DEFECTE IN MASINI ELECTRICE

DEFECTE IN MASINI ELECTRICE 

Mentenanta sistemelor 

industriale - Curs 6 

1

Ventilator 

Capac 

Ventilator 

Cutie de 

borne 

Rotor 

Garnituri 

Carcasa 

Protectie 



Infasurare 

statorica 

Izolatie 

Drenaj 

Capac 

Tole rotorice 

Lacas de ungere 

Lagar 

Inel de 

cauciuc 

Arbore 

2

TIPURI DE DEFECTE 

Defecte la nivelul sistemului magnetic: 

Excentricitati ale miezului rotoric 

Anizotropii 

Neomogenitati 

Fisuri ale miezului 

Defecte la nivelul sistemului mecanic: 

La nivelul lagarelor 

La nivelul cuplajelor 

La nivelul arborelui 

Defecte la nivelul sistemului electric: 

Scurtcircuite la nivelul infasurarilor 

bobinate 

Inversari de cai de curent 

Intreruperi de bobinaj 

Fisuri ale barelor sau ale inelelor de 

scurtcircuitare 

Probleme la nivelul periilor colectoare 

sau al sistemului perii-colector sau periiinele 

colectoare. 



3

DEFECTE LA NIVELUL LAGARELOR 

Defectele din lagăre reprezintă aproximativ 40÷50% din totalul defectelor care 

apar în maşinile electrice. 

Cauze ale aparitiei defectelor la nivelul lagarelor: 

lubrifierea neadecvată sau insuficientă 

suprasolicitare axială şi radială datorită deformării arborelui 

montare, centrare sau fundamentare necorespunzătoare 

acţiunea corosivă a apei, acizilor, etc. 

contaminarea datorată particulelor minuscule abrazive 

Probleme legate de circuitul electric al masinii electrice 



4

DEFECTE LA NIVELUL SISTEMULUI ELECTRIC 

Tipuri de defecte: 

La nivelul infasurarilor bobinate 

La nivelul infasurarilor tip colivie 

La nivelul sistemului perii-colector sau perii-inele colectoare 



5

Defecte la nivelul infasurarilor bobinate: 

Acest tip de defecte reprezintă aproximativ 30÷40% din 

totalul defectelor care apar în maşinile electrice 

Defecte tipice: 

întreruperea înfăşurării unei faze; 

inversarea capetelor înfăşurării unei faze; 

scurtcircuit între spirele conductoare elementare sau 

între bobinele aceleiaşi faze; 

scurtcircuit între înfăşurările a două faze diferite; 

punerea la masă a înfăşurării unei faze; 

inversarea unei căi de curent; 

Defecte la nivelul infasurarilor tip colivie: 

Aceste tipuri de defecte reprezintă aproximativ 5÷10% din 

totalul defectelor în maşinile electrice. 

Tipuri de defecte: 

Fisuri sau intreruperi ale barelor 

Distrugerea îmbinării barelor cu inelele frontale de 

scurtcircuitare 



6

MODUL DE MANIFESTARE AL DEFECTELOR 

Supraîncălzirea maşinii de inducţie. 

Imposibilitatea pornirii masinii 

Rotorul se roteşte cu o turaţie mai mică decât cea nominală. 

Vibratii 

Zgomote 

Dezechilibrul partilor rotative 



7

METODE DE DETECTIE A DEFECTELOR 

Analiza spectrala a curentilor statorici/rotorici 

Analiza fluxului axial 

Analiza spectrala a vibratiilor 

Analiza zgomotelor masinii 

Analiza termografica 



8

Analiza spectrala a curentilor statorici/rotorici 

Scurtcircuit statoric 

Spectrul curentului statoric 



Masina 

sanatoasa 

Masina defecta 

5 spire din 324 

scurtcircuitate 

9

BAZE TEORETICE ALE ANALIZEI SPECTRULUI CURENTILOR 

STATORICI/ROTORICI 

Ecuatia de tensiuni a unei faze statorice/rotorice: 

