विद्युत मोटरों में चुंबकीय खिंचाव को समझना

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

वाइब्रोमेरा से कम्पन निदान और संतुलन किट, जिसमें केबल के साथ चार कंपन सेंसर, एक सिग्नल इंटरफ़ेस मॉड्यूल, चुंबकीय स्टैंड के साथ लेजर टैकोमीटर, डिजिटल स्केल, यूएसबी केबल और एक कैरी केस शामिल है। यह सिस्टम औद्योगिक उपकरणों पर फील्ड रोटर संतुलन और स्थिति निगरानी के लिए डिज़ाइन किया गया है।

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

परिभाषा: चुंबकीय खिंचाव क्या है?

चुंबकीय खिंचाव (जिसे असंतुलित चुंबकीय खिंचाव या यूएमपी भी कहा जाता है) एक शुद्ध त्रिज्यीय विद्युतचुंबकीय बल है जो विद्युत मोटरों और जनरेटरों में तब उत्पन्न होता है जब रोटर और स्टेटर के बीच वायु अंतराल एकसमान नहीं होता। जब रोटर स्टेटर बोर में केंद्र से हट जाता है (उत्केंद्री), तो वायु अंतराल एक ओर छोटा और दूसरी ओर बड़ा हो जाता है। चूँकि चुंबकीय बल अंतराल दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है, इसलिए चुंबकीय आकर्षण उस ओर अधिक प्रबल होता है जहाँ अंतराल कम होता है, जिससे रोटर को उस ओर खींचने वाला एक शुद्ध बल उत्पन्न होता है।.

चुंबकीय खिंचाव बनाता है कंपन विद्युत लाइन आवृत्ति (60 हर्ट्ज़ मोटरों के लिए 120 हर्ट्ज़, 50 हर्ट्ज़ मोटरों के लिए 100 हर्ट्ज़) से दुगुनी आवृत्ति पर, रोटर काफ़ी विक्षेपण कर सकता है, बेयरिंग के घिसाव को तेज़ कर सकता है, और गंभीर मामलों में, रोटर-स्टेटर संपर्क को विनाशकारी बना सकता है। यह यांत्रिक उत्केन्द्रता और विद्युत चुम्बकीय बलों के बीच एक युग्मन का प्रतिनिधित्व करता है जो धनात्मक प्रतिपुष्टि उत्पन्न कर सकता है जिससे क्रमिक विफलता हो सकती है।.

भौतिक तंत्र

एकसमान वायु अंतराल (सामान्य स्थिति)

रोटर स्टेटर बोर में केंद्रित
संपूर्ण परिधि के चारों ओर समान वायु अंतराल (आमतौर पर 0.3-1.5 मिमी)
सभी तरफ के चुंबकीय बल संतुलन बनाते हैं और रद्द करते हैं
शुद्ध रेडियल बल ≈ शून्य
न्यूनतम विद्युत चुम्बकीय कंपन

विलक्षण वायु अंतराल (यूएमपी स्थिति)

जब रोटर केंद्र से हट जाता है:

अंतराल विषमता: एक तरफ छोटा अंतराल (जैसे, 0.5 मिमी) है, जबकि विपरीत तरफ बड़ा अंतराल (जैसे, 1.0 मिमी) है।
व्युत्क्रम वर्ग नियम: चुंबकीय बल ∝ 1/अंतराल², इसलिए छोटे अंतराल वाले पक्ष पर बल अधिक प्रबल होता है
शुद्ध बल: असंतुलित बल रद्द नहीं होते, बल्कि छोटे अंतराल वाले पक्ष की ओर शुद्ध खिंचाव पैदा करते हैं
परिमाण: मध्यम मोटरों में भी सैकड़ों से हजारों पाउंड तक हो सकता है
दिशा: हमेशा सबसे छोटे अंतराल वाली ओर

2× लाइन आवृत्ति क्यों?

