Қозғалтқыштардағы электрлік жиілікті түсіну
Электрлік жиілік — желі жиілігі, тор жиілігі немесе қуат жиілігі деп те аталады — электр қозғалтқыштары мен басқа электрлік жабдықтарға берілетін айнымалы токтың жиілігі. Бүкіл әлемде екі стандарт үстем: Солтүстік Америкада, Оңтүстік Американың бір бөлігінде және кейбір Азия елдерінде 60 Гц, ал Еуропада, Азияның басым бөлігінде, Африкада және Австралияда 50 Гц. Осы бір ғана мән желідегі кез келген АҚ қозғалтқышының синхронды жылдамдығын анықтайды және желі жиілігінің еселіктерінде электромагниттік күштер тудырады, демек, vibration компоненттер — желі жиілігінің еселіктерінде пайда болады.
In motor vibration analysis, желі жиілігі мен оның гармоникалары, әсіресе желі жиілігінің екі еселігі (2×f), электромагниттік проблемаларды, статор ақауларын және ауа саңылауының бірқалыпсыздығын диагностикалаудың негізгі көрсеткіштері болып табылады. Оларды дұрыс оқу талдаушыға бір spectrum.
1. Қозғалтқыш жылдамдығымен байланысы
Синхронды жылдамдық
АҚ асинхронды қозғалтқышта айналмалы магниттік өрістің синхронды жылдамдығы желі жиілігі мен полюс санымен анықталады:
Nsync = (120 × f) / P — мұнда Nsync — айн/мин-тегі синхронды жылдамдық, f — Гц-тегі электрлік жиілік, P — полюс саны.
The actual running speed үнемі синхронды жылдамдықтан сәл төмен болады, себебі асинхронды ротор айналу момент түзу үшін сырғуы тиіс.
Қозғалтқыштардың жалпы жылдамдықтары
On a 60 Hz желісінде синхронды жылдамдықтар: 2 полюсті қозғалтқыш үшін 3600 айн/мин (жұмыс кезінде шамамен 3550 айн/мин), 4 полюсті үшін 1800 айн/мин (шамамен 1750 айн/мин), 6 полюсті үшін 1200 айн/мин (шамамен 1170 айн/мин) және 8 полюсті үшін 900 айн/мин (шамамен 875 айн/мин). Тиісінше 50 Hz желісінде сол полюс санымен: 3000 айн/мин (нақты шамамен 2950 айн/мин), 1500 айн/мин (шамамен 1450), 1000 айн/мин (шамамен 970) және 750 айн/мин (шамамен 730). Сондай-ақ қозғалтқыш сырғымасы мен нақты айналу жылдамдығының калькуляторы тақтайша деректері мен өлшенген жылдамдықты осы шамаларға тікелей түрлендіреді.
Slip frequency
Синхронды және нақты жылдамдық арасындағы айырмашылық slip frequency:
fs = (Nsync − Nactual) / 60
- Тән сырғыма синхронды жылдамдықтың 1–5% аралығында болады.
- Нәтижесінде пайда болатын сырғыма жиілігі әдетте тек 1–3 Гц құрайды.
- Ол жүктемеге тәуелді — қозғалтқыш қанша қуатпен жұмыс жасаса, сырғыма соғұрлым артады.
- Бұл ротордың электрлік ақауларын диагностикалауда маңызды рөл атқарады, өйткені ротор тетіктерінің ақаулары вибрацияны полюстік өту жиілігінде модуляциялайды; бұл жиілік сырғыма мен полюстер санының көбейтіндісіне тең.
2. Электромагниттік вибрация компоненттері
Желі жиілігінің екі еселенгені (басым компонент)
The most important electromagnetic component sits at 2×f — 120 Hz on a 60 Hz supply, 100 Hz on a 50 Hz supply. It arises because the magnetic attraction between stator and rotor pulsates twice per electrical cycle. A small amount is normal in every AC motor, so its mere presence is not a fault; an elevated and rising 2×f, however, points to статор ақаулары, an uneven air gap, немесе магниттік теңгерімсіздік.
Желі жиілігі (1×f)
Желі жиілігінің — 50 немесе 60 Гц — өзінде пайда болатын компонент амплитудасы әдетте 2×f мәнінен төмен болады. Ол қоректендіру кернеуінің теңгерімсіздігін білдіруі мүмкін және статор орамасының ақауларымен бірге жүруі ықтимал.
Жоғары гармоникалар
Components at 4×f, 6×f and beyond (240 Hz, 360 Hz on a 60 Hz system) are typically low in a healthy motor. When they grow they can indicate winding problems or core-lamination issues.
3. Диагностикалық маңыздылық
Қалыпты 2×f амплитудасы
In a sound motor the 2×f component is typically under about 10% of the 1× running-speed деңгейінде тұрақты болып қалады, уақыт өте өзгермейді және барлық бағытта байқалады, бірақ радиалды бағытта жиі күшірек болады. Осы қалыпты деңгейді анықтау кейіннен орын алатын өсімді мағыналы ету үшін қажет.
2×f жиілігінің жоғарылауы және оның мағынасы
- Статор орамасының ақаулары: орам аралық тұйықталулар немесе фаза теңгерімсіздігі уақыт өте 2×f жиілігін арттырады, көбінесе температураның жоғарылауымен және фазалар арасындағы өлшенетін ток теңгерімсіздігімен бірге жүреді.
- Ауа саңылауының эксцентриситеті: ротордың біркелкі емес саңылауы eccentricity or bearing wear теңгерімсіз күштерді тудырады magnetic pull, 2×f жиілігін және полюс өту жиіліктерін бір мезгілде арттырады — механикалық және электромагниттік әсерлердің үйлесімі.
