Pochopení skluzové frekvence v asynchronních motorech

Zařízení

Přenosný vyvažovač a analyzátor vibrací Balanset-1A

$2,358.31

Díly

Snímač vibrací

$107.47

Díly

Optický senzor (laserový otáčkoměr)

$148.07

Zařízení

Balanset-4

$8,123.32

Díly

Magnetický stojan Insize-60-kgf

$54.93

Díly

Reflexní páska

$11.94

Zařízení

Dynamický balancer "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definice: Co je skluzová frekvence?

Frekvence skluzu je rozdíl mezi synchronní rychlostí (rychlostí rotujícího magnetického pole) a skutečnou rychlostí rotoru v asynchronním motoru, vyjádřený v Hz. Představuje, jak rychle magnetické pole “proklouzává” kolem vodičů rotoru a indukuje proud, který vytváří točivý moment motoru. Skluzová frekvence je zásadní pro provoz asynchronního motoru a je kriticky důležitá v diagnostice motoru, protože určuje rozteč postranních pásem ve vibracích a proudových charakteristikách. vady rotorové tyče.

Skluzová frekvence se u motorů při normálním zatížení obvykle pohybuje v rozmezí 0,5–3 Hz, se zatížením se zvyšuje a poskytuje nepřímé měření zatížení motoru. Pochopení skluzové frekvence je nezbytné pro interpretaci charakteristik motoru. vibrace spektra a diagnostika elektromagnetických poruch.

Jak funguje skluz v asynchronních motorech

Princip indukce

Indukční motory pracují na principu elektromagnetické indukce:

1. Statorová vinutí vytvářejí rotující magnetické pole synchronní rychlostí
2. Magnetické pole se otáčí o něco rychleji než rotor
3. Relativní pohyb mezi polem a rotorovými tyčemi indukuje proud v rotoru
4. Indukovaný proud vytváří magnetické pole rotoru
5. Interakce mezi poli statoru a rotoru vytváří točivý moment
6. Klíčový bod: Pokud by rotor dosáhl synchronní rychlosti, nedocházelo by k žádnému relativnímu pohybu, indukci ani k žádnému točivému momentu.

Proč je skluz nezbytný

• Aby došlo k indukci, musí rotor běžet pomaleji než synchronní rychlost
• Větší skluz, větší indukovaný proud, větší produkovaný točivý moment
• Bez zatížení: minimální prokluz (~1%)
• Při plném zatížení: vyšší prokluz (typicky 3-5%)
• Prokluz umožňuje motoru automaticky přizpůsobit točivý moment zatížení

Výpočet frekvence skluzu

Vzorec

• fs = (Nsync – Nskutečná) / 60
• Kde fs = skluzová frekvence (Hz)
• Nsync = synchronní rychlost (ot./min.)
• Nactual = skutečné otáčky rotoru (ot./min)

Alternativa s použitím procenta skluzu

• Skluz (%) = [(Nsync – Nactual) / Nsync] × 100
• fs = (Slip% × Nsync) / 6000

Příklady

4pólový motor 60 Hz bez zátěže

• Nsync = 1800 ot./min
• Nactual = 1795 ot./min (lehké zatížení)
• fs = (1800 – 1795) / 60 = 0,083 Hz
• Skluz = 0,3%

Stejný motor při plném zatížení

• Nsync = 1800 ot./min
• Nactual = 1750 ot/min (jmenovité otáčky)
• fs = (1800 – 1750) / 60 = 0,833 Hz
• Skluz = 2,8%

2pólový motor, 50 Hz

• Nsync = 3000 ot./min
• Nactual = 2950 ot./min
• fs = (3000 – 2950) / 60 = 0,833 Hz
• Skluz = 1,7%

Skluzová frekvence ve vibrační diagnostice

Rozteč bočních pásů pro vady rotorových tyčí

Nejdůležitější diagnostické využití skluzové frekvence:

• Vzor: Postranní pásma přibližně 1× provozní rychlost při ±fs, ±2fs, ±3fs
• Příklad: Motor s 1750 ot./min (29,2 Hz) s fs = 0,83 Hz
• Postranní pásma na: 28,4 Hz, 29,2 Hz, 30,0 Hz, 27,5 Hz, 30,8 Hz atd.
• Diagnóza: Tyto boční pásy naznačují zlomené nebo prasklé rotorové tyče
• Amplituda: Amplituda postranního pásma udává počet a závažnost přerušených tyčí

