درک شکستگی میله‌های روتور
تعریف: میله‌های روتور شکسته چیست؟
میله‌های روتور شکسته شکستگی کامل میله‌های هادی در روتورهای موتور القایی قفس سنجابی است. این اساساً همان شرایطی است که نقص‌های میله روتور اما به طور خاص بر شکستگی کامل میله به جای ترک یا اتصالات با مقاومت بالا تأکید دارد. هنگامی که یک یا چند میله می‌شکنند، جریان الکتریکی نمی‌تواند از طریق آن میله‌ها جریان یابد و عدم تقارن الکترومغناطیسی ایجاد می‌کند که مشخصه‌هایی را ایجاد می‌کند. لرزش و امضاهای فعلی با نوارهای کناری در فرکانس لغزش فاصله در اطراف سرعت دویدن.
شکستگی میله‌های روتور بسیار موذیانه است زیرا یک حالت خرابی آبشاری ایجاد می‌کند: یک میله شکسته جریان و تنش را در میله‌های مجاور افزایش می‌دهد و باعث خرابی تدریجی آنها می‌شود. اگر زود تشخیص داده نشود (یک میله شکسته)، این وضعیت می‌تواند به سرعت به چندین میله شکسته و خرابی فاجعه‌بار روتور که نیاز به تعویض موتور دارد، تبدیل شود.
چگونه میله‌های روتور می‌شکنند؟
خستگی حرارتی (شایع‌ترین)
چرخه‌های گرمایش و سرمایش مکرر:
- جریان راه اندازی: در هنگام راه اندازی موتور، جریان روتور ۵-۷ برابر جریان نرمال (در حالت قفل روتور) است.
- انبساط حرارتی: میله‌های آلومینیومی به طور قابل توجهی منبسط می‌شوند (ضریب انبساط ۲۳ میکرومتر بر متر مربع بر درجه سانتیگراد)
- محدودیت: هسته آهنی کمتر منبسط می‌شود (12 میکرومتر بر متر بر درجه سانتیگراد) و انبساط میلگرد را محدود می‌کند.
- استرس: انبساط تفاضلی باعث ایجاد تنش حرارتی در میله‌ها می‌شود
- خستگی: چرخه‌های شروع مکرر باعث خستگی کم چرخه می‌شوند
- شروع ترک: معمولاً در محل اتصال میله به انتهای حلقه (نقطه تنش بالا)
تنش مکانیکی
- نیروهای گریز از مرکز در سرعت‌های بالا
- نیروهای الکترومغناطیسی در حین کار و شروع به کار
- ارتعاش ناشی از منابع خارجی
- بارگذاری ضربه‌ای در طول استارت یا تغییر بار
نقص‌های تولید
- تخلخل: حفره‌ها در روتورهای آلومینیومی ریخته‌گری شده
- پیوند ضعیف: پیوند ناکافی میله به هسته
- مواد تشکیل دهنده: آلاینده‌ها در ریخته‌گری
- اتصالات حلقه‌ای انتهای ضعیف: اتصالات ضعیف میله به حلقه انتهایی
شرایط عملیاتی
- شروع مکرر: هر شروع، یک رویداد تنش حرارتی و مکانیکی است
- بارهای با اینرسی بالا: زمان‌های شتاب‌گیری طولانی، تنش میله را افزایش می‌دهد
- خدمات معکوس: گرفتگی جریان‌های شدیدی ایجاد می‌کند
- تک فاز: عملکرد با قطع یک فاز، اضافه بار در میله‌های روتور
امضای باند جانبی مشخصه
چرا نوارهای جانبی ظاهر می‌شوند؟
الگوی تشخیصی متمایز:
- میله شکسته نمی‌تواند جریان را منتقل کند و عدم تقارن الکتریکی ایجاد می‌کند
- عدم تقارن در فرکانس لغزش می‌چرخد (اختلاف بین سرعت سنکرون و روتور)
- ایجاد پالس گشتاور با فرکانس لغزش ۲ برابر
- پالس گشتاور، ۱ برابر ارتعاش ناشی از عدم تعادل مکانیکی را تعدیل می‌کند.
