درک عیوب میله روتور
تعریف: عیوب میله روتور چیست؟
نقص‌های میله روتور (که به آن میله‌های روتور شکسته یا میله‌های روتور ترک خورده نیز گفته می‌شود) شکستگی‌ها، ترک‌ها یا اتصالات با مقاومت بالا در میله‌های هادی روتورهای موتور القایی قفس سنجابی هستند. روتورهای قفس سنجابی از میله‌های آلومینیومی یا مسی تعبیه شده در شیارهای هسته آهنی تشکیل شده‌اند که دو انتهای میله‌ها توسط حلقه‌های اتصال کوتاه (حلقه‌های انتهایی) به هم متصل شده‌اند. هنگامی که میله‌ها می‌شکنند یا اتصالات حلقه انتهایی ترک می‌خورند، جریان الکتریکی نمی‌تواند به درستی از میله‌های آسیب دیده عبور کند و باعث ایجاد عدم تقارن الکترومغناطیسی، گشتاور ضربانی و مشخصه می‌شود. لرزش و امضاهای فعلی با نوارهای کناری در فاصله فرکانس لغزش.
نقص‌های میله روتور، ۱۰ تا ۱۵ درصد از خرابی‌های موتور را تشکیل می‌دهند و به ویژه مشکل‌ساز هستند زیرا می‌توانند از یک شکستگی میله به چندین خرابی تبدیل شوند و در صورت عدم تشخیص و اصلاح، باعث لرزش شدید، نوسانات گشتاور و در نهایت خرابی موتور شوند.
انواع عیوب میله روتور
۱. شکستگی میله‌های روتور
- Description: شکستگی کامل میله هادی
- مکان: معمولاً حلقه‌های انتهایی نزدیک که در آنها تنش حرارتی و مکانیکی متمرکز است
- پیشرفت: معمولاً با ترک خوردن شروع می‌شود و به شکستگی کامل منجر می‌شود
- چندین میله: یک میلگرد شکسته، تنش روی میلگردهای مجاور را افزایش می‌دهد و منجر به خرابی‌های پیش‌رونده می‌شود.
۲. ترک خوردگی حلقه‌های انتهایی
- Description: شکستگی در حلقه‌های اتصال کوتاه که میله‌های روتور را به هم متصل می‌کنند
- اثر: مشابه میله‌های شکسته - جریان را مختل می‌کند
- مکان: اغلب در محل اتصال میله به حلقه
- رایج‌تر در: موتورهای بزرگ، موتورهایی با استارت‌های مکرر، بارهای با اینرسی بالا
۳. اتصالات با مقاومت بالا
- Description: اتصال الکتریکی ضعیف بین میله‌ها و حلقه‌های انتهایی
- علت: نقص‌های تولید، چرخه حرارتی، خوردگی
- اثر: علائم مشابه میله‌های شکسته اما ممکن است متناوب باشند
- تشخیص: امضاهای ظریف‌تر از شکست‌های کامل
۴. تخلخل روتور
- حفره‌ها در روتورهای آلومینیومی ریخته‌گری شده
- کاهش سطح مقطع مؤثر هادی
- می‌تواند به ترک و شکستگی پیشرفت کند
- نقص تولید اما ممکن است تا اواخر عمر آشکار نشود
علل خرابی میله روتور
تنش‌های حرارتی
- چرخه حرارتی: انبساط/انقباض از زمان روشن/خاموش شدن
- بسط تفاضلی: میله‌های آلومینیومی بیشتر از هسته آهنی منبسط می‌شوند
- نقاط داغ: گرمای بیش از حد موضعی ناشی از مقاومت بالا
- استارت‌های مکرر: هر استارت باعث ایجاد شوک حرارتی می‌شود
تنش‌های مکانیکی
- نیروهای گریز از مرکز: به خصوص در موتورهای پرسرعت
- نیروهای الکترومغناطیسی: نیروهای ضربانی در حین کار
- گشتاور راه اندازی: جریان‌های بالا در هنگام راه‌اندازی، تنش مکانیکی ایجاد می‌کنند.
- لرزش: میله‌های خستگی ارتعاش خارجی
نقص‌های تولید
- تخلخل در روتورهای ریخته‌گری شده
- اتصال ضعیف میله به حلقه انتهایی
- وجود یا عدم وجود حفره در مواد
- عملیات حرارتی نامناسب
شرایط عملیاتی
- شروع مکرر: تنش حرارتی و الکترومغناطیسی
- بارهای با اینرسی بالا: زمان‌های شتاب‌گیری طولانی، تنش میله را افزایش می‌دهد
- رویدادهای روتور قفل شده: جریان‌ها و نیروهای شدید
- تک فاز: کار با قطع یک فاز، جریان‌های نامتقارن ایجاد می‌کند
امضای ارتعاش
الگوی مشخصه
مشخصه بارز نقص میله روتور، نوارهای جانبی در اطراف سرعت چرخش است:
- قله مرکزی: ۱× سرعت دویدن (fr)
- باندهای کناری: fr ± fs، fr ± 2fs، fr ± 3fs
- که در آن fs = فرکانس لغزش (معمولاً ۱-۳ هرتز)
- الگو: باندهای کناری متقارن که در فواصل فرکانس لغزش قرار دارند
محاسبه فرکانس لغزش
- fs = (همگام‌سازی غیرخطی – واقعی) / 60
- مثال: موتور ۴ قطبی، ۶۰ هرتز
- Nsync = 1800 دور در دقیقه، Nactual = 1750 دور در دقیقه
- فرکانس پایه = (1800 – 1750) / 60 = 0.833 هرتز
- باندهای جانبی در فرکانس ۲۹.۱۷ ± ۰.۸۳۳ هرتز (۲۸.۳ هرتز و ۳۰.۰ هرتز) ظاهر می‌شوند.
