Разбиране на честотата на преминаване на полюса
Честота на преминаване на полюса (PPF, в някои контексти наричана честота на пропускане на слота) е вибрация честота, генерирана в променливотоков двигател, когато роторът преминава през неподвижните магнитни полюси на статора. Тя се изчислява като броят на полюсите на статора се умножи по скоростта на въртене на ротора, PPF = (брой полюси × обороти в минута) / 60. Преминаването на полюсите създава електромагнитни сили, които предизвикват вибрации, а тези вибрации се усилват значително, когато двигателят има въздушна междина ексцентрицитет или проблем с подравняването на ротора към статора. Поради тази причина PPF е един от най-полезните инструменти за разделяне на електрически неизправности от чисто механичните.
PPF има диагностично значение, тъй като повишената амплитуда при тази честота, заедно с нейната странични ленти, сочи по-скоро към електромагнитен проблем - ексцентричен ротор, неравномерна въздушна междина или динамично взаимодействие между ротора и статора, отколкото към дисбаланс или несъответствие. Прочетена правилно, тя подсказва на анализатора дали да отвори двигателя или да потърси друго място във влака.
1. Изчисляване на честотата на преминаване на полюсите
Основната формула
- ППФ = P × N / 60
- където P = брой полюси,
- N = действителната скорост на ротора в об/мин,
- и резултатът е в Hz.
Имайте предвид, че N е действителен скоростта на вала, а не синхронната скорост на полето. Асинхронният двигател винаги работи малко по-бавно от своето поле поради подхлъзване, така че използването на синхронната скорост от табелката внася малка, но реална грешка. Когато трябва бързо да преобразувате скоростта на движение в семейство на поръчките, нашите Калкулатор на хармонична честота превръща оборотите в Hz в порядъка 1×-10×, а Калкулатор за честота на електрически дефекти на двигателя излага електромагнитните честоти една до друга.
Решени примери
4-полюсен двигател с 1750 об/мин (захранване 60 Hz):
- PPF = 4 × 1750 / 60 = 116,7 Hz
- Този компонент ще се появи във вибрацията спектър.
- Страничните ленти при ±1× скоростта на движение (±29,2 Hz) са диагностични за ексцентричност.
6-полюсен двигател с 970 об/мин (захранване 50 Hz):
- PPF = 6 × 970 / 60 = 97 Hz
- Тя се намира близо до честотата на линията 2× (100 Hz) и може да я застъпва.
- Разграничаването на двата вида може да изисква внимателна работа с висока разделителна способност. спектрален анализ.
2. Физичният механизъм
Как се генерира електромагнитната сила
Веригата от събития, които създават PPF, е проста:
- Намотките на статора създават магнитно поле, което се върти със синхронна скорост.
- Това поле е организирано в магнитни полюси в посока N-S-N-S.
- Роторът, който се движи малко по-бавно поради приплъзване, минава покрай всеки от тези полюси.
- Всяко преминаване на полюсите упражнява магнитна сила върху ротора.
- С P полюси, роторът се усеща P силови импулси на оборот.
- Честотата на тези пулсации следователно е P × скоростта на ротора = PPF.
Равномерна въздушна междина - здрав двигател
- Роторът е центриран в отвора на статора.
- Въздушната междина е равномерна по цялата обиколка.
- Магнитните сили са уравновесени и се отменят една друга.
- Поради това вибрациите на PPF са с много ниска амплитуда.
Ексцентрична въздушна междина - дефектен двигател
- Роторът е разположен извън центъра на износване на лагерите, a огънат вал, или производствена грешка.
- Въздушната междина е по-малка от едната страна и по-голяма от другата.
- Магнитните сили се дебалансират - по-силни са там, където разстоянието е по-малко.
- При PPF се появява нетна радиална сила, ефект, който е тясно свързан с небалансирано магнитно привличане.
- Амплитудата на PPF се увеличава и се появяват странични ленти.
3. Странични ленти и диагностични модели
Статичен ексцентрицитет
Тук центърът на ротора е изместен, но неподвижен спрямо статора:
- Модел: PPF със странични ленти при ±1× скорост на движение.
- Пример: PPF ± fr, където fr е скоростта на ротора.
- Причина: износване на лагерите, огънат вал или ротор. ексцентричност.
- Амплитуда: амплитудата на страничната лента показва степента на ексцентричност.
Динамичен ексцентрицитет
Тук центърът на ротора обикаля или се върти около центъра на статора:
- Модел: PPF със сложна структура на страничната лента.
- Причини: връзка между ротора и статора търкайте или лагер разхлабеност.
- По-тежко: тя сигнализира за активно динамично взаимодействие, а не за фиксирано отместване.
Смесен ексцентрицитет
- Комбинация от статични и динамични ефекти.
- Това е най-често срещаното състояние в реалните двигатели.
- Той създава сложни модели на странични ленти.
- Необходим е внимателен анализ, за да се интерпретира правилно.
4. Диагностична интерпретация
Амплитудата при PPF се чете най-добре като континуум, заедно със силата на страничните ленти:
Ниска амплитуда на PPF (под 0,5 mm/s)
- Нормално състояние.
- Равномерна въздушна междина и добра концентричност на ротора и статора.
- Не са необходими коригиращи действия.
Умерена PPF (0,5-2,0 mm/s)
- Незначителна неравномерност на въздушната междина.
- Следете тенденцията и проверявайте състоянието на лагерите.
- Проверете позицията на ротора, ако е достъпна.
- Не е от непосредствено значение, но заслужава внимание.
Висока PPF (над 2,0 mm/s)
- Значителен ексцентрицитет или проблем с въздушната междина.
- Налице са силни странични ленти.
- Риск от контакт между ротора и статора.
- Нарастващи електромагнитни сили, които ускоряват увреждането.
- Планирайте ремонт или замяна.
На практика анализаторът рядко преценява PPF поотделно. Преносим двуканален анализатор, като например Балансет-1а, използван в корпусите на лагерите, улавя спектъра и разрешава страничните ленти около PPF - и, което е също толкова важно, потвърждава дали доминиращият компонент е електромагнитен или просто 1× пик на механична повреда. Това разграничение решава всичко, което следва: електромагнитният подпис ви изпраща вътре в двигателя, докато чистият 1× пик, който изчезва в момента на прекъсване на захранването, сочи към дисбаланс можете да коригирате чрез балансиране на полето ротора на мястото му.
5. Връзка с други двигателни честоти
PPF е един от тоновете в претъпкания спектър на двигателите и разпознаването на мястото му спрямо съседните е половината от битката. Типичната йерархия за 4-полюсен двигател с 1750 оборота в минута при захранване 60 Hz е:
- Работна скорост (1×): около 29 Hz.
- Честота на приплъзване: обикновено 1-3 Hz.
- Честота на линията: 50 или 60 Hz.
- ППФ: P × скоростта на движение - тук около 117 Hz.
- 2× честотата на мрежата: 100 или 120 Hz.
- Честота на преминаване на роторната лента: брой роторни пръти × скорост на движение.
Близките разстояния между PPF, честотата на линията 2× и по-високите редове хармоници на скоростта на движение е точно причината, поради която електромагнитните повреди се объркват толкова лесно - и поради която структурата на страничната лента, а не само амплитудата, е решаващото указание. Когато картината остава двусмислена, изключването на захранването е окончателният тест: електромагнитният компонент изчезва мигновено заедно с полето, докато механичният се разпада едва когато роторът се снижи.
6. Методи за корекция
За механичен ексцентрицитет
- Сменете износените лагери, за да възстановите правилното центриране на ротора
- Поправете огънатия вал или сменете ротора.
- Монтирайте отново ротора, ако повредата е грешка при монтажа.
- Проверете подравняването на крайните камбани и затягането на болтовете.
За производствена ексцентричност
- В тежки случаи може да се наложи повторно пробиване на ротора или статора.
- Заменете двигателя, когато това е икономически оправдано.
- Приемете условието, ако вибрациите остават в приемливи граници.
- Документирайте го като база за бъдещо сравнение.
За проблеми с въздушната междина
- Проверете състоянието на лагерите и ги сменете, ако са износени.
- Проверете аксиалната позиция на ротора.
- Проверете за изкривяване на рамката или проблеми с крайните звънци.
- Измерете действителната въздушна междина, когато тя е достъпна.
Честотата на преминаване на полюсите е специфичен вибрационен компонент на двигателя, който дава възможност да се види електромагнитното взаимодействие между ротора и статора и равномерността на въздушната междина. Овладяването на нейното изчисляване, разпознаването на страничните й ленти и разчитането на амплитудните й тенденции позволява на инженера да диагностицира електромагнитните неизправности с увереност - и да насочи усилията за поддръжка към правилното място, вместо да търси механична причина, която никога не е била налице.
