jak již bylo zmíněno dříe, z důodů míry použíání technické praxi a rozsáhlosti problematiky, se práci zabýám zejména asynchronními motory, mezi jejichž časté poruchoé stay patří například zýšená míra ibrací a hluku, dynamické namáhání, poruchy inutí a ložisek, sorkonice atp Hluk a ibrace Zdrojů hluku, nejen průmyslu, stále přibýá a je známo, že hluk je pro čloěka škodliý. Proto je nutné s hlučností stroje počítat již e ázi jeho nárhu. Měřením hluku a ibrací stroje lze odhalit ětšinu možných mechanických záad stroje. Proto je měření ibrací jednou z nejčastějších metod analýzy záad na točiých el. strojích Mechanické příčiny ibrací točiých elektrických strojů V důsledku toho, že neumíme yrobit absolutně yážený točiý stroj, usadit jeho části přesně do poloh, které předpokládá teorie, yrábět s nuloou tolerancí, atd, budou točié stroje ždy zdrojem ibrací. Proto je důležité sledoat odchylky od elikosti a charakteru ibrací, které odpoídají kalitnímu stroji. Prní příčinou ibrací je neyáženost stroje. Je způsobena nehomogenitou materiálu stroje, ale ne ždy je poažoána za škodliou. Například u klikoých hřídelí může být neyáženost záměrem konstruktéra. Naopak u rotačních strojů se projeuje materiáloá neyáženost s nežádoucími ibracemi, protože zde znikají odstředié síly, které nutí rotor následoat směr, kterým se daném okamžiku pohybuje těžší část rotoru zhledem ke zdálenosti od osy rotace. Tyto ibrace se neprojeují pouze rotoru, ale přenáší se na stator a tím na celou konstrukci, ke které je stroj připeněn. Neyáženost se projeuje pouze při chodu stroje a je důležité ji sledoat a spráně určit její druh také z důodu existence lastní rezonance stroje. Pokud by byl točiý stroj proozoán otáčkách blízkých lastní rezonanční rekenci, mohly by ibrace ýznamně přispět ke zniku rezonance a k možné haárii stroje důsledku neúnosně elkých amplitud mechanických kmitů. Rezonanční, kritické, otáčky pro hřídel jsou dány tímto ztahem: ω = 2π. kr = k z m z (1-8) kde kz je náhradní tuhost soustay a mz je náhradní hmota soustay. [7] Neyáženost se dělí na několik druhů podle amplitudy a áze ibrací. Statická neyáženost je sta, kdy je e zdálenosti r od osy rotace umístěna přídaná hmota o hmotnosti mh. Tato přidaná hmota způsobuje ibrace, které je možno měřit na

23 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 22 ložiscích. Frekence kmitů přenášených do okolí stroje odpoídá rekenci otáčení rotoru podle: k = n 60 = ω 0 2π. (1-9) Momentoá neyáženost znamená, že jsou rotoru dě místa s neyáženou hmotou, která jsou symetricky zdálená od těžiště rotoru podle osy otáčení a zároeň jsou e stejné zdálenosti r od osy otáčení. Na jednotliých ložiscích tedy znikají kmity otočenou ází o 180. Osa setračnosti prochází těžištěm rotoru. Kazistatická neyáženost je podobná momentoé neyáženosti, ale osa setračnosti ede mimo těžiště rotoru. Jinými sloy, neyážená hmota je uložena kdekoli objemu rotoru kromě osy otáčení rotoru. Na ložiskoých stojanech se potom objeují ibrace se stejnou ází, ale různými elikostmi ýchylek. Dynamická neyáženost znamená, že osa setračnosti není stabilní ůči ose otáčení rotoru. Velikosti ýchylek ibrací jsou na ložiskoých stojanech proměnlié a ázoě posunuté o 180. Jedná se o nejčastější neyáženost. [7] Dalším mechanickým zdrojem ibrací je ohnutá hřídel. Hřídel se ohne nárazem nebo liem ysokých teplot a projeuje se radiálním, ale i axiálním směru. V axiálním směru působí síly donitř stroje po ose otáčení, radiálním směru působí obě síly stejným směrem a to e směru odstředié síly, která ychyluje rotor. [7] Zdrojem ibrací může být i nesouosost hřídelí při spojoání hnacích a poháněných sousta. Při spojoání sousta znikne prakticky ždy nesouosost a rozlišuje se na úhloou a paralelní nesouosost. Úhloá nesouosost znikne situaci, kdy uložení osy otáčení poháněné soustay není přesně ose hnacího stroje, ale osy otáčení sírají malý úhel. To je doproázeno silnou axiální složkou ibrací, která může být i ětší než radiální a ázoým posunem 180. Paralelní nesouosost je způsobena uložením strojů tak, že mají osy otáčení ronoběžné, ale jsou ůči sobě posunuty radiálním směru. Na sousedních ložiskoých stojanech mají ibrace opačnou ázi a mají radiální směr. Oba tyto typy nesouososti způsobují ibrace s dojnásobnou rekencí než je rekence otáčení stroje. [7] Spojky použíané ke spojoání rotujících sousta jsou jedním u dalších zdrojů ibrací. Použití pených spojek, tořených děma přírubami spojenými pomocí šroubů, yžaduje elkou přesnost při usazoání stroje. Pené spojky přenáší ibrace a při nesouososti strojů zároeň ytáří ýše zmíněné ibrace. K eliminaci přenášených i znikajících ibrací se použíají spojky pružné. Pružné spojky jsou yrobeny z materiálu, který do určité míry přenáší ibrace, ale tlumí jejich amplitudu. Platí, že čím je spojka pružnější, tím lépe tlumí kmity. Zuboé spojky dáají možnost usazení stroje s ětší nesouosostí, ale tomto případě jsou zároeň zdrojem ibrací o rekenci otáčení násobené počtem zubů spojky. [7] Pokud nejsou postaeny pené základy a stroj k nim není peně připeněn, dochází opět ke generoání ibrací. Stroj může být při sé instalaci peně uložen, přesto existuje možnost postupného uolnění stroje, tedy zniku ůle mezi strojem a základnou, liem ibrací z jiných zdrojů buď samotném motoru nebo na motor působících. Tyto ibrace mohou mít rekenci stejnou nebo dojnásobnou s rekencí otáčení stroje. Zětšoání ůlí mezi strojem a základnou může extrémním případě způsobit i přetržení šroubu, uolnění stroje a haárii celého zařízení. [7]

24 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 23 Ložiska stroje jsou dalším zdrojem ibrací a důležitou součástí každého točiého stroje. Kluzná ložiska generují subharmonické ibrace liem nestabilních proozních lastností důsledku ůlí, mazia a jeho kalitě, zatížení a samozřejmě elikosti ložiska, protože ětší ložiska mají i ětší ůli. Vibrace jsou rozsahu (0,1 1) o. V maziu znikají íry okamžiku, kdy není ronoměrně rozložen tlak ložisku, což se nazýá olejoý ír. Dalším je třecí ír, který zniká díky elkým ůlím ložiska nebo zadřenému ložisku, s čímž mimo jiné souisí špatné mazání. Tyto ibrace mohou nabýt nebezpečných hodnot, pokud je stroj proozoán blízkosti rezonanční rekence soustay a pohybují se kolem 0,5 o. Také aliá ložiska mají sá negatia, pokud jde o znik ibrací. Jsou pochopitelně yrobena s určitými tolerancemi co do rozměrů i kulatosti, které se průběhu proozu zětšují opotřebením částí. Valiá ložiska mají ýhodu tom, že přenáší také působící síly, ale s tímto se pojí i přenos ibrací a samotná aliá ložiska jsou zdroji ibrací, které způsobuje odaloání aliých elementů, což býají álce nebo koule. Z toho lze yodit, že ibrace jsou periodické a úměrné počtu aliých elementů. [7] Obecné pokyny pro měření ibrací Při měření ibrací sledujeme hodnoty ýchylky kmitů x [µm], rychlosti kmitání [mm.s -1 ] a zrychlení a [m.s -2 ]. Dále lze ibrace stroje klasiikoat podle časoého průběhu a směru. Mají negatiní li například na poloodičoé prky, rezistory a jiné součástky, odiče, které se liem relatiních pohybů mohou ulamoat nebo nosné struktury, které jsou namáhány elkými silami. Při měření ibrací je důležité dbát na spráné uložení zkoušeného stroje. Stroj by měl být měkce usazen, podepřen nebo zaěšen pomocí odpružení, které zajistí nízké ladění, což znamená, že je stroj uložen tak, aby šechny přirozené kmitočty soustay byly pod 0,25-násobkem kmitočtu základních kmitů. Záěsná soustaa by zároeň neměla mít ětší hmotnost, než 0,1-násobek hmotnosti zkoušeného stroje. Pro ěrnější napodobení proozních podmínek se menší a středně elké stroje upínají na speciální základoé desky, které jsou nízko laděné e šech třech směrech. Pokud není možné stroj přemístit na zkušební desku, zkouší se stroj místě instalace za běžného chodu. Umístění snímačů ibrací se proádí tam, kde se ibrace přenáší na další části soustay, nejčastěji konstrukci zařízení, například u ložisek, na patkách, přírubách stroje, atp. [2] Moderní měřiče ibrací jsou schopny zobrazoat a analyzoat časoé průběhy i spektra ibrací práě měřených strojů a yužíají snímačů pracujících na různých principech: Pasiní snímače - Odporoé snímače ýchylky Základem jsou odporoé potenciometry, jejichž jezdec se posouá po odporoé dráze. Mají elkou rozlišoací schopnost a dlouhou žiotnost. - Indukční snímače ýchylky Jsou hodné pro měření otáček nebo áze. Jsou ale elmi citlié na změnu teploty nebo nehomogenity měřených objektů. Téměř se nepoužíají. - Kapacitní snímače ýchylky Díky změně geometrie elektrod, důsledku ýchylky ibrací, se mění kapacita snímače. Jsou yužíány náročných podmínkách, např. e ysokých teplotách a tlacích. Aktiní snímače - přímá přeměna mechanické energie na elektrickou

