본 연구에서는 운전중인 직류전동기의 브러시를 임의로 회전하여 브러시와 정류자편에 불꽃을 발생시켰을 때, 초음파센서와 AE센서를 이용하여 각각의 기계적 노이즈 신호를 검출하였으며, 이를 주파수 스펙트럼으로 분석하였다. 또한 직류전동기의 브러시가 중성축에 정상적으로 위치하여 운전하고 있을 때, 초음파센서와 AE센서를 이용하여 각각의 자기적 노이즈 신호를 검출하였으며, 이를 주파수 스펙트럼으로 분석하였다. 그리고 직류전동기의 브러시를 임의로 회전한 경우의 기계적 노이즈 신호 및 브러시가 중성축에 위치한 경우의 자기적 노이즈 신호를 비교ㆍ분석하였다. 실험 결과, 운전중인 직류전동기의 브러시를 회전방향으로 임의로 회전하여 검출한 초음파의 기계적 노이즈 신호는 브러시가 중성축에 정상적으로 위치하여 검출한 초음파의 자기적 노이즈 신호보다 대략 2.5∼3.0배 증가되었다. 또한 운전중인 직류전동기의 브러시를 회전방향으로 임의로 회전하여 불꽃을 발생시켰을 때, AE의 기계적 노이즈 신호를 검출하여 주파수 스펙트럼으로 분석한 결과 주된 주파수 영역이 대략 1.3[MHz]∼l.5[MHz]인 것으로 나타났다
본 연구에서는 운전중인 직류전동기의 브러시를 임의로 회전하여 브러시와 정류자편에 불꽃을 발생시켰을 때, 초음파센서와 AE센서를 이용하여 각각의 기계적 노이즈 신호를 검출하였으며, 이를 주파수 스펙트럼으로 분석하였다. 또한 직류전동기의 브러시가 중성축에 정상적으로 위치하여 운전하고 있을 때, 초음파센서와 AE센서를 이용하여 각각의 자기적 노이즈 신호를 검출하였으며, 이를 주파수 스펙트럼으로 분석하였다. 그리고 직류전동기의 브러시를 임의로 회전한 경우의 기계적 노이즈 신호 및 브러시가 중성축에 위치한 경우의 자기적 노이즈 신호를 비교ㆍ분석하였다. 실험 결과, 운전중인 직류전동기의 브러시를 회전방향으로 임의로 회전하여 검출한 초음파의 기계적 노이즈 신호는 브러시가 중성축에 정상적으로 위치하여 검출한 초음파의 자기적 노이즈 신호보다 대략 2.5∼3.0배 증가되었다. 또한 운전중인 직류전동기의 브러시를 회전방향으로 임의로 회전하여 불꽃을 발생시켰을 때, AE의 기계적 노이즈 신호를 검출하여 주파수 스펙트럼으로 분석한 결과 주된 주파수 영역이 대략 1.3[MHz]∼l.5[MHz]인 것으로 나타났다
In this paper, the frequency spectra from respective mechanical noise signals detected using ultrasonic wave and AE(Acoustic Emission) sensor were analysed to under spark generation between brush and commutator side with arbitrarily 15$^{\circ}$ rotation for brush from the DC motor in ope...
In this paper, the frequency spectra from respective mechanical noise signals detected using ultrasonic wave and AE(Acoustic Emission) sensor were analysed to under spark generation between brush and commutator side with arbitrarily 15$^{\circ}$ rotation for brush from the DC motor in operation. Also, the frequency spectra from respective magnetizing noise signals detected using ultrasonic wave and AE sensor were analysed to under neutral point for brush from the DC motor in normal operation. And the analyses and comparison between the mechanical noise signal and magnetizing noise signal of ultrasonic wave with brush location change from the DC motor in operation. As the experimental results, tile mechanical noise signal of ultrasonic wave under spark generation between brush and commutator side with brush location change from the DC motor in operation were increased about 2.5∼3.0 times than magnetizing noise signal of ultrasonic wave form the DC motor in normal operation. Also, the main frequency band for mechanical noise signals of AE under spark generation between brush and commutator side with brush location change from the DC motor in operation, appeared about 1.3[MHz]∼l.5[MHz] by the fast fourier transform.
In this paper, the frequency spectra from respective mechanical noise signals detected using ultrasonic wave and AE(Acoustic Emission) sensor were analysed to under spark generation between brush and commutator side with arbitrarily 15$^{\circ}$ rotation for brush from the DC motor in operation. Also, the frequency spectra from respective magnetizing noise signals detected using ultrasonic wave and AE sensor were analysed to under neutral point for brush from the DC motor in normal operation. And the analyses and comparison between the mechanical noise signal and magnetizing noise signal of ultrasonic wave with brush location change from the DC motor in operation. As the experimental results, tile mechanical noise signal of ultrasonic wave under spark generation between brush and commutator side with brush location change from the DC motor in operation were increased about 2.5∼3.0 times than magnetizing noise signal of ultrasonic wave form the DC motor in normal operation. Also, the main frequency band for mechanical noise signals of AE under spark generation between brush and commutator side with brush location change from the DC motor in operation, appeared about 1.3[MHz]∼l.5[MHz] by the fast fourier transform.
