Wat zijn gebroken rotorstaven? Storing in kooiankermotor • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren. Wat zijn gebroken rotorstaven? Storing in kooiankermotor • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren.

Wat zijn gebroken rotorstangen? Storing in kooiankermotor

Gepubliceerd door admin op

Gebroken rotorstangen begrijpen

Definitie: Wat zijn gebroken rotorstaven?

Gebroken rotorstaven zijn volledige breuken van de geleiderstaven in rotoren van kooiankermotoren. Dit is in wezen dezelfde toestand als rotorstangdefecten maar legt specifiek de nadruk op volledige staafbreuk in plaats van scheuren of verbindingen met hoge weerstand. Wanneer een of meer staven breken, kan er geen elektrische stroom door die staven stromen, waardoor elektromagnetische asymmetrie ontstaat die karakteristieke trillingen en huidige handtekeningen met zijbanden bij slipfrequentie afstand rond de loopsnelheid.

Gebroken rotorstaven zijn bijzonder verraderlijk omdat ze een cascade van storingen veroorzaken: één gebroken staaf verhoogt de stroomsterkte en spanning in aangrenzende staven, waardoor deze geleidelijk uitvallen. Als dit niet tijdig wordt gedetecteerd (één gebroken staaf), kan de situatie snel verergeren tot meerdere gebroken staven en een catastrofale rotorstoring, waardoor de motor vervangen moet worden.

Hoe rotorstangen breken

Thermische vermoeidheid (meest voorkomend)

Herhaalde verwarmings- en koelcycli:

  • Opstartstroom: Tijdens het starten van de motor is de rotorstroom 5-7× normaal (geblokkeerde rotorconditie)
  • Thermische uitzetting: Aluminiumstaven zetten aanzienlijk uit (coëfficiënt 23 µm/m/°C)
  • Beperking: De ijzeren kern zet minder uit (12 µm/m/°C), waardoor de uitzetting van de staaf wordt beperkt
  • Spanning: Differentiële uitzetting creëert thermische spanning in staven
  • Vermoeidheid: Herhaalde startcycli veroorzaken vermoeidheid bij lage cycli
  • Scheurinitiatie: Meestal bij de verbinding tussen de staaf en de ring (punt met hoge spanning)

Mechanische spanning

  • Centrifugale krachten bij hoge snelheden
  • Elektromagnetische krachten tijdens bedrijf en starten
  • Trillingen van externe bronnen
  • Schokbelasting tijdens starten of belastingveranderingen

Productiefouten

  • Porositeit: Holtes in gegoten aluminium rotoren
  • Slechte hechting: Onvoldoende staaf-kernverbinding
  • Materiële insluitsels: Verontreinigingen in gietstukken
  • Zwakke eindringverbindingen: Slechte verbindingen tussen de stang en de eindring

Bedrijfsomstandigheden

  • Regelmatig starten: Elke start is een thermische en mechanische stressgebeurtenis
  • Belastingen met hoge traagheid: Lange acceleratietijden verhogen de spanning op de stang
  • Achteruitrijservice: Door het aansluiten ontstaan extreme stromen
  • Enkelfasig: Werken met één faseverlies overbelast de rotorstaven

De karakteristieke zijbandsignatuur

Waarom zijbanden verschijnen

Het onderscheidende diagnostische patroon:

  1. Een gebroken staaf kan geen stroom geleiden, waardoor er elektrische asymmetrie ontstaat
  2. Asymmetrie roteert met slipfrequentie (verschil tussen synchrone en rotorsnelheid)
  3. Creëert koppelpulsatie bij 2× slipfrequentie
  4. Koppelpulsatie moduleert 1× trillingen door mechanische onbalans
  5. Resultaat: zijbanden bij loopsnelheid ± slipfrequentie-intervallen

Trillingspatroon

  • Centrale piek: 1× loopsnelheid (fr)
  • Onderste zijband: fr – fs (waarbij fs = slipfrequentie)
  • Bovenste zijband: fr + fs
  • Meerdere zijbanden: fr ± 2fs, fr ± 3fs naarmate de ernst toeneemt
  • Symmetrie: Zijbanden symmetrisch rond 1× piek

Voorbeeld

4-polige 60 Hz-motor bij volle belasting:

  • Synchrone snelheid: 1800 RPM
  • Werkelijke snelheid: 1750 RPM (29,17 Hz)
  • Slip: 50 RPM (0,833 Hz)
  • Trillingspieken bereiken: 28,3 Hz, 29,17 Hz, 30,0 Hz
  • Gebroken balk bevestigd door symmetrische zijbanden bij ±0,833 Hz

Huidige handtekening (MCSA)

Motorstroomanalyse laat een soortgelijk patroon zien:

  • Centrale piek: Lijnfrequentie (50 of 60 Hz)
  • Zijbanden: fline ± 2fs (let op: 2× slipfrequentie in stroom, niet 1×)
  • Voorbeeld: 60 Hz-motor met 1 Hz-slip → zijbanden bij 58 Hz en 62 Hz
  • Voordeel: Niet-invasief, kan continu worden bewaakt
  • Gevoeligheid: Detecteert vaak gebroken staven eerder dan trillingen

Progressiefasen

Enkele gebroken staaf

  • Kleine zijbanden verschijnen (20-40% van 1× piek)
  • Lichte koppelpulsatie (mogelijk niet merkbaar)
  • Motorprestaties bijna normaal
  • Kan maandenlang werken met monitoring
  • Vervanging moet gepland worden

Meerdere aangrenzende gebroken staven

  • Sterke zijbanden (> 50% van 1× piek)
  • Merkbare koppelpulsatie
  • Verhoogde slip en temperatuur
  • De voortgang versnelt naarmate aangrenzende balken oververhit raken
  • Vervanging dringend (tijdsbestek van weken)

Ernstige toestand

  • Zijbanden kunnen een piekamplitude van 1× overschrijden
  • Ernstige koppelpulsatie die de aangedreven apparatuur beïnvloedt
  • Hoge trillingen en temperatuur
  • Risico op eindringfalen of volledige rotordefect
  • Onmiddellijke vervanging vereist

Best practices voor detectie

Trillingsanalyse

  • Gebruik FFT met hoge resolutie ((< 0,2 Hz resolutie) om zijbanden op te lossen
  • Motor testen onder belasting (zijbanden prominenter bij stroom)
  • Bereken de verwachte slipfrequentie voor de motor
  • Zoekspectrum voor symmetrische zijbanden bij ±fs rond 1×
  • Trend zijbandamplitude in de tijd

MCSA-testen

  • Klemstroomprobes op motorkabels
  • De huidige golfvorm verkrijgen en FFT berekenen
  • Zoek naar zijbanden op fline ± 2fs
  • Vergelijk met een gezonde motorische basislijn
  • Kan trillingssymptomen detecteren voordat ze verdwijnen

Corrigerende maatregelen

Onmiddellijke reactie

  • Verhoog de controlefrequentie (maandelijks → wekelijks → dagelijks)
  • Groeisnelheid van de zijbandamplitude
  • Bestel een reservemotor of plan een vervanging van de rotor
  • Verminder indien mogelijk de werkcyclus (minimaliseer het aantal starts)
  • Documenteer de voortgang voor faalanalyse

Reparatieopties

  • Rotor vervangen: Meest betrouwbaar voor grote motoren (> 100 pk)
  • Rotor opnieuw gieten: Gespecialiseerde winkels kunnen aluminium rotoren opnieuw gieten
  • Motor vervangen: Vaak het meest economisch voor kleine motoren (< 50 pk)
  • Onderzoek naar de grondoorzaak: Bepaal waarom de balken gebroken zijn om herhaling te voorkomen

Preventie

  • Gebruik softstarters of frequentieregelaars om de startstroom en thermische belasting te verminderen
  • Beperk de startfrequentie voor belastingen met hoge traagheid
  • Geef motoren op die geschikt zijn voor de werkelijke bedrijfscyclus (motoren met frequente start voor gebruik met hoge cycli)
  • Zorg voor voldoende motorventilatie en -koeling
  • Beschermen tegen enkelfasige omstandigheden

Gebroken rotorstaven veroorzaken slechts 10-15% motorstoringen, maar creëren wel een kenmerkend slipfrequentie-zijbandpatroon dat betrouwbare vroege detectie door middel van trillings- of stroomanalyse mogelijk maakt. Inzicht in het mechanisme van thermische vermoeidheid, het herkennen van het karakteristieke zijbandpatroon en het implementeren van conditiebewaking maken geplande motorvervanging mogelijk voordat storingen aan één stang uitgroeien tot catastrofale storingen aan meerdere stangen en langdurige ongeplande stilstand.

← Terug naar hoofdindex

Categorieën:
WhatsApp