25 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 24 - Elektrodynamické snímače rychlosti Pohybem snímače se rozpohybuje cíka elektromagnetickém poli, e které se indukuje napětí úměrné rychlosti ibrací. - Piezoelektrické snímače rychlosti Využíají lastnosti piezoelektrických krystalů, které při mechanickém namáhání generují elektrický náboj a ten je dále přímo, či nepřímo, yhodnocoán. [3] Experimentální yšetřoání řádu kmitání r Jeden z důležitých parametrů, tz. řád kmitání r, popisuje hluk yzařoaný statoroým jhem. Po obodu statoroého paketu postupují lny se stejnou rekencí a teoreticky stejnou amplitudou, ale s různým ázoým posunem, který je dán počtem ln na obodu a geometrickým místem dou bodů, mezi kterými je ázoý posun měřen. Měření řádu kmitání r tedy znamená určení áze mezi děmi sousedními amplitudami a určí se jako podíl áze dou měřených bodů a prostoroého úhlu na obodu statoru, které jsou těmito děma body sírány. Hluk yzařující ze stroje nebo obklopujícího pláště stroje má stejnou rekenci jako je rekence kmitání stroje. Obrázek 3: Princip měření řádu kmitání r [1] Snímač ibrací 1 během měření nemění sou polohu, snímačem 2 se pohybuje po obodu statoroého jha. Prakticky je možné určit pouze body, kde jsou kmity e ázi nebo protiázi s kmity bodě 1. Pro yhodnocení tohoto měření je možné použít například doukanáloý osciloskop pro sledoání průběhu kmitů obou snímačů, nebo měřící přístroj na měření áze. Metodu měření řádu kmitání r je možné aplikoat na šechny druhy elektrických točiých strojů. [1]

26 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 25 Obrázek 4: Deormace statoru liem deormačních sil způsobujících kmity řádu r = 0 až r = 4 [10] Dynamické namáhání Elektrické točié stroje jsou namáhány také dynamicky. Dynamické namáhání úzce souisí s ibracemi, protože ibrace ytářejí síly působící na mechanické části stroje. Souisí tedy s neyážeností, nesouosostí, staem přeodoky, staem ložisek, trhlinami částech stroje k nim náchylným a celkoým opotřeboáním stroje. Proto je elmi podstatné sledoat ibrace strojů, aby se předešlo ážným záadám. [14] Dalším ýznamným namáháním je proudoý ráz při rozběhu motoru přímým připojení na plné napájecí napětí nebo při náhlé elké změně zatížení. Potom zkratoé proudy jsou zdrojem elkých dynamických sil. Při ýpadku napájení jedné z ází e statoru dochází k momentoým pulzacím a dalšímu dynamickému namáhání stroje Izolace Při proozu elektrických motorů je nutné počítat s možností zniku poruch a následných zkratů. To může být důsledek poškozené izolace inutí při ýrobě nebo během proozu motoru. Zkrat důsledku porušené izolace je poažoán za jednu z nejzáažnějších poruch motoru. Kalita izolace není dokonalá, protože se nechoá jako ideální dielektrikum, ale má určitý elký konečný odpor. Izolace mezi odiči s různým potenciálem se choá jako kondenzátor s reálným

27 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 26 dielektrikem a prosakuje jím nějaký malý kapacitní proud. Kalita izolace se udáá jako elikost ztrátoého činitele tg δ, yplýajícího z ázoroého diagramu reálného kondenzátoru. Čím je úhel δ menší, tím lepší je izolace. Ztrátoý činitel se měří na celé délce inutí. Dobrá izolace inutí je důležitá z hlediska zamezení zkratů. [7] Zkrat e inutí statoru, tedy porušení izolace inutí, je poažoán za nejzáažnější poruchu statoru. Může nastat mezizáitoý zkrat jedné cíky, což je méně škodliý případ, kdy dojde k proražení izolace na sousedních záitech cíky stejné áze. Tato situace není počáteční ázi kritická a zásadně neoliňuje chod motoru, protože napětí mezi sousedními záity cíky není elké. Obrázek 5: Zkrat e inutí stejné áze čele statoru [8] Postupně ale může liem tohoto zkratu docházet k opaloání okolní, dosud neporušené, izolace, k její tepelné degradaci a tím rozšiřoání poruchy a možnému zniku meziázoého zkratu. Meziázoý zkrat je záažnou poruchou motoru a je nutno ho odstait a oprait nebo yměnit Sorkonice Sorkonice slouží k připojení napájecích odičů k inutí stroje. Poruchy mohou nastat také e sorkonici a to důsledku zkratu. Při proozu stroje je sorkonice uzařena, ale nikdy ne dokonale, takže donitř mohou nikat nečistoty a lhkost e ětší či menší míře. Pokud není sorkonici ěnoána dostatečná pozornost a praidelná údržba, dochází postupně ke zhoršoání izolačních lastností na porchoých cestách mezi připojenými ázemi. Při elké míře znečištění a lhkosti může dojít až ke zkratu mezi šemi třemi ázemi a tím k roztržení sorkonice rychle se rozpínajícími plyny při uolnění elké energie při zkratu, což má při nárůstu tlaku asi 1,26 at.ms -1, nebo i yšším, charakter ýbuchu. Ohroženo je také okolí odletujícími střepinami a šířením žhaého plynu. Oblouk hoří po celou dobu od zapálení až do okamžiku odpojení od napájení, což může být několik desetin sekundy. V lepším případě nemusí dojít k roztržení celé sorkonice, ale může se roztrhnout pouze íko nebo se může íko ytrhnout. Akustický ýkon detonace e sorkonici je záislý na zkratoém ýkonu a uspořádání sorkonice. Ve irmě VUES byly proedeny testy několika typů sorkonic a u některých dosahoal akustický ýkon 100 až 120 db/a bezprostřední blízkosti sorkonice. Na následujícím obrázku je ukázka sorkonice testoané zkratoým ýkonem 675 MVA po dobu 0,25 s. Vnitřní uspořádání

28 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 27 sorkonice je zničeno akustickými a tepelnými účinky zkratu, ale díky hodně proedeným odukům se sorkonice neroztrhla. [15] Obrázek 6: Sorkonice s oduky po zkratoé zkoušce 675 MVA, 0,25 s Dnes se použíají sorkonice se zeslabenými místy e stěně, abychom mohli alespoň částečně olinit místo a směr ododu plynu. Stěna sorkonice se protrhne místě zeslabení a neohrozí soje okolí explozí jako případě, kdy se nekontroloaně roztrhla a střepy a žhaé plyny odlétaly náhodně do okolí. Další ariantou pro ětší ýkony je realizace oduků ze sorkonice. Tyto oduky také směrují odcházející plyny na místo, kde nedojde k ohrožení osob či majetku, ale zároeň nedochází k roztržení sorkonice a po ýměně nitřních komponent se dá znou použít. [15] Přerušené rotoroé inutí U asynchronních motorů s kotou nakrátko může dojít liem oteplení nebo ibrací k rozpojení klece prasknutím, nebo ytaením odiého materiálu. Jedná se o přerušení proudoodné dráhy tyčích nebo e zkratoacích kruzích. Proud se začne uzaírat pouze zbylými nepřerušenými cestami, což způsobí ětší proudoou hustotu těchto částech a tím se rotor bude íc zahříat, způsobí nesymetrii magnetického pole a projeí se úroni ydáaného hluku. V důsledku zahříání a tepelné roztažnosti může dojít ke zničení motoru rozpojením zkratoacího kruhu nebo poškozením izolace tyčí rotoru. Ztrátoý ýkon, způsobující oteplení je dán ztahem ΔP = m. R t. I t 2 kde m je počet nepřerušených rotoroých tyčí, Rt je odpor jedné tyče a It proud tyčí rotoru. (1-10) Přerušené rotoroé inutí se projeuje snížením momentu motoru, který je způsobený snížením magnetického toku a tím i magnetomotorické síly působící na rotor. [7]

29 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů Nesouměrné napájení Malé rozdíly e elikostech napětí jednotliých ází asynchronního motoru mohou způsobit značné rozdíly e elikostech proudů e ázích. Nesouměrné napětí na statoru ytáří zpětnou složku napětí a složku magnetického toku otáčející se proti směru otáčení rotoru, díky čemuž tečou do motoru elké proudy. To způsobuje zýšené oteplení motoru. V rotoru dojde ke zýšení rekence na dojnásobek a tím ke zýšení ztrát rotoru důsledku ětšího liu skineektu. Nesouměrné napájení se projeí také na momentu motoru. Celá momentoá charakteristika poklesne a bude generoán oscilační moment s dojnásobnou rekencí, než je rekence sítě. S tím se pojí i možnost rezonance motoru, pokud jsou kritické otáčky motoru blízkosti dojnásobku kmitočtu sítě. Pokud se yskytne motoru zpětná složka napětí ětší než 1% elikosti sousledné složky, je nutné snížit doolený ýkon motoru. [16] Při proozu motoru může dojít k ýpadku napájení jedné z ází liem rozpojení odiče inutí nebo uolnění a upadení příodního odiče e sorkonici. Pokud nastane ýpadek jedné áze, dojde ke snížení momentu stroje a jeho zastaení. Stojící motor odebírá elké proudy ze zbylých dou ází a pokud čas nezareagují ochrany, může dojít k tepelnému zničení stroje Oteplení Oteplení motoru je za chodu způsobeno ztrátami, které znikají e stroji. Tyto ztráty jsou elektrické, znikající e odičích a šech odiých částech stroje protékaných proudem, ztráty eromagnetické, což jsou magnetické ztráty železe, ztráty dielektrické a ztráty mechanické. S rostoucím zatížením ztráty rostou. V ustáleném chodu asynchronního motoru zaujímají nejětší část ztráty e inutí statoru a následně rotoru. Oteplení má elký li na jednotlié části stroje, pré řadě na izolační systém, který liem nadměrné teploty ztrácí potřebné izolační lastnosti a tepelně stárne a může dojít ke zkratům nebo jiným elektrickým poruchám. Na oteplení býá dimenzoáno chlazení pomocí entilátoru připeněného k hřídeli, který při chodu stroje zajišťuje průtok dostatečného množstí chladícího zduchu. Chladícím médiem nemusí být pouze zduch, použíá se například oda, odík, atd. V praxi je ale často požadaek na častý rozběh a zastaení motoru, kdy inutím teče proud několikanásobně yšší, než je jmenoitá hodnota proudu ustáleném chodu. Naíc je důsledku poklesů otáček proměnliý průtok chladícího média. Je proto nutné zajistit cizí chlazení motoru, jinak by mohlo dojít i ke zničení stroje. Větší oteplení způsobují také rekenční měniče, které důsledku ysokých napájecích rekencí způsobují ětší dielektrické ztráty, než při napájení ze sítě harmonickým napětím. Chlazení může být realizoáno jako přímé, kdy přichází do styku chladící médium přímo s chlazenou částí nebo nepřímé, kdy je předááno teplo chladícímu médiu přes jinou část stroje. Ventilátory se použíají axiální, kdy je chladící zduch poháněn odoroně s hřídelí do stroje. Axiální entilátor žene do stroje menší množstí zduchu, ale teplo je odáděno s menšími ztrátami. Dalším druhem entilátoru je radiální, který dodáá ětší množstí zduchu pod ětším tlakem. V některých případech nemá stroj žádný entilátor a je chlazen pouze prouděním chladícího média důsledku rozdílu teplot, nebo otáčením rotoru. [13]

