Τι είναι η Μαγνητική Έλξη; Μη Ισορροπημένη Μαγνητική Δύναμη σε Κινητήρες • Φορητός εξισορροπητής, αναλυτής κραδασμών "Balanset" για δυναμική εξισορρόπηση θραυστήρων, ανεμιστήρων, τεμαχιστών, κοχλιωτών σε θεριζοαλωνιστικές μηχανές, άξονες, φυγοκεντρητές, στροβίλους και πολλούς άλλους ρότορες Τι είναι η Μαγνητική Έλξη; Μη Ισορροπημένη Μαγνητική Δύναμη σε Κινητήρες • Φορητός εξισορροπητής, αναλυτής κραδασμών "Balanset" για δυναμική εξισορρόπηση θραυστήρων, ανεμιστήρων, τεμαχιστών, κοχλιωτών σε θεριζοαλωνιστικές μηχανές, άξονες, φυγοκεντρητές, στροβίλους και πολλούς άλλους ρότορες

Τι είναι η μαγνητική έλξη; Μη ισορροπημένη μαγνητική δύναμη σε κινητήρες

Δημοσιεύτηκε από τον/την admin στις

Κατανόηση της μαγνητικής έλξης σε ηλεκτροκινητήρες

Ορισμός: Τι είναι η μαγνητική έλξη;

Μαγνητική έλξη (ονομάζεται επίσης μη ισορροπημένη μαγνητική έλξη ή UMP) είναι μια καθαρή ακτινική ηλεκτρομαγνητική δύναμη που αναπτύσσεται σε ηλεκτροκινητήρες και γεννήτριες όταν το διάκενο αέρα μεταξύ του ρότορα και του στάτορα δεν είναι ομοιόμορφο. Όταν ο ρότορας είναι εκτός κέντρου (έκκεντρος) στην οπή του στάτορα, το διάκενο αέρα γίνεται μικρότερο στη μία πλευρά και μεγαλύτερο στην αντίθετη πλευρά. Δεδομένου ότι η μαγνητική δύναμη είναι αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασης του διακένου, η μαγνητική έλξη είναι πολύ ισχυρότερη στην πλευρά με το μικρότερο διάκενο, δημιουργώντας μια καθαρή δύναμη που τραβάει τον ρότορα προς αυτήν την πλευρά.

Η μαγνητική έλξη δημιουργεί δόνηση σε διπλάσια συχνότητα ηλεκτρικής γραμμής (120 Hz για κινητήρες 60 Hz, 100 Hz για κινητήρες 50 Hz), μπορεί να εκτρέψει σημαντικά τον ρότορα, να επιταχύνει τη φθορά των ρουλεμάν και, σε σοβαρές περιπτώσεις, να οδηγήσει σε καταστροφική επαφή ρότορα-στάτορα. Αντιπροσωπεύει μια σύζευξη μεταξύ μηχανικής εκκεντρότητας και ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων που μπορεί να δημιουργήσει θετική ανάδραση που οδηγεί σε προοδευτική αστοχία.

Φυσικός Μηχανισμός

Ομοιόμορφο διάκενο αέρα (Κανονική κατάσταση)

  • Ο ρότορας είναι κεντραρισμένος στην οπή του στάτη
  • Διάκενο αέρα ίσο σε ολόκληρη την περιφέρεια (συνήθως 0,3-1,5 mm)
  • Οι μαγνητικές δυνάμεις σε όλες τις πλευρές εξισορροπούνται και ακυρώνονται
  • Καθαρή ακτινική δύναμη ≈ μηδέν
  • Ελάχιστη ηλεκτρομαγνητική δόνηση

Έκκεντρο Διάκενο Αέρα (Κατάσταση UMP)

Όταν ο ρότορας είναι εκτός κέντρου:

