Diagnostika elektrických závad střídavých motorů pomocí analýzy vibrací
Elektrické závady u střídavých indukčních motorů jsou závady v magnetickém obvodu — statoru, rotoru nebo vzduchové mezeře mezi nimi — které se projevují vibracemi. Ačkoli analýza vibrací Vibrace jsou nejčastěji spojeny s mechanickými problémy, jako jsou nevyváženost a vady ložisekje to také účinný způsob, jak najít elektrické poruchy. akcelerometr. Umění spočívá v rozpoznávání vzorů vázaných na napájecí frekvenci a počet pólů motoru.
1. Úvod: Elektrické poruchy jako zdroj vibrací
Klíčem k diagnostice elektrických závad je hledání specifických špiček na frekvencích souvisejících s frekvencí elektrické sítě — 50 Hz nebo 60 Hz v závislosti na regionu — a s počtem pólů v motoru. Protože tyto síly jsou spíše magnetické než čistě mechanické, oddělují je od běžných mechanických poruch dva znaky: jejich frekvence se fixují spíše na napájení než na otáčky hřídele a mnohé z nich se mění se zatížením motoru. Klasickým diagnostickým testem je odebrat zatížení a sledovat spektrum; špička, která po odebrání zatížení zmizí, je téměř jistě elektrického původu. Jasné pochopení frekvence sítě a motoru skluz je základem každé níže uvedené diagnózy.
2. Poruchy statoru
Problémy statoru — uvolněné železo, vůle vinutí nebo zkratované plechy — mohou způsobit excentricitu nebo deformaci statoru a vytvářet nerovnoměrné magnetické pole v otvoru. Výsledkem je typicky magnetická síla pulzující na dvojnásobku síťové frekvence.
- Vibrační signatura: nejběžnějším indikátorem je zvýšený vrchol na 2× frekvence vedení (2×FL). U motoru 60 Hz je to 120 Hz (7200 CPM); u motoru 50 Hz je to 100 Hz (6000 CPM). Všimněte si, že vrchol 2×FL není jednoznačný jen pro poruchy statoru — mohou jej zvýšit i nevyváženost napájecího napětí, excentricita vzduchové mezery a rezonance rámu.
- Charakteristika: 2×FL vrchol je obvykle stabilnější a méně citlivý na zatížení než projevy poruch rotorových tyčí, ale není zaručeno, že bude konstantní — potvrďte diagnózu kontrolou proudové fáze a porovnáním spekter při zatíženém a nezatíženém stavu. Vibrace bývají často nejvyšší ve směru montážních patek statoru, kde je rám vůči pulzujícímu tahu nejtužší. Vady statoru jsou snadno zaměnitelné za mechanické vůle při 2× rychlosti chodu, takže záleží na zátěžové zkoušce a přesném odečtu frekvence.
3. Poruchy rotoru (zlomené rotorové tyče)
Prasklé nebo zlomené rotorové tyče jsou běžnou poruchou střídavých asynchronních motorů. Když se tyč zlomí, naruší tok proudu v rotorové kleci, což způsobí lokální zahřívání a pulzující točivý moment, který moduluje vibrace při otáčkách za chodu.
- Vibrační signatura: klasický příznak zlomené rotorové tyče je frekvence přeběhu pólů (FP) postranní pásma symetricky kolem provozní otáčky (1×) vrchol a jeho harmonické.
- Frekvence pólového průchodu (FP): rychlost, s jakou rotor prokluzuje kolem rotujícího magnetického pole, vypočtená jako FP = počet pólů × frekvence skluzu, kde skluzová frekvence je rozdíl mezi synchronními otáčkami pole a skutečnými otáčkami hřídele.
- Charakteristika: hledejte vrchol 1×, který je lemován dvěma jasnými postranními pásmy, jedním na (1× + FP) a jeden při (1× - FP). Se zhoršujícím se poškozením se objevují postranní pásma i v okolí 2× a 3× harmonických. Na rozdíl od statorových poruch je tato signatura velmi citlivá na zatížení - postranní pásma rostou s rostoucím zatížením a mohou zcela zmizet při nulovém zatížení.
4. Excentrická vzduchová mezera
Na stránkách vzduchová mezera je malá vůle mezi rotorem a statorem. Pokud není rovnoměrná kolem celého otvoru, výsledkem je nevyvážená magnetická síla. magnetické přitahování která nutí rotor vibrovat.
- Statická excentricita: rotor se otáčí v ložiskách vystředěně, ale jádro statoru není kulaté, takže nejužší bod mezery je v prostoru pevný.
- Dynamická excentricita: samotný rotor není kulatý nebo není ve středu, takže nejužší místo mezery se otáčí spolu s rotorem - tento stav úzce souvisí s excentricita rotoru.
- Vibrační signatura: statická excentricita typicky zvyšuje stabilní vrchol na 2×FL, protože bod úzké vzduchové mezery se nepohybuje. Dynamická excentricita moduluje mezeru při otáčení rotoru a vytváří vibrace na 1× provozních otáčkách a postranní pásma frekvence průchodu pólů — na 2×FL ± FP a kolem harmonických provozních otáček. V praxi se tyto jevy často vyskytují současně a vytvářejí složitý kombinovaný obraz.
5. Potvrzení a osvědčené postupy
Elektrické poruchy se ve spektru nacházejí v blízkosti frekvenčních složek otáček, takže pro jejich rozlišení je nezbytné disciplinované měření.
- Spektrum s vysokým rozlišením: diagnostika elektrických poruch vyžaduje vysoké rozlišení Spektrum FFT s dostatečným počtem linek, aby se oddělily harmonické složky otáček od harmonických frekvencí sítě a jejich úzce vzdálených postranních pásmem. A zoom FFT je často jediným způsobem, jak čistě rozlišit postranní pásma klouzavé frekvence.
- Zatížení je rozhodující: při problémech s rotorovými tyčemi musí motor běžet při značném zatížení - obvykle nad 75% - aby se závada projevila. Nejspolehlivějším rozlišovacím prvkem mezi elektrickými a mechanickými zdroji je změna zatížení při sledování vrcholů spektra.
- Zachyťte ji v provozu: přenosný dvoukanálový analyzátor, jako je např. Balanset-1A zaznamenává spektrum a synchronní otáčky motoru na místě, což usnadňuje označení 2×FL statorové špičky nebo postranní pásma frekvence průchodu pólů v závislosti na zátěži, než se pustí do demontáže - a pokud se ukáže, že skutečným viníkem je mechanická nevyváženost, aby vyvažte rotor při stejné návštěvě.
- Potvrďte s dalšími technologiemi: diagnózy lze potvrdit pomocí analýzy proudových signatur motoru (MCSA) nebo pomocí infračervená termografie, který odhaluje lokální ohřev způsobený přetrženými tyčemi nebo zkratovanými laminacemi. Křížová kontrola s širší skupinou závady motoru zabrání záměně elektrické závady za mechanickou.
