Razumijevanje nedostataka rotorske šipke

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

Parts

Vibration sensor

$107.47

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

Devices

Balanset-4

$8,123.32

Parts

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

Parts

Reflective tape

$11.94

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

Definicija: Što su defekti rotorske šipke?

Defekti rotorske šipke (također se nazivaju slomljene rotorske šipke ili napuknute rotorske šipke) su lomovi, pukotine ili spojevi visokog otpora u vodičima rotora kaveznog indukcijskog motora. Kavezni rotori sastoje se od aluminijskih ili bakrenih šipki ugrađenih u utore od željezne jezgre, s oba kraja šipki spojenih prstenovima za kratko spajanje (završnim prstenovima). Kada šipke puknu ili spojevi završnih prstenova puknu, električna struja ne može pravilno teći kroz oštećene šipke, stvarajući elektromagnetsku asimetriju, pulsirajući moment i karakteristične vibracija i trenutnih potpisa s bočni pojasevi pri razmaku frekvencije klizanja.

Defekti rotorske šipke čine 10-15% kvarova motora i posebno su problematični jer mogu napredovati od jedne slomljene šipke do višestrukih kvarova, stvarajući jake vibracije, pulsiranje momenta i na kraju kvar motora ako se ne otkriju i ne isprave.

Vrste nedostataka rotorske šipke

1. Slomljene rotorske šipke

• Opis: Potpuni prijelom vodičke šipke
• Mjesto: Tipično blizu krajnjih prstenova gdje su koncentrirana toplinska i mehanička naprezanja
• Napredak: Obično počinje s pukotinom, napreduje do potpunog loma
• Višestruki stupci: Jedna slomljena šipka povećava naprezanje na susjedne šipke, što dovodi do progresivnog loma

2. Napuknuti završni prstenovi

• Opis: Pukotine u kratkospojnim prstenovima koji spajaju rotorske šipke
• Učinak: Slično kao slomljene šipke - prekida protok struje
• Mjesto: Često na spoju šipke i prstena
• Češće u: Veliki motori, motori s čestim pokretanjima, opterećenja s visokom inercijom

3. Spojevi visoke otpornosti

• Opis: Loša električna veza između šipki i završnih prstenova
• Uzrok: Proizvodni nedostaci, termički ciklusi, korozija
• Učinak: Slični simptomi kao i slomljene šipke, ali mogu biti povremeni
• Otkrivanje: Suptilniji potpisi nego potpuni prekidi

4. Poroznost rotora

• Praznine u rotorima od lijevanog aluminija
• Smanjuje efektivni presjek vodiča
• Može napredovati do pukotina i lomova
• Proizvodni defekt, ali se možda neće pojaviti do kasnije u životu

Uzroci kvarova rotorske šipke

Toplinska naprezanja

• Termički ciklus: Širenje/skupljanje od pokretanja/gašenja
• Diferencijalno širenje: Aluminijske šipke se šire više od željezne jezgre
• Vruća mjesta: Lokalizirano pregrijavanje zbog visokog otpora
• Česti počeci: Svako pokretanje stvara toplinski šok

Mehanička naprezanja

• Centrifugalne sile: Posebno kod motora velike brzine
• Elektromagnetske sile: Pulsirajuće sile tijekom rada
• Početni moment: Visoke struje tijekom pokretanja stvaraju mehaničko naprezanje
• Vibracija: Vanjske šipke za zamor vibracija

Proizvodni nedostaci

• Poroznost u lijevanim rotorima
• Loše lijepljenje prstena između šipke i kraja
• Materijalni uključci ili šupljine
• Neadekvatna toplinska obrada

Radni uvjeti

• Često pokretanje: Toplinski i elektromagnetski stres
• Visoka inercijska opterećenja: Duga vremena ubrzanja povećavaju naprezanje šipke
• Događaji blokiranog rotora: Ekstremne struje i sile
• Jednofazno: Rad s gubitkom jedne faze stvara asimetrične struje

Vibracijski potpis

Karakteristični uzorak

Obilježje defekata rotorske šipke su bočni pojasevi oko brzine rada:

• Središnji vrh: 1× brzina trčanja (fr)
• Bočni pojasevi: fr ± fs, fr ± 2fs, fr ± 3fs
• Gdje je fs = frekvencija klizanja (obično 1-3 Hz)
• Uzorak: Simetrični bočni pojasevi razmaknuti u intervalima frekvencije klizanja