30 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů Vli rekenčních měničů na asynchronní motory Půodní asynchronní motor byl naržen a proozoán trojázoé síti s harmonickým napětím a po celou dobu existence tohoto typu motoru byly jeho lastnosti a choání narhoány tak, aby byly maximálně potlačeny parazitní lastnosti, které mají negatiní dopad na účinnost stroje, izolační systém, žiotnost, atd. Velká část těchto potlačoaných lastností, předeším děje, které jsou záislé na časoém průběhu magnetických a elektrických eličin, se zýraznila po masoém nasazoání rekenčních měničů do běžného proozu na konci minulého století. Frekenční měniče mají ýhodu tom, že pomocí nich lze motor řídit eektiněji a s ětší přesností. Zpočátku byl asynchronní stroj konstruoán pro sinusoý průběh napájecího napětí, což rekenční měniče nemají. Při použití pulzně šířkoé modulace (PWM) napětí na ýstupu z měniče sinusoý průběh ani nepřipomíná a náší množstí nežádoucích yšších harmonických do soustay měnič motor. Průběh napětí s PWM má elkou strmost, která může dosahoat i 10 kv.μs -1, což značně namáhá izolační systém. Nejčastějšími yššími harmonickými, které se yskytují u PWM měničů, jsou 5. a 7. nebo 11. a 16. harmonická, které jsou typické pro šesti a 12-pulzní měniče. Tyto yšší harmonické jsou příčinou zniku radiálních sil mezi statorem a rotorem a oliňují tak choání stroje a znikající ibrace. [7][8] Ložiska Kalita ložisek má elký li na chod točiého stroje a jsou nímána jako nejdůležitější součást stroje z pohledu bezdemontážní diagnostiky. Je třeba jim ěnoat pozornost již při nárhu stroje. Jsou to konstrukční prky zajišťující uchycení hřídele rotoru ke štítům stroje a zároeň umožňující otáčení rotoru. Použíají se ložiska aliá a kluzná Valiá ložiska Jak již bylo zmíněno, aliá ložiska jsou sama o sobě zdrojem ibrací. Skládají se z nějšího a nitřního kroužku, aliých elementů mezi kroužky a klece zajišťující ronoměrné rozložení aliých elementů po obodu. Valié elementy mohou být álce nebo koule, které se při otáčení stroje odalují e sých drahách. [7] Teoreticky by se měly kuličky odaloat ose ložiska, tedy po přímce a dotyk kuličky s kroužkem by měl nastat pouze jednom bodě. Takoý sta se nazýá čistý aliý pohyb. Vliem ýrobních a konstrukčních tolerancí nedochází k čistému alení. Vibrace na ložiscích se měří na nějším kroužku, nebo na pouzdře. Na kmity aliých ložisek má li: druh zatížení, ýrobní kalita a konstrukce ložiska, otáčky, mazání, četnost a druh škodliých procesů. Tyto podněty mohou způsobit kmitání rozsahu 1 Hz až 100 khz, kam patří i pro čloěka slyšitelná oblast. Výrazné jsou e spektru ibrací rotační rekence klece ložiska, přealoací rekence nitřního a nějšího kroužku, rekence rotace aliého elementu a rekence

31 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 30 přealoání aliého elementu na obou aliých drahách. Jednotlié součásti aliých ložisek jsou yrobeny s určitým zlněním, které má nejetší li na ibrace ložisek. Nejětší podíl ibrací má nější kroužek, takže práě ten by měl být nejlépe usazen a opracoán. Druhý nejětší li na ibrace aliých ložisek má tar a rozměr aliých elementů. [7] Kluzná ložiska Tento typ ložisek umožňuje rotační pohyb dou tělěs díky zájemnému klouzání dou kroužků s malým třením a yužitím kluzné kapaliny. Ložisko má záměrně ytořenou ůli mezi kluznými plochami, kde se nachází mazací kapalina, tz. klínoá mazací rsta. Při nuloých otáčkách dochází k poklesu hřídele a přiblížení kluzných kroužků až k dosedu nitřního kroužku na nější. Tím se ytoří kapalinoý klín. Otáčení hřídele působí na mazací kapalinu a tlačí ji e směru otáčení, což při určitých otáčkách yolá ztlakoou sílu ětší než je síla působící na čep (například graitace) a dojde ke zdihu čepu směrem k ose nějšího kroužku. Čím jsou otáčky yšší, tím ětší ztlak působí na hřídel a dochází k přibližoání osy čepu k ose nějšího kroužku. [7] Obrázek 7: Poloha čepu ložisku při různých otáčkách Skutečnost, že čep při otáčení plae a netře o nější kroužek je důležitá z pohledu bezpečného proozoání stroje. Pokud jsou kluzné plochy ložiska dostatečně kalitně opracoány, tak jako plaání čepu je poažoána i situace, kdy je mezi čepem a nějším kroužkem minimální rsta mazací kapaliny, což může být i 1 mm. Zlepšení soustřednosti se dosahuje úpraou nitřního opracoání ložisek tak, že jsou ytořeny dě nebo tři klínoé rsty po obodu nějšího kroužku s náběhem e směru otáčení. Tím je dosaženo dou nebo tří míst s pomocným ztlakem a hřídeli stroje je ložiskem nucena přesnější poloha ůči ose statoru. [7]

32 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 31 Obrázek 8: Ložisko pro yšší soustřednost čepu Pro yšší bezpečnost ložiska je dobré, když je minimální mazací rsta co nejsilnější. Čím je ale ětší minimální mazací rsta, tím je yžadoána ětší ložiskoá ůle, což je nepřípustné z pohledu třecích ztrát a ětší náchylnosti ke kmitání hřídele. Proto se jako maximální tloušťka mazací rsty použíá čtrtina ložiskoé ůle. Nosnost mazací rsty klesá s druhou mocninou elikosti ložiskoé ůle, takže čím je ložiskoá ůle menší, tím je nosnost mazací rsty ětší a tím je i zatížitelnost ložiska etší. Tato ůle se ošem musí narhoat také s ohledem na minimální tloušťku mazací rsty. Se spráným mazáním souisí také nutnost přiádět mazací kapalinu do ložiska. Pro hodný ýběr místa příodu je důležitý směr otáčení hřídele a místo nejětšího zatížení ložiska. Mazací kapalinu je nutné přiádět do ložiska místě, které je při běhu stroje zdáleno od čepu, aby byl zaručen znik klínoé rsty a místo zatížení bylo mazáno co nejdříe a bez předehřátí. Pokud nejsou ložiska spráně mazána, dochází k jejich opotřebení liem tření, které je dále záislé na dokonalosti opracoání kluzných ploch, poaze zatížení, materiálu ložisek, nehodně řešených mazacích drážkách, atd. Opotřebení a následným poruchám ložisek je nejtěžší zabránit při mimořádných proozních událostech, což může být například porucha mazacího zařízení, tepelné nebo mechanické přetížení. [7] Ložiskoé proudy Ložiska jsou důležitou částí točiých strojů, která umožňují otáčení rotoru. Kromě mechanických poruch se ložiscích yskytují i poruchy způsobené elektrickým proudem. Ložiskoé proudy jsou jako pojem známy téměř stejně dlouho jako existují elektrické motory, ale současné době je tato problematika ještě aktuálnější, například díky rozšířenému použíání rekenčních měničů. V případě, že je motor napájen ze sítě, uažujeme jen galanicky spojené cesty proudu, ale při napájení z měniče je třeba uažoat i ysokorekenční proudy tekoucí kapacitními azbami, které mohou některých případech přeládat nad galanickými. Ložiskoé proudy se elmi obtížně měří a obtížně se zjišťuje příčina této poruchy. Elektrické opotřebení ložisek je dáno třemi ději: Působením trale procházejícího proudu ložiskem důsledku tralého styku aliých tělísek s kroužky ložiska. Opotřebením mazia liem jiskroých, či obloukoých ýbojů, liem kapacit. Oblouky a jiskřením je mazio znehodnocoáno a jeho mazací schopnost klesá.

33 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 32 Elektrochemickými ději ložisku. Obrázek 9: Poškození ložiskoými proudy na nějším kroužku Na obrázku 9 je znázorněn příklad poškození ložiskoými proudy na nějším kroužku ložiska. Jsou to příčné rýhy kroužku iditelné okem, šířka asi 5 mm a tloušťka 0,5 až 0,6 mm. Toto poškození se nazýá alcha a yskytuje se na nějším i nitřním ložiskoém kroužku. Poškození podobě mikrokráterů na aliých tělískách jen ýjimečně přesahují 20 μm. Ložiskoým proudům se zabraňuje například kalitně proedeným překlenutím ložisek tak, aby proudy tekoucí motoru neprotékaly ložisky. K tomuto účelu se použíají hodně umístěné kartáče odiě spojující stator se hřídelí. [12]

34 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 33 2 VLIV KONSTRUKČNÍHO A MATERIÁLOVÉHO PROVEDENÍ KLECE ASYNCHRONNÍHO MOTORU NA JEHO BEZPEČNOST A ŽIVOTNOST Jak už bylo uedeno ýše, rotor má elký li na chod celého motoru. Asynchronní motory se nejčastěji použíají s kotou nakrátko, které s sebou nesou také speciické požadaky a záady. Dnes je průmyslu důležitá nejen kalita a spolehliost yrobeného rotoru, ale čím dál ětší důležitost má i cena a úspora materiálu, která současně nutí k proozu motorů na hranici jejich možností. To způsobuje častější poruchy klecí liem nadměrného namáhání elektrodynamickými silami, které mohou přesahoat mez penosti materiálu klece. Tyto elektrodynamické síly jsou způsobeny protékajícími proudy e odičích statoru a rotoru a při ysokých proudech mají nežádoucí li, který mechanicky namáhá i rotoroou klec. Pro odiče protékané proudem je působící síla dána ztahem F 2 = i 2 dl l 2 x B 1 (2-1) kde F2 je ektor síly působící na element odiče dl2, i2 je proud protékaný elementem odiče dl2 a B1 je ektor magnetické indukce ytořené proudem i1 e odiči l1. [17] Obrázek 10: Siloé působení mezi odiči Po matematickém yjádření magnetické indukce a úpraě ztahu pro nepřímé odiče dostaneme ztah pro působící sílu na odič 1 F 1 = 2l 1μ r a i 1i 2 [ ( a l 1 ) a l 1 ] (2-2) kde µr je relatiní permeabilita, a je zdálenost působících odičů, i1 a i2 jsou proudy jednotliých odičů. Relatiní permeabilita není konstantní a je záislá na magnetické indukci, resp. na její okamžité hodnotě, zubu rotoru. [17]

35 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů Hm μ r ,5 1 1,5 T 2 B Obrázek 11: Znázornění záislosti relatiní permeability na magnetické indukci Pro materiál s maximální relatiní permeabilitou µrmax = 4000 jsou působící síly na rotoroé tyče 4000x ětší, než případě umístění tyčí e zduchu. Tyto síly se opakují 4x za periodu skluzoé rekence, protože magnetická indukce se zubu rotoru změní 2x za půlperiodu skluzoé rekence. Cyklické namáhání snižuje mez penosti tyčí. Ty nejsou hladké jako zkušební tyčinka, ale mají podstatně hrubší porch daný drsností drážky a důsledností uložení plechů rotoru. Tyče se z těchto důodů neposuzují podle meze penosti, ale spíše podle meze únay materiálu, která může ést ke zniku trhlin liem cyklických namáhání. Trhliny mohou být elmi malé, ale postupně se rozšiřují a zyšují hlučnost stroje. V mezním případě může dojít až k roztržení tyče, nebo kruhu a přerušení proudoé cesty. Na znik trhlin má li také chládnutí klece po odlití, po přechodoých staech nebo po rozběhu díky rozdílným teplotním roztažnostem klece a plechů rotoru. Při těžkém rozběhu motoru je proud rotoru ytlačen, liem skineektu, do horní části tyčí a teplota zde může dosahoat krátkodobě až 500 C zatímco spodní část tyčí má asi 80 C. Tímto zniká tyči elasticko-plastické namáhání. Velký teplotní rozdíl má snahu tyč ohnout, což může mít také za následek znik trhlin. [17] K nežádoucím siloým účinkům dochází případech, kdy: ede íce proudoodičů paralelně, odiče se nachází blízkosti eromagnetika, proudoé dráze se nachází zakřiení odiče nebo změna jeho průřezu. Všechny tyto liy znikají rotoru a působí na klec. Tyče rotoru předstaují paralelní odiče, plechy jsou eromagnetikum, na které tyče těsně doléhají a zakřiení a změny průřezu odičů předstaují přechody tyč kruh.

