Էլեկտրական հաճախության հասկացումը մոտորներում
Էլեկտրական հաճախություն — հայտնի է նաև որպես գծային հաճախություն, ցանցային հաճախություն կամ սնուցման հաճախություն — սա այն հաճախությունն է, որով փոփոխական հոսանքը մատակարարվում է էլեկտրական մոտորներին և այլ էլեկտրական սարքավորումներին: Աշխարհում գերիշխում են երկու ստանդարտ. 60 Հց Հյուսիսային Ամերիկայում, Հարավային Ամերիկայի որոշ մասերում և Ասիայի որոշ երկրներում, իսկ 50 Հց՝ Եվրոպայում, Ասիայի մեծ մասում, Աֆրիկայում և Ավստրալիայում: Այս մեկ թիվը որոշում է ցանցից սնուցվող ցանկացած փոփոխական հոսանքի մոտորի սինխրոն պտտաթիվը և առաջացնում էլեկտրամագնիսական ուժերի ընտանիք — հետևաբար տատանում բաղադրիչներ — գծային հաճախության բազմապատիկներով:
Մոտորում տատանումների վերլուծություն, գծային հաճախությունը և դրա հարմոնիկները, հատկապես գծային հաճախության կրկնապատիկը (2×f), հիմնական դիագնոստիկ ցուցանիշներն են էլեկտրամագնիսական խնդիրների, ստատորի թերիների և օդային բացակի անհամաչափությունների համար: Դրանք ճիշտ մեկնաբանելը թույլ է տալիս վերլուծաբանին տարբերակել էլեկտրական թերին մեխանիկականից նույն սպեկտր.
1. Կապը մոտորի պտտաթվի հետ
Սինխրոն պտտաթիվ
Փոփոխական հոսանքի ինդուկցիոն մոտորի համար պտտվող մագնիսական դաշտի սինխրոն պտտաթիվը որոշվում է գծային հաճախությամբ և բևեռների քանակով.
Nսինխրոնիզացիա = (120 × f) / P — որտեղ Nսինխրոնիզացիա սինխրոն պտտաթիվն է RPM-ով, f-ը՝ էլեկտրական հաճախությունը Հց-ով, իսկ P-ն՝ բևեռների քանակը:
Իրական աշխատանքային արագություն միշտ մի փոքր ստոր է սինխրոնից, քանի որ ինդուկցիոն ռոտորը պետք է սահի՝ լծակի ուժը զարգացնելու համար:
Մոտորների տարածված պտտաթվեր
60 Հց 60 Հց ցանցում սինխրոն պտտաթվերը 3600 RPM են 2 բևեռանի մոտորի համար (մոտ 3550 RPM ծառայության մեջ), 1800 RPM՝ 4 բևեռանի (մոտ 1750 RPM), 1200 RPM՝ 6 բևեռանի (մոտ 1170 RPM) և 900 RPM՝ 8 բևեռանի (մոտ 875 RPM): 50 Հց 50 Hz ցանցում նույն բևեռների քանակները տալիս են 3000 RPM (մոտ 2950 RPM իրական), 1500 RPM (մոտ 1450), 1000 RPM (մոտ 970) և 750 RPM (մոտ 730): մոտորի սահքի և իրական RPM-ի հաշվիչ նշապատկերի և չափված պտտաթվի հիման վրա ուղղակիորեն տալիս է այս ցուցանիշները:
Սահքի հաճախություն
Սինխրոն և իրական պտտաթվերի տարբերությունը որոշում է շեղման հաճախություն:
fs = (Nսինխրոնիզացիա − Nիրական) / 60
- Տիպիկ սահքը կազմում է սինխրոն պտտաթվի 1–5%-ը:
- Արդյունքում ստացվող սահքի հաճախությունը սովորաբար միայն 1–3 Հց է:
- Այն կախված է բեռնվածքից — սահքը մեծանում է, երբ մոտորն ավելի ծանր է աշխատում:
- Այն կենտրոնական է ռոտորի էլեկտրական թերիների դիագնոստիկայի համար, քանի որ ռոտորի ձողիկների թերիները մոդուլացնում են տատանումները բևեռանցման հաճախությամբ, որը սահքի և բևեռների քանակի արտադրյալն է:
2. Էլեկտրամագնիսական տատանումների բաղադրիչներ
Գծային հաճախության կրկնապատիկ (գերիշխող բաղադրիչ)
Ամենակարևոր էլեկտրամագնիսական բաղադրիչը գտնվում է 2×f-ում — 120 Հց 60 Հց ցանցում, 100 Հց՝ 50 Հց ցանցում: Այն առաջանում է, քանի որ ստատորի և ռոտորի միջև մագնիսական ձգողությունը պուլսացնում է երկու անգամ յուրաքանչյուր էլեկտրական ցիկլում: Փոքր քանակությունը նորմալ է ցանկացած փոփոխական հոսանքի մոտորում, ուստի դրա պարզապես առկայությունը թերի չէ; սակայն բարձրացած և աճող 2×f-ը վկայում է ստատորի խնդիրներ, անհավասար օդային բացակ, կամ մագնիսական անհավասարակշռություն.
