Elektriskās frekvences izpratne motoros
Elektriskā frekvence — ko sauc arī par tīkla frekvenci, elektrotīkla frekvenci vai strāvas frekvenci — ir maiņstrāvas frekvence, ar kādu tiek baroti elektromotori un cita elektriskā aprīkojuma. Pasaulē dominē divi standarti: 60 Hz Ziemeļamerikā, daļā Dienvidamerikas un dažās Āzijas valstīs, un 50 Hz visā Eiropā, lielākajā daļā Āzijas, Āfrikā un Austrālijā. Šis viens skaitlis nosaka katra maiņstrāvas motora sinhrono ātrumu tīklā un rada virkni elektromagnētisko spēku — un tādējādi vibrācija komponenti — ar līnijas frekvences daudzkārtņiem.
Motorā vibrācijas analīze, tīkla frekvence un tās harmonikas, jo īpaši divkāršā tīkla frekvence (2×f), ir galvenie diagnostikas rādītāji, kas liecina par elektromagnētiskām problēmām, statora bojājumiem un nevienmērībām gaisa spraugā. Tieši to pareiza interpretācija ļauj analītiķim atšķirt elektrisku bojājumu no mehāniska bojājuma tajā pašā spektrs.
1. Saistība ar motora apgriezieniem
Sinhronā ātruma
Maiņstrāvas indukcijas motoram rotējošā magnētiskā lauka sinhronais ātrums ir atkarīgs no tīkla frekvences un polu skaita:
Nsinhronizēt = (120 × f) / P — kur Nsinhronizēt ir sinhronais apgriezienu skaits apgr./min., f ir elektriskā frekvence Hz, bet P ir polu skaits.
The actual darba ātrums vienmēr nedaudz atpaliek no sinhronā režīma, jo indukcijas rotoram ir jāslīd, lai radītu griezes momentu.
Parastie motora apgriezieni
On a 60 Hz sinhronā ātruma vērtības ir 3600 apgr./min. 2-polu motoram (apmēram 3550 apgr./min. ekspluatācijas režīmā), 1800 apgr./min. 4-polu motoram (apmēram 1750 apgr./min.), 1200 apgr./min. 6-polu motoram (apmēram 1170 apgr./min.) un 900 apgr./min. 8-polu motoram (apmēram 875 apgr./min.). Uz 50 Hz ar tādu pašu polu skaitu tiek sasniegti 3000 apgr./min. (faktiski apmēram 2950 apgr./min.), 1500 apgr./min. (apmēram 1450), 1000 apgr./min. (apmēram 970) un 750 apgr./min. (apmēram 730). motora slīdēšanas un faktisko apgriezienu skaita kalkulators pārvērš datu plāksnīti un izmērīto ātrumu tieši šajos skaitļos.
Slīdēšanas frekvence
Atšķirība starp sinhrono un faktisko ātrumu nosaka slīdēšanas frekvence:
fs = (Nsinhronizēt - Nfaktiskais) / 60
- Tipisks slīdējums ir 1–5 % no sinhronā ātruma.
- Rezultātā iegūtā slīdēšanas frekvence parasti ir tikai 1–3 Hz.
- Tas ir atkarīgs no slodzes — slīdēšana palielinās, kad motoram ir jāstrādā ar lielāku jaudu.
- Tam ir izšķiroša nozīme rotora elektriskās defektu diagnosticēšanā, jo rotora stieņu bojājumi ietekmē vibrāciju pie polu pārejas frekvences, kas ir slīdēšanas koeficients, reizināts ar polu skaitu.
2. Elektromagnētiskās vibrācijas komponenti
Divkāršs tīkla frekvences (dominējošā komponente)
Svarīgākā elektromagnētiskā komponente atrodas pie 2×f — 120 Hz pie 60 Hz barošanas sprieguma un 100 Hz pie 50 Hz barošanas sprieguma. Tā rodas tāpēc, ka magnētiskā pievilkšanās starp statoru un rotoru pulsē divas reizes vienā elektriskajā ciklā. Neliels šīs komponentes daudzums ir normāls jebkurā maiņstrāvas motorā, tāpēc tās vienkārša klātbūtne nav defekts; tomēr paaugstināts un pieaugošs 2×f rādītājs liecina par statora problēmas, an uneven gaisa spraugavai magnētiskā nelīdzsvarotība.
