Rotorstangdefecten begrijpen

Apparaten

Draagbare balancer & Trillingsanalyzer Balanset-1A

Onderdelen

Optische sensor (Lasertachometer)

Complete vibratiediagnose- en balanceerset van Vibromera, inclusief vier vibratiesensoren met kabels, een signaalinterfacemodule, lasertachometer met magneetstatief, digitale weegschaal, USB-kabel en een draagtas. Het systeem is ontworpen voor het balanceren van rotoren in het veld en voor conditiebewaking van industriële apparatuur.

Apparaten

Magnetische standaard afmeting-60-kgf

Onderdelen

Dynamische balancer "Balanset-1A" OEM

Definitie: Wat zijn rotorstangdefecten?

Rotorstang defecten (ook wel gebroken rotorstaven of gebarsten rotorstaven genoemd) zijn breuken, scheuren of verbindingen met hoge weerstand in de geleiders van kooirotoren van inductiemotoren met een kooirotor. Kooirotoren bestaan uit aluminium of koperen staven die in sleuven met een ijzeren kern zijn ingebed, waarbij beide uiteinden van de staven met elkaar zijn verbonden door kortsluitringen (eindringen). Wanneer staven breken of eindringverbindingen scheuren, kan de elektrische stroom niet goed door de beschadigde staven stromen, wat elektromagnetische asymmetrie, pulserend koppel en karakteristieke trillingen en huidige handtekeningen met zijbanden bij slipfrequentie-afstand.

Defecten aan de rotorstang zijn verantwoordelijk voor 10-15% van de motorstoringen en zijn bijzonder problematisch omdat ze kunnen leiden tot meerdere storingen, van één gebroken stang tot ernstige trillingen, koppelpulsatie en uiteindelijk motorstoringen als ze niet worden ontdekt en verholpen.

Soorten rotorstangdefecten

1. Gebroken rotorstangen

Beschrijving: Volledige breuk van de geleiderbalk
Locatie: Meestal in de buurt van de eindringen waar de thermische en mechanische spanning zich concentreert
Progressie: Begint meestal met een scheur en ontwikkelt zich tot een volledige breuk
Meerdere balken: Eén gebroken staaf verhoogt de spanning op de aangrenzende staven, wat leidt tot progressieve storingen.

2. Gebarsten eindringen

Beschrijving: Breuken in kortsluitringen die rotorstaven verbinden
Effect: Vergelijkbaar met gebroken staven: verstoort de stroom
Locatie: Vaak bij de kruising van ringweg naar spoorlijn
Vaker voorkomend in: Grote motoren, motoren met frequente starts, belastingen met hoge traagheid

3. Verbindingen met hoge weerstand

Beschrijving: Slechte elektrische verbinding tussen staven en eindringen
Oorzaak: Fabricagefouten, thermische cycli, corrosie
Effect: Soortgelijke symptomen als gebroken staven, maar kunnen met tussenpozen voorkomen
Detectie: Subtielere handtekeningen dan complete breuken

4. Rotorporositeit

Holtes in gegoten aluminium rotoren
Vermindert de effectieve geleiderdoorsnede
Kan zich ontwikkelen tot scheuren en breuken
Fabricagefout, maar kan zich pas later in het leven openbaren

Oorzaken van rotorstangstoringen

Thermische spanningen

Thermische cycli: Uitbreiding/krimp door opstarten/afsluiten
Differentiële expansie: Aluminiumstaven zetten meer uit dan ijzeren kernen
Hotspots: Lokale oververhitting door hoge weerstand
Regelmatige starts: Elke start veroorzaakt een thermische schok

Mechanische spanningen

Centrifugale krachten: Vooral bij hogesnelheidsmotoren
Elektromagnetische krachten: Pulserende krachten tijdens bedrijf
Startkoppel: Hoge stromen tijdens het opstarten creëren mechanische spanning
Trilling: Externe trillingen vermoeiende staven

Productiefouten

Porositeit in gegoten rotoren
Slechte verbinding van de staaf tot het uiteinde van de ring
Materiaalinsluitsels of holtes
Onvoldoende warmtebehandeling

Bedrijfsomstandigheden

Regelmatig starten: Thermische en elektromagnetische stress
Hoge traagheidsbelastingen: Lange acceleratietijden verhogen de spanning op de stang
Vergrendelde rotorgebeurtenissen: Extreme stromingen en krachten
Enkelfasig: Werken met één faseverlies creëert asymmetrische stromen

Trillingssignatuur

Karakteristiek patroon

Het kenmerk van defecten aan de rotorbalk zijn zijbanden rond de loopsnelheid:

Centrale piek: 1× loopsnelheid (fr)
Zijbanden: fr ± fs, fr ± 2fs, fr ± 3fs
Waar fs = slipfrequentie (meestal 1-3 Hz)
Patroon: Symmetrische zijbanden met slipfrequentie-intervallen