चुंबकीय खिंचाव 2× विद्युत आवृत्ति पर स्पंदित होता है:

तीन-चरण एसी घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र बनाता है
चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता 2× लाइन आवृत्ति पर स्पंदित होती है (3-चरण प्रणालियों में अंतर्निहित)
उत्केन्द्री रोटर के साथ, यह स्पंदन 2×f पर कंपन पैदा करता है
60 हर्ट्ज मोटर → 120 हर्ट्ज कंपन
50 हर्ट्ज मोटर → 100 हर्ट्ज कंपन

असंतुलित चुंबकीय खिंचाव के कारण

बेयरिंग घिसाव

यूएमपी विकसित होने का सबसे आम कारण
बेयरिंग क्लीयरेंस रोटर को केंद्र से हटकर चलने की अनुमति देता है
गुरुत्वाकर्षण रोटर को नीचे खींचता है, जिससे नीचे की हवा का अंतर कम हो जाता है
यूएमपी रोटर को केंद्र से और दूर खींचता है
सकारात्मक प्रतिक्रिया: यूएमपी बीयरिंग के घिसाव को तेज करता है

विनिर्माण सहनशीलता

रोटर उत्केन्द्रता: रोटर पूरी तरह गोल नहीं है या शाफ्ट पर केंद्रित नहीं है
स्टेटर बोर उत्केंद्रता: स्टेटर बोर माउंटिंग सतहों के साथ संकेंद्रित नहीं है
असेंबली त्रुटियाँ: अंतिम घंटियाँ संरेखित नहीं हैं, असेंबली के दौरान रोटर कॉक्ड है
सहनशीलता स्टैक-अप: मापनीय उत्केन्द्रता उत्पन्न करने वाली छोटी-छोटी त्रुटियों का संचय

परिचालन संबंधी कारण

तापीय वृद्धि: वायु अंतराल की एकरूपता को प्रभावित करने वाला विभेदक विस्तार
फ़्रेम विरूपण: नरम पैर या बढ़ते तनाव वार्पिंग फ्रेम
शाफ्ट विक्षेपण: भार या युग्मन बल झुकने वाले शाफ्ट
आधारभूत मुद्दे: मोटर की स्थिति बदलने से स्थिरता या गिरावट

प्रभाव और परिणाम

प्रत्यक्ष प्रभाव

रोटर पर रेडियल बल: एक तरफ लगातार खिंचाव
बेयरिंग अधिभार: एक बेयरिंग चुंबकीय खिंचाव से अतिरिक्त भार वहन करती है
2×f पर कंपन: विद्युत चुम्बकीय कंपन घटक ऊंचा
शाफ्ट विक्षेपण: चुंबकीय बल शाफ्ट को मोड़ देता है, जिससे उत्केंद्रता बिगड़ जाती है

प्रगतिशील विफलता तंत्र

यूएमपी एक स्व-सुदृढ़ विफलता चक्र बना सकता है:

प्रारंभिक उत्केंद्रता (बेयरिंग घिसाव या निर्माण से)
चुंबकीय खिंचाव छोटे अंतराल वाली ओर विकसित होता है
बल रोटर को और अधिक विक्षेपित करता है, जिससे अंतराल और कम हो जाता है
छोटे अंतराल से अधिक मजबूत चुंबकीय खिंचाव
लोड किए गए पक्ष पर त्वरित असर पहनने
उत्केन्द्रता और चुंबकीय खिंचाव में वृद्धि
अंततः रोटर-स्टेटर संपर्क और भयावह विफलता

द्वितीयक क्षति

असममित लोडिंग से त्वरित बेयरिंग विफलता
रोटर-स्टेटर रगड़ से दोनों घटकों को नुकसान पहुंचने की संभावना
शाफ्ट झुकना या स्थायी धनुष
रोटर के टकराने से स्टेटर वाइंडिंग को नुकसान
गैर-इष्टतम वायु अंतराल से दक्षता हानि

पता लगाना और निदान

कंपन हस्ताक्षर

प्राथमिक संकेतक: उन्नत 2× लाइन आवृत्ति (120 हर्ट्ज़ या 100 हर्ट्ज़)
विशिष्ट पैटर्न: 2×f आयाम > 30-50% का 1× चलने की गति कंपन
पुष्टिकरण: 2×f पर कंपन यांत्रिक असंतुलन के समानुपाती नहीं है
लोड स्वतंत्रता: 2×f आयाम भार के साथ अपेक्षाकृत स्थिर (यांत्रिक स्रोतों के विपरीत)

