درک فرکانس لغزش در موتورهای القایی
تعریف: فرکانس لغزش چیست؟
فرکانس لغزش اختلاف بین سرعت سنکرون (سرعت میدان مغناطیسی دوار) و سرعت واقعی روتور در یک موتور القایی است که بر حسب هرتز بیان میشود. این نشان میدهد که میدان مغناطیسی با چه سرعتی از هادیهای روتور "میلغزد" و جریانی را القا میکند که گشتاور موتور را ایجاد میکند. فرکانس لغزش برای عملکرد موتور القایی اساسی است و در تشخیص موتور بسیار مهم است زیرا فاصله باند جانبی در ارتعاش و امضاهای جریان موتور را تعیین میکند. نقصهای میله روتور.
فرکانس لغزش معمولاً برای موتورهای تحت بار عادی در محدوده 0.5 تا 3 هرتز است که با افزایش بار افزایش مییابد و معیاری غیرمستقیم از بارگذاری موتور ارائه میدهد. درک فرکانس لغزش برای تفسیر پارامترهای موتور ضروری است. لرزش طیفها و تشخیص خطاهای الکترومغناطیسی.
نحوه عملکرد لغزش در موتورهای القایی
اصل استقراء
موتورهای القایی از طریق القای الکترومغناطیسی کار میکنند:
- سیمپیچهای استاتور میدان مغناطیسی دوار را با سرعت سنکرون ایجاد میکنند.
- میدان مغناطیسی کمی سریعتر از روتور میچرخد
- حرکت نسبی بین میلههای میدان و روتور، جریانی را در روتور القا میکند.
- جریان القایی میدان مغناطیسی روتور را ایجاد میکند
- برهمکنش بین میدانهای استاتور و روتور گشتاور تولید میکند.
- نکته کلیدی: اگر روتور به سرعت سنکرون برسد، هیچ حرکت نسبی، القایی و گشتاوری وجود نخواهد داشت.
چرا اسلیپ ضروری است؟
- برای وقوع القا، روتور باید کندتر از سرعت سنکرون کار کند.
- لغزش بیشتر، جریان القایی بیشتر، گشتاور تولیدی بیشتر
- در حالت بدون بار: حداقل لغزش (~1%)
- در بار کامل: لغزش بالاتر (معمولاً 3-5%)
- لغزش به موتور اجازه میدهد تا گشتاور را به طور خودکار برای بار تنظیم کند
محاسبه فرکانس لغزش
فرمول
- fs = (همگامسازی غیرخطی – واقعی) / 60
- که در آن fs = فرکانس لغزش (هرتز)
- Nsync = سرعت سنکرون (RPM)
- Nactual = سرعت واقعی روتور (RPM)
روش جایگزین با استفاده از درصد لغزش
- لغزش (%) = [(همگامی غیرخطی – واقعی) / ناهمگامی] × 100
- fs = (Slip% × Nsync) / 6000
مثال ها
موتور ۴ قطبی، ۶۰ هرتز در حالت بیباری
- همگامسازی غیر همزمان = ۱۸۰۰ دور در دقیقه
- نِکِوال = ۱۷۹۵ دور در دقیقه (بار سبک)
- فرکانس پایه = (1800 – 1795) / 60 = 0.083 هرتز
- لغزش = 0.3%
همان موتور در بار کامل
- همگامسازی غیر همزمان = ۱۸۰۰ دور در دقیقه
- سرعت واقعی = ۱۷۵۰ دور در دقیقه (سرعت نامی)
- فرکانس پایه = (1800 – 1750) / 60 = 0.833 هرتز
- لغزش = ۲.۸۱TP3T
موتور ۲ قطبی، ۵۰ هرتز
- همگامسازی غیر همزمان = ۳۰۰۰ دور در دقیقه
- نِتِئال = ۲۹۵۰ دور در دقیقه
- فرکانس پایه = (3000 – 2950) / 60 = 0.833 هرتز
- لغزش = ۱.۷۱TP3T
فرکانس لغزش در تشخیص ارتعاش
فاصلهگذاری نوار کناری برای عیوب میله روتور
مهمترین کاربرد تشخیصی فرکانس لغزش:
- الگو: باندهای کناری حدود ۱ برابر سرعت حرکت در ±fs، ±۲fs، ±۳fs
- مثال: موتور ۱۷۵۰ دور در دقیقه (۲۹.۲ هرتز) با فرکانس پایه ۰.۸۳ هرتز
- باندهای جانبی در: ۲۸.۴ هرتز، ۲۹.۲ هرتز، ۳۰.۰ هرتز، ۲۷.۵ هرتز، ۳۰.۸ هرتز و غیره.
- تشخیص: این نوارهای کناری نشان دهنده شکستگی یا ترک خوردگی میله های روتور هستند.
