فهم تردد مرور قضيب المحرك
تردد مرور شريط المحرك — يُعرف أيضاً بتردد مرور قضبان الدوّار، أو تردد فتحات الدوّار، أو ببساطة تردد مرور القضبان — وهو التردد الذي تجتاز عنده قضبان الدوّار في محرك حثّي ذي قفص سنجابي فتحاتِ الإستاتور ولفاته. ويساوي هذا التردد عدد قضبان الدوّار مضروباً في التردد الدوراني للدوّار، لذا يقع بعيداً فوق سرعة التشغيل، عادةً بين نحو 200 و2000 Hz تبعاً لحجم المحرك وسرعته. في المحرك السليم يكون خطاً هادئاً منخفض السعة في طيف الاهتزاز، لكنه حين يرتفع يشير إلى الانحراف بين الدوّار والإستاتور، air-gap مشكلات، أو شذوذات كهرومغناطيسية أخرى. وهو وثيق الصلة بـ، غير أنه مختلف عن، عيوب قضيب الدوار — تُعلن القضبان المكسورة عن نفسها بـ أشرطة جانبية متباعدة عند تردد مرور الأقطاب (عدد الأقطاب × تردد الانزلاق) حول 1×، وليس برفع خط bar-pass نفسه.
1. حساب تردد مرور الشرائط
الصيغة
RBPF = Nb × N / 60، حيث RBPF هي تردد مرور أشرطة الدوار بالهرتز، Nb هو عدد أشرطة الدوار، وN هي سرعة الدوار بالدورة في الدقيقة (RPM).
بنية الصيغة هي ذاتها التي تقوم عليها أي تردد لعدّ الأسنان أو الريش، مثل تردد شبكة التروس أو تردد مرور الريشة: عدّ العناصر المتكررة، واضربها في معدل دورانها. ولأن عدد الأشرطة عادةً ما يكون عدداً كبيراً، فإن النتيجة تقع بعيداً في المنطقة عالية التردد من الطيف.
أمثلة عملية
محرك صغير: وجود 28 قضيبًا في الدوار عند 1750 RPM يعطي RBPF = 28 × 1750 / 60 = 817 هرتز.
محرك كبير: وجود 56 قضيبًا في الدوار عند 3550 RPM يعطي RBPF = 56 × 3550 / 60 = 3313 هرتز.
لاحظ أن خط مرور الأشرطة للآلة الأكبر يتجاوز 3 كيلوهرتز — تذكيرٌ مفيد بأن سلسلة القياس يجب أن تصل إلى هذا الحد لرصده. إذا أردت تحويل سرعة التشغيل وأرقام الرتب إلى ترددات بسرعة، فإن حاسبة الترددات التوافقية يتعامل مع العملية الحسابية.
تحديد عدد الأشرطة
- راجع لوحة بيانات المحرك أو صحيفة البيانات الخاصة بالمصنّع.
- عدّها بصرياً إذا كان الدوار متاحاً خلال عملية الإصلاح.
- احسبها عكسياً من قمة موجة محددة بوضوح في طيف الاهتزاز.
- توقّع ما بين 16 و80 شريطاً تقريباً، وفقاً لحجم المحرك وعدد الأقطاب.
2. الآلية الفيزيائية
التفاعل بين الدوار والجزء الثابت
ينشأ تردد مرور الأشرطة من التفاعل المغناطيسي، لا من التلامس الميكانيكي:
- تحمل أشرطة الدوار تياراً مستحثاً وتُحدث اضطرابات موضعية في المجال المغناطيسي.
- مع دوران الدوار، تكنس كل شريط على حدة فتحات ستاتور الاستاتور واحدةً تلو الأخرى.
- يرتفع التردد المغناطيسي ويهبط مع تحاذي الأشرطة مع أسنان الاستاتور ثم مرورها بينها.
- يُنتج ذلك قوة كهرومغناطيسية نابضة صغيرة على الهيكل.
- يساوي معدل النبض معدلَ مرور الأشرطة — وهو تردد مرور الأشرطة.
الفجوة الهوائية الموحدة مقابل غير الموحدة
- فجوة هوائية منتظمة: تتلاغى إلى حد بعيد مساهمات القوى من الأشرطة الموجودة على الجانبين المتقابلين من الدوار، مما يُبقي سعة RBPF منخفضة.
- الدوار اللامركزي: يصبح التفاعل غير متماثل، وينهار التلغي، وترتفع سعة RBPF.
- القيمة التشخيصية: لذا فإن ارتفاع خط RBPF مؤشر مباشر على مدى انتظام الفجوة الهوائية.
3. الأهمية التشخيصية
حالة طبيعية
- يوجد ذروة RBPF لكنها صغيرة جداً — وغالباً ما تكون أقل من 0.5 mm/s.
- قد تكون بالكاد مرئية فوق مستوى الضوضاء.
- لا توجد نطاقات جانبية تُحيط بها.
- يؤكد هذا النمط انتظام الفجوة الهوائية وجودة تمركز الدوار مع الستاتور.