Izračun frekvencije klizanja

• fs = (Nsinkr – Nstvarno) / 60
• Primjer: 4-polni motor od 60 Hz
• Nsinkro = 1800 o/min, Nastvarno = 1750 o/min
• fs = (1800 – 1750) / 60 = 0,833 Hz
• Bočne vrpce pojavljuju se na 29,17 ± 0,833 Hz (28,3 Hz i 30,0 Hz)

Ovisnost o opterećenju

• Bez opterećenja: Minimalne bočne trake (nisko klizanje, niska struja kroz prekinute šipke)
• Lagano opterećenje: Počinju se pojavljivati male bočne trake
• Puno opterećenje: Jake bočne trake, najočitija dijagnoza
• Dijagnostička strategija: Testirajte pod opterećenjem za najbolju osjetljivost

Trenutni potpis (MCSA)

Analiza struje motora pokazuje isti obrazac kao i vibracije:

• Bočni pojasevi oko mrežne frekvencije (ne brzine rada)
• Uzorak: fline ± 2fs (dvostruka frekvencija klizanja u struji)
• Za motor od 60 Hz s klizanjem od 1 Hz: bočni pojasevi na 58 Hz i 62 Hz
• Amplituda se povećava s brojem slomljenih šipki
• U nekim slučajevima može otkriti ranije od vibracija

Otkrivanje i dijagnoza

Postupak analize vibracija

1. Izračunaj očekivani uzorak: Određivanje sinkrone brzine, mjerenje stvarne brzine, izračun frekvencije klizanja
2. FFT visoke rezolucije: Koristite finu rezoluciju (< 0,2 Hz) za razrješavanje bočnih pojaseva
3. Potražite bočne pojaseve: Traženje vrhova na frekvenciji klizanja 1× ±
4. Pod opterećenjem: Ispitivanje s motorom pod normalnim radnim opterećenjem
5. Potvrdi uzorak: Provjerite simetrične bočne pojaseve na ispravnom razmaku

Procjena ozbiljnosti

• Bočni pojas < 40% od 1× vrha: Moguća pojedinačna slomljena šipka, monitor
• 40-60% od 1×: Potvrđeno slomljena šipka(e), plan zamjene
• > 60% od 1×: Više slomljenih šipki, hitna zamjena potrebna
• Bočni pojasevi > 1× vrh: Teško stanje, potrebna hitna intervencija

Posljedice i napredak

Početni neuspjeh (jedna traka)

• Lagana pulsacija momenta
• Pojava malih bočnih pojaseva
• Može raditi mjesecima s jednom slomljenom šipkom
• Minimalno smanjenje performansi

Progresivni neuspjesi (višestruki stupci)

• Susjedne šipke se pregrijavaju zbog povećane struje
• Toplinski stres uzrokuje dodatne kvarove
• Pulsacije okretnog momenta se povećavaju
• Vibracije postaju jake
• Može se napredovati s jednog na više taktova u tjednima

Teško stanje

• Više susjednih prekinutih šipki
• Jaka pulsacija momenta
• Visoke vibracije i buka
• Pregrijavanje rotora
• Rizik od potpunog kvara rotora
• Može oštetiti stator zbog prekomjerne struje

Korektivne mjere

Nakon otkrivanja

• Povećati učestalost praćenja (mjesečno → tjedno)
• Izvršite MCSA za potvrdu dijagnoze
• Planirajte zamjenu motora ili zamjenu rotora
• Pripremite rezervni motor u slučaju kritične primjene
• Razmotrite uzrok (zašto su se šipke slomile)

Mogućnosti popravka

• Zamjena rotora: Najpouzdanije rješenje za velike motore
• Potpuna zamjena motora: Često najekonomičnije za male motore
• Preoblikovanje rotora: Specijalizirane radionice mogu preraditi aluminijske rotore
• Privremeni rad: Jedna prekinuta šipka može omogućiti nastavak rada uz praćenje

Prevencija

• Smanjite česta pokretanja (koristite meke startere ili VFD-ove)
• Izbjegavajte uvjete jednofaznosti
• Osigurajte odgovarajuću ventilaciju i hlađenje
• Koristite motore s oznakom radnog ciklusa (motori s čestim pokretanjem za primjene s visokim ciklusom)
• Praćenje za rano otkrivanje prije višestrukih kvarova

Defekti rotorskih šipki spadaju među najdijagnostički najprepoznatljivije kvarove motora, s karakterističnim bočnim pojasevima frekvencije klizanja koji omogućuju pouzdano otkrivanje putem analize vibracija i struje. Rana identifikacija omogućuje planiranu zamjenu motora prije nego što dođe do višestrukih kvarova rotorskih šipki koji mogu uzrokovati katastrofalna oštećenja rotora i produženo neplanirano vrijeme zastoja.

---

← Natrag na glavni indeks