Mis on magnetiline tõmbejõud? Tasakaalustamata magnetjõud mootorites • Kaasaskantav tasakaalustaja, vibratsioonianalüsaator "Balanset" purusti, ventilaatorite, multšijate, kombainide kruvide, võllide, tsentrifuugide, turbiinide ja paljude teiste rootorite dünaamiliseks tasakaalustamiseks. Mis on magnetiline tõmbejõud? Tasakaalustamata magnetjõud mootorites • Kaasaskantav tasakaalustaja, vibratsioonianalüsaator "Balanset" purusti, ventilaatorite, multšijate, kombainide kruvide, võllide, tsentrifuugide, turbiinide ja paljude teiste rootorite dünaamiliseks tasakaalustamiseks.

Mis on magnetiline tõmbejõud? Tasakaalustamata magnetjõud mootorites

Avaldanud admin saidil

Elektrimootorite magnetilise tõmbe mõistmine

Definitsioon: Mis on magnetiline tõmbejõud?

Magnetiline tõmbejõud (nimetatakse ka tasakaalustamata magnetiliseks tõmbejõuks või UMP-ks) on radiaalne elektromagnetiline netojõud, mis tekib elektrimootorites ja generaatorites, kui rootori ja staatori vaheline õhupilu ei ole ühtlane. Kui rootor on staatori avas tsentrist väljas (ekstsentriline), muutub õhupilu ühel küljel väiksemaks ja vastasküljel suuremaks. Kuna magnetjõud on pöördvõrdeline õhupilu ruuduga, on magnetiline tõmbejõud palju tugevam väiksema vahega küljel, tekitades netojõu, mis tõmbab rootorit selle külje poole.

Magnetiline tõmbejõud loob vibratsioon kahekordsel elektriliini sagedusel (120 Hz 60 Hz mootorite puhul, 100 Hz 50 Hz mootorite puhul) võib rootorit märkimisväärselt painutada, kiirendada laagrite kulumist ja rasketel juhtudel viia rootori ja staatori katastroofilise kokkupuuteni. See kujutab endast mehaanilise ekstsentrilisuse ja elektromagnetiliste jõudude vahelist seost, mis võib tekitada positiivse tagasiside, mis viib järkjärgulise rikkeni.

Füüsiline mehhanism

Ühtlane õhupilu (normaalne seisund)

  • Rootor staatori ava keskel
  • Õhupilu on kogu ümbermõõdu ulatuses võrdne (tavaliselt 0,3–1,5 mm)
  • Kõigil külgedel olevad magnetjõud tasakaalustavad ja tühistavad
  • Radiaalne netojõud ≈ null
  • Minimaalne elektromagnetiline vibratsioon

Ekstsentriline õhupilu (UMP-tingimus)

Kui rootor on tsentrist väljas:

  1. Lõhe asümmeetria: Ühel küljel on väiksem vahe (nt 0,5 mm), vastasküljel suurem (nt 1,0 mm)
  2. Pöördruudu seadus: Magnetjõud ∝ 1/vahe², seega väikese vahega poolel on jõud palju tugevam
  3. Netojõud: Tasakaalustamata jõud ei tühista teineteist, tekitades väikese vahega poolele tõmbevõrgu
  4. Suurusjärk: Võib olla sadu kuni tuhandeid naela isegi mõõdukate mootorite puhul
  5. Suund: Alati väikseima vahega külje poole

Miks 2× liinisagedus?

Magnetiline tõmbejõud pulseerib 2× elektrilise sagedusega:

  • Kolmefaasiline vahelduvvool loob pöörleva magnetvälja
  • Magnetvälja tugevus pulseerib 2× liinisagedusel (3-faasilistele süsteemidele omane)
  • Ekstsentrilise rootori korral tekitab see pulsatsioon vibratsiooni kiirusel 2 × f
  • 60 Hz mootor → 120 Hz vibratsioon
  • 50 Hz mootor → 100 Hz vibratsioon

Tasakaalustamata magnetilise tõmbe põhjused

Laagri kulumine

  • UMP tekke kõige levinum põhjus
  • Laagri kliirens võimaldab rootoril tsentrist välja liikuda
  • Raskusjõud tõmbab rootorit allapoole, vähendades alumist õhupilu
  • UMP tõmbab rootorit tsentrist veelgi kaugemale
  • Positiivne tagasiside: UMP kiirendab laagrite kulumist

Tootmistolerantsid

  • Rootori ekstsentrilisus: Rootor pole ideaalselt ümmargune või pole võllile tsentreeritud
  • Staatori ava ekstsentrilisus: Staatori ava ei ole kinnituspindadega kontsentriline
  • Monteerimisvead: Otsakellad pole joondatud, rootor on kokkupaneku ajal väändunud
  • Tolerantside võrdlus: Väikeste vigade kuhjumine, mis tekitab mõõdetava ekstsentrilisuse