ما الذي يخبرك به ارتفاع RBPF
الانحراف اللامركزي للفجوة الهوائية. يقع الدوار خارج المركز في تجويف الستاتور، فترتفع سعة RBPF وقد تظهر نطاقات جانبية عند ±1× سرعة الدوران. يتوازى هذا النمط مع الطريقة التي تردد مرور القطب يرتفع في ظل نفس العطل.
عدم محاذاة الدوار مع الجزء الثابت. عندما لا يكون محور الدوار موازياً لمحور الستاتور، تتفاوت الفجوة الهوائية على طول طول المحرك، مما يرفع كلاً من RBPF وتوافقياته.
شرائط الدوار المكسورة أو التالفة. هذه سمة مختلفة تمامًا: إذ تُنشئ القضبان المكسورة نطاقات جانبية حول 1× بتباعد يساوي تردد مرور الأقطاب بدلًا من رفع خط bar-pass. انظر قضبان دوارة مكسورة و عيوب قضيب الدوار للاطلاع على التفاصيل التشخيصية الكاملة.
4. التمييز بين تردد عبور القضبان والترددات الأخرى
تردد مرور الشرائط مقابل ترددات المحامل
- RBPF: عادة 200-3000 هرتز، محددة بتصميم المحرك.
- ترددات المحامل: عادةً من 50 إلى 500 Hz لمحامل المحركات.
- كيفية التمييز: احسب كليهما وقارنهما بالذرى المرصودة.
- انتبه إلى التداخل: في المحركات الكبيرة يمكن أن يقع RBPF ضمن النطاق نفسه الذي تقع فيه ترددات أعطال المحامل، لذا تحقق من المصدر قبل اتخاذ أي إجراء.
تردد مرور الشرائط مقابل تردد فتحات الجزء الثابت
- مرور فتحات الجزء الثابت: عدد فتحات الاستاتور × سرعة التشغيل — نادراً ما يكون ذا أهمية.
- RBPF: عدد قضبان الروتور × سرعة التشغيل — يُلاحَظ بصورة أكثر شيوعاً.
- كلاهما موجود: في بعض المحركات سترى كلا الترددين، ويعتمد الفصل بينهما على معرفة عدد القضبان والفتحات.
5. التطبيق العملي
متى يتم مراقبة تردد مرور الشرائط
- عند الاشتباه في وجود مشكلة في الفجوة الهوائية.
- بعد استبدال المحمل، للتحقق من أن الروتور مُمركَز بشكل صحيح.
- عندما يكون تردد ضعف تردد الشبكة مرتفعاً، وهو ما قد يصاحب اللامركزية.
- عند إنشاء خط الأساس لمحرك جديد أو محرك مُعاد لفه.
- كفحص جودة بعد إصلاح المحرك.
اعتبارات القياس
- يجب أن يتجاوز النطاق الترددي للمحلل ضعفَ تردد مرور القضبان (Fmax > 2 × RBPF) لالتقاطه دون التعرجات.
- الـ مقياس التسارع عادةً ما يكون مطلوباً بدلاً من مستشعر السرعة، نظراً لارتفاع الترددات.
- القياس على هيكل المحرك أو غلاف المحمل.
- قارن دائماً مقابل خط أساس أو مقابل محركات صحية مماثلة.
6. موضع تردد مرور القضبان في تشخيصات المحرك
من المفيد إبقاء بصمتَي روتور المحرك منفصلتين بوضوح. يدل خط مرور القضبان على هندسة الفجوة الهوائية، في حين تدل القضبان المكسورة على السلامة الكهربائية للقفص. في الواقع العملي قد يتواجد الاثنان معاً، لذا فإن عطل كهربائي يتحقق التقييم الشامل من كل منهما:
- عيوب قضيب الدوار: نطاقات جانبية حول 1× سرعة الدوران بتباعد يساوي تردد مرور الأقطاب.
- مشكلات RBPF: ارتفاع السعة عند خط مرور القضبان نفسه (عدد القضبان × السرعة).
- يمكن أن يتعايشا: اللامركزية والقضبان المكسورة ليستا حالتين متنافيتين.
- التشخيص الشامل: افحص كلا النمطين لإكمال الصورة الكاملة.
يُعدّ هذا النوع من التشخيص الكهرومغناطيسي عالي التردد نصف عملية تقييم صحة المحركات الحثية؛ أما النصف الآخر فيتمثل في عالم الميكانيكا منخفض التردد، المتعلق بـ عدم الاتزان و عدم المحاذاة. جهاز محمول ثنائي القنوات مثل Balanset-1A يغطي ذلك الجانب الميكانيكي، بالتقاط سعة الدوران الأول وزاويته اللازمَين لموازنة الدوّار في محامله الخاصة والتحقق من النتيجة — وهو مكمّل طبيعي لفحوصات المحرك الطيفية الموصوفة هنا.
تردد مرور أشرطة المحرك، رغم أنه يُرصد بصورة أقل اعتياداً مقارنةً بترددات المحامل أو مؤشرات الأشرطة المكسورة، إلا أنه يحمل قيمة تشخيصية حقيقية تتعلق بانتظام الفجوة الهوائية ومركزية الدوّار مع الإستاتور. إن معرفة كيفية حسابه والتعرف عليه في الطيف يُكمل الصورة التشخيصية لتقييم حالة المحركات الحثية ذات القفص السنجابي.
