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 elektrického vedení - 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 upuštění od zátěže a sledování spektra; špička, která se po odstranění zátěže zhroutí, je téměř jistě elektrického původu. Jasné pochopení frekvence sítě a motoru skluz je základem každé níže uvedené diagnózy.
2. Poruchy statoru
Problémy se statorem - uvolněné železo, volné cívky nebo zkratované lamely - mohou způsobit, že stator je excentrický nebo deformovaný a vytváří nerovnoměrné magnetické pole kolem otvoru. Výsledkem je magnetická síla, která pulzuje s dvojnásobnou frekvencí než síťová.
- Vibrační signatura: hlavním indikátorem je vysokoamplitudový vrchol při 2× frekvence vedení (2×FL)Pro motor 60 Hz je to 120 Hz (7200 CPM). Pro motor 50 Hz je to 100 Hz (6000 CPM).
- Charakteristika: 2×FL vrchol má obvykle velmi stálou amplitudu a je do značné míry necitlivý na zatížení. Vibrace jsou často nejvyšší ve směru montážních patek statoru, kde je rám nejtužší proti pulzujícímu tahu. Vady statoru jsou snadno zaměnitelné za mechanické uvolněnost 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: klasické znamení zlomené rotorové tyče je pólová propustná frekvence (FP) postranní pásma rozkročené mezi rychlost běhu (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 rotorem. excentricita rotoru.
- Vibrační signatura: obě formy vytvářejí postranní pásma frekvence průchodu pólů v okolí 2×FL vrchol. V závažných případech se objevuje složitý vzorec s postranními pásmy při 2×FL ± FP a také v okolí harmonických frekvencí otáček.
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 vyvážení rotoru 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 vzorků. závady motoru zabrání záměně elektrické závady za mechanickou.
