Дијагностицирање на електрични дефекти кај AC мотори со вибрациска анализа
Електричните дефекти кај AC индукциските мотори се дефекти во магнетното коло — статорот, роторот или воздушната празнина меѓу нив — што се откриваат преку вибрации. Иако анализа на вибрации најчесто се поврзува со механички проблеми како што се дебаланс и дефекти на лежишта, таа е и моќен начин за откривање на електрични проблеми. Електричните дефекти создаваат пулсирачки магнетни сили што ги тераат статорот и роторот да вибрираат; тие вибрации патуваат низ рамката на моторот и лесно се регистрираат со акцелерометар. Умешноста лежи во препознавањето на обрасци поврзани со фреквенцијата на напојувањето и со бројот на полови на моторот.
1. Вовед: Електричните дефекти како извор на вибрации
Клучот за дијагностицирање на електрични дефекти е да се бараат специфични врвови на фреквенции поврзани со фреквенцијата на електричната мрежа — 50 Hz или 60 Hz во зависност од регионот — и со бројот на полови во моторот. Бидејќи овие сили се магнетни, а не чисто механички, две индиции ги разликуваат од обичните механички дефекти: нивните фреквенции се врзани за напојувањето наместо за брзината на вратилото, и многу од нив се менуваат со оптоварувањето на моторот. Класичниот дијагностички тест е да се намали оптоварувањето додека се набљудува спектарот; врв што снемува кога ќе се отстрани оптоварувањето речиси сигурно е од електрично потекло. Јасно разбирање на електрична фреквенција и на моторските лизгање лежи во основата на секоја дијагноза подолу.
2. Дефекти на статорот
Проблемите со статорот — олабавено железо, олабавеност на намотките или пократени лимови — можат да го направат статорот ексцентричен или деформиран, создавајќи нерамномерно магнетно поле околу отворот. Резултатот е типично магнетна сила што пулсира на двојната фреквенција на мрежата.
- Вибрациски потпис: најчестиот индикатор е зголемен врв на 2× од фреквенцијата на мрежата (2×FL). За мотор од 60 Hz ова е 120 Hz (7200 CPM); за мотор од 50 Hz тоа е 100 Hz (6000 CPM). Забележете дека 2×FL врвот не е единствен за дефектите на статорот — небалансот на напонот на напојувањето, ексцентрицитетот на воздушната празнина и резонанцијата на рамката исто така можат да го зголемат.
- Карактеристики: 2×FL врвот вообичаено е постабилен и помалку осетлив на оптоварување отколку потписите од прачките на роторот, но не е загарантирано дека ќе биде постојан — потврдете ја дијагнозата со проверки на фазната струја и со споредба на оптоварени и неоптоварени спектри. Вибрациите се често најсилни во насока на стапалата за монтирање на статорот, каде рамката е најцврста против пулсирачкото влечење. Дефекти на статорот лесно се мешаат со механичка разлабавеност на 2× работна брзина, па затоа тестот со оптоварување и прецизното читање на фреквенцијата се важни.
3. Дефекти на роторот (скршени роторски прачки)
Напукнати или скршени прачки на роторот се чест дефект кај AC индукциските мотори. Кога една прачка ќе се скрши, го нарушува протокот на струја во кафезот на роторот, создавајќи локализирано загревање и пулсирачки вртежен момент што ги модулира вибрациите на работната брзина.
- Вибрациски потпис: класичниот знак за скршени прачки на роторот е фреквенцијата на минување на половите (FP) странични ленти распоредени од двете страни на работна брзина (1×) врвот и неговите хармоници.
- Фреквенцијата на минување на половите (FP): стапката со која роторот се лизга покрај ротирачкото магнетно поле, пресметана како FP = број на полови × фреквенција на лизгање, каде фреквенцијата на лизгање е разликата помеѓу синхроната брзина на полето и вистинската брзина на вратилото.
- Карактеристики: барајте врв на 1× опкружен со две јасни бочни ленти, една на (1× + FP) и една на (1× − FP). Како што оштетувањето се влошува, бочни ленти се појавуваат и околу 2× и 3× хармониците. За разлика од дефектите на статорот, овој потпис е многу осетлив на оптоварување — бочните ленти растат како што се зголемува оптоварувањето и може целосно да исчезнат при празен од.
4. Ексцентричен воздушен зазор
Тоа воздушна празнина е малиот зазор меѓу роторот и статорот. Ако не е рамномерен околу отворот, резултатот е неурамнотежено магнетно привлекување што го принудува роторот да вибрира.
- Статична ексцентричност: роторот се врти центриран во своите лежишта, но јадрото на статорот не е кружно, така што најтесната точка на зазорот е фиксирана во просторот.
- Динамична ексцентричност: самиот ротор не е кружен или е поместен од центарот, така што најтесната точка на зазорот се врти заедно со роторот — состојба тесно поврзана со ексцентричност на роторот.
- Вибрациски потпис: статичната ексцентричност вообичаено предизвикува стабилен врв на 2×FL, бидејќи точката на тесниот зазор не се движи. Динамичната ексцентричност го модулира зазорот додека роторот се врти, создавајќи вибрации на 1× работна брзина и странични ленти на фреквенцијата на минување на половите — на 2×FL ± FP и околу хармониците на работната брзина. Во пракса двете често коегзистираат, давајќи сложен комбиниран образец.
5. Потврда и најдобри практики
Електричните дефекти се наоѓаат блиску до компонентите на работната брзина во спектарот, така што дисциплинираното мерење е од суштинско значење за да се разликуваат.
- Спектар со висока резолуција: дијагностицирањето на електричните дефекти бара високорезолутивен FFT спектар со доволно линии за да ги одвои хармониците на работната брзина од хармониците на мрежната фреквенција и нивните блиску распоредени странични ленти. Еден zoom FFT е често единствениот начин чисто да се разрешат страничните ленти на фреквенцијата на лизгање.
- Оптоварувањето е клучно: за проблемите со прачките на роторот моторот мора да работи под значително оптоварување — вообичаено над 75% — за да се појави дефектот. Менувањето на оптоварувањето додека се набљудуваат врвовите е најсигурниот теренски разграничувач меѓу електричните и механичките извори.
- Снимете го на терен: преносен двоканален анализатор како што е Balanset-1A го снима спектарот и синхронизираната работна брзина на моторот на самото место, овозможувајќи лесно да се означи 2×FL статорски врв или странични ленти на минување на половите зависни од оптоварувањето пред да се пристапи кон расклопување — и, каде што вистинскиот виновник се покажува дека е механичка неурамнотеженост, да се балансирање на роторот при истата посета.
- Потврдете со други технологии: дијагнозите можат да се поткрепат со анализа на потписот на струјата на моторот (MCSA) или со инфрацрвена термографија, која го открива локализираното загревање предизвикано од скршени прачки или пократени ламинации. Вкрстената проверка со поширокото семејство на дефекти на моторот спречува мешање на електричен дефект со механички.
