Czym jest częstotliwość elektryczna? Częstotliwość sieciowa w silnikach • Przenośna wyważarka, analizator drgań "Balanset" do dynamicznego wyważania kruszarek, wentylatorów, mulczerów, ślimaków w kombajnach, wałów, wirówek, turbin i wielu innych wirników Czym jest częstotliwość elektryczna? Częstotliwość sieciowa w silnikach • Przenośna wyważarka, analizator drgań "Balanset" do dynamicznego wyważania kruszarek, wentylatorów, mulczerów, ślimaków w kombajnach, wałów, wirówek, turbin i wielu innych wirników

Czym jest częstotliwość elektryczna? Częstotliwość sieciowa w silnikach

Opublikowane przez admin w dniu

Zrozumienie częstotliwości elektrycznej w silnikach

Definicja: Czym jest częstotliwość elektryczna?

Częstotliwość elektryczna (nazywana również częstotliwością sieciową, częstotliwością sieciową lub częstotliwością zasilania) to częstotliwość prądu przemiennego (AC) dostarczanego do silników elektrycznych i innych urządzeń elektrycznych. Dwie standardowe częstotliwości elektryczne na świecie to 60 Hz (herców) w Ameryce Północnej, części Ameryki Południowej i niektórych krajach azjatyckich oraz 50 Hz w Europie, większości Azji, Afryce i Australii. Częstotliwość ta określa prędkość synchroniczną silników prądu przemiennego i wytwarza charakterystyczne siły elektromagnetyczne. wibracja składniki o wielokrotnościach częstotliwości linii.

W silniku analiza drgań, częstotliwość elektryczna i jej harmoniczne (w szczególności 2-krotność częstotliwości sieciowej) są ważnymi wskaźnikami diagnostycznymi problemów elektromagnetycznych, problemów ze stojanem i nieprawidłowości szczeliny powietrznej.

Związek z prędkością silnika

Obliczanie prędkości synchronicznej

W przypadku silników indukcyjnych prądu przemiennego prędkość synchroniczna jest określana przez częstotliwość elektryczną:

  • Nsynchronizacja = (120 × f) / P
  • Gdzie Nsynchronizacja = prędkość synchroniczna (obr./min)
  • f = częstotliwość elektryczna (Hz)
  • P = liczba biegunów w silniku

Typowe prędkości silnika

Dla systemów 60 Hz

  • Silnik 2-biegunowy: 3600 obr./min synchronicznie (rzeczywiste ~3550 obr./min z poślizgiem)
  • Silnik 4-biegunowy: 1800 obr./min synchronicznie (rzeczywiste ~1750 obr./min)
  • Silnik 6-biegunowy: 1200 obr./min synchronicznie (rzeczywiste ~1170 obr./min)
  • Silnik 8-biegunowy: 900 obr./min synchronicznie (rzeczywiste ~875 obr./min)

Dla systemów 50 Hz

  • Silnik 2-biegunowy: 3000 obr./min synchronicznie (rzeczywiste ~2950 obr./min)
  • Silnik 4-biegunowy: 1500 obr./min synchronicznie (rzeczywiste ~1450 obr./min)
  • Silnik 6-biegunowy: 1000 obr./min synchronicznie (rzeczywiste ~970 obr./min)
  • Silnik 8-biegunowy: 750 obr./min synchronicznie (rzeczywiste ~730 obr./min)

Częstotliwość poślizgu

Różnica między prędkością synchroniczną a rzeczywistą:

  • Częstotliwość poślizgu (fs) = (Nsynchronizacja - Nrzeczywisty) / 60
  • Typowy poślizg: 1-5% prędkości synchronicznej
  • Częstotliwość poślizgu typowo 1-3 Hz
  • Zależne od obciążenia: poślizg wzrasta wraz z obciążeniem
  • Ważne przy diagnozowaniu usterek elektrycznych wirnika

Komponenty drgań elektromagnetycznych

2× częstotliwość linii (najważniejsza)

Dominująca składowa drgań elektromagnetycznych:

  • Systemy 60 Hz: 2 × 60 = składowa drgań 120 Hz
  • Systemy 50 Hz: 2 × 50 = składowa drgań 100 Hz
  • Przyczyna: Siły magnetyczne między stojanem a wirnikiem pulsują z częstotliwością dwukrotnie większą od częstotliwości linii
  • Zawsze obecny: Charakterystyka normalna wszystkich silników prądu przemiennego (normalna o niskiej amplitudzie)
  • Podwyższona amplituda: Oznacza problemy ze stojanem, szczeliną powietrzną lub brakiem równowagi magnetycznej

Częstotliwość linii (1×f)

  • Składowa 50 Hz lub 60 Hz
  • Zwykle niższa amplituda niż 2×f
  • Może wskazywać na asymetrię napięcia zasilania
  • Może wystąpić w przypadku uszkodzeń uzwojenia stojana

Wyższe harmoniczne

  • 4×f, 6×f itd. (240 Hz, 360 Hz dla systemów 60 Hz)
  • Może wskazywać na problemy z uzwojeniem lub laminacją rdzenia
  • Zwykle niska amplituda w zdrowych silnikach