36 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů Obrázek 12: Zkouška rotoroých tyčí pomocným magnetickým obodem Legenda: (1) Pomocný magnetický obod, (2) Zkoušený rotor Zda je rotor spráně yroben je nutno oěřit předmontážní zkouškou. Pro měření je možné použít například pomocný magnetický obod na ose zolené rotoroé tyče a měří se jeho hodnoty, např. příkon, záislosti na lastnostech jednotliých tyčí pro různé rekence, typicky 0,5, 5 a 50 Hz. [4] 2.1 Odléání rotoroé klece ASM Odléání hliníkoých rotoroých klecí asynchronních motorů se proádí podle přesně deinoaných ýrobních postupů, při kterých je nutno dodržoat čistotu, dané teploty, způsob předehříání, rychlost chládnutí, atp. [4] Klece asynchronních motorů se yrábí odléáním ze slitin hliníku nebo sažoáním měděných tyčí a kruhů. Nejčastěji se použíá slitina Al 99,5 s peností tahu 100 MPa. Tato penost platí pro zkušební tyčinku, ale odléané tyče mají penost nižší. [17] Díky nestejnému pootočení rotoroých plechů může docházet k lokálním zúžením tyčí a ytoření schodoitého taru tyčí. Takoý tar odlitku je popsán kapitole 3 a usnadňuje znik trhlin tyčích, podobně jako nedodržení technologie lití nebo ýroby rotoroého sazku, nebo použití nehodného materiálu pro ýrobu klece. V průběhu proozu se toří trhliny liem odstřediých sil, elektrodynamických sil, tepelnou roztažností a ibracemi. Slitina Al 99,5 se skládá z 99,5% Al, 0,3% Fe, který se taením zyšuje, 0,1% Si a zbylých 0,1% toří Cu, Mn, Ni, Ti, Zn. Al 99,5 není příliš hodná pro elké stroje a má ětší, přibližně dojnásobný, tepelný součinitel roztažnosti než rotoroý sazek. Při pokojoé teplotě má tato slitina penost tahu 100 MPa, ale při 100 C je penost asi poloiční. I malý podíl železa e slitině má negatiní dopad na možnost torby trhlin kůli snížení plasticity materiálu. To je

37 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 36 částečně kompenzoáno přítomností křemíku a mědi, které naopak zyšují celkoou plasticitu klece. [17] Při odléání se dodržuje teplota C. Při této teplotě má hliník malou iskozitu, která je ale zhoršoána porchoými oxidoými rstami. Teplota tuhnutí klece je 658 C. Kalitu odlitého rotoru oliňuje možnost nerušeného smrštění při chládnutí, což je praxi elmi obtížné splnit. Aby byla klec peně upeněna na rotoroém sazku, nesmí být mezi nimi žádná ůle a to předstauje problém při chládnutí klece, protože rotoroý sazek určitém okamžiku zastaí smršťoání klece a způsobí ní značné pnutí. V prní ázi se dostanou tyče do stau pružné napjatosti, ale při dalším smršťoání budou tyče namáhány až k mezi penosti nebo i za ni a dojde k přetržení nebo značnému porušení jedné nebo íce tyčí. Smrštění tyčí při chládnutí je záislé na nečistotách, materiálu plechů a jejich izolace, ale pro slitinu Al 99,5 je to asi 0,75% celkoé délky tyče. To může znamenat smrštění např. 3,6 mm při délce rotoru 500 mm. K porušení klecí dochází zúžených místech tyče, což může být případ zmíněné špatně odlité tyče schodoitého taru nebo liem chybějícího materiálu tyče. Dalším rizikoým místem je přechod tyč zkratoací kruh. [17]

38 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 37 3 ANALÝZA POSKYTNUTÝCH VZORKŮ JEDNOTLIVÝCH KOMPONENT EL. STROJŮ S EXISTUJÍCÍMI VADAMI Na následujících stranách jsou analyzoány poruchy částí el. motorů, které byly, spolu s dílčími inormacemi, pro tyto účely poskytnuty ýrobcem. Jedná se o adné části, které byly yřazeny průběhu ýroby nebo zkoušení a není možné je jejich stáajícím stau použíat proozu. V další části kapitoly jsou rozebrány záznamy ze serisních zásahů z mimořádných událostí na el. strojích. 3.1 Neúplně odlité klece Klec asynchronního motoru Obrázek 13: Vzorek č. 1 Neúplně odlitá klec ASM Na obrázku 13 je klec asynchronního motoru se sešikmenými tyčemi, která se použíá k odstranění kýání rotoru. Jednou z ad tohoto zorku je, že orma klece nebyla při odléání úplně yplněna slitinou hliníku, protože jedna z lopatek je neúplná. Tyto lopatky pomáhají íření zduchu uzařeném motoru. Pokud by byla tato klec použita motoru, způsoboala by hmotoou neyáženost rotoru a tím nežádoucí ibrace. Nedolitá lopatka by zároeň zhoršoala proudění zduchu a tím i chlazení. Důodem této ady může být sesypaný písek z ormy do prostoru lopatky, chybně zolený odléaný materiál, který neyplnil celou ormu nebo jiné nedodržení ýrobního postupu.

39 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů Klec reluktančního motoru Obrázek 14: Vzorek č. 2 Neúplně odlitá klec reluktančního motoru Vzorek č. 2 je klec reluktančního motoru, která nebyla kompletně yplněna materiálem při odléání a tyče jsou některých případech dokonce přerušené. Motor s tímto rotorem by měl ýrazně horší lastnosti. Vznikaly by elké proudoé špičky, díky kterým by ybaoala proudoá ochrana a praděpodobně by se motor ani nerozběhl. Jedná se o záažnou adu odléání a klec je tedy naprosto nehodná pro použití motoru a musí být odlita klec noá. Póroitost na porchu klece je praděpodobně způsobena odléáním pískoé ormě a nemusí nutně znamenat, že je klec póroitá i unitř materiálu. Nedokonale odlitá klec se při ýrobě indukčních strojů yskytuje přibližně 0,25% případů. [19]

40 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů Mezizáitoý zkrat Obrázek 15: Vzorek č. 3 Mezizáitoý zkrat Obrázek 16: Vzorek č. 4 Mezizáitoý zkrat Vada zorků č. 3 a 4 je opět patrná z obrázků 15 a 16. Jedná se o statory s adou izolace inutí, která způsobila mezizáitoý zkrat jedné z ází. Jak již bylo zmíněno kapitole 1, mezizáitoý zkrat je způsoben porušením izolace liem mechanického namáhání, nebo napěťoými pulzy o elké amplitudě a strmosti. Následkem mechanického nebo elektrického opotřebení znikne zkrat nejpre jenom místě a pokud není porucha čas odhalena a stroj odpojen od napájení, bude zkrat tepelně namáhat izolaci e sém okolí a rychle dojde k ypálení izolace na elké ploše. To se projeí zýšeným odběrem proudu, zápachem a opálením inutí e

41 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 40 šech místech zkratu. Další možnou příčinou je niknutí lhkosti do nitřních částí inutí motoru nebo niknutí mazacího tuku, který na sebe liem kondenzace naáže lhkost a ta narušené izolaci způsobí snížení elektrické penosti izolace. Ke kondenzaci lhkosti může dojít také při proozoání prostředí s elkými teplotními ýkyy. Tato ada se yskytuje u 0,14% yrobených strojů. [19] 3.3 Vadný statoroý plech Obrázek 17: Vzorek č. 5 Ohnutý statoroý plech Tento zorek předstauje stator, který má e sazku plechů jeden plech ohnutý. Z pohledu elektromagnetického to podstatný li na magnetické lastnosti statoru nemá, protože se jedná o krajní plech. Tato ada ošem má li na produkoaný hluk stroje. Vliem proměnného magnetického pole místě průhybu, působí na odstáající část plechu proměnná síla. Tato síla přerušoaně přitahuje odstáající část plechu a pokud je síla ětší, než tuhost plechu, bude docházet ke kontaktu plechu se zbytkem statoroého sazku, což bude generoat hluk a axiální ibrace. Ohnutý plech e sazku může být způsoben chybou e ýrobě, například ohnutí před slisoáním statoru liem nehodné manipulace nebo nedodržením roztečí děr pro nýty, čímž dojde k prohnutí plechu při lisoání s plechy jiných rozměrů. Další možnou příčinou této ady je pád nebo jiná neopatrná manipulace po ukončení ýroby nebo proozu. Rozměroá ada statoru se yskytuje asi u 0,13% strojů [19]. Je také možné si šimnout olného otoru pro stahoací šroub nebo tyč uprostřed ohnuté části plechu. Pokud by byly osazeny šechny stahoací šrouby, pro které byly e sazku ytořeny otory, došlo by k rozdělení odstáající části na dě menší a také k podstatnému zmenšení zdálenosti mezi statoroým sazkem a ohnutou částí posledního plechu.

42 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů Zadřené ložisko Obrázek 18: Vzorek č. 6 Zadřené ložisko Toto kluzné ložisko se nachází e štítu motoru a nese známky zadření, což by za proozu stroje mohlo být zdrojem hluku a ibrací. Na obrázku je iditelná obroušená lesklá oblast, která se za chodu motoru dotýká jednoho nebo íce upeňoacích elementů. Během ocení bylo ložisko pootočeno mimo sou osu, aby byla idět obroušená místa. Takoé ložisko musí být yměněno. Příčinou zadřeného ložiska může být například porucha mazání nebo nadměrné přetěžoání stroje. Ložiska mohou být přetěžoána také liem nesymetrického elektromagnetického pole statoru nebo přítomností neýahy rotoru. Zadřené ložisko se yskytuje asi e 2,1% yrobených strojů [19].

