Sensorless vibration diagnostic of pm machines based on the own signals

Majority of electrical machines vibration diagnostic is based on measurements which are done with external sensors connected to dedicated for this purpose complicated and expensive meters or analyzers. The main advantage of the described method of detecting vibrations in electrical machines with permanent magnets is that the measurement system does not require to use an external sensors for measuring vibration. Excitation circuit and armature winding perform a function of the vibration sensor at the same time. Specific structural properties of machines excited by permanent magnets are used in this method - electromotive force (EMF) generated due to vibrations. PM machine is similar to electro-dynamic sensor of vibration. In the sensor permanent magnet moves inside the coil and generates a voltage on terminals of the coil. The voltage signal is proportional to vibrations. In the PM machine, the rotor with permanent magnets generated the EMF if is exposed to the vibrations. The supply is no required for the sensor and machine. The sensitivity depends on the number of turns in the coil in both of cases. The method based on frequency analysis of voltage or current of tested machine. This analysis allows to determine the frequency closely related to increased level of vibration, excited a particular undesirable state of the machine. Description of method was the aim of “Vibroacoustic diagnostic method of traction permanent magnets motors and generators based on the own signals“ project realized in LIDER program.Większość badań mających na celu detekcję drgań w maszynie elektrycznej opiera się głównie na wykorzystaniu zewnętrznych czujników wraz z dedykowaną, skomplikowaną aparaturą. Dlatego największą zaletą opisywanej w artykule metody diagnostycznej jest to, że układ pomiarowy nie potrzebuje zewnętrznych czujników drgań. Magnesy trwałe oraz uzwojenie pełnią równocześnie funkcję czujnika drgań. Sposób diagnostyki wykorzystuje specyficzne właściwości konstrukcyjne maszyn z magnesami trwałymi, tj. indukowanie się SEM pod wpływem wibracji. Jest to podyktowane tym, że maszyna elektryczna ze wzbudzeniem od magnesów trwałych jest bardzo podobna do elektrodynamicznego czujnika drgań, którego działanie opiera się na tym, że pod wpływem drgań przemieszczający się magnes, indukuje napięcie wewnątrz cewki zależne od poziomu wibracji. W maszynie PM, wirnik z magnesami trwałymi pod wpływem drgań generuje SEM w uzwojeniu. Zarówno czujnik, jak i maszyna do generacji sygnału pomiarowego nie potrzebują zewnętrznych źródeł zasilania. Czułość układu w obu przypadkach jest zależna od ilości zwojów uzwojenia. Metoda opiera się na tym, iż przebieg napięcia, bądź prądu maszyny poddaje się analizie częstotliwościowej, która pozwala na określenie częstotliwości ściśle związanych ze zwiększeniem się poziomu drgań wzbudzonych konkretnym stanem niepożądanym w maszynie. Opracowanie metody było celem projektu „Wibroakustyczna metoda diagnostyczna silników trakcyjnych i generatorów z magnesami trwałymi na podstawie sygnałów własnych” realizowanego w ramach programu LIDER