Tensiunea la borne 

u 

Fluxul 

propriu al 

fazei 

= 

Ri 

+ 

d 

Ψ 

dt 

Fluxul determinat 

de celelalte faze 

statorice/rotorice 



Fluxul ce inlantuie 

faza respectiva 

Fluxul determinat 

de infasurarile 

rotorice/statorice 

10

Armonicile induse de curentii statorici in infasurarile rotorice 

Solenatia statorica in 

intrefier 

ΘΘΘΘ b =Ni(t) 

Calculul inductiei 

magnetice 

B( 

x, 

t 

µµµµ 0ΘΘΘΘ 

b( 

x, 

t ) 

) = 

2δδδδ 

c 



Calculul fluxului 

magnetic indus in 

infasurarea rotorica 

ΨΨΨΨ 

= 

∫ 

Suprafata 

B( 

x, 

t ) dA 

11

(1-ζ)Θ b 

ζΘ b 

Distributia solenatiei unei bobine (pentru un pol) 

τ p /2 τ p /2 τ p /2 τ p /2 

⎧ 

( 1 − ςςςς ) ΘΘΘΘ b 

⎪⎪⎪ 

ΘΘΘΘ b( 

x ) = ⎨ − ςςςς ΘΘΘΘ b 

( 1 − ςςςς ) ΘΘΘΘ b ⎪⎪⎪ 

⎩ 

τ b 

τ p 

y 

x 

Θ b =Ni(t) 

1 

0 < x < ττττ b 

2 

1 

1 

ττττ b < x < 2ττττ 

p − ττττ b 

2 

2 

1 

2ττττ 

p − ττττ b < x < 2ττττ 

p 

2 

Θ b 

Θ 



( 

τ p 

) 

= 

τ b 

∑ ∞ 

ν = 1 

y 

Θ 

O 

Dezvoltare in serie Fourier 

b x 

bν 

cos( 

x ν τ p 

x 

π ) 

12

Bobina ∑ ∞ 

⎜ b 

Θ 

⎟ 

b( 

x) 

= Ni( 

t) 

sin ν cos( ν 

π ⎜ ⎟ 

ν = 1ν 

2 τ p τ p 

Grup de nb bobine Θgrup 

( x) 

= Ni( 

t) 

∑∑ 

π 

ν 

τ 1 

τ 2 

τ 3 

τ p 

2 

x 

2 

nb 

1 

∞ 



⎛ 

⎝ 

π 

τ 

⎞ 

⎠ 

x 

π ) 

1 ⎛ ⎞ 

⎜ 

π τ b ⎟ 

x 

sin ν cos( ν π ) 

ν ⎜ ⎟ 

⎝ 2 τ ⎠ τ 

b= 1 = 1 

p 

p 

Distributia solenatiei unui grup de 3 bobine 

concentrice, cu latimi diferite, inseriate. 

13

Pentru o masina cu p poli si m faze, solenatia totala pe armatura 

Θ 

total 

( x, 

t) 

= 

Inductia magnetica in intrefier 

µ Θ 

B( 

x, 

t) 

= 

2 

N 

π 

mp 

∑ 

g= 

1 

( x, 

t) 

n 

b 

I 

g 

µ 

∞ 

∑ 

ν = 1 

1 

k 

ν 

gν 

[ sin( α −νβ 

) + sin( α + νβ ) ] 

1 

mp ∞ 

0 total 0 = N∑ 

nbI 

g∑ 

kgν 

) 

2δ 

c πδ c g = 1 ν = 1ν 

Campul magnetic creat de infasurarile statorice 

ΨΨΨΨ 

= 

∫ 

Suprafata 

B( 

x, 

t ) dA 



[ sin( α −νβ 

) + sin( α + νβ ] 