  1. Ασυμμετρία κενού: Η μία πλευρά έχει μικρότερο κενό (π.χ., 0,5 mm), η αντίθετη πλευρά μεγαλύτερο (π.χ., 1,0 mm)
  2. Νόμος του Αντίστροφου Τετράγωνου: Μαγνητική δύναμη ∝ 1/κενό², επομένως η δύναμη στην πλευρά του μικρού κενού είναι πολύ ισχυρότερη
  3. Καθαρή Δύναμη: Οι μη ισορροπημένες δυνάμεις δεν ακυρώνονται, δημιουργώντας καθαρή έλξη προς την πλευρά του μικρού κενού.
  4. Μέγεθος: Μπορεί να φτάσει σε εκατοντάδες έως χιλιάδες λίβρες ακόμη και σε μέτριους κινητήρες
  5. Κατεύθυνση: Πάντα προς την πλευρά με το μικρότερο κενό

Γιατί 2× Συχνότητα Γραμμής;

Η μαγνητική έλξη πάλλεται σε ηλεκτρική συχνότητα 2×:

  • Το τριφασικό AC δημιουργεί περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο
  • Η ένταση του μαγνητικού πεδίου πάλλεται σε συχνότητα γραμμής 2× (εγγενής στα τριφασικά συστήματα)
  • Με τον έκκεντρο ρότορα, αυτός ο παλμός δημιουργεί δόνηση στα 2×f
  • Κινητήρας 60 Hz → Δόνηση 120 Hz
  • Κινητήρας 50 Hz → Δόνηση 100 Hz

Αιτίες μη ισορροπημένης μαγνητικής έλξης

Φθορά ρουλεμάν

  • Η πιο συχνή αιτία ανάπτυξης UMP
  • Το διάκενο των ρουλεμάν επιτρέπει στον ρότορα να λειτουργεί εκτός κέντρου
  • Η βαρύτητα τραβάει τον ρότορα προς τα κάτω, μειώνοντας το διάκενο αέρα στο κάτω μέρος
  • Το UMP τραβάει τον ρότορα πιο εκτός κέντρου
  • Θετική ανατροφοδότηση: Το UMP επιταχύνει τη φθορά των ρουλεμάν.

Ανοχές κατασκευής

  • Εκκεντρότητα ρότορα: Ο ρότορας δεν είναι απόλυτα στρογγυλός ή δεν είναι κεντραρισμένος στον άξονα
  • Εκκεντρότητα διαμέτρου στάτη: Η οπή του στάτη δεν είναι ομόκεντρη με τις επιφάνειες στήριξης
  • Σφάλματα συναρμολόγησης: Τα κουδούνια τέλους δεν είναι ευθυγραμμισμένα, ο ρότορας είναι οπλισμένος κατά τη συναρμολόγηση
  • Ανοχές στοίβαξης: Συσσώρευση μικρών σφαλμάτων που δημιουργούν μετρήσιμη εκκεντρότητα

Λειτουργικά Αιτίες

  • Θερμική ανάπτυξη: Διαφορική διαστολή που επηρεάζει την ομοιομορφία του διακένου αέρα
  • Παραμόρφωση πλαισίου: Μαλακό πόδι ή πλαίσιο στρέβλωσης τάσης στήριξης
  • Εκτροπή άξονα: Φορτίο ή δυνάμεις σύζευξης που κάμπτουν τον άξονα
  • Θέματα Ιδρύματος: Σταθεροποίηση ή επιδείνωση της θέσης του κινητήρα

Επιπτώσεις και Συνέπειες

Άμεσες επιπτώσεις

  • Ακτινική Δύναμη στον Ρότορα: Συνεχές τράβηγμα προς τη μία πλευρά
  • Υπερφόρτωση ρουλεμάν: Ένα ρουλεμάν φέρει επιπλέον φορτίο από μαγνητική έλξη
  • Δόνηση στα 2×f: Ηλεκτρομαγνητικό στοιχείο δόνησης ανυψωμένο
  • Εκτροπή άξονα: Η μαγνητική δύναμη κάμπτει τον άξονα, επιδεινώνοντας την εκκεντρότητα

