Diagnostisering av elektriske feil i vekselstrømsmotorer

1. Innledning: Elektriske feil som en vibrasjonskilde

Mens vibrasjonsanalyse er vanligvis forbundet med mekaniske feil som ubalanse og lagerfeil, er det også et svært kraftig verktøy for å oppdage problemer i AC-induksjonsmotorer. Elektriske feil genererer pulserende magnetiske krefter som får motorens stator og rotor til å vibrere. Disse vibrasjonene overføres gjennom motorrammen og kan oppdages av en akselerometer.

Nøkkelen til å diagnostisere elektriske feil er å se etter spesifikke mønstre ved frekvenser relatert til den elektriske nettfrekvensen (50 eller 60 Hz) og antall poler i motoren.

2. Statorfeil

Statorproblemer, som løst jern, løs spole eller kortsluttede lamineringer, kan føre til at statoren blir eksentrisk eller forvrengt. Dette resulterer i et ujevnt magnetfelt.

• Vibrasjonssignatur: Den primære indikatoren på en statorfeil er en vibrasjonstopp med høy amplitude ved 2 ganger linjefrekvensen (2xFL)For en 60 Hz-motor er dette 120 Hz (7200 CPM). For en 50 Hz-motor er dette 100 Hz (6000 CPM).
• Kjennetegn: Denne 2xFL-toppen har vanligvis en svært stabil amplitude og er ikke følsom for motorens belastning. Vibrasjonen er ofte høyest i retning av statorføttene.

3. Rotorfeil (ødelagte rotorstenger)

Sprukne eller ødelagte rotorstenger er en vanlig feiltilstand i AC-induksjonsmotorer. Når en stang ryker, forstyrrer den strømflyten i rotoren, noe som forårsaker lokal oppvarming og et pulserende dreiemoment.

• Vibrasjonssignatur: Det klassiske tegnet på problemer med rotorstangen er sidebånd for polpassfrekvens (FP) rundt løpehastighet (1X) toppen og dens harmoniske.
• Polpassfrekvens (FP): Dette er hastigheten som rotoren «sklir» forbi statorens roterende magnetfelt med. Det beregnes som: FP = Antall poler × SlipfrekvensSlipfrekvensen er forskjellen mellom magnetfeltets synkrone hastighet og rotorens faktiske driftshastighet.
• Kjennetegn: Se etter en 1X-topp med to klare sidebånd, ett ved (1X + FP) og et annet ved (1X – FP). Etter hvert som rotorskaden blir mer alvorlig, kan du også se sidebånd rundt 2X- og 3X-harmoniske. I motsetning til statorproblemer er denne signaturen svært følsom for belastning. Sidebåndene vil øke i amplitude når motorens belastning økes, og kan forsvinne helt under tomgangsforhold.

4. Eksentrisk luftgap

Luftgapet er den lille klaringen mellom rotoren og statoren. Hvis dette gapet ikke er jevnt over hele veien, skaper det en ubalansert magnetisk trekkraft, som tvinger rotoren til å vibrere.

• Statisk eksentrisitet: Rotoren er sentrert i lagrene, men statorkjernen er urund. Det smaleste punktet på luftgapet er fast i rommet.
• Dynamisk eksentrisitet: Selve rotoren er urund, så det smaleste punktet i luftspalten roterer med rotoren.
• Vibrasjonssignatur: Begge typene eksentrisitet produserer sidebånd for polpassfrekvens (FP) rundt 2X linjefrekvenstoppen (2xFL). I alvorlige tilfeller kan du se et komplekst mønster av sidebånd ved 2xFL ± FP og også sidebånd rundt de harmoniske svingningene i driftshastigheten.

5. Bekreftelse og beste praksis

• Høyoppløselig spektrum: Diagnostisering av elektriske feil krever høy oppløsning FFT-spektrum for å tydelig skille de harmoniske driftshastighetsovertrumfene fra de harmoniske linjefrekvensovertrumfene og deres sidebånd.
• Lasten er kritisk: Ved problemer med rotorstangen *må* motoren være under betydelig belastning (vanligvis >75%) for at feilen skal være synlig.
• Bekreft med andre teknologier: Elektriske feil kan bekreftes ved hjelp av andre teknologier som motorstrømanalyse (MCA) eller infrarød termografi, som kan oppdage lokalisert oppvarming forårsaket av ødelagte rotorstenger eller kortsluttede lamineringer.

← Tilbake til hovedindeksen