43 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů Poškození inutí statoru rázoou lnou Obrázek 19: Vzorek č. 7 Poškození inutí statoru rázoou lnou Obrázek 20: Vzorek č. 7 Poškození inutí statoru rázoou lnou detail inutí tomto případě není poškození iditelné okem

44 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 43 Obrázek 21: Vzorek č. 8 Poškození inutí statoru rázoou lnou Obrázek 22: Vzorek č. 8 Poškození inutí statoru rázoou lnou detail inutí tomto případě není poškození iditelné okem Vzorky č. 7 a 8 byly poškozeny při testoání elektrické odolnosti izolace. Tato zkouška se proádí při ýstupní kontrole. Testuje se tím elektrická penost izolace inutí mezi záity jedné áze i mezi jednotliými ázemi tak, že se sleduje průběh rázu a poronáá se s průběhy jiných ází stejného motoru. Ze statistického hlediska je nepraděpodobné, že by měly dě áze motoru identickou poruchu, proto se takto poronáají mezi sebou. Před tím, než byla zaedena zkouška rázoou lnou, se zkoušela elektrická penost inutí ůči zemi nebo kostře. Vzorky č. 7

45 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 44 a 8 neprošly touto zkouškou, což znamená, že byla elektricky proražena izolace inutí a toto proražené inutí musí být yměněno za noé. Místo, kde došlo k proražení izolace se hledá obtížně a pouhým okem je prakticky nepozoroatelné. Proražené místo se může nacházet kdekoli e inutí, takže i kdyby bylo pozoroatelné okem, ale nacházelo se unitř drážky, tak nejsme schopni určit polohu průrazu. Pokud by se motor připojil k napájení, došlo by k mezizáitoému zkratu a jeho rozšíření po inutí, podobně jako u zorků č. 3 a 4. Porušenou izolací po zkoušce rázoou lnou býá postiženo asi 0,7% strojů. [19] 3.6 Přerušené statoroé inutí Obrázek 23: Vzorek č. 9 Přerušené statoroé inutí Přerušené statoroé inutí je jedna z méně častých ad elektrických strojů, ale způsobuje disunkčnost motoru, protože jednou z ází neteče proud a nemůže tedy být ytořeno tříázoé točité magnetické pole. Vytoří se nesouměrné douázoé pole. Motor by se praděpodobně sám nerozběhl, ale pokud ano, protékaly by zbylými děma ázemi elké proudy a mohlo by dojít i ke spálení motoru. Dalšími projey mohou být například jiskření mezi přerušenými částmi inutí, zýšená teplota motoru, zápach okolí motoru nebo nepraidelný chod. Motor je nutné yměnit nebo demontoat a přeinout. Asi 0,19% elektrických indukčních strojů má, po ukončení ýrobního procesu, přerušené statoroé inutí. [19]

46 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů Přehříající se motor Obrázek 24: Vzorek č Přehříající se stator Obrázek 25: Vzorek č Přehříající se stator čelo inutí U tohoto zorku motoru docházelo k ybaoání tepelné ochrany. Tepelná ochrana býá řešena pomocí bimetaloého pásku, přes který prochází proud. V případě, že některá z ází je namáhána nadproudem, bimetal se ohřeje a liem zýšené teploty, nad určitou mez, ybaí ochrana a přeruší se obod. Opětoné spuštění motoru je možné po ochlazení bimetalu. Vada tohoto motoru může být některé z ází, ze které praděpodobně uniká proud jinou cestou a tato áze tedy odebírá ětší proud než je jeho jmenoitá hodnota. Únik proudu může být způsoben porušenou izolací inutí jedné áze a proud uniká přes kostru stroje. Zýšení proudu o 5% může znamenat oteplení inutí o 10 C a tím snížení žiotnosti izolace inutí na poloinu. Tato ada není iditelná pouhým okem a k diagnostice je zapotřebí laboratorní ybaení.

47 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů Meziázoý zkrat Obrázek 26: Vzorek č. 11 Meziázoý zkrat Obrázek 27: Vzorek č. 11 Meziázoý zkrat detail inutí Vzorek č. 11 obsahuje meziázoý zkrat e inutí statoru. Tento zkrat byl zjištěn ranném stádiu, je obtížně pozoroatelný pouhým okem, ale předstauje pro motor záažnější riziko než mezizáitoý zkrat jedné ázi, protože mezi jednotliými ázemi je nesronatelně ětší rozdíl potenciálů a tedy i zkratoý proud je elký. Průchod zkratoého proudu zároeň oliňuje okolní

48 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 47 odiče sým silným elektromagnetickým polem. Na obrázku 27 je porušená izolace označena, ale i přes to je obtížně iditelná. Při zjištění meziázoého zkratu musí být motor ihned odpojen, čímž se zamezí úplnému zničení inutí a případnému pořáru. Proražené inutí je možné ysekat a nainout noé, ale je to na zážení u každého motoru dle náročnosti a ýhodnosti tohoto řešení. V některých případech je ýhodnější motor yměnit za noý. Tato ada se projeuje asi u 0,47% yrobených motorů. [19] 3.9 Prasklá rotoroá klec Obrázek 28: Vzorek č. 12 Prasklý zkratoací kruh rotoru ASM [18] Na obrázku zorku č. 12 se nachází rotor elkého asynchronního motoru s kotou nakrátko, který má prasklý zkratoací kruh. K záadě mohlo dojít důsledku značného přetěžoání motoru, což způsoboalo nadměrné oteplení rotoru. Tím byla snížena penost kruhu a došlo k jeho ětšímu roztažení. Při následném chládnutí došlo k roztržení kruhu díky pnutí při smršťoání. Protože se jedná o motor poměrně elkých rozměrů a ýkonu, síla potřebná k roztržení masiního zkratoacího kruhu musí být značná a je proto třeba daných proozních podmínkách zážit použití stroje o yšším ýkonu, který nebude tak přetěžoán. V tomto případě se jedná o neopraitelnou záadu a rotor nebo celý stroj musí být nahrazen jiným.

49 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů Elektroeroziní poškození hřídele Obrázek 29: Vzorek č Elektroeroziní poškození hřídele [18] Vzorek č. 13 má zničenou část hřídele místě, kde bylo uloženo ložisko. Hřídel je poškozená, praděpodobně od ýbojů mezi hřídelí a ložiskem, takže se jedná o elektroeroziní poškození. Elektroeroze spočíá působení ýbojů mezi odiými materiály, které se po částech taí a z malé části odpařují. Podle míry poškození je po stažení ložiska možné zkorodoaný materiál hřídele obrobit, naařit noý materiál a ybrousit na požadoanou hrubost. Ložisko bude praděpodobně použito noé, protože je praděpodobné, že je půodní ložisko také poškozeno ýboji.

50 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů Vli nespráně proedené analýzy rekenčních spekter Na základě spolupráce edoucího diplomoé práce, doc. Veselky, s irmou Hudeczek Serice, s.r.o. mi bylo umožněno realizoat praktickou část práce s touto irmou a získat k analýze některé podklady z iremního archiu pro seznámení s problematikou. Jedním z poskytnutých podkladů je pojednání o liu nespráně proedené analýzy rekenčních spekter. V nejmenoané irmě se nacházel asynchronní motor s kroužkoou kotou, u kterého předchozí diagnostická irma proáděla diagnostiku měřením ibrací stroje. V protokolu bylo uedeno, že se jedná o adná ložiska a motor by měl být odeslán na oprau. Jednalo se o důležitý motor, bez kterého nebyl možný prooz celé irmy. Parametry motoru byly: Typ motoru 1V Stator Rotor Výkon 6 kv, 74,8 A 1 kv, 389 A 630 kw, S1 Otáčky 743 min -1 Hmotnost 5790 kg Rok ýroby 1981 Tabulka 1: Štítkoé parametry měřeného motoru [18] Proozoatel měl k dispozici jeden náhradní motor, za který ten půodní yměnil a odeslal na oprau ložisek. Nahrazený motor se ale choal podobně a byla znou přizána stejná diagnostická irma, jejíž praconíci opět dospěli k názoru, že se jedná o adná ložiska. Poté byla k případu pozána jiná irma, aby proedla analýzu motoru. [18] 7 mms RMS Hz 1000 Obrázek 30: Frekenční spektrum měřícího bodu diagnostikoaného motoru [18]

51 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 50 V uedeném rekenčním spektru, které měřila půodní diagnostická irma, se nenachází známky poškozeného ložiska. U aliých ložisek se poruchy, dle jejich pokročilosti, projeují pásmu 400 Hz až 60 khz. 7 mms RMS Hz 200 Obrázek 31: Detail změřeného rekenčního spektra [18] Z detailu diagnostikoaného rekenčního spektra je zřejmé, že maximální amplituda ibrací má rekenci 100 Hz, což nasědčuje nesymetrii elektromagnetického pole statoru. Proměřením yměněného motoru nebyla odhalena žádná záada. Vzhledem k tomu, že motor byl spouštěn pomocí odporoého spouštěče chlazeného izolačním olejem, byla přesunuta pozornost ke spouštěči. Analýza izolačního oleje ukázala, že olej neyhooal žádném z požadaků a díky snížené izolační schopnosti docházelo k ypaloání a znečišťoání odporníků. [18] 2 1 Obrázek 32: Vzorek č Poškozená izolace odporníku [18] Legenda: (1) Znečištěné odporoé plechy, (2) Elektrické průrazy

52 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 51 Z ýše uedeného obrázku je patrné znečištění od propáleného izolačního oleje na segmentech odporníku. Při startu motoru, kdy odporníkem procházely elké proudy, docházelo oleji k průrazům a opaloání segmentů odporníku. Obrázek 33: Vzorek č Upadený odporoý plech [18] Obrázek 34: Vzorek č Zkratoaný odporník upadeným plechem [18] Jeden z odporoých plechů byl dokonce upadený a ležel na spodní řadě odporoých segmentů. K proozu motorů s odporoými spouštěči se pojí také údržba odporníků a ochrana před jejich

53 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 52 zkratem nebo jiným poškozením. Při proozu může docházet k porušení izolace odporoých plechů a následným zemním zkratům, které sebou nesou i přenášení materiálu plechů a jejich upaloání. Pokud důsledku ýbojů upadne některý z odporoých plechů, změní se celkoý odpor odporníku a nastaoání parametrů motoru pomocí tohoto odporníku nebude přesné. V horším případě může upálený plech spadnout na jiné unkční segmenty a yřadit je tím z celkoé hodnoty odporu spouštěče. Takto zniklá nesymetrie napětí a proudu oliňoala chod motoru. Proozoateli bylo proto doporučeno, aby demontoal motor a proedl kontrolu inutí, drážkoých klínů a drážkoé izolace. Po demontáži byl objeen odřený pruh po celém obodu rotoru jedné sekci rotoroých plechů. Toto odřené místo bylo nalezeno také na statoru. Důodem bylo to, že při poruše spouštěče došlo motoru k elké nesymetrii magnetického pole a průrazu magnetického obodu, přičemž kousek odlétajícího kou způsobil zkrat magnetického obodu. Proozoatel stroje se poté rozhodl yměnit poškozený spouštěč za noý elektronický spouštěč a po opraě byl motor opět nasazen do proozu. [18] Při měření ibrací, za účelem diagnostiky poruchy stroje, je nutné dobře oládat nejen měřící přístroje, ale i diagnostické metody. Díky opakoané špatné diagnostice motoru půodní irmou byl proozoatel nucen inestoat do opray dou poškozených motorů a na šest týdnů zastait prooz toárny.