Operatiivsed põhjused

  • Termiline kasv: Õhupilu ühtlust mõjutav diferentsiaalne paisumine
  • Raami moonutus: Pehme jalg või kinnituspinge painutamise raam
  • Võlli läbipaine: Koormus- või sidestusjõud painutavad võlli
  • Vundamendi probleemid: Mootori asendi nihkumine või halvenemine

Mõjud ja tagajärjed

Otsesed mõjud

  • Rootorile mõjuv radiaaljõud: Pidev tõmme ühele poole
  • Laagri ülekoormus: Üks laager kannab magnetilise tõmbe tõttu lisakoormust
  • Vibratsioon kiirusel 2×f: Elektromagnetilise vibratsiooni komponent on kõrgenenud
  • Võlli läbipaine: Magnetjõud painutab võlli, süvendades ekstsentrilisust

Progressiivse rikke mehhanism

UMP võib luua ennast tugevdava rikketsükli:

  1. Esialgne ekstsentrilisus (laagri kulumise või tootmise tõttu)
  2. Magnetiline tõmbejõud areneb väikese vahe poole
  3. Jõud suunab rootorit veelgi, vähendades veelgi vahet
  4. Tugevam magnetiline tõmbejõud väiksemast pilust
  5. Kiirendatud laagri kulumine koormatud poolel
  6. Suurenev ekstsentrilisus ja magnetiline tõmbejõud
  7. Rootori ja staatori lõplik kokkupuude ja katastroofiline rike

Teisene kahjustus

  • Kiirendatud laagririke asümmeetrilise koormuse tõttu
  • Võimalikud rootori ja staatori hõõrdumised, mis kahjustavad mõlemat komponenti
  • Võlli painutamine või püsiv painutus
  • Staatori mähise kahjustused rootori löökide tõttu
  • Efektiivsuse langus mitteoptimaalse õhupilu tõttu

Tuvastamine ja diagnoosimine

Vibratsiooni signatuur

  • Peamine näitaja: Kõrgendatud 2× liinisagedus (120 Hz või 100 Hz)
  • Tüüpiline muster: 2×f amplituud > 30-50% 1× töökiiruse vibratsioonist
  • Kinnitus: Vibratsioon 2×f juures ei ole proportsionaalne mehaanilise tasakaalustamatusega
  • Koormuse sõltumatus: 2×f amplituud on koormusega suhteliselt konstantne (erinevalt mehaanilistest allikatest)

Erinevus teistest 2×f allikatest

Allikas Omadused
Joondumatuse 2× töökiirus (mitte 2× liinisagedus); suur aksiaalne vibratsioon
Magnetiline tõmme 2× liinisagedus (120/100 Hz); elektromagnetiline päritolu
Staatori rikked 2× liinisagedus; esineb voolu tasakaalustamatus
Raami resonants 2× liinisagedus; raami vibratsioon >> laagri vibratsioon

Täiendavad diagnostilised testid

Õhupilu mõõtmine

  • Mõõtke õhupilu mitmes kohas ümbermõõdu ümber (nõuab mootori lahtivõtmist)
  • Ekstsentrilisus > 10% keskmisest vahest viitab probleemile
  • Dokumenteerige minimaalsed ja maksimaalsed tühimiku väärtused

Praegune analüüs

  • Mõõtke faasivoolusid tasakaalu saavutamiseks
  • UMP-ga võib kaasneda tasakaalustamatus
  • Spekter näitab 2× joonesageduse komponenti

Koormuseta katse

  • Käivitage mootor koormuseta ja lahtiühendatud olekus
  • Kui 2×f vibratsioon püsib kõrge, viitab see elektromagnetilisele allikale (UMP või staatori rike)
  • Kui 2×f langeb märkimisväärselt, viitab see mehaanilisele joondusvea allikale.

Magnetilise tõmbejõu kvantifitseerimine

Ligikaudne valem

UMP jõudu saab hinnata:

  • F ∝ (ekstsentrilisus / vahe) × mootori võimsus
  • Jõud suureneb lineaarselt ekstsentrilisusega
  • Jõud suureneb dramaatiliselt väiksemate vahedega
  • Suuremad mootorid tekitavad proportsionaalselt suuremaid jõude

Tüüpilised magnituudid

  • 10 hj mootor, 10% ekstsentrilisus: ~50–100 naela jõudu
  • 100 hj mootor, 20% ekstsentrilisus: ~500–1000 naela jõudu
  • 1000 hj mootor, 30% ekstsentrilisus: ~5000–10 000 naela jõudu
  • Mõju: Need jõud koormavad laagreid märkimisväärselt ja võivad võlle painutada

