Pochopení vad rotorové tyče

Zařízení

Přenosný vyvažovač a analyzátor vibrací Balanset-1A

Díly

Optický senzor (laserový otáčkoměr)

Kompletní sada pro vibrační diagnostiku a vyvažování od společnosti Vibromera, včetně čtyř vibračních senzorů s kabely, modulu signálního rozhraní, laserového otáčkoměru s magnetickým stojanem, digitální váhy, USB kabelu a přepravního kufříku. Systém je určen pro vyvažování rotorů a monitorování stavu průmyslových zařízení.

Zařízení

Magnetický stojan Insize-60-kgf

Díly

Dynamický balancer "Balanset-1A" OEM

Definice: Co jsou vady rotorové tyče?

Vady rotorové tyče (také nazývané zlomené rotorové tyče nebo prasklé rotorové tyče) jsou zlomeniny, praskliny nebo vysokoodporové spojení ve vodivých tyčích rotorů asynchronních motorů s klecí nakrátko. Rotory s klecí nakrátko se skládají z hliníkových nebo měděných tyčí zabudovaných do drážek v železném jádru, přičemž oba konce tyčí jsou spojeny zkratovacími kroužky (koncovými kroužky). Když se tyče zlomí nebo koncové kroužky prasknou, elektrický proud nemůže poškozenými tyčemi správně protékat, což vytváří elektromagnetickou asymetrii, pulzující točivý moment a charakteristické křivky. vibrace a aktuální podpisy s postranní pásma při rozteči skluzové frekvence.

Vady rotorových tyčí představují 10-15% poruch motorů a jsou obzvláště problematické, protože se mohou vyvinout z jedné zlomené tyče až po více poruch, což, pokud nejsou detekovány a opraveny, může způsobit silné vibrace, pulzaci točivého momentu a nakonec poruchu motoru.

Typy vad rotorové tyče

1. Zlomené rotorové tyče

Popis: Úplné zlomeniny vodičové tyče
Umístění: Typicky v blízkosti koncových kroužků, kde se koncentruje tepelné a mechanické namáhání
Postup: Obvykle začíná prasklinou a postupuje k úplnému zlomení.
Více pruhů: Jedna zlomená tyč zvyšuje namáhání sousedních tyčí, což vede k postupnému selhání

2. Prasklé koncové kroužky

Popis: Zlomeniny ve zkratovacích kroužcích, které spojují rotorové tyče
Účinek: Podobné jako zlomené tyče – narušuje tok proudu
Umístění: Často na spojení tyče s kroužkem
Častější v: Velké motory, motory s častými spouštěči, zátěže s vysokou setrvačností

3. Vysoce odolné spoje

Popis: Špatné elektrické spojení mezi tyčemi a koncovými kroužky
Příčina: Výrobní vady, tepelné cykly, koroze
Účinek: Podobné příznaky jako u zlomených tyčí, ale mohou být občasné
Detekce: Jemnější podpisy než úplné přerušení

4. Pórovitost rotoru

Dutiny v litých hliníkových rotorech
Snižuje efektivní průřez vodiče
Může vést k prasklinám a zlomům
Výrobní vada, která se však nemusí projevit dříve než v pozdějším věku

Příčiny selhání rotorové tyče

Tepelné namáhání

Tepelné cyklování: Expanze/zmenšení od spuštění/ukončení
Diferenciální expanze: Hliníkové tyče se roztahují více než železné jádro
Žhavá místa: Lokalizované přehřátí v důsledku vysokého odporu
Časté starty: Každý start vytváří tepelný šok

Mechanické namáhání

Odstředivé síly: Zejména u vysokorychlostních motorů
Elektromagnetické síly: Pulzující síly během provozu
Počáteční točivý moment: Vysoké proudy během spouštění vytvářejí mechanické namáhání
Vibrace: Tyče proti únavě od vnějších vibrací

Výrobní vady

Pórovitost v litých rotorech
Špatné spojení kroužků mezi tyčí a koncem
Materiální vměstky nebo dutiny
Nedostatečné tepelné zpracování

Provozní podmínky

Časté spouštění: Tepelné a elektromagnetické namáhání
Zatížení s vysokou setrvačností: Dlouhé doby zrychlení zvyšují namáhání tyče
Události zablokování rotoru: Extrémní proudy a síly
Jednofázové: Provoz s jednou výpadkem fáze vytváří asymetrické proudy

Vibrační podpis

Charakteristický vzorec

Charakteristickým znakem defektů rotorových tyčí jsou postranní pásy kolem rychlosti chodu:

Centrální vrchol: 1× rychlost jízdy (fr)
Postranní pásma: fr ± fs, fr ± 2fs, fr ± 3fs
Kde fs = skluzová frekvence (obvykle 1–3 Hz)
Vzor: Symetrické postranní pásma rozmístěná v intervalech skluzové frekvence