Analýza aktuálního podpisu

Ve spektrech proudu motoru:

• Vady rotorových tyčí vytvářejí postranní pásma kolem síťové frekvence
• Vzor: fline ± 2fs (poznámka: 2× skluzová frekvence, nikoli 1×)
• Pro motor 60 Hz se skluzem 1 Hz: postranní pásma 58 Hz a 62 Hz
• Potvrzuje diagnózu rotorové tyče vibracemi

Skluz jako indikátor zatížení

Skluz se mění v závislosti na zatížení

• Bez zátěže: Skluz 0,2–11 TP3T (0,1–0,5 Hz pro typické motory)
• Poloviční náplň: Skluz 1-2% (0,5–1,0 Hz)
• Plné zatížení: Skluz 2-5% (1–2,5 Hz)
• Přetížení: > Skluz 5% (> 2,5 Hz)
• Začátek: Skluz 100% (frekvence skluzu = frekvence sítě)

Použití skluzu k posouzení zatížení

• Přesné měření skutečných otáček motoru
• Výpočet skluzu z rozdílu synchronních otáček
• Porovnejte s jmenovitým skluzem při plném zatížení z typového štítku
• Odhad procenta zatížení motoru
• Užitečné, když není k dispozici přímé měření výkonu

Faktory ovlivňující skluz

Konstrukční faktory

• Odpor rotoru: Vyšší odpor = větší prokluz
• Třída konstrukce motoru: Konstrukce NEMA ovlivňuje skluzové vlastnosti
• Napětí: Nižší napětí zvyšuje skluz pro dané zatížení

Provozní podmínky

• Točivý moment zatížení: Primárním určujícím faktorem skluzu
• Napájecí napětí: Podpětí zvyšuje skluz
• Frekvenční variace: Změny napájecí frekvence ovlivňují skluz
• Teplota: Zahřívání rotoru zvyšuje odpor, a tím i prokluz

Stav motoru

• Zlomené rotorové tyče zvyšují prokluz (méně efektivní produkce točivého momentu)
• Problémy s vinutím statoru mohou ovlivnit skluz
• Problémy s ložisky, které zvyšují tření, mírně zvyšují prokluz

Metody měření

Přímé měření rychlosti

• Použijte tachometr nebo stroboskop pro měření skutečných otáček
• Zjistěte synchronní otáčky z typového štítku motoru (póly a frekvence)
• Výpočet skluzu: fs = (Nsync – Nactual) / 60
• Nejpřesnější metoda

Z vibračního spektra

• Přesně určete 1× špičkovou rychlost běhu
• Vypočítejte rychlost běhu z 1× frekvence
• Určení skluzu z rozdílu synchronních otáček
• Vyžaduje FFT s vysokým rozlišením

Z rozteče postranních pásem

• Pokud jsou přítomny postranní pásy s vadou rotorové tyče
• Změřte rozteč mezi postranními pásmy
• Rozteč = frekvence skluzu přímo
• Pohodlné, ale vyžaduje přítomnost vady

Praktické diagnostické využití

Normální hodnoty skluzu

• Zdokumentujte základní skluz při různých zatíženích pro každý motor
• Typický skluz při plném zatížení: 1-3% (zkontrolujte typový štítek)
• Skluz > hodnota na štítku může znamenat přetížení nebo problém s motorem
• Skluz < očekávané při daném zatížení může znamenat elektrickou závadu

Indikátory abnormálního skluzu

• Nadměrné prokluzování: Přetížený motor, zlomené rotorové tyče, vysoký odpor rotoru
• Variabilní skluz: Kolísání zátěže, nestabilita elektrického napájení
• Nízký prokluz při zatížení: Možný problém se statorem, problém s napětím

Skluzová frekvence je zásadní pro provoz a diagnostiku asynchronního motoru. Jako rozteč postranních pásem pro detekci defektů rotorových tyčí a jako indikátor zatížení motoru poskytuje skluzová frekvence základní informace pro posouzení stavu motoru. Přesné stanovení skluzové frekvence umožňuje správnou interpretaci vibrací a proudových charakteristik motoru a rozlišuje normální provoz od poruchových stavů.

---

← Zpět na hlavní index