Rotor en surgetest: meten aan een motor of aan een stator

Moet een motor herwikkeld worden als de drie surgecurves niet over elkaar vallen? Die vraag krijgen we geregeld. Eerlijk gezegd weet je dat op dat moment nog niet.

Bij de surgetest (ook wel stootspanningstest) zet de tester een korte spanningspuls op de wikkeling. Wikkeling en tester vormen samen een resonantiekring. De kring slingert uit en die gedempte trilling zie je als surgecurve op het scherm. Bij een driefasenwikkeling meet je de fasen na elkaar en leg je de drie surgecurves over elkaar. Een symmetrische, gave wikkeling geeft drie bijna gelijke surgecurves.

Zit de rotor in de stator, dan doet die mee. De puls maakt in de geteste fase een magnetisch veld, net zoals wisselspanning dat doet, en dat veld koppelt in de rotor. Hoe sterk, hangt af van de stand van de rotor.

Rotor en stator hebben meestal niet hetzelfde aantal sleuven. Elke fase kijkt daardoor tegen een ander stuk rotor aan: bij de ene fase koppelen twee rotorsleuven in de spoel, bij de andere maar één. Zo “ziet” elke fase een andere rotor, en dat zie je terug in de surgecurve.

De drie surgecurves kunnen dan flink van elkaar afwijken terwijl er met de wikkeling niets mis is. Wie zo’n motor alleen op de fase-fasevergelijking afkeurt, laat misschien een goede motor herwikkelen.

Een stator zonder rotor is het makkelijke geval. Er is geen rotor die per fase anders koppelt, dus de drie fasen horen hetzelfde te reageren. De fase-fasevergelijking werkt hier goed: de fasen zijn elkaars referentie. Wijkt één fase af, dan is dat een echte aanwijzing voor een fout in de wikkeling, zoals een windingsluiting.

De MotorAnalyzer 3 vergelijkt de drie surgecurves automatisch met elkaar, of met een opgeslagen referentieobject. In de productie is dat laatste gebruikelijk. Je leert de surgecurves van een paar goede wikkelingen in en vergelijkt elke nieuwe stator daarmee.

De tester gebruikt daarvoor de correlatiemethode, een octrooi van SCHLEICH. Die drukt het verschil tussen twee surgecurves uit in procenten. Het testhandboek van SCHLEICH noemt grenzen van 5 tot 15 % als gebruikelijk.

Ga je een motor herwikkelen? Test de stator dan na het wikkelen, voordat de rotor terug gaat. Dan kun je de fasen nog zuiver met elkaar vergelijken. Een surgecurve van de losse stator is later geen goede referentie voor de complete motor, want de rotor verandert de trilling.

Bij een gemonteerde motor vergelijk je de fasen dus niet blind met elkaar. Je zoekt de referentie in de fase zelf en meet dezelfde wikkeling bij een lage en bij een hogere spanning. Zolang de rotor tijdens de meting stil blijft staan, blijft de koppeling tussen rotor en stator gelijk. De rotorstand valt dan weg uit de vergelijking.

Bij een gave wikkeling verandert alleen de amplitude als je de spanning verhoogt. Demping en frequentie blijven gelijk. SCHLEICH vergelijkt het met een ballon met een gezicht erop: blaas je hem verder op, dan wordt het gezicht groter, maar het blijft hetzelfde gezicht. Slaat de isolatie bij een bepaalde spanning door, dan verandert de vorm wel.

Piek-piekmeting (P-P)

De tester begint bij een lage spanning en verhoogt die automatisch in vaste stappen tot de eindspanning. Elke meting vergelijkt hij met de vorige. Van stap tot stap horen de afwijkingen ongeveer even groot te zijn. Springt de afwijking ineens omhoog, dan heeft de wikkeling een spanningsafhankelijke isolatiefout en stopt de test vanzelf. Je doet dit voor de drie fasen na elkaar, en je ziet bij welke spanning het misging.

Op de tester geef je aan of je een stator of een complete motor test. Bij een stator vergelijkt hij de drie fasen bij één spanning, bij een complete motor gebruik je de piek-piekmeting. De maximale testspanning volgt uit de nominale spanning die je invoert. Is de motor erg vuil of vochtig, dan zet je die maximale spanning lager. Hoe je de testspanning bepaalt, lees je in Maximale testspanning surgetest.

Als vuistregel vergelijk je zonder rotor de fasen en met rotor elke fase met zichzelf.

Helemaal sluitend is de piek-piekmeting niet. Een fout die er bij elke spanning al is, verandert niet tussen twee stappen en valt zo minder op. Lees een P-P-resultaat daarom samen met de fase-fasebeelden en je andere metingen, zoals weerstand en inductie. Dat vraagt wat ervaring van wie meet.

Heb je op een complete motor drie verschillende surgecurves gemeten? Draai dan, als het kan, de as even met de hand en meet opnieuw. Doe dat in een paar standen over een hele omwenteling.

Komt de afwijking van de rotor, dan schuift die mee. In de ene stand wijkt de ene fase af, een stukje verder een andere. Na een hele omwenteling is hetzelfde beeld weer terug. In de animatie hieronder zie je hoe dat eruitziet.

Zo’n meebewegend patroon is op zich geen reden om de motor af te keuren. Maak er daarom een gewoonte van: staat er een complete motor met een vrij draaiende as op de bank, draai de as dan altijd even rond voordat je een oordeel geeft.

Blijft één fase in elke stand op dezelfde manier afwijken, dan ligt het eerder aan de wikkeling. Zoek dan verder, bijvoorbeeld met de piek-piekmeting.

Kan de as niet draaien, omdat de motor nog aan een aandrijving vastzit bijvoorbeeld, dan blijft de piek-piekmeting per fase over.

Rond draaien in stappen ken je misschien van de RIC-test. Daar meet je de inductie bij een vast aantal standen per omwenteling (bijvoorbeeld elke 15 of 30 graden) om gebroken rotorstaven te vinden. Die test kijkt naar de rotor zelf. Meer daarover in Gebroken rotorstaven detecteren met de RIC-test.

Een afwijkende surgemeting aan een gemonteerde motor betekent eerst verder kijken. Herwikkelen komt pas daarna. In de blog Foute surgemeting, motor vervangen of herwikkelen? kwam die vraag al aan bod. Met het verschil tussen motor en stator erbij kun je hem beter beantwoorden:

1. Losse stator: vergelijk de fasen met elkaar of met een referentie.
2. Complete motor: gebruik de piek-piekmeting.
3. Twijfel bij een complete motor: draai de as met de hand en kijk of het patroon meeschuift.

Fase-fasevergelijking en piek-piekmeting zitten allebei in de MotorAnalyzer 3, de MTC2-R7 surgetester en de MTC3-R2 wikkeltester van SCHLEICH. Wil je dit met je eigen team oefenen? IONIO geeft trainingen op maat over off-line metingen aan elektromotoren.