- Тіреу бекітімінің бостығы немесе корпус резонансы: if a soft foot немесе корпустың табиғи жиілігі lies near 2×f, құрылымдық резонанс электромагниттік тербелісті күшейтеді; корпустың тербелісі содан кейін мойынтіректің тербелісінен әлдеқайда асып кетеді, ал шараның жолы — конструкцияны қатайту немесе демпфирлеуді арттыру.
4. Айнымалы жиілік түрлендіргіштері
АЖТ шығыс жиілігін әдетте 0–120 Гц аралығында әдейі өзгертеді, ал қозғалтқыш жылдамдығы оған сәйкес ауысады; сондықтан 2×f және полюс өту компоненттерін қоса барлық электромагниттік жиіліктер тіркелген 50 немесе 60 Гц-те тұрмай, түрлендіргіш шығысымен бірге масштабталады. Бұл икемділіктің тербеліс тұрғысынан практикалық салдары бар:
- Коммутация жиіліктері: ПВМ тасымалдаушысы негізгі жиіліктің үстіне кГц диапазонындағы компоненттерді енгізеді.
- Мойынтіректік токтар: жоғары жиілікті токтар білік тиісінше жерге қосылмаса мойынтіректерде шұңқырлар мен жолақтар пайда болуын тудыруы мүмкін.
- Торсиондық тербеліс: айналдыру моменті пульсациялары әртүрлі жиіліктерде пайда болады.
- Резонансты қоздыру: айнымалы жылдамдықпен сыпырып өту конструктивтік резонанстардан өтіп, діріл амплитудасын уақытша күшейтуі мүмкін.
5. Практикалық диагностика мысалдары
1-жағдай — жоғары 2×f діріл
1750 айн/мин жиілікте жұмыс істейтін 4 полюсті 60 Гц электр қозғалтқышы 6 мм/с деңгейінде 120 Гц компонентін көрсетеді, бұл шамамен 2 мм/с болатын 1× жұмыс жиілігі деңгейінен айтарлықтай жоғары. Энергия жұмыс жиілігінде емес, желілік жиіліктің екі еселенген мәнінде шоғырланғандықтан, бұл механикалық себеп емес, статор орамасының ақауы немесе ауа саңылауының эксцентриситеті болып табылады unbalance. Содан кейін термографиялық зерттеу статорда ыстық нүктені анықтайды және фазалар арасындағы ток теңсіздігі өлшенеді, бұл диагнозды растайды; түзету шарасы — қозғалтқышты қайта орату немесе ауыстыру.
2-жағдай — жұмыс жиілігі айналасындағы бүйірлік жолақтар
Peaks appear at 1× ± the slip-related spacing (a couple of Hz), the textbook signature of сынык ротор барлары. Қозғалтқыш тогының қолтаңбасын талдау тамақтандыру тогында сол sideband үлгіні көрсетеді, ал уақыт бойынша бүйірлік жолақ амплитудасын бақылау ауыстыруды жоспарлауға алдын ала мүмкіндік береді. Екі жағдай да электрлік ақаулықтарын вибрациялық талдаудың механикалықтардан ажыратуға жақсы бейімделген кеңірек тобына жатады.
6. Бақылаудың үздік тәжірибелері
Spectrum setup
Талдауда 2×f және оның гармоникаларын қамту үшін максималды жиілікті 500 Гц-тен жоғары орнатыңыз және жақын орналасқан бүйірлік жолақтарды ажырату үшін жеткілікті ажыратымдылықты таңдаңыз — сырғу жиілігімен жұмыс кезінде шамамен 0,5 Гц-тен жақсы ажыратымдылық. Электромагниттік және механикалық компоненттер бағыттар арасында әртүрлі таралатындықтан, өлшеулерді көлденең, тік және осьтік бағыттарда жүргізіңіз.
Базалық мәндер мен үрдісті бақылау
Қозғалтқыш жаңа немесе жаңадан оралған кезде 2×f амплитудасын тіркеп алыңыз, объектідегі әрбір қозғалтқыш түрі үшін қалыпты деңгейлерді белгілеңіз және дабыл шектерін орнатыңыз — әдетте екіден үш есе baseline for 2×f. Then trend the parameters that matter: the 2× line-frequency amplitude, the pole-pass components, sideband amplitudes and patterns, the overall vibration level, and the usual bearing-condition indicators. Watching how those values move over time, through disciplined trend analysis, жалғыз спектрді ерте ескерту жүйесіне айналдыратын осы.
7. Өрістегі өлшеу
Электрлік қолтаңбаны механикалықтан ажырату машинадағы амплитуда, жиілік және phase таза өлшеуінен басталады. Мысалы, Балансет-1А сияқты екіарналы портативті құрал FFT спектрін және осы компоненттерді жұмыс жиілігі мен оның гармоникаларына қарсы дәл орналастыру үшін қажетті синхронды эталонды жазады, 100 немесе 120 Гц маңындағы шыңның электромагниттік па, әлде жай конструктивтік жауап па екенін растауға көмектеседі. Электрлік себеп жоққа шығарылғаннан кейін және қалдық unbalance 1× діріл нақты себебі ретінде анықталғаннан кейін, сол құрал field balancing бұл оны түзетеді — желілік жиілік туралы білімді өндірістік алаңда тікелей іс жүзінде қолдануға мүмкіндік береді.
Электр жиілігі айнымалы ток қозғалтқышының жұмысын және ақауларын түсінуде маңызды рөл атқарады. Тербелу спектріндегі желілік жиілік компоненттерін — ең алдымен 2×f — анықтай білу және олардың артындағы электромагниттік құбылыстарды білу аналитикке механикалық және электрлік ақаулар арасындағы шекті анық ажыратуға, дұрыс диагностикалық және түзету шараларын таңдауға мүмкіндік береді.
