Zrozumienie częstotliwości poślizgu w silnikach indukcyjnych

Urządzenia

Przenośna wyważarka i analizator drgań Balanset-1A

$2,353.83

Części

Czujnik wibracji

$107.26

Części

Czujnik optyczny (tachometr laserowy)

$147.78

Urządzenia

Balanset-4

$8,107.90

Części

Stojak magnetyczny Insize-60-kgf

$54.82

Części

Taśma odblaskowa

$11.92

Urządzenia

Balanser dynamiczny "Balanset-1A" OEM

$2,067.80

Definicja: Czym jest częstotliwość poślizgu?

Częstotliwość poślizgu to różnica między prędkością synchroniczną (prędkością wirującego pola magnetycznego) a rzeczywistą prędkością wirnika w silniku indukcyjnym, wyrażona w Hz. Reprezentuje ona, jak szybko pole magnetyczne “prześlizguje się” wokół przewodów wirnika, indukując prąd, który wytwarza moment obrotowy silnika. Częstotliwość poślizgu jest fundamentalna dla działania silnika indukcyjnego i ma kluczowe znaczenie w diagnostyce silnika, ponieważ określa odstępy między wstęgami bocznymi w drganiach i sygnatury prądowe. wady prętów wirnika.

Częstotliwość poślizgu mieści się zazwyczaj w zakresie 0,5–3 Hz dla silników pod normalnym obciążeniem, rosnąc wraz z obciążeniem i stanowiąc pośredni pomiar obciążenia silnika. Zrozumienie częstotliwości poślizgu jest kluczowe dla interpretacji parametrów silnika. wibracja widma i diagnostyka usterek elektromagnetycznych.

Jak działa poślizg w silnikach indukcyjnych

Zasada indukcji

Silniki indukcyjne działają na zasadzie indukcji elektromagnetycznej:

1. Uzwojenia stojana wytwarzają wirujące pole magnetyczne z prędkością synchroniczną
2. Pole magnetyczne obraca się nieco szybciej niż wirnik
3. Ruch względny pomiędzy prętami pola i wirnika indukuje prąd w wirniku
4. Prąd indukowany wytwarza pole magnetyczne wirnika
5. Interakcja między polami stojana i wirnika wytwarza moment obrotowy
6. Kluczowy punkt: Gdyby wirnik osiągnął prędkość synchroniczną, nie byłoby ruchu względnego, indukcji ani momentu obrotowego

Dlaczego poślizg jest konieczny

• Aby wystąpiła indukcja, wirnik musi pracować wolniej niż prędkość synchroniczna
• Im większy poślizg, tym większy prąd indukowany, tym większy wytwarzany moment obrotowy
• Bez obciążenia: minimalny poślizg (~1%)
• Przy pełnym obciążeniu: większy poślizg (typowo 3-5%)
• Funkcja poślizgu umożliwia silnikowi automatyczną regulację momentu obrotowego w zależności od obciążenia

Obliczanie częstotliwości poślizgu

Formuła

• fs = (Nsync – Nactual) / 60
• Gdzie fs = częstotliwość poślizgu (Hz)
• Nsync = prędkość synchroniczna (RPM)
• Nactual = rzeczywista prędkość wirnika (obr./min)

Alternatywa wykorzystująca procent poślizgu

• Poślizg (%) = [(Nsync – Nactual) / Nsync] × 100
• fs = (Slip% × Nsync) / 6000

Przykłady

Silnik 4-biegunowy, 60 Hz bez obciążenia

• Nsync = 1800 obr./min
• Rzeczywista prędkość = 1795 obr./min (obciążenie lekkie)
• fs = (1800 – 1795) / 60 = 0,083 Hz
• Poślizg = 0,3%

Ten sam silnik przy pełnym obciążeniu

• Nsync = 1800 obr./min
• Rzeczywista = 1750 obr./min (prędkość znamionowa)
• fs = (1800 – 1750) / 60 = 0,833 Hz
• Poślizg = 2,8%

Silnik 2-biegunowy, 50 Hz

• Nsync = 3000 obr./min
• Rzeczywista = 2950 obr./min
• fs = (3000 – 2950) / 60 = 0,833 Hz
• Poślizg = 1,7%

Częstotliwość poślizgu w diagnostyce drgań

Odległość wstęgi bocznej dla defektów prętów wirnika

Najważniejsze zastosowanie diagnostyczne częstotliwości poślizgu:

• Wzór: Pasma boczne wokół 1× prędkości biegu przy ±fs, ±2fs, ±3fs
• Przykład: Silnik 1750 obr./min (29,2 Hz) z fs = 0,83 Hz
• Wstęgi boczne w: 28,4 Hz, 29,2 Hz, 30,0 Hz, 27,5 Hz, 30,8 Hz itd.
• Diagnoza: Te paski boczne wskazują na pęknięte lub uszkodzone pręty wirnika
• Amplituda: Amplituda pasma bocznego wskazuje liczbę i stopień uszkodzenia prętów