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문제 정의
본 연구는 운전중인 직류전동기에서 초음파와 AE의 자기적 노이즈 신호를 각각 검출하였으며, 운 전중인 직류전동기의 브러시를 회전방향으로 임의 로 회전하여 불꽃을 발생시켰을 때, 초음파와 AE의 기계적 노이즈 신호를 각각 검출하였다. 그리고 초 음파와 AE의 자기적 노이즈 및 기계적 노이즈 신호를 각각 주파수 스펙트럼으로 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
운전 중인 직류전동기의 각종 특성에 따라 전파되는 초음파의 자기적 노이즈 및 기계적 노이즈 신호와 AE의 자기적 노이즈 및 기계적 노이즈 신호는 디지털 오실로스코프(Tektronix TDS3014)를 사용하여 각각 검출하였다. 그리고 각각 검출한 자기적 노이즈 및 기계적 노이즈 신호는 동일 기종의 오실로 스코프로 주파수 스펙트럼 하여 분석하였다.
따라서 운전 중인 직류전동기에 정격부하를 인가하여 정상 운전하고 있을 때, 노이즈(이하 자기적 노이즈라 함) 신호를 검출하여 분석하였다. 그리고 운전 중인 직류 전동기의 베어링 마모, 축의 비틀림, 자체 진동 및 브러시 섬락 등에 의한 노이즈(이하 기계적 노이즈라 함) 신호를 분석할 필요성이 있으나, 임의로 브러시 섬락(spark)을 발생 시켜 기계 노이즈 신호를 검출하여 분석하였다.
또한 운전 중인 직류전동기에 정격출력을 인가하여 정상적으로 운전하고 있을 때, 중성 축을 회전방향으로 임의로 회전 시켜 브러시와 정류자 편의 마찰에 의한 섬락을 발생시킨 경우, 초음파센서와 AE 센 서를 이용하여 각각 기계적 노이즈 신호를 검출하고 이를 주파수 스펙트럼으로 분석하였다. 그리고 자기적 노이즈 신호와 기계적 노이즈 신호의 특성을 비교 · 분석하였다.
본 연구는 운전중인 직류전동기에서 초음파와 AE의 자기적 노이즈 신호를 각각 검출하였으며, 운 전중인 직류전동기의 브러시를 회전방향으로 임의 로 회전하여 불꽃을 발생시켰을 때, 초음파와 AE의 기계적 노이즈 신호를 각각 검출하였다. 그리고 초 음파와 AE의 자기적 노이즈 및 기계적 노이즈 신호를 각각 주파수 스펙트럼으로 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
운전 중인 직류전동기, 권선형 유도기, 동기기 등의 절연 열화 상태를 비전 기적으로 검출하여 진단할 경우에는 여러가지 노이즈 신호가 중첩되어 배경 노이즈로 나타나므로 기초적으로 이들 배경 노이즈에 대한 신호를 검출하여 분석할 필요가 있다. 따라서 운전 중인 직류전동기에 정격부하를 인가하여 정상 운전하고 있을 때, 노이즈(이하 자기적 노이즈라 함) 신호를 검출하여 분석하였다. 그리고 운전 중인 직류 전동기의 베어링 마모, 축의 비틀림, 자체 진동 및 브러시 섬락 등에 의한 노이즈(이하 기계적 노이즈라 함) 신호를 분석할 필요성이 있으나, 임의로 브러시 섬락(spark)을 발생 시켜 기계 노이즈 신호를 검출하여 분석하였다.
또한 운전 중인 직류전동기에 정격출력을 인가하여 정상적으로 운전하고 있을 때, 중성 축을 회전방향으로 임의로 회전 시켜 브러시와 정류자 편의 마찰에 의한 섬락을 발생시킨 경우, 초음파센서와 AE 센 서를 이용하여 각각 기계적 노이즈 신호를 검출하고 이를 주파수 스펙트럼으로 분석하였다. 그리고 자기적 노이즈 신호와 기계적 노이즈 신호의 특성을 비교 · 분석하였다.
본 실험에서는 운전 중인 직류전동기에 정격출력을 인가하여 정상적으로 운전하고 있을 때, 초음파 센서와 AE 센서를 이용하여 각각 자기적 노이즈 신호를 검출하고 이를 주파수 스펙트럼으로 분석하였다.
in]의 부하 토크를 인가하고 그 토크를 유지한 상태에서 회전속도를 l, 745[rpm] 으로 가감하여 정격출력 1861W]로 설정하였다. 운전 중인 직 류전동기 에서 초음파센서 는 정류자편 에 접촉되어 있는 브러시로부터 5.0[cm] 이격한 거리에서 초음파의 자기적 노이즈 및 기계적 노이즈 신호를 각각 검출하였으며, AE 센서의 경우에는 직류 전동기의 고정자 외함 부분에 부착하여 AE의 자기적 노이즈 및 기계적 노이즈 신호를 각각 검출하였다.