14

MASINA DE INDUCTIE – distributia infasurarilor in crestaturi 

N 

1 2 3 



i 2 

i 1 

i 3 

15



16 

( ) 

⎟ 

⎠ 

⎞ 

⎜ 

⎝ 

⎛ 

+ 

= 

⎟ 

⎠ 

⎞ 

⎜ 

⎝ 

⎛ 

− 

= 

= 

3 

2 

sin 

2 

) 

( 

3 

2 

sin 

2 

) 

( 

sin 

2 

) 

( 

π 

ω 

π 

ω 

ω 

t 

I 

t 

i 

t 

I 

t 

i 

t 

I 

t 

i 

c 

b 

a 

Curenti statorici 

1 

6 

, 

sin 

2 

sin 

6 

) 

, 

( 

1 

6 

, 

sin 

2 

sin 

6 

) 

, 

( 

3 

1 

3 

1 

− 

= 

⎥ 

⎥ 

⎦ 

⎤ 

⎢ 

⎢ 

⎣ 

⎡ 

+ 

⎟ 

⎟ 

⎠ 

⎞ 

⎜ 

⎜ 

⎝ 

⎛ 

⎟ 

⎟ 

⎠ 

⎞ 

⎜ 

⎜ 

⎝ 

⎛ 

= 

Θ 

+ 

= 

⎥ 

⎥ 

⎦ 

⎤ 

⎢ 

⎢ 

⎣ 

⎡ 

− 

⎟ 

⎟ 

⎠ 

⎞ 

⎜ 

⎜ 

⎝ 

⎛ 

⎟ 

⎟ 

⎠ 

⎞ 

⎜ 

⎜ 

⎝ 

⎛ 

= 

Θ 

∑ 

∑ 

= 

= 

k 

x 

t 

p 

I 

N 

x 

t 

k 

x 

t 

p 

I 

N 

x 

t 

p 

b p 

cb 

s 

a 

s 

s 

p 

b p 

cb 

s 

a 

s 

s 

ν 

τ 

νπ 

ω 

π 

τ 

τ 

ν 

πν 

ν 

τ 

νπ 

ω 

π 

τ 

τ 

ν 

πν 

ν 

ν 

Solenatie statorica 

Flux indus de catre solenatia 

statorica intr-un ochi rotoric 

( ) 

( ) 

⎪⎪ 

⎩ 

⎪⎪ 

⎨ 

⎧ 

− 

= 

⎥⎦ 

⎤ 

⎢⎣ 

⎡ − 

+ 

+ 

− 

+ 

= 

⎥⎦ 

⎤ 

⎢⎣ 

⎡ − 

− 

− 

= 

1 

k 

6 

, 

Z 

1 

k 

2 

p 

t 

t 

sin 

1 

k 

6 

, 

Z 

1 

k 

2 

p 

t 

t 

sin 

) 

t 

( 

r 

r 

max 

r 

r 

max 

s 

k 

νννν 

ππππ 

νπ 

νπ 

νπ 

νπ 

νω 

νω 

νω 

νω 

ωωωω 

ΦΦΦΦ 

νννν 

ππππ 

νπ 

νπ 

νπ 

νπ 

νω 

νω 

νω 

νω 

ωωωω 

ΦΦΦΦ 

ΦΦΦΦ 

νννν 

νννν 

νννν

ωωωω 

t 

2ππππ 

( k − 1) 

r αααα 1r 

= + − 

p Z r 

ωωωω 

t 

2ππππ 

( k − 1) 

r αααα 2r 

= + + 

p Z r 

Rotorul in colivie: Z r ochiuri rotorice 

ππππ 

Z 

r 

ππππ 

Z 

r 

2π/Z r 

Ochiul k 



17

αααα 

2 r 

Rotorul bobinat: Z r crestaturi rotorice 

ωωωω r 2ππππ 

( br 

−1) 