գծային հաճախություն (1×f)
Գծային հաճախության ինքնին բաղադրիչը — 50 կամ 60 Հց — սովորաբար ավելի ցածր ամպլիտուդ ունի, քան 2×f-ը: Այն կարող է բացահայտել սնուցման լարման անհավասարակշռություն և կարող է ուղեկցել ստատորի փաթեթավորման թերիներին:
Ավելի բարձր հարմոնիկներ
4×f, 6×f և ավելի բարձր (60 Հց համակարգում՝ 240 Հց, 360 Հց) բաղադրիչները սովորաբար ցածր են առողջ մոտորում: Երբ դրանք աճում են, դա կարող է վկայել փաթեթավորման խնդիրների կամ միջուկի լամինացիայի խնդիրների մասին:
3. Դիագնոստիկ նշանակություն
Նորմալ 2×f ամպլիտուդ
Առողջ մոտորում 2×f բաղադրիչը սովորաբար կազմում է 1× աշխատանքային պտտաթիվ մակարդակի մոտ 10%-ից պակաս, ժամանակի ընթացքում համեմատաբար կայուն է մնում և դրսևորվում է բոլոր ուղղություններում, թեև հաճախ ամենաուժեղը լինում է շառավղային: Այդ նորմալ մակարդակի հաստատումն է, ինչը հետագա աճին տալիս է իմաստ:
Բարձրացած 2×f և դրա նշանակությունը
- Ստատորի փաթեթավորման խնդիրներ. շրջանառության կարճ միացումները կամ փուլային անհավասարակշռությունը ժամանակի ընթացքում բարձրացնում են 2×f-ը, հաճախ ջերմաստիճանի բարձրացման և փուլերի միջև չափելի հոսանքի անհավասարակշռության հետ:
- Օդային բացակի էքսցենտրիսիտետ. ռոտորի էքսցենտրիսիտետ կամ առանցքակալի մաշվածք ստեղծում է անհավասարակշռված մագնիսական ձգող ուժ, բարձրացնելով 2×f-ը և պոլուսների անցման հաճախություններ միասին — մեխանիկական և էլեկտրամագնիսական ազդեցությունների խառնուրդ։
- «Փափուկ ոտք» կամ շրջանակի ռեզոնանս։ եթե «փափուկ ոտք» կամ շրջանակի բնական հաճախականություն գտնվում է 2×f-ին մոտ, կառուցվածքային ռեզոնանս ամպլիֆիկացնում է էլեկտրամագնիսական տատանումները. շրջանակի տատանումները այդ դեպքում զգալիորեն գերազանցում են առանցքակալի տատանումները, և բուժումը կառուցվածքային կոշտացումն է կամ լրացուցիչ մարումը։
4. Փոփոխական հաճախականության շարժիչներ (VFD)
VFD-ն ինքնակամ փոխում է ելքային հաճախականությունը — սովորաբար 0–120 Հց — և շարժիչի պտտաթիվը հետևում է դրան, ուստի յուրաքանչյուր էլեկտրամագնիսական հաճախականություն, ներառյալ 2×f-ը և պոլուսների անցման բաղադրիչները, մասշտաբավորվում է շարժիչի ելքի հետ, այլ ոչ թե ֆիքսված 50 կամ 60 Հց-ի վրա։ Այդ շարժունակությունն ունի գործնական հետևանքներ տատանումների համար՝
- Փոխանակման հաճախականություններ. PWM կրիչը հիմնականի վրա ավելացնում է կՀց-ի միջակայքի բաղադրիչներ։
- Առանցքակալի հոսանքներ. բարձր հաճախականության հոսանքները կարող են փոսիկներ և ակոսներ առաջացնել առանցքակալներում, եթե լիսեռը ճիշտ չի երկրայնացված։
- Ոլորման տատանումներ. մոմենտի թրթռումները հայտնվում են տարբեր հաճախականություններով։
- Ռեզոնանսի գրգռում. սպեկտրի ընթացքում փոփոխական պտտաթիվը կարող է անցնել կառուցվածքային ռեզոնանսների միջով և ժամանակավորապես ամպլիֆիկացնել տատանումները։
5. Գործնական ախտորոշման օրինակներ
Դեպք 1 — բարձր 2×f տատանումներ
4-պոլյան 60 Հց շարժիչը, որը աշխատում է մոտ 1750 RPM-ով, ցուցաբերում է 120 Հց բաղադրիչ 6 մմ/վ արժեքով, զգալիորեն գերազանցելով իր 1× աշխատանքային պտտաթվի մոտավորապես 2 մմ/վ մակարդակը։ Քանի որ էներգիան կենտրոնացված է գծային հաճախականության կրկնապատիկի վրա, այլ ոչ թե աշխատանքային պտտաթվի վրա, ապա դա վկայում է ստատորի փաթեթի խնդրի կամ օդային բացակի էքսցենտրիսիտետի մասին, այլ ոչ թե մեխանիկական անհավասարակշռություն։ Ջերմապատկերումը հետո բացահայտում է ստատորում տաքացման կետ և փուլերի միջև չափվում է հոսանքային անհավասարակշռություն, ինչը հաստատում է ախտորոշումը. ուղղիչ գործողությունը շարժիչի վերափաթեթավորումն է կամ փոխարինումը։
