הבנת תדר מעבר מוטות הרוטור במנוע
תדירות מעבר מוט מנוע — המכונה גם תדר מעבר מוטות הרוטור, תדר חריצי הרוטור או פשוט מעבר מוטות — הוא התדר שבו מוטות הרוטור של מנוע השראה כלוב-סנאי חולפים על פני חריצי הסטטור וליפופי הסטטור. הוא שווה למספר מוטות הרוטור כפול תדר הסיבוב של הרוטור, ולכן נמצא הרבה מעל מהירות הסיבוב, בדרך כלל בין כ-200 ל-2000 Hz בהתאם לגודל המנוע ולמהירותו. במנוע תקין זהו קו שקט ובעל משרעת נמוכה ב- ספקטרום הרטט, אך כאשר הוא עולה הוא מצביע על אקסצנטריות בין הרוטור לסטטור, מרווח אוויר בעיות או אי-סדירויות אלקטרומגנטיות אחרות. הוא קשור קשר הדוק ל-, אך נבדל מ-, פגמים במוטות הרוטור — מוטות שבורים מתגלים באמצעות פסים צדדיים מרווחים בתדר pole-pass (מספר הקטבים × ה תדירות החלקה) סביב 1×, ולא על ידי העלאת קו bar-pass עצמו.
1. חישוב תדר מעבר המוטות
הנוסחה
RBPF = Nb × N / 60, כאשר RBPF הוא תדר מעבר מוטות הרוטור ב-Hz, Nb הוא מספר מוטות הרוטור, ו-N הוא מהירות הרוטור ב-RPM.
מבנה הנוסחה זהה לזה של כל תדר המבוסס על ספירת שיניים או להבים, כגון תדר השתלבות גלגלי השיניים או תדירות מעבר שבבים: סופרים את המאפיינים החוזרים ומכפילים בתדירות שבה הם משלימים סיבוב. מכיוון שמספר המוטות בדרך כלל גדול, התוצאה נמצאת עמוק בתחום התדרים הגבוהים של הספקטרום.
דוגמאות פתורות
מנוע קטן: 28 מוטות רוטור ב-1750 RPM נותנים RBPF = 28 × 1750 / 60 = 817 Hz.
מנוע גדול: 56 מוטות רוטור ב-3550 RPM נותנים RBPF = 56 × 3550 / 60 = 3313 Hz.
שימו לב שקו מעבר המוטות של המכונה הגדולה יותר עולה מעל 3 kHz — תזכורת מועילה לכך ששרשרת המדידה חייבת להגיע לתדר הזה כדי לראותו. אם תרצו להמיר במהירות מהירות סיבוב ומספרי סדר לתדרים, ה- מחשבון תדרים הרמוניים מבצע את החישוב.
מציאת מספר המוטות
- עיינו בלוחית הזיהוי של המנוע או בגיליון הנתונים של היצרן.
- ספרו אותם חזותית אם הרוטור נגיש במהלך תיקון.
- אפשר לחשב לאחור משיא שזוהה בבירור בספקטרום הרטט.
- צפו לכ-16 עד 80 מוטות, בהתאם לגודל המנוע ולמספר הקטבים.
2. המנגנון הפיזיקלי
אינטראקציה בין הרוטור לסטטור
תדר מעבר המוטות נוצר מאינטראקציה מגנטית, לא ממגע מכני:
- מוטות הרוטור נושאים זרם מושרה ויוצרים הפרעות מקומיות בשדה המגנטי.
- כאשר הרוטור מסתובב, כל מוט חולף בזה אחר זה על פני חריצי הסטטור.
- הרלקטנס המגנטי עולה ויורד כאשר המוטות מתיישרים עם שיני הסטטור, ואז חולפים ביניהן.
- כך נוצר על המבנה כוח אלקטרומגנטי קטן ופועם.
- קצב הפעימה שווה לקצב מעבר המוטות — תדר מעבר המוטות.
מרווח אוויר אחיד לעומת מרווח אוויר לא אחיד
- מרווח אוויר אחיד: תרומות הכוח מהמוטות שבצדדים המנוגדים של הרוטור מבטלות זו את זו במידה רבה, ומשאירות משרעת RBPF נמוכה.
- רוטור אקסצנטרי: האינטראקציה נעשית א-סימטרית, הביטול נחלש, ומשרעת ה-RBPF עולה.
- הערך האבחוני: גובה קו ה-RBPF הוא לכן מדד ישיר למידת האחידות של מרווח האוויר.
3. המשמעות האבחנתית
מצב רגיל
- יש שיא RBPF, אך הוא קטן מאוד — לעיתים קרובות מתחת ל-0.5 mm/s.
- הוא עשוי להיות בקושי נראה מעל רצפת הרעש.
- אין פסי צד משני צדדיו.
- חתימה זו מאשרת מרווח אוויר אחיד וקונצנטריות טובה בין הרוטור לסטטור.