- نتیجه: باندهای کناری در سرعت حرکت ± فواصل فرکانس لغزش
الگوی ارتعاش
- قله مرکزی: ۱× سرعت دویدن (fr)
- نوار کناری پایینی: fr – fs (که در آن fs = فرکانس لغزش)
- نوار کناری بالایی: فر + فِس
- باندهای جانبی چندگانه: با افزایش شدت، ± ۲ فمتوثانیه، ± ۳ فمتوثانیه
- تقارن: باندهای کناری حول قله ۱× متقارن هستند
Example
موتور ۴ قطبی، ۶۰ هرتز در بار کامل:
- سرعت همزمان: ۱۸۰۰ دور در دقیقه
- سرعت واقعی: ۱۷۵۰ دور در دقیقه (۲۹.۱۷ هرتز)
- لغزش: ۵۰ دور در دقیقه (۰.۸۳۳ هرتز)
- اوج لرزش در: ۲۸.۳ هرتز، ۲۹.۱۷ هرتز، ۳۰.۰ هرتز
- تایید میله شکسته توسط نوارهای جانبی متقارن در ±۰.۸۳۳ هرتز
امضای فعلی (MCSA)
تحلیل جریان موتور الگوی مشابهی را نشان می‌دهد:
- قله مرکزی: فرکانس خط (۵۰ یا ۶۰ هرتز)
- باندهای کناری: fline ± 2fs (توجه: 2× فرکانس لغزش در جریان، نه 1×)
- مثال: موتور ۶۰ هرتز با لغزش ۱ هرتز → باندهای کناری در ۵۸ هرتز و ۶۲ هرتز
- مزیت: غیرتهاجمی، قابلیت نظارت مداوم
- حساسیت: اغلب میله‌های شکسته را زودتر از لرزش تشخیص می‌دهد
مراحل پیشرفت
میله شکسته تکی
- نوارهای کناری کوچک ظاهر می‌شوند (20-40% با پیک 1x)
- نوسانات جزئی گشتاور (ممکن است قابل توجه نباشد)
- عملکرد موتور تقریباً طبیعی است
- می‌تواند ماه‌ها با نظارت کار کند
- جایگزینی باید برنامه‌ریزی شود
چندین میله شکسته مجاور
- باندهای کناری قوی (> 50% با پیک ۱×)
- نوسانات قابل توجه گشتاور
- افزایش لغزش و دما
- با گرم شدن بیش از حد میله‌های مجاور، پیشرفت شتاب می‌گیرد
- تعویض فوری (بازه زمانی چند هفته‌ای)
وضعیت وخیم
- باندهای کناری ممکن است از دامنه پیک ۱ برابر تجاوز کنند
- نوسانات شدید گشتاور که بر تجهیزات محرک تأثیر می‌گذارد
- لرزش و دمای بالا
- خطر خرابی حلقه انتهایی یا از کار افتادن کامل روتور
- تعویض فوری مورد نیاز است
بهترین روش‌های تشخیص
تحلیل ارتعاشات
- از FFT با وضوح بالا استفاده کنید (وضوح <0.2 هرتز) برای حل باندهای جانبی
- موتور را زیر بار آزمایش کنید (با توجه به جریان، نوارهای کناری برجسته‌تر هستند)
- محاسبه فرکانس لغزش مورد انتظار برای موتور
- جستجوی طیف برای باندهای کناری متقارن در ±fs حدود 1×
- دامنه باند جانبی روند در طول زمان
آزمون MCSA
- پروب‌های جریان را به سیم‌های موتور گیره کنید
- شکل موج جریان را بدست آورید و FFT را محاسبه کنید
- به دنبال باندهای کناری در fline ± 2fs باشید
- با خط پایه حرکتی سالم مقایسه کنید
- می‌تواند قبل از برطرف شدن علائم ارتعاش، آن را تشخیص دهد
اقدامات اصلاحی
پاسخ فوری
- افزایش دفعات نظارت (ماهانه → هفتگی → روزانه)
- نرخ رشد دامنه باند جانبی را ردیابی کنید
- سفارش موتور یدکی یا تعویض روتور را برنامه‌ریزی کنید
- در صورت امکان چرخه کاری را کاهش دهید (شروع‌ها را به حداقل برسانید)
- پیشرفت مستندسازی برای تحلیل شکست
گزینه‌های تعمیر
- تعویض روتور: قابل اعتمادترین برای موتورهای بزرگ (> 100 اسب بخار)
- ریخته‌گری مجدد روتور: کارگاه‌های تخصصی می‌توانند روتورهای آلومینیومی را دوباره ریخته‌گری کنند
- تعویض موتور: اغلب برای موتورهای کوچک اقتصادی‌ترین (کمتر از ۵۰ اسب بخار)
- بررسی ریشه‌ای علت: تعیین دلیل شکستن میلگردها برای جلوگیری از تکرار آن
پیشگیری
- برای کاهش جریان راه‌اندازی و تنش حرارتی از سافت استارترها یا VFDها استفاده کنید.
- فرکانس راه‌اندازی محدود برای بارهای با اینرسی بالا
- موتورهای دارای ظرفیت کاری واقعی را مشخص کنید (موتورهای با استارت مکرر برای سرویس با سیکل بالا)
- تهویه و خنک‌سازی مناسب موتور را تضمین کنید
- محافظت در برابر شرایط تک فاز شدن
میله‌های شکسته روتور، اگرچه تنها 10-15% از خرابی‌های موتور را تشکیل می‌دهند، اما امضاهای باند جانبی فرکانس لغزش متمایزی ایجاد می‌کنند که امکان تشخیص زودهنگام و قابل اعتماد را از طریق تحلیل ارتعاش یا جریان فراهم می‌کنند. درک مکانیسم خستگی حرارتی، تشخیص الگوی باند جانبی مشخصه و اجرای پایش وضعیت، امکان جایگزینی برنامه‌ریزی‌شده موتور را قبل از پیشرفت خرابی‌های تک میله‌ای به خرابی‌های فاجعه‌بار چندین میله‌ای و افزایش زمان از کارافتادگی برنامه‌ریزی نشده 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 