وابستگی به بار
- بدون بار: باندهای جانبی حداقل (لغزش کم، جریان کم از طریق میله‌های شکسته)
- بار سبک: نوارهای جانبی کوچک شروع به ظاهر شدن می‌کنند
- بار کامل: نوارهای جانبی قوی، واضح‌ترین تشخیص
- استراتژی تشخیصی: برای بهترین حساسیت، تحت بار آزمایش کنید
امضای فعلی (MCSA)
تحلیل جریان موتور الگوی مشابهی با ارتعاش نشان می‌دهد:
- باندهای جانبی در اطراف فرکانس خط (نه سرعت در حال اجرا)
- الگو: fline ± 2fs (فرکانس لغزش دو برابر در جریان)
- برای موتور ۶۰ هرتز با لغزش ۱ هرتز: باندهای کناری در ۵۸ هرتز و ۶۲ هرتز
- دامنه با تعداد میله‌های شکسته افزایش می‌یابد
- در بعضی موارد می‌تواند زودتر از لرزش تشخیص دهد
تشخیص و شناسایی
روش تحلیل ارتعاش
- محاسبه الگوی مورد انتظار: تعیین سرعت سنکرون، اندازه‌گیری سرعت واقعی، محاسبه فرکانس لغزش
- تبدیل فوریه سریع با وضوح بالا: از وضوح تصویر خوب استفاده کنید (< 0.2 Hz) برای حل باندهای کناری
- به دنبال نوارهای جانبی باشید: جستجوی پیک‌ها در فرکانس لغزش ± 1×
- تحت بار: آزمایش با موتور تحت بار عملیاتی عادی
- تأیید الگو: نوارهای کناری متقارن را در فاصله صحیح تأیید کنید
ارزیابی شدت
- باند کناری <40% از پیک ۱×: احتمال شکستگی تک میله، مانیتور
- ۴۰-۶۰۱TP3T از ۱×: شکستگی میلگرد(های) تایید شده، تعویض طبق برنامه
- > 60% از 1×: چندین میله شکسته، نیاز به تعویض فوری
- باندهای کناری > ۱× پیک: وضعیت وخیم، اقدام فوری لازم است
پیامدها و پیشرفت
شکست اولیه (تک میله‌ای)
- نوسان جزئی گشتاور
- نوارهای جانبی کوچک ظاهر می‌شوند
- ممکن است ماه‌ها با یک میله شکسته کار کند
- حداقل تخریب عملکرد
خرابی‌های پیش‌رونده (چند میله‌ای)
- میله‌های مجاور در اثر افزایش جریان بیش از حد گرم می‌شوند
- تنش حرارتی باعث خرابی‌های اضافی می‌شود
- افزایش ضربان گشتاور
- لرزش شدید می‌شود
- می‌تواند در عرض چند هفته از یک میله به چند میله پیشرفت کند
وضعیت وخیم
- چندین میله شکسته مجاور هم
- نوسانات شدید گشتاور
- لرزش و سر و صدای بالا
- گرم شدن بیش از حد روتور
- خطر خرابی کامل روتور
- ممکن است به استاتور در اثر جریان بیش از حد آسیب برساند
اقدامات اصلاحی
پس از تشخیص
- افزایش دفعات نظارت (ماهانه → هفتگی)
- انجام MCSA برای تأیید تشخیص
- برنامه‌ریزی برای تعویض موتور یا تعویض روتور
- در صورت نیاز به موتور یدکی، آن را آماده کنید
- علت اصلی را در نظر بگیرید (چرا میله‌ها شکستند)
گزینه‌های تعمیر
- تعویض روتور: مطمئن‌ترین راهکار برای موتورهای بزرگ
- تعویض کامل موتور: اغلب برای موتورهای کوچک اقتصادی‌ترین است
- ریخته‌گری مجدد روتور: کارگاه‌های تخصصی می‌توانند روتورهای آلومینیومی را دوباره ریخته‌گری کنند
- عملیات موقت: یک میله شکسته ممکن است امکان ادامه کار با نظارت را فراهم کند
پیشگیری
- استارت‌های مکرر را به حداقل برسانید (از سافت استارترها یا VFDها استفاده کنید)
- از شرایط تک فاز شدن اجتناب کنید
- تهویه و خنک‌کننده‌ی مناسب را فراهم کنید
- از موتورهایی استفاده کنید که برای چرخه کاری مشخص شده‌اند (موتورهای استارت مکرر برای کاربردهای چرخه کاری بالا)
- نظارت برای تشخیص زودهنگام قبل از خرابی‌های متعدد
نقص‌های میله روتور از جمله عیوب موتور هستند که از نظر تشخیصی بسیار متمایز می‌باشند، و باندهای جانبی فرکانس لغزش مشخصه آنها امکان تشخیص قابل اعتماد را از طریق تحلیل ارتعاش و جریان فراهم می‌کند. شناسایی زودهنگام، امکان تعویض برنامه‌ریزی شده موتور را قبل از پیشرفت به خرابی‌های متعدد میله که می‌تواند باعث آسیب فاجعه‌بار روتور و افزایش زمان از کارافتادگی برنامه‌ریزی نشده شود، فراهم می‌کند.
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 