54 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů Protokol o posouzení příčin nadměrných ibrací a oteplení pohonu čerpadla Dalším poskytnutým podkladem je protokol z opray čerpací stanice sestáající z čerpadla, poháněcího elektromotoru a rekenčního měniče, který napájel elektromotor. Tato sestaa ykazoala nadměrné oteplení a ibrace. Technici proedli diagnostiku a nárh opatření. Poháněcí elektromotor měl parametry 250 kw, 400 V, 990 min -1. Napájen byl z rekenčního měniče a proozoán na 1230 min -1, což byly jmenoité otáčky poháněného čerpadla. Vyšších otáček motoru bylo dosaženo zýšením rekence z 50 Hz na asi 61 Hz, při nichž ýrobce motoru údajně schálil proozoání zařízení. [18] Poháněcí motor Poháněné čerpadlo Krytí IP55 Průtok 444 l/min -1 Norma EN Otáčky 1230 min -1 Napájecí síť 50 Hz Dopraní ýška 38 m Výkon 250 kw Výkon 191 kw Jmenoiné napětí D/Y 400/690 V Průměr oběž. kola 470 mm Jmenoitý proud D/Y 433/251 A Hmotnost 2150 kg cos φ 0,88 Jmenoité otáčky 990 min -1 Hmotnost 1700 kg Tabulka 2: Štítkoé údaje elektromotoru a čerpadla [18] Při diagnostice byly sledoány následující parametry: teploty ložisek elektromotoru a čerpadla, ibrace ložisek elektromotoru a čerpadla, napájecí napětí a proud odebíraný elektromotorem s analýzou yšších harmonických, posouzení proedení a uložení konstrukce pro spojení čerpadla a elektromotoru, posouzení technické dokumentace soustrojí z hlediska dimenzoání napájecích obodů soustrojí. [18] Měření teplot a ibrací bylo proedeno na sedmi místech soustrojí podle přiložené otodokumentace.

55 T DIPLOMOVÁ PRÁCE Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 54 M2R C1R M2A C2A M1R M1A C2R Obrázek 35: Rozmístění měřících bodů na soustrojí [18] Označení C značí body měření na čerpadle, M body při měření na motoru, A je axiální směr a R je radiální směr měření ibrací. V průběhu měření se teplota ložiska motoru stále zyšoala, jak ukazuje následující průběh. 100 C :00 0:28 0:57 1:26 1:55 2:24 2:52 3:21 t Obrázek 36: Průběh teploty na ložisku motoru [18] Z grau je zřejmé, že po 3 hodinách proozu motoru na plný ýkon se teplota ložiska motoru neustálila a stále rostla s náznakem pomalého ustaloání. Takto by teplota praděpodobně rostla odhadem ke 100 C. Pro bližší určení zdroje tepla byla změřena také teplota ložiska čerpadla. hod.

56 T DIPLOMOVÁ PRÁCE Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů C :00 0:28 0:57 1:26 1:55 2:24 2:52 3:21 t hod. Obrázek 37: Průběh teploty na ložisku čerpadla [18] Z průběhu teploty ložiska čerpadla je patrné, že teplota se ustálila přibližně po 2 hodinách proozu na plný ýkon a to na hodnotě 51 C, takže se nejedná o zdroj nadměrného oteplení a problémoé místo soustrojí. Měřením eektiních hodnot rychlosti, zrychlení a amplitud ibrací a pomocí rychlé Fourieroy transormace byla sledoána rekenční spektra amplitud a jejich změny při oteploání motoru. Na začátku zkoušky, když měl motor teplotu okolí, byla e spektru dominantní amplituda ibrací o rekenci 122,5 Hz, což odpoídá nesymetrickému elektromagnetickému poli motoru. S nárůstem teploty se tato amplituda zásadně neměnila. Vibrace na 1x a 2x otáčkoé rekence motoru nebyly ýrazné. V měřícím bodě M2R byly naměřeny zýšené ibrace e šech ýznamných složkách, ale zpočátku nedosahoaly aroných hodnot. S oteplením rostly amplitudy radiálních ibrací bodech M1R a M2R přibližně na pětinásobek hodnot naměřených za studena. Po 2 hodinách proozu dosáhla radiální složka ibrací bodě M1R nebezpečných hodnot na rekenci 20 Hz. V bodě M2R byl nárůst ibrací s teplotou roněž alarmující. Skutečnost, že byl motor napájen z rekenčního měniče, je do určité míry zdůodněním nadměrných ibrací a oteplení. Zásadní li ale mělo nedostatečné chlazení spodního ložiska, které bylo chlazeno pouze edením tepla konstrukcí soustrojí, jak bylo sledoáním zjištěno. Dále pak prooz motoru na 1200 min -1, tedy za jmenoitými otáčkami, je zdrojem tepla. Zýšení rekence napájecího napětí z 50 Hz na 61 Hz způsobilo snížení momentu motoru, což plyne z momentoé charakteristiky asynchronního motoru. Aby byl zachoán potřebný moment na hřídeli čerpadla, zrostl proud odebíraný motorem a s druhou mocninou proudu také teplota motoru. [18] Ve spektru ibrací čerpadla se radiálním směru projeoaly rekence 75 Hz a 122,5 Hz, které se přenášely z motoru po hřídeli. V axiálním směru se projeoaly rekence 75 Hz, 102,5 Hz a 122,5 Hz, jejichž amplitudy také nedosahují nebezpečných hodnot a jedná se opět o ibrace přenášené z motoru. Z naměřených hodnot a pozoroaných jeů byly doporučeny následující opatření a nárhy řešení situace:

57 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 56 hodnější řešení pohonu čerpadla by bylo použití čtyřpóloého elektromotoru, jehož otáčky by byly sníženy rekenčním měničem na požadoané otáčky pro chod čerpadla, narhnout cizí chlazení motoru, zláště spodního nedostatečně chlazeného ložiska po úpraě konstrukce soustrojí, umístit rekenční měnič co nejblíže k motoru, tím zkrátit edení na 3 m, nejhorším případě 5 m a použít iltry chránící motor i napájecí síť před šířením yšších harmonických a dořešit zařízení z hlediska EMC. [18]

58 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 57 4 VYHODNOCENÍ A ZOBECNĚNÍ DOSAŽENÝCH VÝSLEDKŮ Tato kapitola se zabýá praktickým měřením a ibrodiagnostikou čerpadla odpadních od proáděných e spolupráci s irmou Hudeczek Serice, s.r.o. a dále oěření liu elikosti neýahy rotoru na ibrace stroje. 4.1 Oěření liu elikosti neýahy na ibrace stroje Cílem měření laboratoři je posoudit elikost ibrací záislosti na elikosti přidané neýahy rotoru rozsahu rekencí napájení Hz a také simuloat sta měřeného čerpadla VT5 čerpací stanici odpadních od z následující kapitoly. Toto měření lze poažoat za simulaci ibrodiagnostiky při ustaení čerpadla VT5, protože nesymetrie elektromagnetického pole se při zatížení stroje projeí zýšenou 1. harmonickou otáčkoé rekence rotoru, stejně jako nesymetrie rotujících hmot. Pro měření byl ybrán tříázoý asynchronní motor s parametry: Výrobce Typ Výkon Napětí Proud EMP Slako u Brna TM90-4X B W Y/D 400/230 V Y/D 4,9/8,5 A Jmenoité otáčky 1400 min -1 Frekence 50 Hz Počet pólů 4 cos φ 0,83 Výrobní číslo Rok ýroby 2014 Tabulka 3: Parametry zkoušeného stroje V prní ázi byl dílně zhotoen zkušební kotouč o průměru 200 mm, deska pro uchycení motoru a upraeno pracoiště e školní laboratoři. Na kotouči se nachází 8 děr se záity pro umístění zkušebních záaží. Tyto otory jsou rozmístěny po 45 a zdáleny 85 mm od osy motoru. Kotouč je yroben ze dou železných částí, které jsou k sobě přiařeny. Na hřídeli motoru je kotouč nasunut a zajištěn pomocí šroubu M8 zašrouboaného radiálně do drážky pro pero, aby nedocházelo k prokluzu kotouče. Proti tomuto šroubu je pro jistotu radiálně umístěn další šroub M4. Oba šrouby jsou jištěny proti poolení axiálně umístěnými šrouby M3, které jsou iditelné na obrázku kotouče č. 38.

59 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 58 Obrázek 38: Zkušební kotouč nasunutý na hřídeli motoru Obrázek 39: Rozmístění otorů pro záaží na zkušebním kotouči Legenda: 1 až 4 - rozmístění záaží při 1. měření, z1 až z4 - rozmístění záaží při opakoaném měření Rozmístění záaží je oleno tak, aby ýsledná neýaha působila na kotouč místě mezi 0 a 22,5, resp. 180 a 202,5. Tím je zajištěna přibližná ekialence mezi umisťoáním záaží o různé hmotnosti do jednoho bodu a postupným umisťoáním íce stejných záaží do bodů 1 až 4, resp. z1 až z4. Obrázek 40: Zolená neýaha

60 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 59 Jako záaží je pro měření použit šroub M5x20 se děma maticemi a zálačkou, která je pro zýšení bezpečnosti zasunuta do připraeného otoru e šroubu. Každému ze 4, resp. 8, umístění na kotouči odpoídá jedno ze 4 záaží o konkrétní hmotnosti. Tyto záaží byly áženy s přesností ±0,01 g. Polohy 1, z1 Záaží 1 Polohy 2, z2 Záaží 2 Polohy 3, z3 Záaží 3 6,09 g 6,05 g 6,15 g Polohy 4, z4 Záaží 4 6,05 g Tabulka 4: Hmotnosti jednotliých záaží Po nasazení kotouče na hřídel motoru bylo proěřoáno, zda není kotouč deormoán. Toto měření je realizoáno pomocí setinoého indikátoru na přední straně kotouče při postupném otáčení kotouče po 22,5. Obrázek 41: Oěření deormace zkušebního kotouče

61 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 60 Pootočení kotouče [ ] Výchylka [μm] 0,0 0,0 22,5 49,0 45,0 134,0 67,5 222,0 90,0 275,0 112,5 282,0 135,0 282,0 157,5 294,0 180,0 318,0 202,5 325,0 225,0 332,0 247,5 334,0 270,0 331,0 292,5 240,0 315,0 105,0 337,5 19,0 Tabulka 5: Vychýlení okraje kotouče záislosti na pootočení hřídele Z naměřených odchylek yplýá, že kotouč je okolí 0 prohnutý o 334 μm směrem k motoru. Tato odchylka může být sama o sobě zdrojem ibrací, což je jeden z důodů měření ibrací motoru nejpre bez kotouče a poté s nezatíženým kotoučem, aby bylo možné posoudit li samotného kotouče na celkoé ibrace stroje.