מה מלמד RBPF מוגבר
אקסצנטריות במרווח האוויר. הרוטור יושב מחוץ למרכז בקדח הסטטור, משרעת ה-RBPF עולה, ופסי צד ב-±1× מהירות הסיבוב עשויים להופיע. התבנית מקבילה לאופן שבו תדר מעבר קטב עולה באותה תקלה.
אי-יישור בין הרוטור לסטטור. כאשר ציר הרוטור אינו מקביל לציר הסטטור, מרווח האוויר משתנה לאורך המנוע, ומעלה הן את ה-RBPF והן את ההרמוניות שלו.
מוטות רוטור שבורים או פגומים. זו חתימה שונה לחלוטין: מוטות שבורים יוצרים פסי צד סביב 1× בריווח של תדר pole-pass במקום להעלות את קו bar-pass. ראו מוטות רוטור שבורים ו פגמים במוטות הרוטור לפרטי האבחון המלאים.
4. הבחנה בין תדר מעבר המוטות לבין תדרים אחרים
RBPF לעומת תדרי מיסבים
- RBPF: בדרך כלל 200–3000 Hz, בהתאם לתכנון המנוע.
- תדרי המיסב: בדרך כלל 50–500 Hz עבור מיסבי מנועים.
- כיצד להבחין: חשבו את שניהם והשוו אותם לשיאים שנצפו.
- שימו לב לחפיפה: במנועים גדולים, ה-RBPF יכול ליפול לאותו תחום תדרים כמו תדרי תקלות מיסבים, לכן יש לוודא את המקור לפני שנוקטים פעולה.
RBPF לעומת תדר חריצי הסטטור
- מעבר חריצי הסטטור: מספר חריצי הסטטור × מהירות הסיבוב — לרוב אינו משמעותי.
- RBPF: מספר מוטות הרוטור × מהירות הסיבוב — נצפה לעיתים קרובות יותר.
- שניהם קיימים: בחלק מהמנועים תראו את שניהם, וההבחנה ביניהם תלויה בידיעת מספר המוטות והחריצים.
5. יישום מעשי
מתי לנטר RBPF
- כאשר יש חשד לבעיה במרווח האוויר.
- לאחר החלפת מיסב, כדי לוודא שהרוטור ממורכז כראוי.
- כאשר הרכיב ב-2× תדר הרשת מוגבר, דבר שעשוי ללוות אקסצנטריות.
- בעת קביעת קו הבסיס למנוע חדש או למנוע שעבר ליפוף מחדש.
- כבדיקת איכות לאחר תיקון המנוע.
שיקולי מדידה
- טווח התדרים של המנתח חייב לעלות בנוחות על פי שניים מה-RBPF (Fmax > 2 × RBPF) כדי ללכוד אותו ללא קיפול תדרים.
- מד תאוצה מד תאוצה נדרש בדרך כלל במקום חיישן מהירות רטט, משום שהתדרים גבוהים.
- מדדו על גוף המנוע או על בית המיסב.
- השוו תמיד לקו בסיס או למנועים תקינים דומים.
6. מקומו של תדר מעבר המוטות באבחון מנועים
הוא מסייע לשמור על הבחנה ברורה בין שתי חתימות רוטור במנוע. קו מעבר המוטות מלמד על גיאומטריית מרווח האוויר; מוטות שבורים מלמדים על שלמותו החשמלית של הכלוב. בפועל, שניהם יכולים להופיע בו-זמנית, ולכן במסגרת הערכה יסודית של תקלות חשמליות יש לבדוק כל אחד מהם:
- פגמים במוטות הרוטור: פסי צד סביב מהירות ריצה 1× בריווח של תדר pole-pass.
- בעיות RBPF: משרעת מוגברת בקו מעבר המוטות עצמו (מוטות × מהירות).
- הם יכולים להתקיים יחד: אקסצנטריות ומוטות שבורים אינם שוללים זה את זה.
- אבחון מקיף: בדקו את שני הדפוסים כדי להשלים את התמונה.
סוג זה של אבחון אלקטרומגנטי בתדר גבוה הוא מחצית אחת של הערכת מצב של מנועי השראה; המחצית השנייה היא העולם המכני בתדר נמוך של חוסר איזון ו אי-יישור. מכשיר נייד דו-ערוצי כגון ה- Balanset-1A מכסה את ההיבט המכני הזה, ולוכד את המשרעת והפאזה של 1× הנדרשות כדי לאזן את הרוטור על מסביו שלו ולאמת את התוצאה — השלמה טבעית לבדיקות הספקטרליות של המנוע המתוארות כאן.
לתדר מעבר מוטות המנוע, אף שעוקבים אחריו פחות באופן שגרתי מאשר אחר תדרי מיסבים או חתימות של מוטות רוטור שבורים, יש ערך אבחוני אמיתי לגבי אחידות מרווח האוויר וקונצנטריות בין הרוטור לסטטור. הידיעה כיצד לחשב אותו ולזהות אותו בספקטרום משלימה את התמונה האבחונית לצורך הערכת מצבם של מנועי השראה כלוב-סנאי.