Parandusmeetodid

Laagritest tingitud ekstsentrilisuse korral

  • Rootori õige tsentreerimise taastamiseks vahetage kulunud laagrid välja
  • Kui ekstsentrilisus kordub, kasutage kitsama tolerantsiga laagreid.
  • Veenduge, et laagrite valik sobib mootori koormuste, sh UMP, jaoks.
  • Kontrollige laagri sobivust võllil ja otsakuplites

Ekstsentrilisuse tootmiseks

  • Väiksemad juhtumid (< 10%): Aktsepteeri ja jälgi, kas vibratsioon on vastuvõetav
  • Mõõdukas (10-25%): Kaalu staatori uuesti puurimist või rootori töötlemist
  • Raske (> 25%): Mootori vahetus või ulatuslik ümbertöötamine on vajalik
  • Garantii: Tootmise ekstsentrilisus võib uute mootorite puhul olla garantiinõue

Monteerimis-/paigaldusprobleemide korral

  • Kontrollige otsakuuli joondust ja poltide pingutusmomenti
  • Õige pehme jalg tingimused
  • Veenduge, et raami ei moonutataks paigalduspingete tõttu
  • Kontrollige torustiku pinget või ühendusjõude, mis mootorit oma kohalt välja tõmbavad

Ennetusstrateegiad

Kujundus ja valik

  • Kriitiliste rakenduste jaoks määrake kindlaks mootorid, millel on kitsad õhupilu tolerantsid
  • Valige kvaliteetseid mootoreid tuntud tootjatelt
  • Suuremad õhupilud vähendavad UMP suurust (kuid vähendavad efektiivsust)
  • Kaaluge magnetlaagrite konstruktsioone äärmuslike rakenduste jaoks

Paigaldamine

  • Hoolikas joondamine paigaldamise ajal
  • Enne lõplikku poltidega kinnitamist veenduge, et pehme jalg oleks kõrvaldatud
  • Kontrollige rootori aksiaalset asendit ja ujuki
  • Veenduge, et otsakullakesed on õigesti joondatud ja pingutatud

Hooldus

  • Vahetage laagrid enne liigse kulumise tekkimist
  • Jälgige 2× liinisageduse vibratsiooni suundumusi
  • Perioodiline tasakaal ja joondamise kontrollimine
  • Hoidke mootor puhtana, et vältida jahutusummistusi, mis võivad põhjustada termilisi moonutusi.

Erikaalutlused

Suured mootorid

  • UMP jõud võivad olla tohutud (tonnide viisi jõudu)
  • Laagri valikul tuleb arvestada UMP koormustega
  • Võlli läbipainde arvutused peaksid hõlmama UMP-d
  • Õhupilu jälgimist saab lisada suurtesse kriitilistesse mootoritesse

Kiired mootorid

  • Tsentrifugaaljõud kombineeruvad UMP-ga
  • Liiga suure UMP korral võib tekkida ebastabiilsus
  • Kitsad õhupilu tolerantsid on kriitilise tähtsusega

Vertikaalsed mootorid

  • Raskusjõud ei tsentreeri rootorit nagu horisontaalmootorites
  • UMP suudab rootorit igale poole tõmmata
  • Tõukelaager peab olema piisav rootori ja kõigi UMP aksiaalsete komponentide kaalu jaoks.

Seos teiste motoorsete probleemidega

UMP ja rootori ekstsentrilisus

  • Ekstsentrilisus põhjustab UMP-d
  • UMP võib halvendada ekstsentrilisust (positiivne tagasiside)
  • Mõlemad tekitavad vibratsiooni, kuid erinevatel sagedustel (1× vs 2×f)

UMP ja staatori rikked

  • Mõlemad tekitavad 2× liinisageduse vibratsiooni
  • Staatori vead näitavad ka praegust tasakaalustamatust
  • UMP ekstsentrilisusest ilma voolu tasakaalustamatuseta
  • Võib koos esineda: staatori rike JA ekstsentrilisus

UMP ja laagri eluiga

  • UMP suurendab laagrite radiaalkoormusi
  • Vähendab laagri eluiga (Eluiga ∝ 1/koormus³)
  • Tekitab asümmeetrilise laagrikulumise
  • Üks laager võib enneaegselt rikki minna, samas kui teine on vastuvõetav

Magnetiline tõmbejõud kujutab endast olulist seost mehaaniliste ja elektromagnetiliste nähtuste vahel elektrimootorites. UMP kui 2× liinisageduse vibratsiooni allika mõistmine, selle seos õhupilu ekstsentrilisusega ja selle potentsiaal põhjustada laagri ülekoormuse kaudu progresseeruvat riket võimaldab seda mootorispetsiifilist seisundit õigesti diagnoosida ja parandada.

← Tagasi põhiindeksi juurde

Kategooriad:
WhatsApp