ττττ cbr 

= t + + ππππ 

p 3 2ττττ 


( br 

−1) 

ττττ cbr 

αααα 1r 

= t + −ππππ 

p 3 2ττττ 

N 

1 2 3 

pr 

pr 



Bobina b r a rotorului 

18

e 

k , νννν 

f 

f 

T.e.m. indusa de catre solenatia statorica intr-un ochi/bobina rotoric/rotorica 

rotor 

rotor 

= − 

= 

= 

d 

dt 

[ 1 mνννν 

( 1 − s) 

] 

s 

ΦΦΦΦ kνννν 

( t ) = 

ωωωω ΦΦΦΦ maxνννν 

[ 1 −νννν 

( 1 − s) 

] 

f , νννν = 6k 

+ 1 

[ 1 + νννν ( 1 − s) 

] f , νννν = 6k 

− 1 



( k 1) 

⎤ 

⎥⎦ 

⎡ νπ νπ νπ νπ 2ππππ 

− 

cos⎢⎣ 

ωωωω t mνω 

νω νω νωr 

t m 

p Zr 

Frecventele componentelor spectrale ale 

curentilor rotorici 

19

Armonicile induse de curentii rotorici in infasurarile statorice 

Solenatia rotorica in 

intrefier 

ΘΘΘΘ b =Ni(t) 

Calculul inductiei 

magnetice 

B( 

x, 

t 

µµµµ 0ΘΘΘΘ 

b( 

x, 

t ) 

) = 

2δδδδ 

c 



Calculul fluxului 

magnetic indus in 

infasurarea statorica 

ΨΨΨΨ 

= 

∫ 

Suprafata 

B( 

x, 

t ) dA 

20

Q 

1 2 3 4 5 

Solenația corespunzatoare unei faze rotorice 

Θ 

ν 

Zr 

I ∞ 

rν, 

max 1 ⎛πγ 

⎞ 

( α, t) 

= ∑ ∑ sin 

⎜ 

⎟ 

⎟sin 

ν m 

k= 1 π γ = 1 γ ⎝ Zr 

⎠ 

Θ 

r 

kν 



Infasurarea echivalenta a 

rotorului în colivie. 

⎧ r 

2k 

−1 

2π 

⎪ − ςΘ 

max k , 0 ≤ α < 

2 Z r 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

r 2k 

−1 

2π 

2k 

+ 1 2π 

( α ) = ⎨ ( 1 − ς r ) Θ max k , ≤ α ≤ 

⎪ 

2 Z r 2 Z r 

⎪ 

⎪ r 2k 

+ 1 2π 

⎪− 

ς rΘ 

max k , < α ≤ 2π 

⎩ 

2 Z r 

{ γα± 

s ωt 

+ ( γ νp) 

} 

Dezvoltare in serie Fourier 

21

τ p 

F maxk 

π/Z r 3π/Zr 5π/Z r 7π/Z r 9π/Z r 11π/Z r 13π/Z r 15π/Z r 17π/Z r 19π/Z r 21π/Z r 23π/Z r 25π/Z r 27π/Z r 

Distribuţia solenaţiei rotorice de-a lungul întrefierului. 



τ p 

22

Pentru tensiunea electromotoare indusă în bobina statorică rezulta armonici de curent de frecvență 

Ordinul 

armonicii 

(γ) 

1 

2 

4 

5 

6 

8 

9 

Frecvenţa armonicii 

[Hz] 

637 

1424 

2698 

3485 

4171.5 

5546 

6133 

[dB] 

-50 

-100 

-150 

-200 

-250 

0 

⎡ Zr 

⎤ 

fstator 

= ⎢γ 

( 1− 

s) 

± 1 f 

p 

⎥ 

⎣ 

⎦ 

50Hz 

0 400 800 1200 1600 f[Hz] 



637Hz 

1424Hz 

Spectrul de frecvențe al curentului statoric 

23

MASINA SINCRONA 

Rotor cu poli inecati 

(infasurari distribuite in crestaturi 

rotorice) 