Tīkla frekvence (1×f)
Komponente, kuras frekvence atbilst tīkla frekvencei — 50 vai 60 Hz —, parasti ir ar mazāku amplitūdu nekā 2×f. Tā var liecināt par barošanas sprieguma nelīdzsvarotību un var būt saistīta ar statora tinumu bojājumiem.
Augstākas harmonikas
Komponenti pie 4×f, 6×f un augstāk (240 Hz, 360 Hz 60 Hz sistēmā) parasti ir zemas vērtības, ja motors ir darba kārtībā. Ja to rādītāji palielinās, tas var liecināt par tinuma vai serdes laminācijas problēmām.
3. Diagnostiskā nozīme
Standarta 2×f amplitūda
Skaņas motorā 2×f komponente parasti ir mazāka par aptuveni 10 % no 1× skriešanas ātrums līmenis laika gaitā saglabājas salīdzinoši nemainīgs un ir novērojams visos virzienos, lai gan bieži vien tas ir visizteiktākais radiāli. Tieši šī normālā līmeņa noteikšana padara vēlāko pieaugumu nozīmīgu.
Paaugstināts 2×f rādītājs un tā nozīme
- Problēmas ar statora tinumu: Īssavienojums starp fāzēm vai fāžu nelīdzsvarotība laika gaitā izraisa 2×f strāvas pieaugumu, kam bieži vien seko temperatūras paaugstināšanās un izmērāms strāvas nelīdzsvarotības līmenis starp fāzēm.
- Gaisa spraugas ekscentricitāte: nevienmērīga atstarpe no rotora ekscentriskums vai gultņu nodilums rada nelīdzsvarotību magnētiskā vilkme, paceldams 2×f un pārejas frekvences kopā — mehānisko un elektromagnētisko efektu kombinācija.
- Mīksta kāja vai rāmja rezonanse: if a mīksta pēda vai rāmja dabiskā frekvence lies near 2×f, strukturālā rezonanse pastiprina elektromagnētiskās svārstības; rāmja svārstības tādējādi ievērojami pārsniedz gultņu svārstības, un risinājums ir konstrukcijas nostiprināšana vai papildu amortizācija.
4. Mainīgas frekvences piedziņas
Frekvences pārveidotājs (VFD) apzināti maina izejas frekvenci — parasti 0–120 Hz — un motora apgriezieni pielāgojas tai, tādējādi visas elektromagnētiskās frekvences, ieskaitot 2×f un polu caurlaides komponentes, mainās atkarībā no piedziņas izejas, nevis paliek nemainīgas 50 vai 60 Hz līmenī. Šai mainīgajai raksturistikai ir praktiskas sekas attiecībā uz vibrācijām:
- Pārslēgšanās frekvences: PWM nesējfrekvence pamatfrekvences virsū pārklāj kHz diapazona komponentes.
- Gultņu strāvas: augstfrekvences strāvas var izraisīt gultņu koroziju un rievas, ja vārpsta nav pareizi iezemēta.
- Griezes svārstības: griezes momenta svārstības parādās dažādās frekvencēs.
- Rezonanses iedarbība: mainīga ātruma kustība var izraisīt rezonansi konstrukcijā un uz brīdi pastiprināt vibrāciju.
