ローターバーの欠陥とは？モーターのバー破損• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、マルチャー、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用できます。 ローターバーの欠陥とは？モーターのバー破損• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、マルチャー、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用できます。

ローターバーの欠陥とは？モーターのバー破損

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ローターバーの欠陥を理解する

定義: ローターバー欠陥とは何ですか?

ローターバーの欠陥 （回転子バー破損または回転子バーのひび割れとも呼ばれる）は、かご形誘導電動機の回転子の導体バーにおける破損、ひび割れ、または高抵抗接続です。かご形回転子は、鉄心スロットに埋め込まれたアルミニウムまたは銅のバーで構成され、バーの両端は短絡リング（エンドリング）によって接続されています。バーが破損したり、エンドリングの接続にひび割れが発生すると、損傷したバーを電流が適切に流れなくなり、電磁非対称、脈動トルク、および特徴的な 振動 そして現在の署名 サイドバンド スリップ周波数間隔で。.

ローター バーの欠陥はモーターの故障の 10 ～ 15% を占めており、1 本のバーの破損から複数の故障に進行する可能性があるため、特に問題となります。検出および修正されない場合、激しい振動、トルク脈動、最終的にはモーターの故障が発生します。.

ローターバーの欠陥の種類

1. ローターバーの破損

  • 説明 導体バーの完全破損
  • 位置： 典型的には、熱応力と機械的応力が集中するエンドリング付近
  • 進行状況: 通常、亀裂から始まり、完全な破壊へと進行する
  • 複数のバー: 1本のバーが破損すると、隣接するバーにかかるストレスが増加し、進行性の破損につながる。

2. ひび割れたエンドリング

  • 説明 ローターバーを接続するショートリングの破損
  • 効果： 壊れた鉄筋と同様に電流の流れを遮断する
  • 位置： 多くの場合、バーとリングの接合部
  • より一般的なもの: 大型モータ、頻繁に始動するモータ、高慣性負荷

3. 高抵抗ジョイント

  • 説明 バーとエンドリング間の電気接続不良
  • 原因： 製造上の欠陥、熱サイクル、腐食
  • 効果： 壊れたバーと似た症状だが断続的に起こる可能性がある
  • 検出： 完全なブレークよりも微妙なシグネチャー

4. ローターの多孔性

  • 鋳造アルミニウムローターの空洞
  • 有効導体断面積を減少させる
  • ひび割れや破損に進行する可能性がある
  • 製造上の欠陥だが、後になってから現れることもある

ローターバーの故障の原因

熱応力

  • 熱サイクリング: 起動/停止からの拡大/縮小
  • 差動膨張: アルミ棒は鉄芯よりも膨張する
  • ホットスポット: 高抵抗による局所的な過熱
  • 頻繁な開始: 始動するたびに熱衝撃が発生する

機械的ストレス

  • 遠心力: 特に高速モーターの場合
  • 電磁力: 動作中の脈動力
  • 始動トルク: 起動時の高電流は機械的ストレスを生じさせる
  • 振動： 外部振動疲労バー

製造上の欠陥

  • 鋳造ローターの多孔性
  • バーとエンドリングの接合不良
  • 物質の介在物または空隙
  • 不十分な熱処理

動作条件

  • 頻繁な起動: 熱および電磁ストレス
  • 高慣性負荷: 加速時間が長くなるとバーのストレスが増加する
  • ロックローターイベント: 極端な流れと力
  • 単相: 片相が失われた状態で動作させると非対称電流が生じる

振動シグネチャー

特徴的なパターン

ローターバーの欠陥の特徴は、動作速度付近のサイドバンドです。

  • 中央峰： 1×走行速度（fr）
  • サイドバンド: fr±fs、fr±2fs、fr±3fs
  • ここで、fs = スリップ周波数（通常1～3 Hz）
  • パターン： スリップ周波数間隔で配置された対称サイドバンド

