Razumijevanje frekvencije klizanja u asinhronim motorima
Definicija: Što je frekvencija klizanja?
Frekvencija klizanja je razlika između sinkrone brzine (brzine rotirajućeg magnetskog polja) i stvarne brzine rotora u indukcijskom motoru, izražena u Hz. Predstavlja koliko brzo magnetsko polje "klizi" pored vodiča rotora, inducirajući struju koja stvara moment motora. Frekvencija klizanja je temeljna za rad indukcijskog motora i kritično je važna u dijagnostici motora jer određuje razmak bočnih pojaseva u vibracijama i strujnim potpisima. defekti rotorske šipke.
Frekvencija klizanja obično je u rasponu od 0,5-3 Hz za motore pod normalnim opterećenjem, povećavajući se s opterećenjem i pružajući indirektnu mjeru opterećenja motora. Razumijevanje frekvencije klizanja ključno je za tumačenje stanja motora vibracija spektri i dijagnosticiranje elektromagnetskih kvarova.
Kako klizanje funkcionira u indukcijskim motorima
Princip indukcije
Indukcijski motori rade na principu elektromagnetske indukcije:
- Statorski namoti stvaraju rotirajuće magnetsko polje pri sinkronoj brzini
- Magnetsko polje se okreće nešto brže od rotora
- Relativno gibanje između polja i rotorskih šipki inducira struju u rotoru
- Inducirana struja stvara magnetsko polje rotora
- Interakcija između polja statora i rotora stvara moment
- Ključna točka: Ako bi rotor dostigao sinkronu brzinu, ne bi bilo relativnog gibanja, indukcije niti momenta.
Zašto je klizanje neophodno
- Rotor se mora okretati sporije od sinkrone brzine da bi došlo do indukcije
- Veće proklizavanje, veća inducirana struja, veći proizvedeni moment
- Bez opterećenja: minimalno proklizavanje (~1%)
- Pri punom opterećenju: veće proklizavanje (tipično za 3-5%)
- Proklizavanje omogućuje motoru automatsko podešavanje okretnog momenta prema opterećenju
Izračun frekvencije klizanja
Formula
- fs = (Nsinkr – Nstvarno) / 60
- Gdje je fs = frekvencija klizanja (Hz)
- Nsync = sinkrona brzina (o/min)
- Nactual = stvarna brzina rotora (o/min)
Alternativa s postotkom klizanja
- Klizanje (%) = [(Nsync – Nactual) / Nsync] × 100
- fs = (Slip% × Nsync) / 6000
Primjeri
4-polni, 60 Hz motor u praznom hodu
- Nsync = 1800 okretaja u minuti
- Nakvartalni = 1795 okretaja u minuti (lako opterećenje)
- fs = (1800 – 1795) / 60 = 0,083 Hz
- Klizanje = 0,3%
Isti motor pri punom opterećenju
- Nsync = 1800 okretaja u minuti
- Nakvartalni = 1750 o/min (nazivna brzina)
- fs = (1800 – 1750) / 60 = 0,833 Hz
- Klizanje = 2,8%
2-polni motor, 50 Hz
- Nsync = 3000 okretaja u minuti
- Stvarni broj okretaja = 2950 okretaja u minuti
- fs = (3000 – 2950) / 60 = 0,833 Hz
- Klizanje = 1,7%
Frekvencija klizanja u vibracijskoj dijagnostici
Razmak bočnih pojaseva za nedostatke rotorske šipke
Najvažnija dijagnostička upotreba frekvencije klizanja:
- Uzorak: Bočni pojasevi oko 1× brzine rada pri ±fs, ±2fs, ±3fs
- Primjer: Motor od 1750 okretaja u minuti (29,2 Hz) s fs = 0,83 Hz
- Bočni pojasevi na: 28,4 Hz, 29,2 Hz, 30,0 Hz, 27,5 Hz, 30,8 Hz itd.
