8.4 직류전동기와 제어게통 문제점 분석에 있어 정확한 회전수 입력의 중요성

Importance of Inputing Exact rpm in Analyzing DC Motor and Control Problems

 

어떤 직류 전동기를 진단할 경우 정확한 회전수를 알아내고 파형을 진동 스펙트럼 형태로 순간적으로 수집하는 것이 가장 중요하다. 직류 전동기는 가변속 장치에 가장 많이 사용되므로 1×RPM과 관련이 있는 각 주파수들이 변화할 것이다. 다행히 만일 어떤 특정 주파수(혹은 주파수 Set) 발생 원인이 전기적인지 기계적인지 알고 싶으면 회전수만 변경시켜 보면 된다.

만일 주파수가 변하면 이는 특성상 기계적 원인에 의한 것이며, 주파수 변동이 없으면 이는 전기적인 원인 혹은 공진에 의한 것이다(모든 진동이 그 구역내의 주위 기계설비에 의해 발생하는 것이 아니고 지금 상태를 측정하고 있는 그 기계에서만 발생한다고 가정했을 경우).

SCR 전원장치가 있는 직류 전동기에서의 문제점이 전기적인지 기계적인지를 rpm을 변화시켜 어떻게 알아내는가에 대한 하나의 사례를 그림 11-82에 예시하였다. 본 사례는 5 HP, 6개의 SCR 전원 장치가 되어 있는 직류 전동기 경우로서 본 건으로 인해 제조 과정에 문제가 되고 있었다. 전동기로부터 수집한 자료에는 그림 11-82A와 같이 많은 3600 cpm의 조화 주파수가 보인다. 이 전동기는 SCR 전원 장치가 되어 있었기 때문에 고장 원인은 진단 차트 그림11-75D에 해당하는 제어 카드 계통이나 혹은 휴즈 단선 등이 될 수 있었을 것이다. 전기적인 것에 원인이 있다는 것은 전원 주파수(3600 cpm)의 조화 주파수에서 그 특징을 찾을 수 있으며, 또 다른 가능성으로는 전동기에 설치되어 있는 SKF 6208 베어링의 외륜 베어링 결함(BPFO)이었다. 이 베어링의 BPFO 계수는 3.606×RPM이며 여기에 1004 rpm의 회전주파수(그림 11-82A 파형을 수집했을 때의 속도)를 곱하면 3620 cpm의 외륜 주파수(BPFO)가 산출된다. 고장 원인이 SCR 회로에 있는지 혹은 베어링에 있는지를 알기 위하여 전동기 회전수를 그림 11-82B와 같이 1004 rpm에서 756 rpm으로 25% 감소시켰다. 그림 11-82B에서 차주파수 역시 3600 cpm에서 2700 cpm으로 25% 감소되었음을 알 수 있어, 고장원인이 전기적이 아니라 기계적이라는 것을 알 수 있다. 회전수 756 rpm에서의 새로운 BPFO는 3.606×756 cpm = 2726 cpm이며, 만일 고장 원인이 SCR 회로에 있었다면 주파수는 계속 3600 cpm의 조화주파수로 유지되었을 것이며 회전 속도와 비례하여 변하지 않았을 것이다. 그러므로 이와 같이 단순히 속도만 변화시켜서 문제의 원인이 전기적 문제가 아니라 기계적 문제라고 진단하게 되었다.

 

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