62 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 61 Obrázek 42: Ukotení zkoušeného motoru k základoé desce Pro ukotení motoru byla použita železná deska o rozměrech 355 x 291 x 12 mm, do které byly místech patek motoru ytořeny záity pro šrouby M8 k uchycení motoru. Tato deska s motorem je dále přichycena k základoé desce laboratoři tak, aby byl zkušební kotouč umístěn mimo základ a nemohlo tak dojít ke kontaktu kotouče se základoou deskou a olinění měření. V důsledku požadaku na měření při různých otáčkách je yžadoáno zapojení umožňující změnu rekence napájení zkoušeného motoru. K tomuto účelu je yužito pracoiště pro laboratorní úlohu ázoání synchronního generátoru na síť. Změnou otáček synchronního generátoru se mění rekence napájení zkoušeného motoru při současné regulaci buzení generátoru tak, aby byl zkoušený motor stále napájen sdruženým napětím 400 V Postup a přípraa měření laboratoři 1. Přípraa pracoiště 2. Spuštění soustrojí. a. Rozběh poháněcího stroje s minimálními otáčkami. b. Nastaení otáček odpoídajících ýstupní rekenci 45 Hz. c. Nabuzení synchronního generátoru k dosažení ýstupního ázoého napětí 196 V. 3. Spuštění zkoušeného motoru bez kotouče. 4. Měření napětí, proudu, rekence, otáček a ibrací na motoru. 5. Postup opakoat pro rekence generátoru rozsahu Hz s krokem 2,5 Hz. 6. Nasazení zkušebního kotouče bez záaží na hřídel motoru a opětoné měření. 7. Přidání záaží 1 na pozici 1 na kotouči a měření stejným způsobem rozsahu rekencí Hz. Tento postup opakoat s postupným přidááním záaží na kotouč. 8. Export naměřených dat o ibracích motoru z přístroje VibXpert a proedení Rychlé Fourieroy transormace. 9. Poronání a yhodnocení ýsledků.

63 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 62 Obrázek 43: Schéma zapojení pracoiště Jak již bylo zmíněno, pro ytoření lastní napájecí sítě zkoušeného motoru byl použit synchronní generátor zapojený pro laboratorní úlohu ázoání synchronního generátoru na síť. Obrázek 44: Zkušební pult

64 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů Obrázek 45: Synchronní generátor použitý pro napájení zkoušeného motoru Legenda: (1) poháněcí stroj, (2) synchronní generátor 3 Obrázek 46: Vypínač a obody pro měření elektrických eličin zkoušeného motoru Legenda: (3) zkoušený motor

65 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 64 Teoretickým ýpočtem je možné určit přibližnou hodnotu rekence, na které se e rekenčním spektru bude neýaha projeoat zýšenou amplitudou rychlosti ibrací. r = n r (4-1) 60 Při měření z1, tedy měření při nezatíženém kotouči, byly naměřeny otáčky motoru pro různé rekence napájení, ze kterých budu ycházet pro přibližný ýpočet otáčkoé rekence, na které by se měla projeit neýaha. 45,00 47, ,50 55,00 ns [min -1 ] nr [min -1 ] r 22,20 23,48 24,45 25,80 27,10 Tabulka 6: Vypočtené a naměřené otáčky a rekence motoru Z naměřených otáček, znalosti rozměrů kotouče a hmotnosti jednotliých záaží je možné, pro předstau, ypočítat odstředié síly působící na záaží podle ztahu F o = mω 2 r (4-2) 45,00 47, ,50 55,00 nr [min -1 ] ωr [rad.s -1 ] 139,49 147,55 153,62 162,11 170,27 Fo-záaží 1 [N] 10,07 11,27 12,22 13,60 15,01 Fo-záaží 2 [N] 10,01 11,20 12,14 13,51 14,91 Fo-záaží 3 [N] 10,17 11,38 12,34 13,74 15,16 Fo-záaží 4 [N] 10,01 11,20 12,14 13,51 14,91 Tabulka 7: Vypočítané elikosti odstředié síly působící na jednotliá záaží

66 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů Vyhodnocení měření V následující tabulce jsou zaznamenány hodnoty napětí, proudu, rekence a otáček měřené na zkoušeném motoru. Při rekenci 45 Hz nebylo možné nabudit synchronní generátor na požadoané sdružené napětí 400 V, ale pouze na 375 V, kůli omezenému rozsahu zdroje obodu buzení. 45,00 47, ,50 55,00 Um [V] 375, , ,00 Měření 0 Bez kotouče Im [A] 3,20 3,20 2,84 2,48 2,26 m 45,00 47,50 49,50 51,50 54,75 nm [min -1 ] Um [V] 375, ,00 Měření 1 Bez záaží Im [A] 3,20 3,20 2,85 2,53 2,28 m 45,00 47,50 49,50 52,00 55,00 nm [min -1 ] Um [V] 375, , ,00 Měření 2 Se záažím 1 Im [A] 3,15 3,15 2,80 2,52 2,26 m 45,00 47,50 49,50 51,50 55,00 nm [min -1 ] Měření 3 Se záažími 1, 2 Měření 4 Se záažími 1, 2, 3 Měření 5 Se záažími 1, 2, 3, 4 Um [V] 376, ,00 402,00 Im [A] 3,15 3,15 2,75 2,55 2,22 m 45,00 47,50 49,50 52,00 55,00 nm [min -1 ] Um [V] 375, , ,00 Im [A] 3,15 3,13 2,80 2,54 2,24 m 45,00 47,50 49,50 52,00 55,00 nm [min -1 ] Um [V] 375,00 398,00 402, ,00 Im [A] 3,15 3,14 2,80 2,52 2,25 m 45,00 47, ,50 55,00 nm [min -1 ] Tabulka 8: Naměřené hodnoty eličin na motoru

67 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 66 Naměřené hodnoty otáček mají elký rozptyl. To mohlo být způsobeno tím, že použitý kontaktní měřící přístroj otáček měří s elkou chybou a laboratoři nebyl dostupný jiný přístroj, který by měřil s ětší přesností. V přílohách této práce se nachází naměřená rekenční spektra ibrací zkoušeného motoru rozsahu do 200 Hz. Vibrace o yšších rekencích se projeoaly pouze okolí 800 Hz, což by mohlo naznačoat poškozená ložiska motoru, ale tyto složky rychlosti ibrací dosahoaly amplitud do 0,04 mms -1, což jsou zanedbatelné hodnoty. Vibrodiagnostika byla proedena nejpre na samotném motoru bez zkušebního kotouče, aby bylo možné posoudit sta motoru a zda absence pera nezpůsobuje neýahu (Obrázek 54). Neyáženost rotujících hmot by se, podle ýpočtu, měla projeit zýšenou amplitudou otáčkoé rekence 25 Hz, resp. okolí této rekence záislosti na otáčkách motoru. Spektra ukazují zanedbatelné hodnoty hmotoé neýahy, ale okolí rekence 100 Hz dosahují amplitudy rychlosti ibrací 0,04 mms -1. Nejedná se o excentricitu rotoru, i když se obykle projeuje zýšenou amplitudou na dojnásobku rekence sítě, tedy 100 Hz, ale býá obklopena postranními pásmy s odstupem dojnásobku skluzoé rekence. [7] Proto se při chodu naprázdno praděpodobně jedná o malou nesymetrii elektromagnetického pole. Sta zkoušeného motoru lze tedy poažoat za bezadný. Po připenění zkušebního kotouče bez záaží došlo ke zýšení zmíněných amplitud rychlosti ibrací na rekencích 25 Hz a 100 Hz, které se mírně zyšoaly s rostoucími otáčkami a tím způsobeným nárůstem odstřediých sil. Amplituda rychlosti ibrací způsobená hmotoou neýahou dosahoala ošem pouze 0,02 mms -1, což je opět zanedbatelná hodnota, která potrzuje, že zkušební kotouč nezaádí do soustay ýraznou neýahu. Zýšená amplituda na rekenci 100 Hz dosahoala hodnot od 0,04 mms -1 do 0,07 mms -1 a pohyboala tomto rozmezí po zbytek měření nezáisle na elikosti přidáané neýahy. Obrázek 55 ukazuje změny amplitud složek rychlosti ibrací při otáčkách motoru odpoídajícím rekenci napájení motoru 45 Hz záislosti na změnách elikosti neýahy. Při přidáání jednotliých záaží na kotouč docházelo ke zyšoání amplitudy rychlosti ibrací na otáčkoé rekenci rotoru přímoúměrně zhledem ke zyšoání celkoé hmotnosti přidané neýahy, což odpoídá předpokladu, že čím ětší je hmotnost neýahy rotoru, tím ětší ibrace e stroji znikají. Tyto ibrace znikají také u zatíženého stroje s nesymetrií elektromagnetického pole záislosti na zatížení stroje. Při rekenci napájení 45 Hz, tedy při minimálních měřených otáčkách, dosahoala amplituda rychlosti ibrací na otáčkoé rekenci, po použití šech čtyř záaží, hodnoty 0,14 mms-1. Na obrázcích 56 až 59 se nachází rekenční spektra ibrací zkoušeného motoru při yšších otáčkách odpoídajících rekencím napájení 47,5 Hz, 50 Hz, 52,5 Hz a 55 Hz. Se zyšujícími se otáčkami rostou odstředié síly působící na záaží a také amplituda rychlosti ibrací odpoídající neyáženosti rotujících hmot. Při maximální hmotnosti neýahy a maximálních měřených otáčkách dosahoala tato amplituda hodnoty 0,42 mms -1. Tato hodnota ibrací nepředstauje pro motor zýšené riziko poruchy, ale odpoídá nárůstu odstřediých sil použitých záaží. Měření na obrázku 57 při rekenci napájení 50 Hz ale ukazuje ždy nižší hodnoty ibrací pro otáčkoou rekenci 25 Hz. Příčinou toho může být akt, že zkoušený motor je konstruoán práě na jmenoitou napájecí rekenci 50 Hz a práě zde by měl být motor odladěn pro dosažení minimálních ibrací.