Μηχανισμός Προοδευτικής Αποτυχίας

Το UMP μπορεί να δημιουργήσει έναν αυτοενισχυόμενο κύκλο αστοχίας:

  1. Αρχική εκκεντρότητα (από φθορά ρουλεμάν ή κατασκευή)
  2. Η μαγνητική έλξη αναπτύσσεται προς την πλευρά του μικρού κενού
  3. Η δύναμη εκτρέπει περαιτέρω τον ρότορα, μειώνοντας περισσότερο το κενό
  4. Ισχυρότερη μαγνητική έλξη από μικρότερο κενό
  5. Επιταχυνόμενη φθορά ρουλεμάν στην πλευρά φορτίου
  6. Αυξανόμενη εκκεντρότητα και μαγνητική έλξη
  7. Τελική επαφή ρότορα-στάτορα και καταστροφική βλάβη

Δευτερογενής ζημιά

  • Επιταχυνόμενη αστοχία ρουλεμάν από ασύμμετρη φόρτιση
  • Πιθανές τριβές ρότορα-στάτορα που προκαλούν ζημιά και στα δύο εξαρτήματα
  • Κάμψη άξονα ή μόνιμη τόξο
  • Ζημιά στην περιέλιξη του στάτη από χτυπήματα του ρότορα
  • Απώλεια απόδοσης από μη βέλτιστο διάκενο αέρα

Ανίχνευση και Διάγνωση

Υπογραφή δόνησης

  • Πρωτεύων Δείκτης: Αυξημένη συχνότητα γραμμής 2× (120 Hz ή 100 Hz)
  • Τυπικό μοτίβο: Πλάτος 2×f > 30-50% 1× δόνησης ταχύτητας λειτουργίας
  • Επιβεβαίωση: Η δόνηση στα 2×f δεν είναι ανάλογη με τη μηχανική ανισορροπία
  • Ανεξαρτησία Φορτίου: Πλάτος 2×f σχετικά σταθερό με το φορτίο (σε αντίθεση με τις μηχανικές πηγές)

Διαφοροποίηση από άλλες πηγές 2×f

Πηγή Χαρακτηριστικά
Λανθασμένη ευθυγράμμιση 2× ταχύτητα λειτουργίας (όχι 2× συχνότητα γραμμής)· υψηλή αξονική δόνηση
Μαγνητική έλξη 2× συχνότητα γραμμής (120/100 Hz)· ηλεκτρομαγνητική προέλευση
Βλάβες στάτορα 2× συχνότητα γραμμής· υπάρχει ανισορροπία ρεύματος
Συντονισμός καρέ 2× συχνότητα γραμμής· δόνηση πλαισίου >> δόνηση ρουλεμάν

Πρόσθετες διαγνωστικές εξετάσεις

Μέτρηση διακένου αέρα

  • Μετρήστε το διάκενο αέρα σε πολλαπλές θέσεις γύρω από την περιφέρεια (απαιτείται αποσυναρμολόγηση του κινητήρα)
  • Εκκεντρότητα > 10% μέσου κενού υποδεικνύει πρόβλημα
  • Καταγράψτε τις ελάχιστες και μέγιστες τιμές κενού

Τρέχουσα Ανάλυση

  • Μετρήστε τα ρεύματα φάσης για ισορροπία
  • Η ανισορροπία μπορεί να συνοδεύει την UMP
  • Το φάσμα δείχνει 2× συνιστώσα συχνότητας γραμμής

Δοκιμή χωρίς φορτίο

  • Λειτουργήστε τον κινητήρα αποσυνδεδεμένο χωρίς φορτίο
  • Εάν η δόνηση 2×f παραμένει υψηλή, υποδηλώνει ηλεκτρομαγνητική πηγή (βλάβη UMP ή στάτορα)
  • Εάν το 2×f μειωθεί σημαντικά, υποδηλώνει μηχανική πηγή κακής ευθυγράμμισης