Stator(indusul) 

Rotor(inductor) 



Rotor cu poli aparenti 

(infasurari concentrate sau magneti 

permanenti) 

24

Θ r 

Rotor cu poli aparenti 

Bobine rotorice concentrate sau 

magneti permanenti pe rotor 

Θ 

N S 

τ br 

τ pr 

r 

∑ ∞ 

t) = Θr 

, νννν , max 

νννν = 1 

Θr , νννν 

, max 

( αααα , 

( t) 

cos pνα 

να να να 

( t) 

= cons tan t 



α 

25

Θ fgb (α) 

0 

Θ 

r 

( x) 

= 

c 

Rotor cu poli inecati 

π 2π 

∑ Θ = ∑ 

b ( x) 

cNi 

r 

cνννν 

b = 1 ππππ 

νννν 1 νννν ττττ p 

r 

2 

∞ 



= ⎥ ⎥ 

1 ⎡ x ⎤ 

k cos νννν ( ππππ ) 

⎢⎢ 

⎣ ⎦ 

α 

26

Conexiunile infasurarii statorice 


( bs 

−1) 

ττττ cbs 

αααα 1s 

= t + −ππππ 

p 3 2ττττ 


( bs 

−1) 

ττττ cbs 

αααα 2 s = t + + ππππ 

p 3 2ττττ 

N 

1 2 3 

ps 

ps 

Φ 



Bobina b s a statorului 

Fluxul care inlantuie bobina statorica b s prin 

armonica ν rotorica e data de : 

αααα 2 s µµµµ 0Θ 

r , νννν ( αααα , t) 

b νννν t Bνννν 

dA 

l 

s , ( ) = ∫ = ∫ 

c 

δδδδ 

S 

αααα 

c 

k 

1 s 

dαααα 

27

Fluxul total in bobina b s : 

Φ ∑ ∞ 

bs 

νννν = 1 

( t) = Φbs 

Tensiunea electromotoare indusa in bobina b s : 

, νννν 

= − Φ = ∑ ∞ 

d 

b ( t) 

s dt 

eb E 

s 

bs 

, νννν , max 

νννν = 1 

Frecventele ce vor apare in curentul statoric: 



( b 1) 

2ππππ 

s − 

cos νω νω νω νωt 

+ pνννν 

⎩⎨⎧ 

3 

f = νννν f 

stator 

⎭⎬⎫ 

( b 1) 

2ππππ 

s − 

cos νω νω νω νωt 

+ pνννν 

⎩⎨⎧ 

3 

source 

⎭⎬⎫ 

28

Diagnoza in masini de inductie 

Defecte electrice 

Bare sau inele rupte Scurtcircuite statorice sau 

rotorice 

Dezechilibru 

CURENT FLUX CUPLU 



29

DEFECTE ELECTRICE STATORICE 



30

Θ fgb(α) 

Masina de inductie 

fara defecte 

A 1+ A 1- 

A 1+ +A 2- 

A 1- +A 2- 

Θ fgb(α) 

A + A - 

A + +A - 

A 1- +A 2+ 

2A - 

A 2+ A2- 



A + A- 

Masina de inductie 

cu scurtcircuit in faza 

1 grupul 2 

31

Solenatia statorului fara defecte 

Θ 

s 

3 3NI 

ττττ cb ππππ 

s( 

t, 

x) 

sin νννν sin 

νννν 1 πν πν πν πν b 1 ττττ p 2 ⎟ ⎟ 

⎛ ⎛ ⎞⎞ 

Θ = ∑ ⎜⎜ ∑ ⎜⎜ 

⎟⎟ 

= ⎝ = ⎝ ⎠⎠ 

ν= 

6 k± 

1, 

k= 

0, 

1, 

2,... 