5. Praktiski diagnostikas piemēri
1. gadījums — augsta 2×f vibrācija
4-polu 60 Hz motors, kas darbojas ar apmēram 1750 apgr./min., pie 6 mm/s rāda 120 Hz komponenti, kas ir ievērojami lielāka par tā 1× darba ātruma līmeni (aptuveni 2 mm/s). Tā kā enerģija koncentrējas divkāršā tīkla frekvencē, nevis darba ātrumā, tas liecina drīzāk par statora tinumu problēmu vai gaisa spraugas ekscentricitāti, nevis par mehānisku nelīdzsvarotība. Termogrāfija atklāj karstuma punktu statorā, un tiek konstatēts strāvas nelīdzsvarotība starp fāzēm, kas apstiprina diagnozi; nepieciešamie pasākumi ir motora tinuma pārvīšana vai motora nomaiņa.
2. gadījums — sānu joslas ap braukšanas ātrumu
Pīķi parādās pie 1× ± nobīdes izraisītā atstarpes (pāris Hz), kas ir tipisks raksturlielums salauzti rotora stieņi. Motora strāvas raksturlielumu analīze liecina par to pašu sānu josla piegādes strāvas svārstības, un, novērojot sānu joslas amplitūdu laika gaitā, var noteikt laiku, kas nepieciešams, lai plānotu nomaiņu. Abi gadījumi ietilpst plašākā kategorijā elektriskie defekti ka vibrāciju analīze ir pilnīgi atšķirīga no mehāniskās analīzes.
6. Labākās prakses uzraudzība
Spectrum setup
Iestatiet maksimālo frekvenci virs 500 Hz, lai analīze aptvertu 2×f un tās harmonikas, un izvēlieties pietiekamu izšķirtspēju, lai atdalītu cieši izvietotas sānu joslas — darbiem ar slīdošo frekvenci ieteicams izmantot izšķirtspēju, kas ir labāka par aptuveni 0,5 Hz. Veiciet mērījumus horizontāli, vertikāli un aksiāli, jo elektromagnētiskās un mehāniskās sastāvdaļas dažādos virzienos izplatās atšķirīgi.
Atskaites punkti un tendences
Reģistrējiet 2×f amplitūdu, kad motors ir jauns vai tikko pārvīts, noteikt normālos rādītājus katram motora tipam objektā un iestatiet trauksmes robežvērtības — parasti divas līdz trīs reizes bāzes līnija attiecībā uz 2×f. Pēc tam veiciet svarīgo parametru tendenču analīzi: 2× līnijas frekvences amplitūdu, polu caurlaides komponentes, sānu joslu amplitūdas un raksturlielumus, kopējo vibrācijas līmeni, kā arī parastos gultņu stāvokļa rādītājus. Novērojot, kā šie rādītāji mainās laika gaitā, izmantojot disciplinētu tendenču analīze, ir tas, kas pārvērš vienu spektru par agrīnu brīdinājumu.
7. Mērīšana dabā
Elektrisko signālu atdalīšana no mehāniskā signāla sākas ar precīzu amplitūdas, frekvences un fāze pie aparāta. Pārnēsājams divkanālu mērinstruments, piemēram, Balanset-1A reģistrē FFT spektru un sinhrono etalonu, kas nepieciešams, lai precīzi salīdzinātu šos komponentus ar darba ātrumu un tā harmonikām, palīdzot pārliecināties, vai maksimums ap 100 vai 120 Hz ir elektromagnētisks vai vienkārši strukturāla reakcija. Un tiklīdz ir izslēgts elektrisks cēlonis un atlikušais nelīdzsvarotība tiek uzskatīts par galveno 1× vibrācijas cēloni, un tas pats instruments veic lauka balansēšana kas to novērš — padarot zināšanas par strāvas frekvenci tieši pielietojamas ražošanas telpās.
Elektroenerģijas frekvence ir būtiska, lai izprastu, kā darbojas maiņstrāvas motors un kādi ir tā darbības traucējumi. Atpazīstot tīkla frekvences komponentes — galvenokārt 2×f — vibrāciju spektrā un izprotot to pamatā esošos elektromagnētiskos procesus, analītiķis var izdarīt būtisku atšķirību starp mehāniskām un elektriskām kļūmēm, kā arī izvēlēties pareizos diagnostikas un novēršanas pasākumus.