अन्य 2×f स्रोतों से विभेदन

स्रोत	विशेषताएँ
मिसलिग्न्मेंट	2× चलने की गति (2× लाइन आवृत्ति नहीं); उच्च अक्षीय कंपन
चुंबकीय खिंचाव	2× लाइन आवृत्ति (120/100 हर्ट्ज); विद्युत चुम्बकीय उत्पत्ति
स्टेटर दोष	2× लाइन आवृत्ति; धारा असंतुलन मौजूद
फ़्रेम अनुनाद	2× लाइन आवृत्ति; फ्रेम कंपन >> बेयरिंग कंपन

अतिरिक्त नैदानिक परीक्षण

वायु अंतराल माप

परिधि के चारों ओर कई स्थानों पर वायु अंतराल को मापें (मोटर को अलग करना आवश्यक है)
औसत अंतराल की उत्केन्द्रता > 10% समस्या का संकेत देती है
न्यूनतम और अधिकतम अंतर मानों का दस्तावेजीकरण करें

वर्तमान विश्लेषण

संतुलन के लिए चरण धाराओं को मापें
यूएमपी के साथ असंतुलन हो सकता है
स्पेक्ट्रम 2× लाइन आवृत्ति घटक दर्शाता है

नो-लोड परीक्षण

बिना लोड के मोटर को अनकप्लड चलाएँ
यदि 2×f कंपन उच्च रहता है, तो यह विद्युत चुम्बकीय स्रोत (UMP या स्टेटर दोष) को इंगित करता है
यदि 2×f में उल्लेखनीय गिरावट आती है, तो यह यांत्रिक मिसलिग्न्मेंट स्रोत को इंगित करता है

चुंबकीय खिंचाव बल का परिमाणीकरण

अनुमानित सूत्र

यूएमपी बल का अनुमान लगाया जा सकता है:

F ∝ (उत्केन्द्रता / अंतराल) × मोटर शक्ति
बल उत्केन्द्रता के साथ रैखिक रूप से बढ़ता है
छोटे अंतराल के साथ बल नाटकीय रूप से बढ़ जाता है
बड़ी मोटरें आनुपातिक रूप से अधिक बल उत्पन्न करती हैं

विशिष्ट परिमाण

10 HP मोटर, 10% उत्केन्द्रता: ~50-100 पाउंड बल
100 HP मोटर, 20% उत्केन्द्रता: ~500-1000 पाउंड बल
1000 HP मोटर, 30% उत्केन्द्रता: ~5000-10,000 पाउंड बल
प्रभाव: ये बल बीयरिंगों पर काफी भार डालते हैं और शाफ्टों को विक्षेपित कर सकते हैं

सुधार के तरीके

असर-कारण उत्केन्द्रता के लिए

उचित रोटर केंद्रीकरण को बहाल करने के लिए घिसे हुए बीयरिंगों को बदलें
यदि उत्केंद्रता बार-बार हो तो अधिक सहनशीलता वाले बीयरिंग का उपयोग करें
यूएमपी सहित मोटर लोड के लिए पर्याप्त बेयरिंग चयन की पुष्टि करें
शाफ्ट और अंत घंटियों पर बेयरिंग फिट की जाँच करें

विनिर्माण विलक्षणता के लिए

छोटे मामले (< 10%): यदि कंपन स्वीकार्य हो तो स्वीकार करें और निगरानी करें
मध्यम (10-25%): स्टेटर रीबोरिंग या रोटर मशीनिंग पर विचार करें
गंभीर (> 25%): मोटर प्रतिस्थापन या प्रमुख पुनर्कार्य की आवश्यकता
वारंटी: विनिर्माण विलक्षणता नई मोटरों पर वारंटी का दावा हो सकती है

असेंबली/इंस्टॉलेशन संबंधी समस्याओं के लिए

अंत घंटी संरेखण और बोल्ट टॉर्क सत्यापित करें
सही नरम पैर स्थितियाँ
सुनिश्चित करें कि फ्रेम बढ़ते तनाव से विकृत न हो
पाइप में खिंचाव या मोटर को उसकी स्थिति से बाहर खींचने वाले युग्मन बलों की जाँच करें

