Diagnosticering af elektriske fejl i vekselstrømsmotorer

1. Introduktion: Elektriske fejl som vibrationskilde

Mens Vibrationsanalyse er typisk forbundet med mekaniske fejl som f.eks. ubalance og lejefejl, er det også et meget effektivt værktøj til at detektere problemer i AC-asynkronmotorer. Elektriske fejl genererer pulserende magnetiske kræfter, der får motorens stator og rotor til at vibrere. Disse vibrationer overføres gennem motorrammen og kan detekteres af en accelerometer.

Nøglen til at diagnosticere elektriske fejl er at kigge efter specifikke mønstre ved frekvenser relateret til den elektriske netfrekvens (50 eller 60 Hz) og antallet af poler i motoren.

2. Statorfejl

Statorproblemer, såsom løst jern, løse spoler eller kortsluttede lamineringer, kan forårsage, at statoren bliver excentrisk eller forvrænget. Dette resulterer i et ujævnt magnetfelt.

• Vibrationssignatur: Den primære indikator for en statorfejl er en vibrationstop med høj amplitude ved 2 gange linjefrekvensen (2xFL)For en 60 Hz motor er dette 120 Hz (7200 CPM). For en 50 Hz motor er dette 100 Hz (6000 CPM).
• Karakteristika: Denne 2xFL-peak har typisk en meget stabil amplitude og er ikke følsom over for motorens belastning. Vibrationen er ofte højest i retning af statormonteringsfødderne.

3. Rotorfejl (brudte rotorstænger)

Revnede eller ødelagte rotorstænger er en almindelig fejltilstand i AC-asynkronmotorer. Når en stang knækker, afbryder den strømstrømmen i rotoren, hvilket forårsager en lokal opvarmning og et pulserende drejningsmoment.

• Vibrationssignatur: Det klassiske tegn på problemer med rotorstangen er polpassfrekvens (FP) sidebånd omkring løbehastighed (1X) peak og dens harmoniske.
• Polpassagefrekvens (FP): Dette er den hastighed, hvormed rotoren "glider" forbi statorens roterende magnetfelt. Det beregnes som: FP = Antal poler × SlipfrekvensSlipfrekvensen er forskellen mellem magnetfeltets synkrone hastighed og rotorens faktiske driftshastighed.
• Karakteristika: Kig efter en 1X-top med to klare sidebånd, et ved (1X + FP) og et andet ved (1X – FP). Efterhånden som rotorskaden bliver mere alvorlig, kan du muligvis også se sidebånd omkring 2X- og 3X-harmonikerne. I modsætning til statorproblemer er denne signatur meget følsom over for belastning. Sidebåndene vil stige i amplitude, når motorens belastning øges, og kan forsvinde helt under ubelastede forhold.

4. Excentrisk luftspalte

Luftgabet er det lille mellemrum mellem rotoren og statoren. Hvis dette mellemrum ikke er ensartet hele vejen rundt, skaber det en ubalanceret magnetisk trækkraft, der tvinger rotoren til at vibrere.

• Statisk excentricitet: Rotoren er centreret i lejerne, men statorkernen er urund. Luftgabets smalleste punkt er fastgjort i rummet.
• Dynamisk excentricitet: Selve rotoren er urund, så det smalleste punkt i luftspalten roterer med rotoren.
• Vibrationssignatur: Begge typer excentricitet producerer sidebånd for polpassfrekvens (FP) omkring 2X linjefrekvenstoppen (2xFL). I alvorlige tilfælde kan man se et komplekst mønster af sidebånd ved 2xFL ± FP og også sidebånd omkring de harmoniske oversvingninger ved driftshastigheden.

5. Bekræftelse og bedste praksis

• Højopløsningsspektrum: Diagnosticering af elektriske fejl kræver høj opløsning FFT-spektrum for tydeligt at adskille de harmoniske overspændinger ved driftshastighed fra de harmoniske overspændinger ved netfrekvensen og deres sidebånd.
• Belastningen er kritisk: Ved problemer med rotorstangen *skal* motoren være under betydelig belastning (typisk >75%) for at defekten er synlig.
• Bekræft med andre teknologier: Elektriske fejl kan bekræftes ved hjælp af andre teknologier som motorstrømsanalyse (MCA) eller infrarød termografi, som kan detektere lokaliseret opvarmning forårsaget af knækkede rotorstænger eller kortsluttede lamineringer.

← Tilbage til hovedindekset