Variklių elektros dažnio supratimas
Apibrėžimas: Kas yra elektros dažnis?
Elektros dažnis (dar vadinamas tinklo dažniu, tinklo dažniu arba galios dažniu) yra kintamosios srovės (AC) dažnis, tiekiamas elektros varikliams ir kitai elektros įrangai. Du standartiniai elektros dažniai visame pasaulyje yra 60 Hz (hercai) Šiaurės Amerikoje, Pietų Amerikos dalyse ir kai kuriose Azijos šalyse, ir 50 Hz Europoje, didžiojoje Azijos dalyje, Afrikoje ir Australijoje. Šis dažnis lemia AC variklių sinchroninį greitį ir sukuria būdingas elektromagnetines jėgas ir vibracija komponentai, esantys linijos dažnio kartotiniuose.
Variklyje vibracijos analizė, elektrinis dažnis ir jo harmonikos (ypač 2× linijos dažnis) yra svarbūs diagnostiniai indikatoriai, rodantys elektromagnetines problemas, statoriaus problemas ir oro tarpo pažeidimus.
Ryšys su variklio greičiu
Sinchroninio greičio skaičiavimas
Kintamosios srovės indukcinių variklių sinchroninis greitis nustatomas pagal elektros dažnį:
- Nsinchronizuoti = (120 × f) / P
- Kur Nsinchronizuoti = sinchroninis greitis (aps./min.)
- f = elektros dažnis (Hz)
- P = variklio polių skaičius
Įprasti variklio greičiai
60 Hz sistemoms
- 2 polių variklis: 3600 aps./min. sinchroninis (faktinis ~3550 aps./min. su slydimu)
- 4 polių variklis: 1800 aps./min. sinchroninis (faktinis ~1750 aps./min.)
- 6 polių variklis: 1200 aps./min. sinchroninis (faktinis ~1170 aps./min.)
- 8 polių variklis: 900 aps./min. sinchroninis (faktinis ~875 aps./min.)
50 Hz sistemoms
- 2 polių variklis: 3000 aps./min. sinchroninis (faktinis ~2950 aps./min.)
- 4 polių variklis: 1500 aps./min. sinchroninis (faktinis ~1450 aps./min.)
- 6 polių variklis: 1000 aps./min. sinchroninis (faktinis ~970 aps./min.)
- 8 polių variklis: 750 aps./min. sinchroninis (faktinis ~730 aps./min.)
Slydimo dažnis
Skirtumas tarp sinchroninio ir faktinio greičio:
- Slydimo dažnis (fs) = (Nsinchronizuoti – Ntikrasis) / 60
- Tipinis slydimas: 1-5% sinchroninio greičio
- Slydimo dažnis paprastai 1–3 Hz
- Priklauso nuo apkrovos: slydimas didėja didėjant apkrovai
- Svarbu diagnozuojant rotoriaus elektros defektus
Elektromagnetinės vibracijos komponentai
2 × linijos dažnis (svarbiausias)
Dominuojantis elektromagnetinės vibracijos komponentas:
- 60 Hz sistemos: 2 × 60 = 120 Hz vibracijos komponentė
- 50 Hz sistemos: 2 × 50 = 100 Hz vibracijos komponentė
- Priežastis: Statoriaus ir rotoriaus magnetinės jėgos pulsuoja dvigubu tinklo dažniu
- Visada esantis: Visų kintamosios srovės variklių normali charakteristika (mažos amplitudės normalioji vertė)
- Padidinta amplitudė: Rodo statoriaus problemas, oro tarpo problemas arba magnetinį disbalansą
Linijos dažnis (1 × f)
- 50 Hz arba 60 Hz komponentas
- Paprastai mažesnė amplitudė nei 2 × f
- Gali rodyti maitinimo įtampos disbalansą
- Gali pasirodyti esant statoriaus apvijų gedimams
Aukštesnės harmonikos
- 4×f, 6×f ir kt. (240 Hz, 360 Hz 60 Hz sistemoms)
- Gali rodyti apvijų arba šerdies laminavimo problemas
- Sveikiems varikliams paprastai maža amplitudė
Diagnostinė reikšmė
Normali 2×f amplitudė
- Paprastai < 10% 1× (važiavimo greitis) vibracijos
- Santykinai pastovus laikui bėgant
- Esama visomis kryptimis, bet dažnai stipriausia radialiniu būdu