Berekening van de slipfrequentie

fs = (Nsync – Nactual) / 60
Voorbeeld: 4-polige 60 Hz-motor
Nsync = 1800 RPM, Nactual = 1750 RPM
fs = (1800 – 1750) / 60 = 0,833 Hz
Zijbanden verschijnen bij 29,17 ± 0,833 Hz (28,3 Hz en 30,0 Hz)

Belastingafhankelijkheid

Geen belasting: Minimale zijbanden (lage slip, lage stroom door gebroken staven)
Lichte belasting: Kleine zijbanden beginnen te verschijnen
Volle belasting: Sterke zijbanden, meest voor de hand liggende diagnose
Diagnostische strategie: Test onder belasting voor de beste gevoeligheid

Huidige handtekening (MCSA)

Motorstroomanalyse vertoont hetzelfde patroon als trillingen:

Zijbanden rond de lijnfrequentie (niet de loopsnelheid)
Patroon: fline ± 2fs (tweemaal de slipfrequentie in de stroom)
Voor 60 Hz-motor met 1 Hz-slip: zijbanden bij 58 Hz en 62 Hz
De amplitude neemt toe met het aantal gebroken balken
Kan in sommige gevallen eerder dan trillingen detecteren

Detectie en diagnose

Procedure voor trillingsanalyse

Bereken het verwachte patroon: Bepaal de synchrone snelheid, meet de werkelijke snelheid en bereken de slipfrequentie
Hoge-resolutie FFT: Gebruik fijne resolutie (< 0,2 Hz) om zijbanden op te lossen
Zoek naar zijbanden: Zoeken naar pieken bij 1× ± slipfrequentie
Onder belasting: Test met motor onder normale bedrijfsbelasting
Bevestig patroon: Controleer symmetrische zijbanden op de juiste afstand

Beoordeling van de ernst

Zijband < 40% van 1× piek: Mogelijke enkele gebroken balk, monitor
40-60% van 1×: Bevestigde gebroken balk(en), vervanging gepland
> 60% van 1×: Meerdere gebroken staven, dringend vervanging nodig
Zijbanden > 1× piek: Ernstige toestand, onmiddellijke actie vereist

Gevolgen en voortgang

Eerste storing (enkele balk)

Lichte koppelpulsatie
Kleine zijbanden verschijnen
Kan maandenlang meegaan met één gebroken balk
Minimale prestatievermindering

Progressieve mislukkingen (meerdere balken)

Aangrenzende staven raken oververhit door verhoogde stroomsterkte
Thermische spanning veroorzaakt extra storingen
Koppelpulsaties nemen toe
Trillingen worden ernstig
Kan binnen enkele weken van enkele naar meerdere balken vorderen

Ernstige toestand

Meerdere aangrenzende gebroken staven
Ernstige koppelpulsatie
Hoge trillingen en lawaai
Oververhitting van de rotor
Risico op volledige rotorstoring
Kan de stator beschadigen door overmatige stroom

Corrigerende maatregelen

Bij detectie

Verhoog de controlefrequentie (maandelijks → wekelijks)
Voer MCSA uit om de diagnose te bevestigen
Plan motorvervanging of rotorvervanging
Zorg voor een reservemotor als het om een kritieke toepassing gaat
Denk na over de oorzaak (waarom de stangen kapot zijn gegaan)

Reparatieopties

Rotor vervangen: Meest betrouwbare oplossing voor grote motoren
Volledige motorvervanging: Vaak het meest economisch voor kleine motoren
Rotor opnieuw gieten: Gespecialiseerde winkels kunnen aluminium rotoren opnieuw gieten
Tijdelijke werking: Eén enkele gebroken balk kan voortzetting van de werking met monitoring mogelijk maken

Preventie

Minimaliseer frequente starts (gebruik softstarters of frequentieregelaars)
Vermijd enkelfasige omstandigheden
Zorg voor voldoende ventilatie en koeling
Gebruik motoren die geschikt zijn voor de werkcyclus (motoren met frequente start voor toepassingen met hoge cycli)
Monitor voor vroege detectie vóór meerdere storingen

Rotorstangdefecten behoren tot de meest diagnostisch onderscheidende motorstoringen. Hun karakteristieke slipfrequentiezijbanden maken betrouwbare detectie mogelijk door middel van zowel trillings- als stroomanalyse. Vroegtijdige identificatie maakt geplande motorvervanging mogelijk voordat er meerdere stangdefecten ontstaan die catastrofale rotorschade en langdurige ongeplande stilstand kunnen veroorzaken.

← Terug naar hoofdindex

Wat zijn defecten aan de rotorstang? Gebroken stangen in motoren

Gepubliceerd door admin op oktober 31, 2025 oktober 31, 2025