Диагностициране на електрически повреди в променливотокови двигатели

1. Въведение: Електрически повреди като източник на вибрации

Докато анализ на вибрациите обикновено е свързано с механични повреди, като например дисбаланс и дефекти на лагерите, той е и много мощен инструмент за откриване на проблеми в променливотокови асинхронни двигатели. Електрическите повреди генерират пулсиращи магнитни сили, които карат статора и ротора на двигателя да вибрират. Тези вибрации се предават през рамката на двигателя и могат да бъдат открити от акселерометър.

Ключът към диагностицирането на електрически повреди е да се търсят специфични модели при честоти, свързани с честотата на електрическата мрежа (50 или 60 Hz) и броя на полюсите в двигателя.

2. Неизправности на статора

Проблеми със статора, като например хлабаво желязо, хлабавост на намотката или късо съединение на ламели, могат да доведат до ексцентричност или деформация на статора. Това води до неравномерно магнитно поле.

• Вибрационен подпис: Основният индикатор за повреда на статора е пик на вибрации с висока амплитуда при 2 пъти мрежовата честота (2xFL)За двигател с 60 Hz това е 120 Hz (7200 CPM). За двигател с 50 Hz това е 100 Hz (6000 CPM).
• Характеристики: Този 2xFL пик обикновено е с много постоянна амплитуда и не е чувствителен към натоварването на двигателя. Вибрацията често е най-силна в посока на монтажните крачета на статора.

3. Повреди на ротора (счупени роторни пръти)

Напуканите или счупени роторни пръти са често срещан вид повреда в променливотоковите асинхронни двигатели. Когато прътът се счупи, той нарушава потока на ток в ротора, причинявайки локализирано нагряване и пулсиращ въртящ момент.

• Вибрационен подпис: Класическият признак за проблеми с роторната щанга е странични ленти на честотата на полюсния проход (FP) около скорост на бягане (1X) пик и неговите хармоници.
• Честота на преминаване на полюса (FP): Това е скоростта, с която роторът се „плъзга“ покрай въртящото се магнитно поле на статора. Тя се изчислява като: FP = Брой полюси × Честота на хлъзганеЧестотата на плъзгане е разликата между синхронната скорост на магнитното поле и действителната скорост на въртене на ротора.
• Характеристики: Търсете 1X пик с две ясни странични ленти, едната при (1X + FP) и другата при (1X – FP). С нарастването на повредата на ротора, може да видите странични ленти и около 2X и 3X хармониците. За разлика от проблемите със статора, тази сигнатура е силно чувствителна към натоварването. Страничните ленти ще се увеличават по амплитуда с увеличаване на натоварването на двигателя и могат да изчезнат напълно при условия на празен ход.

4. Ексцентрична въздушна междина

Въздушната междина е малката хлабина между ротора и статора. Ако тази междина не е равномерна по цялата периметъра, тя създава небалансирано магнитно привличане, което принуждава ротора да вибрира.

• Статична ексцентричност: Роторът е центриран в лагерите, но статорното ядро не е кръгло. Най-тясната точка на въздушната междина е фиксирана в пространството.
• Динамична ексцентричност: Самият ротор е некръгъл, така че най-тясната точка на въздушната междина се върти заедно с ротора.
• Вибрационен подпис: И двата вида ексцентричност водят до странични ленти на честотата на преминаване на полюса (FP) около пика на 2X линейна честота (2xFL). В тежки случаи може да се наблюдава сложен модел на странични ленти при 2xFL ± FP, както и странични ленти около хармониците на скоростта на движение.

5. Потвърждение и най-добри практики

• Спектър с висока резолюция: Диагностицирането на електрически повреди изисква висока резолюция FFT спектър за ясно разграничаване на хармониците на скоростта на движение от хармониците на мрежовата честота и техните странични ленти.
• Натоварването е критично: При проблеми с роторната щанга, двигателят *трябва* да е под значително натоварване (обикновено >75%), за да бъде дефектът видим.
• Потвърдете с други технологии: Електрическите повреди могат да бъдат потвърдени с помощта на други технологии, като анализ на тока на двигателя (MCA) или инфрачервена термография, които могат да открият локализирано нагряване, причинено от счупени роторни пръти или късо съединение на ламинациите.

← Обратно към основния индекс