Razumijevanje slomljenih rotorskih šipki
Definicija: Što su slomljene rotorske šipke?
Slomljene rotorske šipke su potpuni prijelomi vodiča u rotorima asinhronih motora s kaveznim zatvaračem. To je u biti isto stanje kao defekti rotorske šipke ali posebno naglašava potpuni lom šipke, a ne pukotine ili spojeve visokog otpora. Kada se jedna ili više šipki slomi, električna struja ne može teći kroz te šipke, stvarajući elektromagnetsku asimetriju koja proizvodi karakteristične vibracija i trenutnih potpisa s bočni pojasevi na frekvencija klizanja razmak oko brzine trčanja.
Puknute rotorske šipke su posebno podmukle jer stvaraju kaskadni način kvara: jedna slomljena šipka povećava struju i naprezanje u susjednim šipkama, uzrokujući njihov progresivni kvar. Ako se ne otkrije rano (jedna slomljena šipka), stanje se može brzo pogoršati do više slomljenih šipki i katastrofalnog kvara rotora koji zahtijeva zamjenu motora.
Kako se rotorske šipke lome
Toplinski umor (najčešći)
Ponavljani ciklusi grijanja i hlađenja:
- Startna struja: Tijekom pokretanja motora, struja rotora 5-7× normalna (stanje blokiranog rotora)
- Toplinsko širenje: Aluminijske šipke se značajno šire (koeficijent 23 µm/m/°C)
- Ograničenje: Željezna jezgra se manje širi (12 µm/m/°C), što ograničava širenje šipke
- Stres: Diferencijalno širenje stvara toplinsko naprezanje u šipkama
- Umor: Ponovljeni ciklusi pokretanja uzrokuju zamor u malim ciklusima
- Inicijacija pukotine: Tipično na spoju šipke i kraja prstena (točka visokog naprezanja)
Mehaničko naprezanje
- Centrifugalne sile pri velikim brzinama
- Elektromagnetske sile tijekom rada i pokretanja
- Vibracije iz vanjskih izvora
- Udarno opterećenje tijekom pokretanja ili promjena opterećenja
Proizvodni nedostaci
- Poroznost: Praznine u rotorima od lijevanog aluminija
- Loše lijepljenje: Nedovoljno lijepljenje šipke i jezgre
- Uključeni materijali: Nečistoće u lijevanju
- Slabi krajevi prstenastih spojeva: Loši spojevi prstena između šipke i kraja
Radni uvjeti
- Često pokretanje: Svaki start je događaj toplinskog i mehaničkog naprezanja
- Visokoinercijska opterećenja: Duga vremena ubrzanja povećavaju naprezanje šipke
- Usluga preusmjeravanja: Utikanje stvara ekstremne struje
- Jednofazno: Rad s preopterećenjima rotorskih šipki zbog gubitka jedne faze
Karakteristični bočni signal
Zašto se pojavljuju bočne trake
Karakterističan dijagnostički obrazac:
- Prelomljena šipka ne može provoditi struju, što stvara električnu asimetriju
- Asimetrija se okreće na frekvenciji klizanja (razlika između sinkrone i rotorske brzine)
- Stvara pulsiranje momenta na 2× frekvenciji klizanja
- Pulsiranje momenta modulira 1× vibraciju zbog mehaničke neravnoteže
- Rezultat: bočni pojasevi pri brzini rada ± intervali frekvencije klizanja
Uzorak vibracije
- Središnji vrh: 1× brzina trčanja (fr)
- Donji bočni pojas: fr – fs (gdje je fs = frekvencija klizanja)
- Gornji bočni pojas: fr + fs
- Višestruki bočni pojasevi: fr ± 2fs, fr ± 3fs kako se ozbiljnost povećava
- Simetrija: Bočne vrpce simetrične oko 1× vrha
Primjer
4-polni motor od 60 Hz pri punom opterećenju:
- Sinkrona brzina: 1800 okretaja u minuti
- Stvarna brzina: 1750 okretaja u minuti (29,17 Hz)
- Proklizavanje: 50 okretaja u minuti (0,833 Hz)
- Vrhunac vibracije je na: 28,3 Hz, 29,17 Hz, 30,0 Hz
- Prekinuti stupac potvrđen simetričnim bočnim pojasevima na ±0,833 Hz
