Κατανόηση του Σχεδίου Nyquist (Πολικό Σχεδιάγραμμα)

Ορισμός: Τι είναι ένα γράφημα Nyquist;

A Οικόπεδο Nyquist, επίσης γνωστό ως πολικό διάγραμμα στον τομέα της ανάλυσης κραδασμών, είναι ένα γράφημα που χρησιμοποιείται για την απεικόνιση των μεταβαλλόμενων χαρακτηριστικών ενός διανύσματος κραδασμών σε ένα πολικό σύστημα συντεταγμένων. Σε αντίθεση με ένα Οικόπεδο Bode, το οποίο δείχνει το πλάτος και τη φάση σε δύο ξεχωριστά καρτεσιανά γραφήματα, το διάγραμμα Nyquist τα συνδυάζει σε ένα ενιαίο διάγραμμα.

• Το απόσταση από την αρχή (κέντρο) του γραφήματος αντιπροσωπεύει το πλάτος της δόνησης.
• Το γωνία γύρω από το οικόπεδο αντιπροσωπεύει τη γωνία φάσης της δόνησης.

Το διάγραμμα απεικονίζει την τροχιά της άκρης του διανύσματος δόνησης 1X (σύγχρονης) καθώς αλλάζει η ταχύτητα του μηχανήματος, συνήθως κατά την εκκίνηση ή τον τερματισμό λειτουργίας. Η ταχύτητα συχνά υποδεικνύεται με την αλλαγή χρωμάτων ή συμβόλων κατά μήκος της γραμμής που απεικονίζεται.

Γιατί είναι σημαντική η πλοκή του Νάικουιστ;

Το διάγραμμα Nyquist παρέχει μια μοναδική και ισχυρή οπτικοποίηση της δυναμικής απόκρισης μιας μηχανής. Η κύρια χρήση του είναι, όπως και το διάγραμμα Bode, η αναγνώριση και η ανάλυση της απόκρισης μιας μηχανής. κρίσιμες ταχύτητες (συντονισμοί).

Ο κλασικός δείκτης μιας κρίσιμης ταχύτητας σε ένα διάγραμμα Nyquist είναι ένα βρόχοςΚαθώς η ταχύτητα της μηχανής πλησιάζει μια ιδιοσυχνότητα, το πλάτος της δόνησης αυξάνεται, με αποτέλεσμα το διάγραμμα να απομακρύνεται από την αρχή των αξόνων. Καθώς η ταχύτητα διέρχεται από την κρίσιμη ταχύτητα, η φάση υφίσταται μια μετατόπιση 180 μοιρών, η οποία προκαλεί την περιστροφή της άκρης του διανύσματος και τον σχηματισμό ενός κύκλου ή βρόχου. Το σημείο μέγιστου πλάτους είναι η κορυφή του βρόχου και η ίδια η κρίσιμη ταχύτητα βρίσκεται στο σημείο μετατόπισης φάσης 90 μοιρών στον βρόχο.

Ερμηνεύοντας ένα Πλάνο Nyquist

Το σχήμα, το μέγεθος και ο προσανατολισμός του βρόχου σε ένα διάγραμμα Nyquist μπορούν να αποκαλύψουν λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με την υγεία και τις δυναμικές ιδιότητες του ρότορα:

• Απόσβεση: Η διάμετρος του βρόχου είναι αντιστρόφως ανάλογη με την απόσβεση στο σύστημα. Ένας μεγάλος, καλοσχηματισμένος κύκλος υποδεικνύει χαμηλή απόσβεση (υψηλή ενίσχυση), ενώ ένας μικρός, σφιχτός βρόχος υποδεικνύει ένα σύστημα με καλή απόσβεση.
• Ανισοτροπία (Διαχωρισμός Κρίσιμων): Εάν ένα σύστημα ρότορα έχει διαφορετική ακαμψία στην οριζόντια και κάθετη κατεύθυνση, το διάγραμμα μπορεί να δείχνει δύο διακριτούς, επικαλυπτόμενους βρόχους, υποδεικνύοντας σαφώς μια «κρίσιμη διαίρεση».
• Τοποθεσία Βαρύ Σημείου: Ο προσανατολισμός του βρόχου μπορεί να βοηθήσει στον προσδιορισμό της θέσης του βαρέος σημείου του ρότορα (ανισορροπία) σε σχέση με το σημάδι αναφοράς φάσης στον άξονα.
• Αλλαγές Συστήματος: Η σύγκριση των διαγραμμάτων Nyquist με την πάροδο του χρόνου μπορεί να αποκαλύψει αλλαγές στην κατάσταση του μηχανήματος. Μια αλλαγή στο μέγεθος ή το σχήμα του βρόχου υποδηλώνει μια αλλαγή στην απόσβεση ή την ακαμψία, η οποία θα μπορούσε να προκληθεί από προβλήματα όπως ένας ραγισμένος ρότορας, χαλαρή βάση ή αλλαγές στα χαρακτηριστικά των ρουλεμάν.
• Εξισορρόπηση: Το διάγραμμα χρησιμοποιείται στην προηγμένη εύκαμπτη εξισορρόπηση ρότορα. Παρατηρώντας την αλλαγή στο διάγραμμα μετά την προσθήκη ενός δοκιμαστικού βάρους, ένας αναλυτής μπορεί να προσδιορίσει τους συντελεστές επιρροής που απαιτούνται για τον υπολογισμό της σωστής λύσης εξισορρόπησης.

Πλοκή Nyquist εναντίον Πλοκής Bode

Τα διαγράμματα Nyquist και Bode εμφανίζουν ακριβώς τα ίδια δεδομένα (πλάτος και φάση 1X έναντι ταχύτητας) αλλά σε διαφορετικές μορφές. Η επιλογή μεταξύ τους συχνά εξαρτάται από την προτίμηση του αναλυτή και το συγκεκριμένο χαρακτηριστικό που θέλει να τονίσει.

• Οικόπεδο Bode: Καλύτερο για να βλέπετε καθαρά τις ακριβείς στροφές ανά λεπτό (RPM) του πλάτους κορυφής και τα ακριβή σημεία έναρξης και λήξης της μετατόπισης φάσης 180 μοιρών. Ο άξονας ταχύτητας είναι γραμμικός και ευανάγνωστος.
• Οικόπεδο Nyquist: Καλύτερο για την οπτικοποίηση της συνολικής δυναμικής απόκρισης σε μία μόνο προβολή. Υπερέχει στην εμφάνιση του μεγέθους της απόσβεσης (μέγεθος βρόχου) και στον εντοπισμό διαιρεμένων κρίσιμων σημείων (επικαλυπτόμενοι βρόχοι) πιο διαισθητικά από ένα διάγραμμα Bode.

Τα περισσότερα σύγχρονα λογισμικά ανάλυσης κραδασμών μπορούν να εμφανίσουν και τους δύο τύπους γραφημάτων και οι έμπειροι αναλυτές συχνά τα χρησιμοποιούν μαζί για μια ολοκληρωμένη διάγνωση.

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο