Forståelse af rotorstangsfejl
Definition: Hvad er rotorstangsdefekter?
Defekter i rotorstangen (også kaldet knækkede rotorstænger eller revnede rotorstænger) er brud, revner eller højmodstandsforbindelser i lederstængerne i kortslutningsmotorrotorer. Kortslutningsrotorer består af aluminium- eller kobberstænger indlejret i jernkernespalter, hvor begge ender af stængerne er forbundet med kortslutningsringe (enderinge). Når stænger knækker, eller enderingsforbindelser revner, kan elektrisk strøm ikke flyde ordentligt gennem de beskadigede stænger, hvilket skaber elektromagnetisk asymmetri, pulserende drejningsmoment og karakteristisk... vibrationer og nuværende underskrifter med sidebånd ved slipfrekvensafstand.
Defekter i rotorstangen tegner sig for 10-15% af motorfejl og er særligt problematiske, fordi de kan udvikle sig fra en enkelt brækket stang til flere fejl, hvilket skaber kraftige vibrationer, momentpulseringer og i sidste ende motorfejl, hvis de ikke opdages og korrigeres.
Typer af rotorstangsdefekter
1. Knækkede rotorstænger
- Beskrivelse: Fuldstændig brud på lederskinne
- Beliggenhed: Typisk nær enderinge, hvor termisk og mekanisk stress koncentreres
- Progression: Starter normalt med en revne, udvikler sig til et fuldstændigt brud
- Flere søjler: En brækket stang øger belastningen på tilstødende stænger, hvilket fører til progressive svigt
2. Revnede endringe
- Beskrivelse: Brud i kortslutningsringe, der forbinder rotorstænger
- Effekt: Ligner knækkede stænger - afbryder strømmen
- Beliggenhed: Ofte ved krydset mellem stang og ring
- Mere almindelig i: Store motorer, motorer med hyppige starter, belastninger med høj inerti
3. Højmodstandsfuger
- Beskrivelse: Dårlig elektrisk forbindelse mellem stænger og enderinge
- Årsag: Produktionsfejl, termisk cykling, korrosion
- Effekt: Lignende symptomer som knækkede stænger, men kan være intermitterende
- Opdagelse: Mere subtile signaturer end komplette brud
4. Rotorporøsitet
- Hulrum i rotorer af støbt aluminium
- Reducerer effektivt ledertværsnit
- Kan udvikle sig til revner og brud
- Produktionsfejl, men manifesterer sig muligvis ikke før senere i livet
Årsager til rotorstangfejl
Termiske spændinger
- Termisk cykling: Udvidelse/sammentrækning fra opstart/nedlukning
- Differentialudvidelse: Aluminiumsstænger udvider sig mere end jernkernen
- Hotspots: Lokal overophedning fra høj modstand
- Hyppige starter: Hver start skaber termisk chok
Mekaniske spændinger
- Centrifugalkræfter: Især i højhastighedsmotorer
- Elektromagnetiske kræfter: Pulserende kræfter under drift
- Startmoment: Høje strømme under opstart skaber mekanisk belastning
- Vibration: Eksterne vibrationsudmattende stænger
Produktionsfejl
- Porøsitet i støbte rotorer
- Dårlig binding mellem stang og ringende
- Materialeindeslutninger eller hulrum
- Utilstrækkelig varmebehandling
Driftsforhold
- Hyppig start: Termisk og elektromagnetisk stress
- Høje inertibelastninger: Lange accelerationstider øger stangbelastningen
- Låste rotorhændelser: Ekstreme strømninger og kræfter
- Enfaset: Drift med én fase tabt skaber asymmetriske strømme
Vibrationssignatur
Karakteristisk mønster
Kendetegnende for rotorstangsdefekter er sidebånd omkring kørehastighed:
- Central Peak: 1× kørehastighed (fr)
- Sidebånd: fr ± fs, fr ± 2fs, fr ± 3fs
- Hvor fs = slipfrekvens (typisk 1-3 Hz)
- Mønster: Symmetriske sidebånd fordelt med slipfrekvensintervaller
Beregning af slipfrekvens
- fs = (Nsync – Faktisk) / 60
- Eksempel: 4-polet, 60 Hz motor