- Dijagnoza: Ove bočne trake ukazuju na slomljene ili napuknute rotorske šipke
- Amplituda: Amplituda bočnog pojasa označava broj i ozbiljnost slomljenih pruga
Analiza trenutnog potpisa
U spektrima struje motora:
- Defekti rotorske šipke stvaraju bočne pojaseve oko mrežne frekvencije
- Uzorak: fline ± 2fs (napomena: 2× frekvencija klizanja, ne 1×)
- Za motor od 60 Hz s klizanjem od 1 Hz: bočni pojasevi od 58 Hz i 62 Hz
- Potvrđuje dijagnozu rotorske šipke vibracijama
Klizanje kao indikator opterećenja
Klizanje varira ovisno o opterećenju
- Bez opterećenja: Klizanje 0,2-1% (0,1-0,5 Hz za tipične motore)
- Polovično punjenje: 1-2% klizanje (0,5-1,0 Hz)
- Puno opterećenje: 2-5% klizanje (1-2,5 Hz)
- Preopterećenje: > 5% klizanje (> 2,5 Hz)
- Početak: 100% proklizavanje (frekvencija klizanja = frekvencija mreže)
Korištenje klizanja za procjenu opterećenja
- Točno izmjerite stvarnu brzinu motora
- Izračunaj klizanje iz sinkrone razlike brzine
- Usporedite s nazivnim klizanjem pri punom opterećenju s natpisne pločice
- Procijenite postotak opterećenja motora
- Korisno kada izravno mjerenje snage nije dostupno
Čimbenici koji utječu na klizanje
Faktori dizajna
- Otpor rotora: Veći otpor = veće klizanje
- Klasa dizajna motora: NEMA dizajn utječe na karakteristike klizanja
- Napon: Niži napon povećava klizanje za dano opterećenje
Radni uvjeti
- Moment opterećenja: Primarni determinant klizanja
- Napon napajanja: Podnapon povećava klizanje
- Varijacija frekvencije: Varijacije frekvencije napajanja utječu na klizanje
- Temperatura: Zagrijavanje rotora povećava otpor, povećavajući klizanje
Stanje motora
- Slomljene rotorske šipke povećavaju proklizavanje (manje učinkovita proizvodnja okretnog momenta)
- Problemi s namotom statora mogu utjecati na klizanje
- Problemi s ležajevima, povećanje trenja, lagano povećavaju proklizavanje
Metode mjerenja
Izravno mjerenje brzine
- Use tahometar ili stroboskop za mjerenje stvarnih okretaja
- Znati sinkronu brzinu s natpisne pločice motora (polovi i frekvencija)
- Izračunaj klizanje: fs = (Nsync – Nactual) / 60
- Najtočnija metoda
Iz vibracijskog spektra
- Precizno odredite vršnu brzinu trčanja od 1×
- Izračunajte brzinu trčanja iz 1× frekvencije
- Odredite klizanje iz razlike sinkrone brzine
- Zahtijeva FFT visoke rezolucije
Od razmaka bočnog pojasa
- Ako su prisutni bočni pojasevi s defektom rotorske šipke
- Mjerenje razmaka između bočnih pojaseva
- Razmak = frekvencija klizanja izravno
- Praktično, ali zahtijeva prisutnost nedostatka
Praktična dijagnostička upotreba
Normalne vrijednosti klizanja
- Dokumentirajte osnovno klizanje pri različitim opterećenjima za svaki motor
- Tipično klizanje pri punom opterećenju: 1-3% (provjerite natpisnu pločicu)
- Klizanje > vrijednost na natpisnoj pločici može ukazivati na preopterećenje ili problem s motorom
- Skliznuti < očekivano pri danom opterećenju može ukazivati na električni kvar
Indikatori abnormalnog klizanja
- Prekomjerno klizanje: Motor preopterećen, rotorske šipke slomljene, visoki otpor rotora
- Varijabilno klizanje: Fluktuacije opterećenja, nestabilnost električne opskrbe
- Nisko proklizavanje pri opterećenju: Mogući problem sa statorom, problem sa naponom
Frekvencija klizanja je temeljna za rad i dijagnostiku asinhronog motora. Kao razmak bočnog pojasa za otkrivanje defekata rotorskih šipki i kao pokazatelj opterećenja motora, frekvencija klizanja pruža bitne informacije za procjenu stanja motora. Točno određivanje frekvencije klizanja omogućuje pravilnu interpretaciju vibracija motora i strujnih potpisa, razlikujući normalan rad od stanja kvara.