Výpočet frekvence skluzu

fs = (Nsync – Nskutečná) / 60
Příklad: 4pólový motor, 60 Hz
Nsync = 1800 ot./min, Nactual = 1750 ot./min
fs = (1800 – 1750) / 60 = 0,833 Hz
Postranní pásma se objevují při 29,17 ± 0,833 Hz (28,3 Hz a 30,0 Hz)

Závislost na zatížení

Bez zátěže: Minimální postranní pásma (nízký skluz, nízký proud skrz přerušené tyče)
Lehké zatížení: Začínají se objevovat malé postranní pásy
Plné zatížení: Silné postranní pásma, nejzřetelnější diagnóza
Diagnostická strategie: Pro dosažení nejlepší citlivosti testujte pod zátěží

Aktuální podpis (MCSA)

Analýza proudu motoru ukazuje stejný vzorec jako vibrace:

Postranní pásma kolem síťové frekvence (ne rychlosti provozu)
Vzor: fline ± 2fs (dvojnásobek skluzové frekvence proudu)
Pro motor 60 Hz se skluzem 1 Hz: postranní pásma při 58 Hz a 62 Hz
Amplituda se zvyšuje s počtem zlomených tyčí
V některých případech dokáže detekovat dříve než vibrace

Detekce a diagnostika

Postup vibrační analýzy

Vypočítat očekávaný vzorec: Určení synchronní rychlosti, měření skutečné rychlosti, výpočet skluzové frekvence
FFT s vysokým rozlišením: Použijte jemné rozlišení (< 0,2 Hz) pro rozlišení postranních pásem
Hledejte postranní pásma: Hledání vrcholů při skluzové frekvenci 1× ±
Pod zatížením: Zkouška s motorem při normálním provozním zatížení
Potvrzení vzoru: Ověřte symetrické postranní pásma ve správné rozteči

Posouzení závažnosti

Postranní pásmo < 40% 1× vrcholu: Možná jedna zlomená tyč, monitor
40-60% z 1×: Potvrzené zlomené tyče, plán výměny
> 60% z 1×: Více zlomených tyčí, nutná okamžitá výměna
Postranní pásma > 1× vrchol: Těžký stav, nutný okamžitý zásah

Důsledky a postup

Počáteční selhání (jedna tyč)

Mírné pulsace točivého momentu
Objevují se malé postranní pásy
Může fungovat měsíce s jednou zlomenou tyčí
Minimální zhoršení výkonu

Progresivní selhání (více sloupců)

Sousední tyče se přehřívají v důsledku zvýšeného proudu
Tepelné namáhání způsobuje další poruchy
Pulzace točivého momentu se zvyšují
Vibrace se stávají silnými
Z jednoho taktu na více taktů se dá postupně posunout během několika týdnů

Těžký stav

Více sousedících přerušených pruhů
Silné pulsace točivého momentu
Vysoké vibrace a hluk
Přehřátí rotoru
Riziko úplného selhání rotoru
Může poškodit stator nadměrným proudem

Nápravná opatření

Po detekci

Zvyšte frekvenci monitorování (měsíčně → týdně)
Pro potvrzení diagnózy proveďte MCSA
Naplánujte výměnu motoru nebo rotoru
V případě kritické aplikace si připravte náhradní motor
Zvažte příčinu (proč se tyče zlomily)

Možnosti opravy

Výměna rotoru: Nejspolehlivější řešení pro velké motory
Kompletní výměna motoru: Často nejúspornější pro malé motory
Přepracování rotoru: Specializované dílny mohou přepracovávat hliníkové rotory
Dočasný provoz: Jeden přerušený pruh může umožnit pokračování v provozu s monitorováním

Prevence

Minimalizujte časté spouštění (používejte softstartéry nebo frekvenční měniče)
Vyhněte se jednofázovým podmínkám
Zajistěte dostatečné větrání a chlazení
Používejte motory s dimenzováním pro pracovní cyklus (motory s častým rozběhem pro aplikace s vysokým počtem cyklů).
Monitorování pro včasnou detekci před vícenásobnými selháními

Vady rotorových tyčí patří mezi diagnosticky nejvýraznější poruchy motoru, jejichž charakteristické postranní pásma skluzové frekvence umožňují spolehlivou detekci pomocí analýzy vibrací i proudu. Včasná identifikace umožňuje plánovanou výměnu motoru dříve, než dojde k progresi do vícenásobných poruch tyčí, které mohou způsobit katastrofické poškození rotoru a prodloužené neplánované prostoje.

← Zpět na hlavní index

Co jsou vady rotorových tyčí? Zlomené tyče v motorech

Publikováno uživatelem admin dne Říjen 31, 2025 Říjen 31, 2025