68 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 67 Ve spektrech při měření se záažím 1 poloze 1 jsou elikosti amplitud rychlosti ibrací sronatelné s měřením kotouče bez záaží. Takto zolenou hmotností a umístěním neýahy byla praděpodobně kompenzoána neýaha samotného zkušebního kotouče. Ve šech naměřených rekenčních spektrech se edle ýše zmíněných rekencí projeují také složky ibrací okolí rekence 135 Hz. Velikosti jejich amplitud se pohybují rozmezí od 0,02 mms -1 do 0,13 mms -1 záislosti na elikosti otáček motoru. Vzhledem k tomu, že se poloha této harmonické nemění záislosti na otáčkách motoru, nepodařilo se půod těchto ibrací zjistit. Protože nebylo možné umístit snímač pro měření ibrací axiálním směru kůli rozměrům zkušebního kotouče, měřeny byly směry ertikální a horizontální na štítu motoru na straně olného konce hřídele se zkušebním kotoučem. Vibrace horizontálním směru byly naměřeny e šech případech přibližně 10x menší než e ertikálním směru. To může být způsobeno například sníženou citliostí sondy nebo jejím nespráným upeněním k motoru. Praděpodobnou se zdá být i možnost, že horizontální snímač ibrací byl umístěn blízko bodu uzlu kmitů, iz kapitola Experimentální yšetřoání řádu kmitání r. Celé měření bylo následně opakoáno s rozmístěním záaží na polohách z1 až z4 z důodu yloučení možnosti yažoání neýahy samotného zkušebního kotouče. Opět bylo měřeno napětí, proud, rekence, otáčky motoru a ibrace pro rekence napájení 45 až 55 Hz. 45,00 47, ,50 55,00 Um [V] 375, , ,00 Měření 0 Bez kotouče Im [A] 3,20 3,20 2,84 2,48 2,26 m 45,00 47,50 49,50 51,50 54,75 nm [min -1 ] Um [V] 377, ,00 402,00 403,00 Měření z1 Bez záaží Im [A] 3,18 3,19 2,81 2,52 2,22 m 45,00 47,25 49,50 52,00 55,00 nm [min -1 ] Um [V] , ,00 Měření z2 Se záažím 1 Měření z3 Se záažími 1, 2 Im [A] 3,20 3,20 2,83 2,55 2,23 m 45,00 47,50 49,50 52,00 54,75 nm [min -1 ] Um [V] 375, ,00 Im [A] 3,20 3,18 2,80 2,48 2,25 m 45,00 47,50 49,50 52,00 55,00 nm [min -1 ]

69 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 68 Měření z4 Se záažími 1, 2, 3 Měření z5 Se záažími 1, 2, 3, 4 Um [V] 378, , ,00 Im [A] 3,18 3,17 2,80 2,50 2,27 m 45,00 47,50 49,50 51,75 55,00 nm [min -1 ] Um [V] 375, , ,00 Im [A] 3,15 3,17 2,80 2,48 2,23 m 45,00 47,50 49,50 51,50 54,50 nm [min -1 ] Tabulka 9: Naměřené hodnoty eličin na motoru při změně polohy neýahy o 180 Toto opakoané měření (Obrázek 60 až 64) potrdilo ýše uedené záěry o záislosti elikosti ibrací na hmotnosti neýahy a elikosti otáček motoru. Mimo to byla potrzena hypotéza, že umístěné záaží 1 do polohy 1 částečně kompenzoalo neýahu samotného zkušebního kotouče, protože při umístění záaží 1 do polohy z1, tedy posunutí záaží na kotouči o 180 od jeho půodní polohy, byly naměřeny ětší amplitudy rychlosti ibrací na otáčkoé rekenci rotoru. Umístěním jednotliých záaží do poloh s označením z bylo celkoě dosaženo ětších hodnot ibrací. Při maximálním zatížení kotouče a maximálních otáčkách měla amplituda otáčkoé rekence elikost 0,47 mms -1.

70 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů Použité stroje a přístroje Zde je soupis šech použitých strojů a přístrojů pro měření této úlohy: Označení Výrobce Typ Výr. číslo Poznámka Synchronní generátor G Pohon generátoru M1 MEZ Frenštát A8A Pro 50 Hz: 5,2 kw, 6,5 kva, 1500 min- 1, Y 400 V, 9,5 A, cos φ = 0,8, buzení: V, 3,1-5,7 A Škoda 2T2733E kw, 2160 min-1, Stator: 79 V, 34 A, Rotor: 380 V, 18 A, 50 Hz Mikrometr ZVL Vibrační kmitoměr 1 Vibrační kmitoměr 2 Metra VL Rozsah Hz, zolený rozsah napětí 380 V, TP 0,5 Metra Rozsah Hz, zolený rozsah napětí 380 V, TP 0,5 Měření ibrací DB Prűtechnik VibXpert II Voltmetr V1 Metra Elektromagnetický MP, rozsah 500 V, TP 0,5 Voltmetr V2 Metra Elektromagnetický MP, rozsah 500 V, TP 0,5 Voltmetr V3 Metra Magnetoelektrický MP s usměrňoačem, rozsah 600 V, TP 1,5 Ampérmetr A1 Metra MTL Elektromagnetický MP, rozsah 6 A, TP 0,5 Ampérmetr A2 Metra Magnetoelektrický MP, rozsah 600 V, TP 0,5, bočník TP 0,2, 60 mv, 5Ω Stejnosměrný zdroj buzení Statron Rozsah 0-32 V, 0-6,4 A Praconí stůl Diametral Variolab Měřák otáček Lutron DT-2236 L Mechanický MP, Rozsah min -1, odchylka 0,05% Váha Excell SI-132/3000 A Tabulka 10: Použité stroje a přístroje Rozsahy 0,5kg/2kg/3kg; Odchylka 0,01g/0,02g/0,05g

71 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů Diagnostika a ustaení soustrojí čerpadla VT5 Pro měření e spolupráci s irmou Hudeczek Serice, s.r.o. se jistou dobu hledal hodný stroj z hlediska názornosti a přístupnosti. Měření bylo proedeno čerpací stanici odpadních od, kde se nachází čerpadlo, jehož elektromotoru došlo k poškození ložisek a zkratu e inutí. Z těchto důodů bylo nutné yměnit část soustrojí motor - čerpadlo. Půodní motor byl nahrazen jiným motorem, který měl proozoatel k dispozici pro tyto účely. Štítky motoru i čerpadla nebyly čitelné, ale technici ěděli, že se jedná o soustrojí s následujícími parametry: Motor Čerpadlo Výkon 160 kw 160 kw Jmenoité otáčky 1480 min min -1 Frekence 50 Hz - Jmenoité napětí 500 V (Δ) - Jmenoitý proud 219 A - Tabulka 11: Parametry soustrojí [18] Obrázek 47: Soustaa inkriminoaného soustrojí Na obrázku 47 je zobrazeno celé soustrojí motor - čerpadlo. Jako prní bylo nutné posoudit, zda má yměněný motor symetrické magnetické pole, tedy jestli je statoroé magnetické pole souměrné, což by se projeilo při měření ibrací. Pro účely měření e stau naprázdno bylo nutné motor situoat olným koncem hřídele o 180 stupňů ůči čerpadlu tak, aby byla sorkonice co nejblíže k rozodné skříni, protože proozoatelem byly nainstaloány krátké kabely pro napájení motoru. Jak je dále patrné z obrázku soustrojí, yměněnému motoru chyběly e

72 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 71 sorkonici propojoací spojky, jejichž hledání způsobilo zpoždění měření. Také z tohoto důodu je nutné klást důraz na příprau měření. Po nalezení spojek a připojení motoru do trojúhelníku nebyl obsluhou změřen izolační sta e sorkonici motoru. Soustrojí je proozoáno poměrně lhkém prostředí, kde na některých místech stéká, kape nebo stříká oda, ne šak přímo na motor. Připojení motoru bez měření izolačního stau proto předstauje potenciální nebezpečí zkratu e sorkonici při následném proozu stroje. Před měřením je třeba nechat stroj několik minut zaběhnout. Po spuštění motoru naprázdno bylo okolí motoru slyšet ýrazné pištění. Po kontrole ložisek bylo zjištěno, že jedno ložisko je nedostatečně promazané, proto byl mazací tuk doplněn. Sta stroje Poškození Doporučení Dobrý 0-25% Bez záad. Uspokojiý 25-50% Výskyt malých záad nebo opotřebení. Zýšit interal kontrol. Neuspokojiý 50-75% Výskyt ětších záad nebo opotřebení. Připrait stroj na odstáku. Nepřípustný % Nadměrné záady nebo opotřebení. Okamžitě zastait stroj. Tabulka 12: Hodnocení technického stau stroje podle ISO a podnikoých směrnic Hudeczek Serice, s.r.o. [18] Ustaení motoru Obrázek 48: Instalace ustaoacího přípraku Následoala instalace ustaoacího přípraku, pomocí kterého je možno posouat motorem po elmi malých úsecích. Přípraek se skládá z oceloých proilů se záity, které jsou umístěny po obou stranách stroje a staženy popruhem pro bezpečné uchycení kolem betonoého základu stroje. Strojem se manipuluje díky záitoým tyčím umístěným záitech proilu a tlačí do patek motoru. Záitoé tyče mají malé stoupání záitů, což umožňuje preciznější ustaení stroje.

73 Posouzení a yhodnocení bezpečnosti u el. strojů 72 Obrázek 49: Laseroé ustaení stroje Následoalo ustaení stroje pomocí přístroje Optaling Plus. Samotný yhodnocoací přístroj Optaling Plus je propojen s laserem, který zároeň obsahuje snímač laseroého paprsku odraženého od přípraku se zrcátkem. Laser i zrcátko se umisťují na konce hřídelí u společné spojky tak, aby se laseroý paprsek odrážel od zrcátka zpět do snímače laseru. Přístroj požaduje zadání rozměrů stroje četně patek a osoé ýšky stroje. Stroj je nutno peně ukotit pomocí šroubů k základu, aby s ním nebylo možné otáčet během měření. Poté se otáčí spojeným koncem hřídele o úhel, který je zobrazoán na displeji přístroje Optaling. Ideálně by se mělo proést postupné otočení o celou otáčku, minimálně šak o 60. Pokud není stroj spráně ustaen, tedy osy motoru a čerpadla nejsou shodné, dojde při otáčení s laserem k jeho ychýlení na snímači, přístroj yhodnotí toto ychýlení a zobrazí údaj o změně polohy stroje. Následuje uolnění šroubů motoru a posunutí stroje požadoaných směrech, po kterém se motor opět ukotí k základu. Pokud při opětoném měření laserem stále není stroj spráně ustaen, opakuje se postup dokud se osy strojů nepřekrýají nebo je ychýlení stroje zanedbatelně malé. V tomto případě byl motor ustaen s odchylkou řádu desetin mm. [18]