Znaczenie diagnostyczne

Normalna amplituda 2×f

  • Typowo < 10% drgań 1× (prędkość biegu)
  • Relatywnie stała w czasie
  • Występuje we wszystkich kierunkach, ale często najsilniejszy jest promieniowy

Podwyższone 2×f oznacza problemy

Problemy z uzwojeniem stojana

  • Krótkie zwarcia między zwojami, nierównowaga fazowa
  • Amplituda 2×f wzrastająca z czasem
  • Może towarzyszyć wzrost temperatury
  • Obecna nierównowaga mierzalna pomiędzy fazami

Mimośrodowość szczeliny powietrznej

  • Nierównomierna szczelina powietrzna spowodowana mimośrodowością wirnika lub zużyciem łożyska
  • Tworzy niezrównoważone przyciąganie magnetyczne
  • 2×f i podwyższone częstotliwości przejść biegunowych
  • Połączenie efektów mechanicznych i elektromagnetycznych

Miękki rezonans stopy lub ramy

  • Jeśli częstotliwość własna ramy silnika jest bliska 2×f
  • Rezonans strukturalny wzmacnia drgania elektromagnetyczne
  • Drgania ramy są znacznie wyższe niż drgania łożysk
  • Możliwość korekty poprzez usztywnienie konstrukcji lub tłumienie ramy

Napędy o zmiennej częstotliwości (VFD)

Wpływ VFD na częstotliwość elektryczną

  • Przetwornice częstotliwości generują zmienną częstotliwość wyjściową (typowo 0–120 Hz)
  • Prędkość silnika proporcjonalna do częstotliwości wyjściowej VFD
  • Wszystkie częstotliwości elektromagnetyczne są skalowane zgodnie z częstotliwością wyjściową VFD
  • Przełączanie PWM tworzy dodatkowe komponenty o wysokiej częstotliwości

Problemy z drganiami specyficzne dla VFD

  • Częstotliwości przełączania: komponenty w zakresie kHz z przełączania PWM
  • Prądy łożyskowe: Prądy o wysokiej częstotliwości mogą uszkodzić łożyska
  • Drgania skrętne: Pulsacje momentu obrotowego przy różnych częstotliwościach
  • Wzbudzenie rezonansowe: Zmienna prędkość może przechodzić przez rezonanse

Praktyczne przykłady diagnozy

Przypadek 1: Wysokie wibracje 2×f

  • Objaw: Silnik 4-biegunowy, 60 Hz (1750 obr./min) z wibracjami 120 Hz = 6 mm/s
  • Analiza: 120 Hz to częstotliwość znacznie wyższa niż 1× wibracji o prędkości biegu (2 mm/s)
  • Diagnoza: Problem z uzwojeniem stojana lub mimośrodowość szczeliny powietrznej
  • Potwierdzenie: Obrazowanie termiczne pokazuje gorący punkt w stojanie, zmierzono nierównowagę prądu
  • Działanie: Przewiń lub wymień silnik

Przypadek 2: Wstęgi boczne wokół prędkości biegu

  • Objaw: Szczyty przy 1× ± 2 Hz (częstotliwość poślizgu)
  • Diagnoza: Złamane pręty wirnika
  • Potwierdzenie: MCSA wykazuje ten sam wzór wstęgi bocznej w prądzie
  • Postęp: Monitoruj wzrost amplitudy, aby zaplanować wymianę

Monitorowanie najlepszych praktyk

Konfiguracja analizy widma

  • Upewnij się, że Fmax (częstotliwość maksymalna) > 500 Hz umożliwia uchwycenie 2×f i harmonicznych
  • Wystarczająca rozdzielczość umożliwiająca rozdzielenie blisko siebie położonych pasm bocznych (< 0,5 Hz rozdzielczość dla analizy częstotliwości poślizgu)
  • Pomiar w wielu kierunkach (poziomym, pionowym, osiowym)

Ustalenie linii bazowej

  • Rejestruj amplitudę 2×f, gdy silnik jest nowy lub świeżo przewinięty
  • Ustal normalne poziomy dla każdego typu silnika w obiekcie
  • Ustaw limity alarmowe (zwykle 2-3× linii bazowej dla 2×f)

Trendy parametrów

  • 2× amplituda częstotliwości linii i trend
  • Komponenty częstotliwości przejścia przez biegun
  • Amplitudy i wzorce wstęg bocznych
  • Całkowity poziom wibracji
  • Wskaźniki stanu łożysk

Częstotliwość elektryczna ma fundamentalne znaczenie dla zrozumienia działania i diagnostyki silników prądu przemiennego. Rozpoznanie składowych częstotliwości linii (zwłaszcza 2×f) w widmach drgań i zrozumienie ich związku ze zjawiskami elektromagnetycznymi umożliwia rozróżnienie usterek mechanicznych i elektrycznych silników, co pozwala na ukierunkowanie odpowiednich działań diagnostycznych i naprawczych.

← Powrót do indeksu głównego

Kategorie:
WhatsApp