Դեպք 2 — կողմնային շերտեր աշխատանքային պտտաթվի շուրջ
Պիկերը հայտնվում են 1× ± սլիպ-կապված հեռավորությամբ (մի քանի Հց), ինչը դասական նշան է ճաքած կամ խափանված ռոտորի ձողիկներ։ Շարժիչի հոսանքի սիգնալի վերլուծությունը ցույց է տալիս նույն կողմնակի շերտ (sideband) պատկերը մատակարարման հոսանքում, և կողմնային շերտերի ամպլիտուդի հետևումը ժամանակի ընթացքում տալիս է փոխարինումը պլանավորելու համար անհրաժեշտ ժամանակը։ Երկու դեպքերն էլ պատկանում են էլեկտրական թերիներ , որոնք տատանումների վերլուծությունը լավ է տարանջատում մեխանիկականներից։
6. Մոնիտորինգի լավագույն պրակտիկաներ
Սպեկտրի կարգավորում
Կարգավորեք առավելագույն հաճախականությունը 500 Հց-ից բարձր, որպեսզի վերլուծությունը գրավի 2×f-ը և դրա հարմոնիկները, և ընտրեք բավարար լուծաչափ՝ խիտ տեղադրված կողմնային շերտերը տարանջատելու համար՝ ավելի լավ, քան մոտավորապես 0.5 Հց լուծաչափը սլիպ-հաճախականության աշխատանքի համար։ Չափեք հորիզոնական, ուղղահայաց և առանցքային ուղղություններով, քանի որ էլեկտրամագնիսական և մեխանիկական բաղադրիչները տարբեր կերպ են բաշխվում ուղղությունների միջև։
Բազային արժեքներ և միտումներ
Գրանցեք 2×f ամպլիտուդը, երբ շարժիչը նոր է կամ վերափաթեթավորված, սահմանեք նորմալ մակարդակներ օբյեկտի յուրաքանչյուր շարժիչի տեսակի համար և սահմանեք ազդանշանային սահմաններ — սովորաբար երկուից երեք անգամ բազային 2×f-ի համար։ Այնուհետև հետևեք կարևոր պարամետրերի միտումներին. 2× գծային հաճախականության ամպլիտուդը, պոլուսների անցման բաղադրիչները, կողմնային շերտերի ամպլիտուդները և պատկերները, ընդհանուր տատանումների մակարդակը և սովորական առանցքակալի վիճակի ցուցիչները։ Դիտարկելով, թե ինչպես են այդ արժեքները շարժվում ժամանակի ընթացքում, կարգապահ տենդենցիաների վերլուծություն, ինչը միակ սպեկտրը վերածում է վաղաժամ զգուշացման։
7. Չափումները տեղում
Էլեկտրական սիգնալը մեխանիկականից տարանջատելը սկսվում է ամպլիտուդի, հաճախականության և փուլ մեքենայի վրա մաքուր չափումից։ Կրելի երկու ալիքային սարք, ինչպիսին է Balanset-1A , գրանցում է FFT սպեկտրը և սինխրոն հղումը, որն անհրաժեշտ է այս բաղադրիչները ճշգրիտ տեղադրելու համար աշխատանքային պտտաթվի և դրա հարմոնիկների նկատմամբ, օգնելով հաստատել, թե արդյոք 100 կամ 120 Հց-ին մոտ պիկը էլեկտրամագնիսական է, թե պարզապես կառուցվածքային արձագանք։ Եվ միայն էլեկտրական պատճառը բացառվելուց և մնացորդային անհավասարակշռություն ը ճանաչվելուց հետո որպես 1× տատանումների իրական շարժիչ, նույն սարքը կատարում է տեղում բալանսավորում , որը ուղղում է դա՝ գծային հաճախականության գիտելիքը դարձնելով ուղղակիորեն գործնական արտադրամասում։
Էլեկտրական հաճախականությունը հիմնարար է AC շարժիչի աշխատանքը և ձախողումը հասկանալու համար։ Գծային հաճախականության բաղադրիչների՝ հատկապես 2×f-ի, ճանաչումը տատանումների սպեկտրում և դրանց հետևում ընկած էլեկտրամագնիսական երևույթների իմացությունը թույլ է տալիս վերլուծաբանին տանել կարևոր գիծը մեխանիկական և էլեկտրական թերությունների միջև և ուղղորդել ճիշտ ախտորոշիչ և ուղղիչ գործողությունը։