रोकथाम रणनीतियाँ

डिजाइन और चयन

महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए तंग वायु अंतराल सहनशीलता वाले मोटर्स को निर्दिष्ट करें
प्रतिष्ठित निर्माताओं से गुणवत्ता वाले मोटरों का चयन करें
बड़े वायु अंतराल UMP परिमाण को कम करते हैं (लेकिन दक्षता कम करते हैं)
चरम अनुप्रयोगों के लिए चुंबकीय बेयरिंग डिज़ाइन पर विचार करें

इंस्टालेशन

स्थापना के दौरान सावधानीपूर्वक संरेखण
अंतिम बोल्ट-अप से पहले सॉफ्ट फ़ुट को हटा दिया जाना सत्यापित करें
रोटर अक्षीय स्थिति और फ्लोट की जाँच करें
सुनिश्चित करें कि अंतिम घंटियाँ उचित रूप से संरेखित और टॉर्कयुक्त हों

रखरखाव

अत्यधिक घिसाव विकसित होने से पहले बीयरिंग बदलें
2× लाइन आवृत्ति कंपन प्रवृत्तियों की निगरानी करें
सामयिक संतुलन और संरेखण सत्यापन
शीतलन अवरोधों के कारण होने वाली तापीय विकृति को रोकने के लिए मोटर को साफ रखें

विशेष विचार

बड़ी मोटरें

यूएमपी बल बहुत अधिक हो सकते हैं (टनों बल)
बेयरिंग चयन में UMP भार को ध्यान में रखना चाहिए
शाफ्ट विक्षेपण गणना में UMP शामिल होना चाहिए
बड़े महत्वपूर्ण मोटरों में वायु अंतराल निगरानी को शामिल किया जा सकता है

उच्च गति वाली मोटरें

अपकेन्द्रीय बल UMP के साथ संयोजित होते हैं
यदि UMP बहुत बड़ा हो तो अस्थिरता की संभावना
तंग वायु अंतराल सहनशीलता महत्वपूर्ण

वर्टिकल मोटर्स

गुरुत्वाकर्षण क्षैतिज मोटरों की तरह रोटर को केन्द्रित नहीं करता
यूएमपी रोटर को किसी भी तरफ खींच सकता है
थ्रस्ट बेयरिंग रोटर के भार और किसी भी UMP अक्षीय घटक के लिए पर्याप्त होना चाहिए

अन्य मोटर समस्याओं से संबंध

यूएमपी और रोटर उत्केंद्रता

सनक यूएमपी का कारण बनता है
यूएमपी विलक्षणता (सकारात्मक प्रतिक्रिया) को खराब कर सकता है
दोनों कंपन उत्पन्न करते हैं लेकिन अलग-अलग आवृत्तियों पर (1× बनाम 2×f)

यूएमपी और स्टेटर दोष

दोनों 2× लाइन आवृत्ति कंपन उत्पन्न करते हैं
स्टेटर दोष वर्तमान असंतुलन भी दिखाते हैं
धारा असंतुलन के बिना उत्केंद्रता से UMP
एक साथ हो सकते हैं: स्टेटर दोष और उत्केन्द्रता

यूएमपी और बेयरिंग लाइफ

यूएमपी रेडियल भार वहन करने में सहायक होता है
बेयरिंग का जीवन कम करता है (जीवन ∝ 1/लोड³)
असममित बेयरिंग घिसाव पैदा करता है
एक बियरिंग समय से पहले खराब हो सकती है जबकि अन्य स्वीकार्य है

विद्युत मोटरों में चुंबकीय खिंचाव यांत्रिक और विद्युत चुम्बकीय परिघटनाओं के बीच एक महत्वपूर्ण संबंध दर्शाता है। 2× लाइन आवृत्ति कंपन के स्रोत के रूप में UMP को समझना, वायु अंतराल उत्केंद्रता से इसका संबंध, और बेयरिंग अधिभार के माध्यम से क्रमिक विफलता उत्पन्न करने की इसकी क्षमता, इस मोटर-विशिष्ट स्थिति का उचित निदान और सुधार संभव बनाती है।.

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चुंबकीय खिंचाव क्या है? मोटरों में असंतुलित चुंबकीय बल

admin द्वारा अक्टूबर 31, 2025 अक्टूबर 31, 2025 पर प्रकाशित