スリップ周波数の計算

  • fs = (同期なし – 実際) / 60
  • 例: 4極、60 Hzモーター
  • Nsync = 1800 RPM、Nactual = 1750 RPM
  • fs = (1800 – 1750) / 60 = 0.833 Hz
  • サイドバンドは29.17 ± 0.833 Hz（28.3 Hzと30.0 Hz）に現れる

負荷依存性

  • 負荷なし: サイドバンドが最小限（スリップが少なく、破断したバーを通る電流が低い）
  • 軽負荷: 小さなサイドバンドが現れ始めた
  • フルロード: 強いサイドバンド、最も明らかな診断
  • 診断戦略: 最高の感度を得るために負荷をかけた状態でテストする

現在の署名（MCSA）

モーター電流解析では振動と同じパターンが示されます。

  • ライン周波数付近のサイドバンド（動作速度ではない）
  • パターン: fline ± 2fs (電流のスリップ周波数の2倍)
  • 1 Hzのスリップを持つ60 Hzモーターの場合：58 Hzと62 Hzのサイドバンド
  • 破断したバーの数に応じて振幅が増加する
  • 場合によっては振動よりも早く検知できる

検出と診断

振動解析手順

  1. 予想されるパターンを計算します。 同期速度を決定し、実際の速度を測定し、滑り周波数を計算する
  2. 高解像度FFT: 高解像度を使用する（サイドバンドを分解するために0.2Hz未満
  3. サイドバンドを探す: 1×±スリップ周波数のピークを探す
  4. 負荷時: 通常の動作負荷でのモーターのテスト
  5. パターンを確認: 正しい間隔で対称サイドバンドを検証する

重症度評価

  • サイドバンド 1×ピークの<40%： 単一のバーが破損している可能性があります。モニター
  • 40-60% 1×: バーの破損が確認されたため、交換を計画しています
  • > 60% の 1×: 複数のバーが破損しており、緊急の交換が必要です
  • サイドバンド > 1×ピーク: 深刻な状態です。直ちに行動が必要です。

結果と進行

初期故障（シングルバー）

  • わずかなトルク脈動
  • 小さなサイドバンドの出現
  • 1本のバーが破損した状態でも数ヶ月は動作する可能性があります
  • パフォーマンスの低下は最小限

進行性障害（複数のバー）

  • 隣接するバーは電流の増加により過熱する
  • 熱応力はさらなる故障を引き起こす
  • トルク脈動が増加
  • 振動が激しくなる
  • 数週間で1本のバーから複数のバーまで進むことができます

重篤な状態

  • 複数の隣接する破線
  • 激しいトルク脈動
  • 高い振動と騒音
  • ローターの過熱
  • ローターの完全破損の危険性
  • 過電流によりステータが損傷する恐れがあります

是正措置

検出時

  • 監視頻度を増やす（月次→週次）
  • 診断を確認するためにMCSAを実施する
  • モーターの交換またはローターの交換を計画する
  • 重要な用途の場合は予備モーターを用意する
  • 根本原因（バーが壊れた理由）を検討する

修理オプション

  • ローターの交換: 大型モーターに最適な信頼性の高いソリューション
  • モーターの完全交換: 小型モーターの場合最も経済的であることが多い
  • ローターの再鋳造: 専門店ではアルミローターの再鋳造も可能
  • 臨時運行： 1本のバーが破損している場合は、監視しながら操作を継続できる可能性があります。

防止

  • 頻繁な始動を最小限に抑える（ソフトスターターまたはVFDを使用する）
  • 単相状態を避ける
  • 適切な換気と冷却を確保する
  • デューティサイクル定格のモーターを使用する（高サイクルアプリケーションでは頻繁に始動するモーター）
  • 多重障害が発生する前に早期検出するための監視

ローターバーの欠陥は、診断上最も特徴的なモータ故障の一つであり、その特徴的な滑り周波数サイドバンドにより、振動解析と電流解析の両方で信頼性の高い検出が可能です。早期に特定することで、複数のバーの故障に進行し、ローターに壊滅的な損傷を与え、予期せぬダウンタイムの長期化につながる前に、計画的にモータを交換することができます。.

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