Moottorin roottorisauvan ohitustaajuuden ymmärtäminen
Moottorin roottorisauvan ohitustaajuus — jota kutsutaan myös roottorin tankojen ohitustaajuudeksi, roottorin uran taajuudeksi tai yksinkertaisesti tankojen ohitustaajuudeksi — on taajuus, jolla häkkikäämi-induktiomoottorin roottorin tangot ohittavat staattorin urat ja käämitykset. Se on yhtä suuri kuin roottorin tankojen lukumäärä kerrottuna roottorin pyörimisnopeudella, joten se sijaitsee huomattavasti käyntinopeutta korkeammalla, tyypillisesti noin 200–2000 Hz:n alueella moottorin koosta ja nopeudesta riippuen. Kunnossa olevassa moottorissa se on hiljainen, matalan amplitudin viiva värähtelyspektri, mutta kun se nousee, se osoittaa eksentrisyys roottorin ja staattorin välillä, ilmarako ongelmia tai muita sähkömagneettisia poikkeamia. Se liittyy läheisesti, mutta eroaa kuitenkin roottorin tangon viat — vaurioituneet roottorin tangot ilmaisevat itsensä sivunauhat sijoittuneina napaohitustaajuuden välein (napojen lukumäärä × liukumataajuus) 1×:n ympärille, ei nostamalla itse tanko-ohitusviivaa.
1. Tankojen ohitustaajuuden laskeminen
The formula
RBPF = Nb × N / 60, jossa RBPF on roottorin tankojen ohitustaajuus hertseissä, Nb on roottorin tankojen lukumäärä ja N on roottorin pyörimisnopeus kierroksina minuutissa.
Kaavan rakenne on sama kuin minkä tahansa hampaiden tai siipien lukumäärään perustuvan taajuuden taustalla, kuten hammaspyörän kytkentätaajuus tai siiven ohitustaajuus: laske toistuvat elementit ja kerro ne niiden toistumistiheydellä. Koska tankojen lukumäärä on yleensä suuri, tulos sijoittuu selvästi spektrin korkeataajuusalueelle.
Ratkaistut esimerkit
Small motor: 28 roottoripalkkia kierrosluvulla 1750 r/min antaa RBPF = 28 × 1750 / 60 = 817 Hz.
Suurmoottori: 56 roottoripalkkia kierrosluvulla 3550 r/min antaa RBPF = 56 × 3550 / 60 = 3313 Hz.
Huomaa, että suuremman laitteen tankojen ohitustaajuusviiva nousee yli 3 kHz:n – tämä on hyvä muistutus siitä, että mittausketjun on ulotuttava niin korkealle, jotta se näkyy. Jos haluat muuntaa käyntinopeuden ja kertaluvut nopeasti taajuuksiksi, harmonisten taajuuksien laskin huolehtii laskutoimituksista.
Palkkien lukumäärän laskeminen
- Tarkista moottorin arvokilvestä tai valmistajan tuotetiedoista.
- Laske ne silmämääräisesti, jos roottoriin pääsee käsiksi korjauksen aikana.
- Laske taaksepäin tärinäspektrin selvästi tunnistettavasta huipusta.
- Moottorin koosta ja napamäärästä riippuen roottorin tankoja on tyypillisesti noin 16–80 kappaletta.
2. Fyysinen mekanismi
Roottorin ja staattorin välinen vuorovaikutus
Tankojen ohitustaajuus syntyy magneettisesta vuorovaikutuksesta, ei mekaanisesta kosketuksesta:
- Roottorin tangot johtavat indusoitunutta virtaa ja aiheuttavat paikallisia häiriöitä magneettikentässä.
- Kun roottori pyörii, kukin tanko kulkee yksi toisensa jälkeen staattorin urien ohi.
- Magneettinen reluktanssi kasvaa ja pienenee, kun tangot asettuvat staattorin hampaiden kanssa samalle linjalle ja kulkevat sitten niiden välistä.
- Tämä aiheuttaa rakenteeseen pienen sykkivän sähkömagneettisen voiman.
- Pulssitiheys vastaa tankojen ohitusnopeutta – ja tätä kutsutaan tankojen ohitustaajuudeksi.
Yhtenäinen ja epäyhtenäinen ilmarako
- Tasainen ilmarako: roottorin vastakkaisilla puolilla olevien tankojen aiheuttamat voimat kumoavat toisensa suurelta osin, jolloin RBPF:n amplitudi jää pieneksi.
- Eksentrinen roottori: vuorovaikutus muuttuu epäsymmetriseksi, kumoava vaikutus lakkaa ja RBPF:n amplitudi kasvaa.
- Diagnostinen arvo: RBPF-linjan korkeus on siten suora osoitus siitä, kuinka tasainen ilmarako on.
3. Diagnoosimerkitys
Normaali tila
- RBPF-huippu on havaittavissa, mutta se on hyvin pieni – usein alle 0,5 mm/s.
- Se saattaa olla tuskin havaittavissa kohinatasosta.
- Sen molemmin puolin ei ole sivukaistoja.
- Tämä tunnusmerkki vahvistaa, että ilmarako on tasainen ja roottorin ja staattorin keskinäinen koaksisuus on hyvä.