- Nsync = 1800 o/min, Natual = 1750 o/min
- fs = (1800 – 1750) / 60 = 0,833 Hz
- Sidebånd optræder ved 29,17 ± 0,833 Hz (28,3 Hz og 30,0 Hz)
Belastningsafhængighed
- Ingen belastning: Minimale sidebånd (lav slip, lav strøm gennem knækkede stænger)
- Let belastning: Små sidebånd begynder at dukke op
- Fuld belastning: Stærke sidebånd, mest åbenlyse diagnose
- Diagnostisk strategi: Test under belastning for bedste følsomhed
Nuværende underskrift (MCSA)
Motorstrømsanalyse viser samme mønster som vibration:
- Sidebånd omkring linjefrekvens (ikke driftshastighed)
- Mønster: fline ± 2fs (dobbelt slipfrekvens i strøm)
- For 60 Hz motor med 1 Hz slip: sidebånd ved 58 Hz og 62 Hz
- Amplituden stiger med antallet af brudte stænger
- Kan i nogle tilfælde registrere vibrationer tidligere
Detektion og diagnose
Procedure for vibrationsanalyse
- Beregn forventet mønster: Bestem synkron hastighed, mål den faktiske hastighed, beregn slipfrekvens
- FFT i høj opløsning: Brug fin opløsning (< 0,2 Hz) for at opløse sidebånd
- Kig efter sidebånd: Søg efter toppe ved 1× ± slipfrekvens
- Under belastning: Test med motor under normal driftsbelastning
- Bekræft mønster: Bekræft symmetriske sidebånd med korrekt afstand
Vurdering af alvorlighedsgrad
- Sidebånd < 40% af 1× peak: Muligvis enkelt brudt bjælke på skærm
- 40-60% af 1×: Bekræftet knækket(e) stang(er), planlæg udskiftning
- > 60% af 1×: Flere knækkede stænger, udskiftning nødvendig
- Sidebånd > 1× peak: Alvorlig tilstand, øjeblikkelig handling nødvendig
Konsekvenser og progression
Indledende fejl (enkelt bjælke)
- Let momentpulsering
- Små sidebånd optræder
- Kan køre i månedsvis med en enkelt knækket stang
- Minimal ydeevneforringelse
Progressive fejl (flere takter)
- Tilstødende stænger overophedes på grund af øget strøm
- Termisk stress forårsager yderligere fejl
- Momentpulseringer øges
- Vibrationerne bliver kraftige
- Kan gå fra enkelt til flere søjler på uger
Alvorlig tilstand
- Flere tilstødende brudte stænger
- Kraftig momentpulsering
- Høj vibration og støj
- Overophedning af rotoren
- Risiko for fuldstændig rotorsvigt
- Kan beskadige statoren på grund af for høj strøm
Korrigerende handlinger
Ved detektion
- Øg overvågningsfrekvensen (månedligt → ugentligt)
- Udfør MCSA for at bekræfte diagnosen
- Planlæg motorudskiftning eller rotorudskiftning
- Forbered en reservemotor, hvis anvendelsen er kritisk
- Overvej den grundlæggende årsag (hvorfor stængerne knækkede)
Reparationsmuligheder
- Udskiftning af rotor: Den mest pålidelige løsning til store motorer
- Komplet motorudskiftning: Ofte mest økonomisk for små motorer
- Omstøbning af rotor: Specialforretninger kan omstøbe aluminiumsrotorer
- Midlertidig drift: En enkelt brudt stang kan muliggøre fortsat drift med overvågning
Forebyggelse
- Minimér hyppige starter (brug softstartere eller VFD'er)
- Undgå enfasede forhold
- Sørg for tilstrækkelig ventilation og køling
- Brug motorer, der er klassificeret til driftscyklus (motorer med hyppig start til applikationer med høj cyklus)
- Overvåg for tidlig opdagelse før flere fejl
Rotorstangsfejl er blandt de mest diagnostisk karakteristiske motorfejl, da deres karakteristiske slipfrekvenssidebånd muliggør pålidelig detektion gennem både vibrations- og strømanalyse. Tidlig identifikation muliggør planlagt motorudskiftning, før det udvikler sig til flere stangfejl, der kan forårsage katastrofale rotorskader og forlænget uplanlagt nedetid.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 