Dijagnostika električnih kvarova u AC motorima vibracijskom analizom
Električni kvarovi u AC asinkrenim motorima su nedostaci u magnetnom krugu — statoru, rotoru, ili zračnom rasporu između njih — koji se izdaju kroz vibraciju. Iako Analiza vibracija je najčešće povezana s mehaničkim problemima kao što je neravnoteža and kvarovi ležaja, ona je također moćan način pronalaženja elektične neispravnosti. Električni kvarovi stvaraju pulzirajuće magnetske sile koje čine da stator i rotor vibriraju; te vibracije se šire kroz motor okvir i lako se bilježe s akcelerometar. Umijeće leži u prepoznavanju obrazaca vezanih uz frekvenciju napajanja i broj polova motora.
1. Uvod: Električni kvarovi kao izvor vibracija
Ključ za dijagnostiku električnih kvarova je tražiti specifične vrhove na frekvencijama vezanim uz frekvenciju mrežnog napona — 50 Hz ili 60 Hz ovisno o području — i broj polova u motoru. Budući da su te sile magnetne, a ne čisto mehaničke, dva pokazatelja razlikuju ih od običnih mehaničkih kvarova: njihove frekvencije su vezane uz napajanje, a ne uz brzinu vretena, i mnoge od njih se mijenjaju s opterećenjem motora. Klasičan dijagnostički test je smanjena opterećenja tijekom promatranja spektra; vrh koji se sruši kada se ukloni opterećenje gotovo je sigurno električnog podrijetla. Jasno razumijevanje električna frekvencija and of motor skliznuti je temelj svake dijagnoze ispod.
2. Kvarovi statora
Problemi statora — labava magnetna jezgra, labavost zavojnice ili kratko spojene lamele — mogu učiniti stator ekscentričan ili deformiran, što proizvodi neravnomjerno magnetsko polje oko otvora. Rezultat je magnetska sila koja pulsira dvostrukom frekvencijom linije.
- Vibracijski potpis: primarni pokazatelj je vrh velike amplitude na 2× the line frequency (2×FL)Za motor od 60 Hz, to je 120 Hz (7200 CPM). Za motor od 50 Hz, to je 100 Hz (6000 CPM).
- Karakteristike: the 2×FL vrh je obično vrlo stabilan u amplitudi i uglavnom neosjetljiv na opterećenje. Vibracija je često najveća u smjeru stražnjih nogu statora, gdje je okvir najčvršći prema pulsirajućoj sili. Kvarovi statora lako se mogu zamijeniti za mehaničke labavost na brzini 2× vrtnje, pa su test opterećenja i precizan odabir frekvencije važni.
3. Kvarovi rotora (slomljene rotorske šipke)
Puknutih ili slomljenih rotorskih šipki česta je greška u AC asinkronim motorima. Kada se šipka prekine, ona prekida protok struje u rotorskom kavezu, što uzrokuje lokalizirano zagrijavanje i pulsirajući moment koji modulira vibraciju na brzini vrtnje.
- Vibracijski potpis: klasičan znak slomljene rotorske šipke je frekvencija prolaska pola (FP) bočni pojasevi straddling the Brzina trčanja (1×) peak and its harmonici.
- Frekvencija prolaska pola (FP): brzina kojom rotor prolazi pokraj rotirajućeg magnetskog polja, izračunata kao FP = broj polova × frekvencija klizanja, gdje je frekvencija klizanja razlika između sinkrone brzine polja i stvarne brzine vretena.
- Karakteristike: look for a 1× peak flanked by two clear sidebands, one at (1× + FP) i jedan na (1× − FP). As damage worsens, sidebands appear around the 2× and 3× harmonics too. Unlike stator faults, this signature is highly load-sensitive — the sidebands grow as load increases and can vanish entirely at no load.
4. Ekscentrični zračni raspor
The zračni razmak je mali razmak između rotora i statora. Ako nije ujednačen oko otvora, rezultat je neuravnoteženost magnetsko privlačenje koja prisiljava rotor na vibraciju.
- Statička ekscentričnost: rotor se okreće centriran u svojim ležajevima, ali je jezgra statora izvan okruglog oblika, pa je najuža točka razmaka fiksirana u prostoru.
- Dinamička ekscentričnost: rotor sam po sebi je izvan okruglog oblika ili decentriran, pa se najuža točka razmaka rotira s rotorom — stanje usko povezano s ekscentričnosti rotora.
- Vibracijski potpis: oba oblika stvaraju bočne pojaseve prolaza polova oko frekvencije 2×FL vrha. U težim slučajevima javlja se kompleksni uzorak s bočnim pojasevima na 2×FL ± FP kao i oko harmonika brzine vrtnje.
5. Potvrda i najbolje prakse
Električni kvarovi nalaze se blizu komponenti brzine vrtnje u spektru, pa je disciplinirano mjerenje nužno da bi se razlikovali.
- Spektar visoke rezolucije: dijagnostika električnih kvarova zahtijeva spektar visoke rezolucije FFT spektar s dovoljno linija da se harmonici brzine vrtnje odvoje od harmonika mrežne frekvencije i njihovih blisko raspoređenih bočnih pojaseva. A zoom FFT je često jedini način da se čisto razriješe bočni pojasevi frekvencije klizanja.
- Opterećenje je kritično: za probleme s rotorom motor mora raditi pod značajnim opterećenjem — obično iznad 75% — da bi se kvar prikazao. Promjena opterećenja tijekom promatranja vrhova je najpouzdaniji diskriminator na terenu između električne i mehaničke podrijetla.
- Uhvatite na terenu: prijenosni analizator s dva kanala poput Balanset-1A bilježi spektar i sinhroniziranu brzinu vrtnje na motoru na mjestu, što olakšava označavanje vrha statora od 2×FL ili bočnih pojaseva prolaza polova ovisnih o opterećenju prije nego što se uputite u rastavljanje — i, gdje se pravi uzrok pokaže kao mehanička nebalansirani rotor, na uravnotežiti rotor pri istoj posjeti.
- Potvrdi s drugim tehnologijama: dijagnoze se mogu potkrijepiti analizom struje motora (MCSA) ili s termografijom u infracrvenom spektru, što otkriva lokalizirano zagrijavanje nastalo prekinutim magnetskim jezgrama ili kratkim spojenim laminacijama. Usporedba s bržom familijom motorni nedostaci izbjegava zbrkanost električne greške s mehaničkom greškom.