Mitä korkea RBPF-arvo kertoo
Ilmaraon epäkeskisyys. Roottori on sijoitettu staattorin reikään epäkeskisesti, RBPF-amplitudin arvo nousee ja ±1× käyntinopeuden sivukaistat saattavat ilmetä. Ilmiö vastaa tapaa, jolla napojen ohitustaajuus nousee saman vian yhteydessä.
Roottorin ja staattorin välinen suuntausvirhe. Kun roottorin akseli ei ole yhdensuuntainen staattorin akselin kanssa, ilmarako vaihtelee moottorin pituussuunnassa, mikä nostaa sekä RBPF:ää että sen harmonisia yliaaltoihin.
Rikkoutuneet tai vaurioituneet roottorin tangot. Tämä on täysin erilainen tunnusmerkki: katkenneet tangot luovat sivukaistoja 1×:n ympärille napaohitustaajuuden välein sen sijaan, että ne nostaisivat tanko-ohitusviivaa. Katso rikkoutuneet roottorin sauvat ja roottorin tangon viat täydelliset vianmääritystiedot.
4. Bar Pass -signaalin erottaminen muista taajuuksista
RBPF suhteessa laakerin taajuuksiin
- RBPF: yleensä 200–3000 Hz, moottorin rakenteen mukaan.
- Laakerien taajuudet: moottorin laakereissa tyypillisesti 50–500 Hz.
- Miten erottaa: laske molemmat ja vertaa niitä havaittuihin piikkeihin.
- Varo päällekkäisyyksiä: suurissa moottoreissa RBPF voi sijoittua samaan alueeseen kuin laakerivikataajuudet, joten tarkista lähde ennen kuin ryhdyt toimeen.
RBPF suhteessa staattorin uran taajuuteen
- Staattorin uran läpikulku: staattorin urien lukumäärä × käyntinopeus — harvoin merkittävää.
- RBPF: roottorin tankojen lukumäärä × pyörimisnopeus — yleisempi ilmiö.
- Both present: Joissakin moottoreissa molemmat ovat näkyvissä, ja niiden erottaminen toisistaan edellyttää roottorin tankojen ja urien lukumäärän tuntemista.
5. Käytännön sovellus
Milloin RBPF:ää tulisi seurata
- Kun epäillään ilmaväli-ongelmaa.
- Laakerin vaihdon jälkeen on tarkistettava, että roottori on oikein keskitetty.
- Kun verkkotaajuuden kaksinkertainen komponentti (2× verkkotaajuus) on koholla, mikä voi liittyä epäkeskisyyteen.
- Kun perustetaan lähtötaso uudelle tai uudelleenkelatulle moottorille.
- Moottorin korjauksen jälkeisenä laaduntarkastuksena.
Mittaukseen liittyvät seikat
- Analysaattorin taajuusalueen on ylittävä selvästi kaksinkertainen RBPF (Fmax > 2 × RBPF) sen kaappaamiseksi ilman aliasointi.
- An kiihtyvyysanturi tarvitaan yleensä sen sijaan, että nopeustenoitin, koska taajuudet ovat korkeita.
- Mittaa moottorin rungosta tai laakeripesästä.
- Vertaa aina vertailuarvoon tai vastaaviin moitteettomasti toimiviin moottoreihin.
6. Bar Passin rooli moottorin vianmäärityksessä
Se auttaa pitämään kaksi moottorin roottorin signaalia selvästi erillään toisistaan. Palkinläpäisytaajuuden taso kertoo ilmaraon geometriasta; katkenneet tangot puolestaan viittaavat häkin sähköiseen eheyteen. Käytännössä molemmat voivat esiintyä samanaikaisesti, joten perusteellinen sähkövika kunkin osalta suoritettavat arviointitarkastukset:
- Roottorin sauvaviat: sivukaistat 1× pyörimisnopeuden ympärillä napaohitustaajuuden välein.
- RBPF issues: korkeampi amplitudi juuri palkinläpäisytaajuudella (tangot × nopeus).
- Ne voivat esiintyä rinnakkain: Eksentrisyys ja rikkoutuneet tangot eivät sulje toisiaan pois.
- Kattava diagnoosi: tarkista molemmat mallit, jotta saat kokonaiskuvan.
Tällainen korkeataajuinen sähkömagneettinen diagnoosi on puolet induktiomoottorin kunnon arvioinnista; toinen puoli on matalataajuinen mekaaninen maailma, jossa epätasapaino ja epäkohdistus. Kannettava kaksikanavainen laite, kuten Balanset-1A kattaa tämän mekaanisen puolen mittaamalla 1×-amplitudin ja vaiheen, joita tarvitaan roottorin tasapainottamiseen sen omissa laakereissa ja tuloksen tarkistamiseen — se on luonnollinen täydennys tässä kuvattuihin moottorin spektrimittauksiin.
Vaikka moottorin palkinläpäisytaajuutta ei seurata yhtä säännöllisesti kuin laakeritaajuuksia tai katkenneiden tankojen tunnusmerkkejä, sillä on todellista diagnostista arvoa ilmaraon tasaisuuden ja roottorin ja staattorin keskinäisen koaksiaalisuuden arvioinnissa. Sen laskemisen ja spektristä tunnistamisen osaaminen täydentää diagnostiikkakuvaa oravahäkki-induktiomoottoreiden kunnon arvioinnissa.