Analiza sygnatury prądu

W widmach prądu silnika:

• Wady prętów wirnika tworzą pasma boczne wokół częstotliwości linii
• Wzór: fline ± 2fs (uwaga: 2× częstotliwość poślizgu, nie 1×)
• Dla silnika 60 Hz z poślizgiem 1 Hz: pasma boczne 58 Hz i 62 Hz
• Potwierdza diagnozę pręta wirnika na podstawie wibracji

Wskaźnik poślizgu jako obciążenia

Poślizg zmienia się w zależności od obciążenia

• Bez obciążenia: Poślizg 0,2-1% (0,1-0,5 Hz dla typowych silników)
• Połowa wsadu: Poślizg 1-2% (0,5-1,0 Hz)
• Pełne obciążenie: Poślizg 2-5% (1-2,5 Hz)
• Przeciążać: > 5% poślizg (> 2,5 Hz)
• Startowy: 100% poślizg (częstotliwość poślizgu = częstotliwość linii)

Ocena obciążenia za pomocą poślizgu

• Dokładny pomiar rzeczywistej prędkości silnika
• Oblicz poślizg na podstawie różnicy prędkości synchronicznych
• Porównaj z nominalnym poślizgiem przy pełnym obciążeniu z tabliczki znamionowej
• Oszacowanie procentowego obciążenia silnika
• Przydatne, gdy bezpośredni pomiar mocy nie jest dostępny

Czynniki wpływające na poślizg

Czynniki projektowe

• Opór wirnika: Większy opór = większy poślizg
• Klasa konstrukcji silnika: Konstrukcja NEMA wpływa na charakterystykę poślizgu
• Woltaż: Niższe napięcie zwiększa poślizg przy danym obciążeniu

Warunki pracy

• Moment obciążenia: Podstawowy czynnik determinujący poślizg
• Napięcie zasilania: Podnapięcie zwiększa poślizg
• Zmiana częstotliwości: Zmiany częstotliwości zasilania wpływają na poślizg
• Temperatura: Nagrzewanie wirnika zwiększa opór, zwiększając poślizg

Stan silnika

• Złamane pręty wirnika zwiększają poślizg (mniej efektywna produkcja momentu obrotowego)
• Problemy z uzwojeniem stojana mogą mieć wpływ na poślizg
• Problemy z łożyskami zwiększają tarcie, co nieznacznie zwiększa poślizg

Metody pomiaru

Bezpośredni pomiar prędkości

• Użycie tachometr lub stroboskop do pomiaru rzeczywistych obrotów na minutę
• Sprawdź prędkość synchroniczną silnika na tabliczce znamionowej (bieguny i częstotliwość)
• Oblicz poślizg: fs = (Nsync – Nactual) / 60
• Najdokładniejsza metoda

Z widma wibracji

• Precyzyjnie zidentyfikuj 1× szczyt prędkości biegu
• Oblicz prędkość biegu na podstawie częstotliwości 1×
• Określ poślizg na podstawie różnicy prędkości synchronicznych
• Wymaga FFT o wysokiej rozdzielczości

Od odstępu wstęgi bocznej

• Jeżeli występują boczne pasma uszkodzenia pręta wirnika
• Zmierz odstęp między pasmami bocznymi
• Odstęp = częstotliwość poślizgu bezpośrednio
• Wygodne, ale wymaga obecności wady

Praktyczne zastosowanie diagnostyczne

Wartości normalnego poślizgu

• Udokumentuj poślizg bazowy przy różnych obciążeniach dla każdego silnika
• Typowy poślizg przy pełnym obciążeniu: 1-3% (sprawdź tabliczkę znamionową)
• Poślizg > wartość znamionowa może wskazywać na przeciążenie lub problem z silnikiem
• Poślizg < oczekiwane przy danym obciążeniu może wskazywać na usterkę elektryczną

Wskaźniki nieprawidłowego poślizgu

• Nadmierny poślizg: Przeciążony silnik, zerwane pręty wirnika, wysoki opór wirnika
• Zmienny poślizg: Wahania obciążenia, niestabilność zasilania elektrycznego
• Niski poślizg przy obciążeniu: Możliwy problem ze stojanem, problem z napięciem

Częstotliwość poślizgu ma fundamentalne znaczenie dla działania i diagnostyki silników indukcyjnych. Jako odstęp wstęg bocznych do wykrywania uszkodzeń prętów wirnika oraz wskaźnik obciążenia silnika, częstotliwość poślizgu dostarcza istotnych informacji do oceny jego stanu. Dokładne określenie częstotliwości poślizgu umożliwia właściwą interpretację drgań i sygnatur prądowych silnika, odróżniając normalną pracę od stanów awaryjnych.

---

← Powrót do indeksu głównego