운전 중인 직류전동기의 각종 특성에 따라 전파되는 초음파의 자기적 노이즈 및 기계적 노이즈 신호와 AE의 자기적 노이즈 및 기계적 노이즈 신호는 디지털 오실로스코프(Tektronix TDS3014)를 사용하여 각각 검출하였다. 그리고 각각 검출한 자기적 노이즈 및 기계적 노이즈 신호는 동일 기종의 오실로 스코프로 주파수 스펙트럼 하여 분석하였다.
직류전동기에 9[lbf.in]의 부하 토크를 인가하고 그 토크를 유지한 상태에서 회전속도를 l, 745[rpm] 으로 가감하여 정격출력 1861W]로 설정하였다. 운전 중인 직 류전동기 에서 초음파센서 는 정류자편 에 접촉되어 있는 브러시로부터 5.
직류전동기의 기계적 노이즈 신호는 정상 운전 중인 직류전동기에서 브러시를 임의로 회전 방향으로 15° 까지 회전 시켜 브러시와 정류자 편의 불꽃이 과다하게 발생하게 하였을 때, 초음파 및 AE의 기계적 노이즈 신호를 각각 검출하여 주파수 스펙트럼으로 분석하였다.
대상 데이터
그림 11은 정격속도 및 정격부하를 공급하여 정상 적으로 운전중인 직류전동기에 AE의 자기적 노이즈 신호를 검출한 것이다. 사용된 광대역 AE센서는 주파수 대역이 100[她]~2.0WHJ 인 것을 선정하였다. 그림 11에 나타난 바와 같이 정상적으로 운전중인 직류전동기에서 AE의 자기적 노이즈 신호는 공진주파수 초음파센서를 이용한 초음파의 자기적 노이즈 신호에 비해 여러 개의 이벤트 영역이 분포된 것으로 나타났다.
그림 3은 정격속도 및 정격부하를 공급하여 정상적으로 운전 중인 직류전동기에 대한 초음파의 자기적 노이즈 신호를 검출한 것이다. 사용된 초음파센서는 공진 주파수 200[kHz] 이다.
그림 7은 정격속도 및 정격부하를 공급하여 정상적으로 운전 중인 직류전동기에 대한 초음파의 자기적 노이즈 신호를 검출한 것이다. 초음파센서는 공진주파수 400D曲〕을 사용하였다.
성능/효과
1) 초음파센서의 공진주파수가 200[曲]인 경우, 초 음파의 기계적 노이즈 신호는 초음파의 자기적 노이 즈 신호보다 대략 2.5배 증가되었으며, 지속시간도 약 3ORs]정도가 지연되는 것으로 나타났다.
2) 초음파와 AE의 자기적 노이즈 및 기계적 노이 즈 신호의 형상이 사인적일 때는 단일 주파수 영역 이 매우 크게 분포되었으나, 비사인적일 때는 여러 개의 독립 주파수 영역이 분포된 것으로 나타났다. 3) 초음파센서의 공진주파수가 400[姻인 경우, 초 음파의 기계적 노이즈 신호는 초음파의 자기적 노이 즈 신호보다 대략 3.
5배가 증가된 것으로 나타났다. 그리고 자기적 노이즈 신호보다 초음파의 기계적 노이즈 신호의 형상은 독립적인 이벤트 (event)가 관측되었으며, 문턱(threshold)값 이상의 히트(hit)도 명확하게 나타났다
그림 11에 나타난 바와 같이 정상적으로 운전중인 직류전동기에서 AE의 자기적 노이즈 신호는 공진주파수 초음파센서를 이용한 초음파의 자기적 노이즈 신호에 비해 여러 개의 이벤트 영역이 분포된 것으로 나타났다. 또한 AE의 자기적 노이즌 신호는 매우 날카로운 것으로 관측되었다
브러시가 회전기의 회전 방향으로 회전함에 따라 정류자 편과의 마찰에 의해 불꽃이 과다하게 발생하여 초음파의 기계적 노이즈 신호는 크게 분포되었으나, 공진주파수 200D曲]인 초음파센서를 사용하였으므로 그 대역이 가장 큰 것으로 나타났다.
그림 5에 나타난 바와 같이 초음파의 기계적 노이즈 신호의 지속시간은 약 16OSs]인 것으로 나타났다. 운전중인 직류전동기의 브러시를 회전방향으로 회전하였을 때, 초음파의 기계적 노이즈 신호는 그림 3에 나타난 초음파의 자기 적 노이즈 신호에 비해 약 2.5배가 증가된 것으로 나타났다. 그리고 자기적 노이즈 신호보다 초음파의 기계적 노이즈 신호의 형상은 독립적인 이벤트 (event)가 관측되었으며, 문턱(threshold)값 이상의 히트(hit)도 명확하게 나타났다
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