- دامنه: دامنه باند جانبی تعداد و شدت شکستگی میلهها را نشان میدهد
تحلیل امضای جریان
در طیف جریان موتور:
- نقص در میله روتور باعث ایجاد باندهای جانبی در اطراف فرکانس خط میشود
- الگو: fline ± 2fs (توجه: فرکانس لغزش 2x است، نه 1x)
- برای موتور ۶۰ هرتز با لغزش ۱ هرتز: باندهای کناری ۵۸ هرتز و ۶۲ هرتز
- تشخیص لرزش میله روتور را تأیید میکند
نشانگر لغزش به عنوان بار
لغزش با بار تغییر میکند
- بدون بار: لغزش 0.2-1% (0.1-0.5 هرتز برای موتورهای معمولی)
- نیمه بار: لغزش ۱-۲۱TP3T (۰.۵-۱.۰ هرتز)
- بار کامل: لغزش ۲-۵۱TP3T (۱-۲.۵ هرتز)
- اضافه بار: لغزش > 5% (> 2.5 هرتز)
- شروع: لغزش 100% (فرکانس لغزش = فرکانس خط)
استفاده از لغزش برای ارزیابی بارگذاری
- سرعت واقعی موتور را با دقت اندازه گیری کنید
- محاسبه لغزش از اختلاف سرعت سنکرون
- با لغزش نامی بار کامل روی پلاک مقایسه کنید
- تخمین درصد بارگذاری موتور
- زمانی مفید است که اندازهگیری مستقیم توان در دسترس نباشد
عوامل مؤثر بر لغزش
عوامل طراحی
- مقاومت روتور: مقاومت بیشتر = لغزش بیشتر
- کلاس طراحی موتور: طراحی NEMA بر ویژگیهای لغزش تأثیر میگذارد
- ولتاژ: ولتاژ پایینتر، لغزش را برای بار معین افزایش میدهد.
شرایط عملیاتی
- گشتاور بار: عامل تعیین کننده اولیه لغزش
- ولتاژ تغذیه: ولتاژ پایین باعث افزایش لغزش میشود
- تغییر فرکانس: تغییرات فرکانس تغذیه بر لغزش تأثیر میگذارد
- دما: گرمایش روتور مقاومت را افزایش میدهد و باعث افزایش لغزش میشود
وضعیت موتور
- میلههای روتور شکسته باعث افزایش لغزش میشوند (تولید گشتاور کمتر مؤثر)
- مشکلات سیم پیچی استاتور میتواند بر لغزش تأثیر بگذارد
- مشکلات یاتاقان، افزایش اصطکاک، لغزش را کمی افزایش میدهد
روشهای اندازهگیری
اندازهگیری مستقیم سرعت
- Use دورسنج یا استروب برای اندازهگیری RPM واقعی
- سرعت سنکرون را از روی پلاک موتور (قطبها و فرکانس) تشخیص دهید
- محاسبه لغزش: fs = (Nsync – Nactual) / 60
- دقیقترین روش
از طیف ارتعاش
- ۱× اوج سرعت دویدن را دقیقاً مشخص کنید
- محاسبه سرعت دویدن از روی فرکانس ۱×
- تعیین لغزش از اختلاف سرعت سنکرون
- نیاز به تبدیل فوریه سریع (FFT) با وضوح بالا
از فاصلهگذاری باند کناری
- اگر نوارهای جانبی معیوب میله روتور وجود داشته باشند
- فاصله بین نوارهای کناری را اندازه بگیرید
- فاصله = فرکانس لغزش به طور مستقیم
- راحت است اما نیاز به وجود نقص دارد
کاربرد تشخیصی عملی
مقادیر لغزش نرمال
- لغزش خط پایه را در بارهای مختلف برای هر موتور ثبت کنید
- لغزش معمول در حالت بار کامل: 1-3% (به پلاک مشخصات مراجعه کنید)
- لغزش > مقدار پلاک ممکن است نشاندهندهی اضافه بار یا مشکل موتور باشد
- لغزش < مقدار مورد انتظار در بار داده شده ممکن است نشان دهنده خطای الکتریکی باشد
نشانگرهای لغزش غیرطبیعی
- لغزش بیش از حد: اضافه بار موتور، شکستگی میلههای روتور، مقاومت بالای روتور
- لغزش متغیر: نوسانات بار، ناپایداری منبع تغذیه برق
- لغزش کم در هنگام بارگذاری: مشکل احتمالی استاتور، مشکل ولتاژ
فرکانس لغزش برای عملکرد و تشخیص موتور القایی اساسی است. فرکانس لغزش به عنوان فاصله باند جانبی برای تشخیص نقص میله روتور و به عنوان شاخصی از بارگذاری موتور، اطلاعات ضروری را برای ارزیابی وضعیت موتور فراهم میکند. تعیین دقیق فرکانس لغزش، تفسیر مناسب ارتعاش و جریان موتور را ممکن میسازد و عملکرد عادی را از شرایط خطا متمایز میکند.