Ποσοτικοποίηση της Μαγνητικής Δύναμης Έλξης

Προσεγγιστικός τύπος

Η δύναμη UMP μπορεί να εκτιμηθεί:

  • F ∝ (εκκεντρότητα / κενό) × ισχύς κινητήρα
  • Η δύναμη αυξάνεται γραμμικά με την εκκεντρότητα
  • Η δύναμη αυξάνεται δραματικά με μικρότερα κενά
  • Οι μεγαλύτεροι κινητήρες παράγουν αναλογικά μεγαλύτερες δυνάμεις

Τυπικά μεγέθη

  • Κινητήρας 10 HP, εκκεντρότητα 10%: ~50-100 λίβρες δύναμη
  • Κινητήρας 100 HP, εκκεντρότητα 20%: ~500-1000 λίβρες δύναμη
  • Κινητήρας 1000 HP, εκκεντρότητα 30%: ~5000-10.000 λίβρες δύναμη
  • Σύγκρουση: Αυτές οι δυνάμεις φορτίζουν σημαντικά τα ρουλεμάν και μπορούν να εκτρέψουν τους άξονες

Μέθοδοι Διόρθωσης

Για εκκεντρικότητα που προκαλείται από ρουλεμάν

  • Αντικαταστήστε τα φθαρμένα ρουλεμάν για να αποκαταστήσετε το σωστό κεντράρισμα του ρότορα
  • Χρησιμοποιήστε ρουλεμάν με μικρότερες ανοχές εάν η εκκεντρότητα επαναλαμβάνεται
  • Επαληθεύστε την επάρκεια της επιλογής ρουλεμάν για τα φορτία του κινητήρα, συμπεριλαμβανομένου του UMP.
  • Ελέγξτε την εφαρμογή των ρουλεμάν στον άξονα και στα άκρα των κουδουνιών

Για την εκκεντρικότητα της κατασκευής

  • Μικρές περιπτώσεις (< 10%): Αποδοχή και παρακολούθηση εάν οι κραδασμοί είναι αποδεκτοί
  • Μέτριο (10-25%): Εξετάστε το ενδεχόμενο εκ νέου διάτρησης του στάτορα ή κατεργασίας του ρότορα
  • Σοβαρό (> 25%): Απαιτείται αντικατάσταση κινητήρα ή σημαντική ανακατασκευή
  • Εγγύηση: Η εκκεντρότητα κατασκευής μπορεί να αποτελεί αξίωση εγγύησης για νέους κινητήρες

Για προβλήματα συναρμολόγησης/εγκατάστασης

  • Επαληθεύστε την ευθυγράμμιση του κουδουνιού και τη ροπή στρέψης του μπουλονιού
  • Σωστός μαλακό πόδι συνθήκες
  • Βεβαιωθείτε ότι το πλαίσιο δεν παραμορφώνεται από τις καταπονήσεις στήριξης
  • Ελέγξτε για τυχόν τάση στον σωλήνα ή για δυνάμεις σύνδεσης που τραβούν τον κινητήρα εκτός θέσης

Στρατηγικές πρόληψης

Σχεδιασμός και Επιλογή

  • Καθορίστε κινητήρες με μικρές ανοχές διακένου αέρα για κρίσιμες εφαρμογές
  • Επιλέξτε ποιοτικούς κινητήρες από αξιόπιστους κατασκευαστές
  • Τα μεγαλύτερα κενά αέρα μειώνουν το μέγεθος του UMP (αλλά μειώνουν την απόδοση)
  • Εξετάστε τα σχέδια μαγνητικών ρουλεμάν για ακραίες εφαρμογές.