Trenutni potpis (MCSA)
Analiza struje motora pokazuje sličan obrazac:
- Središnji vrh: Mrežna frekvencija (50 ili 60 Hz)
- Bočni pojasevi: fline ± 2fs (napomena: 2× frekvencija klizanja u struji, ne 1×)
- Primjer: Motor od 60 Hz s klizanjem od 1 Hz → bočni pojasevi na 58 Hz i 62 Hz
- Prednost: Neinvazivno, može se kontinuirano pratiti
- Osjetljivost: Često otkriva slomljene šipke ranije od vibracija
Faze napredovanja
Jedna prelomljena traka
- Pojavljuju se male bočne trake (20-40% od 1× vrha)
- Lagana pulsacija momenta (možda neće biti primjetna)
- Motorne performanse gotovo normalne
- Može raditi mjesecima uz nadzor
- Zamjenu treba planirati
Više susjednih prekinutih šipki
- Jaki bočni pojasevi (> 50% od 1× vrha)
- Primjetna pulsacija momenta
- Povećano klizanje i temperatura
- Napredak se ubrzava kako se susjedni stupci pregrijavaju
- Zamjena hitna (rok od nekoliko tjedana)
Teško stanje
- Bočni pojasevi mogu premašiti 1× vršnu amplitudu
- Jake pulsacije momenta koje utječu na pogonjenu opremu
- Visoke vibracije i temperatura
- Rizik od oštećenja krajnjeg prstena ili potpunog kvara rotora
- Potrebna je hitna zamjena
Najbolje prakse otkrivanja
Analiza vibracija
- Koristite FFT visoke rezolucije (< 0,2 Hz rezolucija) za razlučivanje bočnih pojaseva
- Ispitajte motor pod opterećenjem (bočne vrpce su izraženije s protokom struje)
- Izračunajte očekivanu frekvenciju klizanja motora
- Spektar pretraživanja za simetrične bočne pojaseve na ±fs oko 1×
- Trend amplitude bočnog pojasa tijekom vremena
MCSA testiranje
- Pričvrstite strujne sonde na kablove motora
- Prikupi trenutni valni oblik i izračunaj FFT
- Potražite bočne pojaseve na fline ± 2fs
- Usporedite s početnim vrijednostima zdravih motoričkih sposobnosti
- Može otkriti prije nego što simptomi vibracije nestanu
Korektivne mjere
Trenutni odgovor
- Povećati učestalost praćenja (mjesečno → tjedno → dnevno)
- Brzina rasta amplitude bočnog pojasa staze
- Naručite rezervni motor ili planirajte zamjenu rotora
- Smanjite radni ciklus ako je moguće (minimizirajte broj pokretanja)
- Dokumentiranje napretka za analizu kvarova
Mogućnosti popravka
- Zamjena rotora: Najpouzdaniji za velike motore (> 100 KS)
- Preoblikovanje rotora: Specijalizirane radionice mogu preraditi aluminijske rotore
- Zamjena motora: Često najekonomičnije za male motore (< 50 KS)
- Istraživanje uzroka: Utvrdite zašto su se šipke slomile kako biste spriječili ponavljanje
Prevencija
- Koristite meke startere ili VFD-ove za smanjenje startne struje i toplinskog naprezanja
- Ograničenje frekvencije pokretanja za opterećenja s visokom inercijom
- Navedite motore nazivne za stvarni radni ciklus (motori s čestim pokretanjem za rad s visokim brojem ciklusa)
- Osigurajte odgovarajuću ventilaciju i hlađenje motora
- Zaštitite od jednofaznih uvjeta
Slomljene rotorske šipke, iako čine samo 10-15% kvarova motora, stvaraju prepoznatljive potpise bočnog pojasa frekvencije klizanja koji omogućuju pouzdano rano otkrivanje putem analize vibracija ili struje. Razumijevanje mehanizma toplinskog umora, prepoznavanje karakterističnog uzorka bočnog pojasa i implementacija praćenja stanja omogućuju planiranu zamjenu motora prije nego što kvarovi pojedinačnih šipki prerastu u katastrofalne kvarove više šipki i produženo neplanirano vrijeme zastoja.
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 