Solenatia statorica cu defecte statorice (scurt circuit) 

∞ 

( ωωωω t mνννν 

pαααα 

) + + Θ sin( 

ωωωω t νννν αααα ) 

∑ Θνννν 

max sin ∑ 

( αααα , t) = 

m 

νννν = 1 νννν = 1 

∞ 

sc 



νννν 

sc 

max 

ν= 

6 k± 

1, 

k= 

0, 

1, 

2,... 

νsc= 

1, 

3, 

5,... 

[ ωωωω t mνννν 

pαααα 

] 

sc 

32

[dB] 

0 

-40 

-80 

Masina de inductie fara defecte Masina de inductie cu 6 spire in scurt-circuit 

50Hz 

631Hz 

731Hz 1313Hz 

1413Hz 

-120 

0 400 800 1200 1600 [Hz] 

[dB] 

-40 

-80 

-120 

0 400 800 1200 1600 [Hz] 

Curent statoric 



0 

50Hz 632Hz 

732Hz 

1314Hz 

1413Hz 

33

DEFECTE ELECTRICE ROTORICE 



34

Solenatia rotorului fara defecte 

Θ 

r , νννν 

{ γα γα γα γα ± s ωωωω } 

∑ ∞ Zr 

Irνννν 

, max 1 ⎛ πγ πγ πγ πγ ⎞ 

( αααα , t) 

= 

sin⎜⎜ 

⎟⎟ sin νννν t 

ππππ γγγγ = 1 γγγγ ⎝ Zr 

⎠ 

Solenatia rotorului cu defecte rotorice 

Θ 

νννν 

∞ 

∑ ∑ 

( ) 

= 

= ⎭ ⎬⎫ 

Nr Irνννν 

, max 1 ⎛ πγ πγ πγ πγ ⎞ 

2ππππ 

( αααα , t) 

= 

sin⎜⎜ 

⎟⎟ sin γα γα γα γα ± sνννν 

ωωωω t + γγγγ mνννν 

p k 

k 1 ππππ γγγγ 1 γγγγ ⎝ Z r ⎠ ⎩⎨⎧ 

Z r 

γγγγ = ± νννν p, 

q = 0, 

1, 

2... 

νννν = 6k 

± 1, 

k = 

qZ r 

Ruptura a doua bare 



γγγγ 

= 0, 1, 

2,... 

γγγγ ≠ 2 pi, i ∈ N 

0, 

1, 

2,... 

35

Masina sanatoasa 

( 1± 

2ks) 

f , k = 1, 

2, 

3K 

fb = 

1 



Masina cu bare 

intrerupte 

36

Analiza spectrala a fluxului de scapari 

Fluxuri de 

scapari intr-o 

masina electrica 

3 



1 

Posibile locatii 

ale bobinelor 

spion 

2 

37

SCURTCIRCUIT STATORIC 

Spectrul tensiunii induse in bobina spion (1) 

instalata pe un dinte statoric 

Tensiunea indusa in bobina spion (2) instalata 

pe capatul axului 

Fara defect 

Cu defect 

Fara defect 

Cu defect 



Fara defect 

Cu defect 


instalata pe capatul axului 

38

BARE RUPTE 


instalata pe un dinte statoric 

Capatul de pe 

partea 

ventilatorului (3) 

Capatul liber (2) 

3 Bare 

intrerupte 

1 Bara 

intrerupta 



Fara defect 

Cu defect 

Tensiunea indusa in bobinele spion (2 si 3) 

instalate pe capatele axului 

39

Side-band-urile din spectrul tensiunii induse 

in bobina spion (3) instalata pe capatul axului 

BRB3- 3 bare intrerupte 

BRB2 – 2 bare intrerupte 

BRB1 – 1 bara intrerupta 

Side-band-urile din spectrul tensiunii induse 

in bobina spion (2) instalata pe capatul axului 



40

DEFECTE IN MASINI ELECTRICE

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?