Εγκατάσταση

  • Προσεκτική ευθυγράμμιση κατά την εγκατάσταση
  • Βεβαιωθείτε ότι έχει αφαιρεθεί το μαλακό πέλμα πριν από την τελική βίδα
  • Ελέγξτε την αξονική θέση του ρότορα και τον πλωτήρα
  • Βεβαιωθείτε ότι τα κουδούνια των άκρων είναι σωστά ευθυγραμμισμένα και σφιγμένα

Συντήρηση

  • Αντικαταστήστε τα ρουλεμάν πριν αναπτυχθεί υπερβολική φθορά
  • Παρακολουθήστε 2 τάσεις δόνησης συχνότητας γραμμής
  • Περιοδικός ισορροπία και επαλήθευση ευθυγράμμισης
  • Διατηρείτε τον κινητήρα καθαρό για να αποτρέψετε τα μπλοκαρίσματα ψύξης που οδηγούν σε θερμική παραμόρφωση

Ειδικές Σκέψεις

Μεγάλοι κινητήρες

  • Οι δυνάμεις του UMP μπορεί να είναι τεράστιες (τόνοι δύναμης)
  • Η επιλογή ρουλεμάν πρέπει να λαμβάνει υπόψη τα φορτία UMP
  • Οι υπολογισμοί παραμόρφωσης του άξονα θα πρέπει να περιλαμβάνουν UMP
  • Η παρακολούθηση διακένου αέρα μπορεί να ενσωματωθεί σε μεγάλους κρίσιμους κινητήρες

Κινητήρες υψηλής ταχύτητας

  • Οι φυγόκεντρες δυνάμεις συνδυάζονται με UMP
  • Πιθανότητα αστάθειας εάν το UMP είναι πολύ μεγάλο
  • Οι ανοχές σε στενό διάκενο αέρα είναι κρίσιμες

Κάθετοι κινητήρες

  • Η βαρύτητα δεν κεντράρει τον ρότορα όπως στους οριζόντιους κινητήρες
  • Το UMP μπορεί να τραβήξει τον ρότορα προς οποιαδήποτε πλευρά.
  • Το ωστικό ρουλεμάν πρέπει να είναι επαρκές για το βάρος του ρότορα συν οποιοδήποτε αξονικό εξάρτημα UMP

Σχέση με άλλα κινητικά προβλήματα

UMP και εκκεντρότητα ρότορα

  • Εκκεντρικότητα προκαλεί UMP
  • Το UMP μπορεί να επιδεινώσει την εκκεντρότητα (θετική ανάδραση)
  • Και τα δύο δημιουργούν δόνηση αλλά σε διαφορετικές συχνότητες (1× έναντι 2×f)

Σφάλματα UMP και στάτη

  • Και οι δύο παράγουν δόνηση συχνότητας γραμμής 2×
  • Βλάβες στάτορα επίσης δείχνουν τρέχουσα ανισορροπία
  • UMP από εκκεντρότητα χωρίς ανισορροπία ρεύματος
  • Μπορούν να συνυπάρχουν: σφάλμα στάτορα ΚΑΙ εκκεντρότητα

UMP και διάρκεια ζωής ρουλεμάν

  • Το UMP προσθέτει στα ακτινικά φορτία των ρουλεμάν
  • Μειώνει τη διάρκεια ζωής του ρουλεμάν (Διάρκεια ζωής ∝ 1/Φόρτιση³)
  • Δημιουργεί ασύμμετρη φθορά ρουλεμάν
  • Ένα ρουλεμάν μπορεί να αποτύχει πρόωρα, ενώ άλλα αποδεκτά

Η μαγνητική έλξη αντιπροσωπεύει μια σημαντική σύζευξη μεταξύ μηχανικών και ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων στους ηλεκτροκινητήρες. Η κατανόηση της UMP ως πηγής δόνησης 2× συχνότητας γραμμής, η σχέση της με την εκκεντρότητα του διακένου αέρα και η δυνατότητά της να δημιουργεί προοδευτική αστοχία μέσω υπερφόρτωσης ρουλεμάν επιτρέπει την σωστή διάγνωση και διόρθωση αυτής της ειδικής για τον κινητήρα κατάστασης.

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο

Κατηγορίες: ΓλωσσάριοΕξισορρόπηση ρότορα
WhatsApp