Padidėjęs 2×f rodo problemas
Statoriaus apvijų problemos
- Trumpieji jungimai tarp posūkių, fazės disbalansas
- 2×f amplitudė laikui bėgant didėja
- Gali lydėti temperatūros kilimas
- Srovės disbalansas, išmatuojamas tarp fazių
Oro tarpo ekscentriškumas
- Nevienodas oro tarpas dėl rotoriaus ekscentriciteto arba guolio susidėvėjimo
- Sukuria nesubalansuotą magnetinę trauką
- 2×f ir padidintas polių pralaidumo dažnis
- Mechaninių ir elektromagnetinių efektų derinys
Minkštas pėdos arba rėmo rezonansas
- Jei variklio korpuso natūralus dažnis artimas 2×f
- Struktūrinis rezonansas sustiprina elektromagnetinę vibraciją
- Rėmo vibracija daug didesnė nei guolio vibracija
- Koreguojama naudojant konstrukcinį standinimą arba rėmo slopinimą
Kintamo dažnio pavaros (VFD)
VFD poveikis elektros dažniui
- VFD sukuria kintamą išėjimo dažnį (tipiškai 0–120 Hz)
- Variklio greitis proporcingas VFD išėjimo dažniui
- Visi elektromagnetiniai dažniai skaluojami pagal VFD išėjimo dažnį
- PWM perjungimas sukuria papildomus aukšto dažnio komponentus
VFD specifinės vibracijos problemos
- Perjungimo dažniai: kHz diapazono komponentai iš PWM perjungimo
- Guolių srovės: Aukšto dažnio srovės gali pažeisti guolius
- Sukamoji vibracija: Sukimo momento pulsacijos įvairiais dažniais
- Rezonansinis sužadinimas: Kintamas greitis gali įveikti rezonansus
Praktiniai diagnostikos pavyzdžiai
1 atvejis: didelė 2×f vibracija
- Simptomas: 4 polių, 60 Hz variklis (1750 aps./min.) su 120 Hz vibracija = 6 mm/s
- Analizė: 120 Hz daug didesnis nei 1 × važiavimo greičio vibracija (2 mm/s)
- Diagnozė: Statoriaus apvijos problema arba oro tarpo ekscentricitetas
- Patvirtinimas: Terminis vaizdavimas rodo karštą vietą statoriuje, išmatuotas srovės disbalansas
- Veiksmas: Atsukite arba pakeiskite variklį
2 atvejis: Šoninės juostos aplink bėgimo greitį
- Simptomas: Piko dažnis esant 1 × ± 2 Hz (slydimo dažnis)
- Diagnozė: Sugedę rotoriaus strypai
- Patvirtinimas: MCSA rodo tą patį šoninės juostos modelį srovėje
- Progresavimas: Stebėkite amplitudės augimą, kad suplanuotumėte pakeitimą
Stebėsenos geriausios praktikos
Spektro analizės sąranka
- Užtikrinkite, kad Fmax (maksimalus dažnis) būtų > 500 Hz, kad būtų užfiksuotos 2×f ir harmonikos.
- Pakankama skiriamoji geba, kad būtų galima atskirti arti esančias šonines juostas (< 0,5 Hz skiriamoji geba slydimo dažnio analizei)
- Matavimas keliomis kryptimis (horizontaliai, vertikaliai, ašiai)
Bazinis nustatymas
- Įrašykite 2 × f amplitudę, kai variklis naujas arba ką tik pervyniotas
- Nustatyti kiekvieno variklio tipo normalius lygius įstaigoje
- Nustatykite aliarmo ribas (paprastai 2–3 × bazinė vertė, kai 2 × f)
Tendencijų parametrai
- 2× linijos dažnio amplitudė ir tendencija
- Polių praėjimo dažnio komponentai
- Šoninių juostų amplitudės ir modeliai
- Bendras vibracijos lygis
- Guolių būklės indikatoriai
Elektros dažnis yra esminis norint suprasti kintamosios srovės variklių veikimą ir diagnostiką. Atpažįstant tinklo dažnio komponentus (ypač 2×f) virpesių spektruose ir suprantant jų ryšį su elektromagnetiniais reiškiniais, galima atskirti mechaninius ir elektrinius variklio gedimus, nukreipti dėmesį į tinkamus diagnostikos ir taisymo veiksmus.