Înțelegerea barelor de rotor sparte
Definiție: Ce sunt barele de rotor rupte?
Bare de rotor rupte sunt fracturi complete ale barelor conductoare din rotoarele motoarelor cu inducție tip colivie. Aceasta este în esență aceeași condiție ca și defecte ale barei rotorului dar pune accentul în mod specific pe ruperea completă a barei, mai degrabă decât pe fisuri sau conexiuni de înaltă rezistență. Când una sau mai multe bare se rup, curentul electric nu poate circula prin acele bare, creând o asimetrie electromagnetică ce produce o caracteristică vibrații și semnături actuale cu benzi laterale la frecvența de alunecare spațiere în jurul vitezei de alergare.
Barele rotorului rupte sunt deosebit de insidioase deoarece creează un mod de defecțiune în cascadă: o bară ruptă crește curentul și tensiunea în barele adiacente, provocând defectarea progresivă a acestora. Dacă nu este detectată din timp (o singură bară ruptă), starea se poate deteriora rapid, ajungând la bare multiple rupte și la defectarea catastrofală a rotorului, necesitând înlocuirea motorului.
Cum se rup barele de rotor
Oboseală termică (cea mai frecventă)
Cicluri repetate de încălzire și răcire:
- Curent de pornire: În timpul pornirii motorului, curentul rotorului este de 5-7× normal (condiție cu rotor blocat)
- Expansiune termică: Barele de aluminiu se dilată semnificativ (coeficient 23 µm/m/°C)
- Constrângere: Miezul de fier se dilată mai puțin (12 µm/m/°C), limitând dilatarea barei
- Stres: Dilatarea diferențială creează stres termic în bare
- Oboseală: Ciclurile de pornire repetate cauzează oboseală la cicluri reduse
- Inițierea fisurilor: De obicei la joncțiunea dintre bară și capătul inelului (punct de solicitare ridicată)
Stres mecanic
- Forțe centrifuge la viteze mari
- Forțele electromagnetice în timpul funcționării și pornirii
- Vibrații din surse externe
- Încărcări șocante în timpul pornirii sau al schimbărilor de sarcină
Defecte de fabricație
- Porozitate: Goluri în rotoarele din aluminiu turnat
- Legături slabe: Lipire inadecvată bară-miez
- Includeri materiale: Contaminanți în turnare
- Îmbinări inelare la capătul slab: Conexiuni slabe între inelele de la bară la capăt
Condiții de funcționare
- Porniri frecvente: Fiecare pornire este un eveniment de stres termic și mecanic
- Încărcări cu inerție ridicată: Timpii lungi de accelerare cresc tensiunea în bară
- Serviciu de mers înapoi: Obturarea creează curenți extremi
- Monofazat: Funcționarea cu bare rotorice monofazate cu pierderi de suprasarcină
Semnătura caracteristică a benzii laterale
De ce apar benzile laterale
Modelul diagnostic distinctiv:
- Bara ruptă nu poate transporta curentul, creând o asimetrie electrică
- Asimetria se rotește la frecvența de alunecare (diferența dintre viteza sincronă și cea a rotorului)
- Creează pulsații de cuplu la o frecvență de alunecare de 2×
- Pulsația cuplului modulează vibrațiile de 1× cauzate de dezechilibrul mecanic
- Rezultat: benzi laterale la viteza de rulare ± intervale de frecvență de alunecare
Model de vibrații
- Vârful Central: 1× viteză de rulare (fr)
- Bandă laterală inferioară: fr – fs (unde fs = frecvența de alunecare)
- Bandă laterală superioară: fr + fs
- Benzi laterale multiple: fr ± 2fs, fr ± 3fs pe măsură ce severitatea crește
- Simetrie: Benzi laterale simetrice în jurul vârfului 1×
Exemplu
Motor cu 4 poli, 60 Hz la sarcină maximă:
- Viteză sincronă: 1800 RPM
- Viteză reală: 1750 RPM (29,17 Hz)
- Alunecare: 50 RPM (0,833 Hz)
- Vârfuri de vibrații la: 28,3 Hz, 29,17 Hz, 30,0 Hz
- Bara ruptă confirmată prin benzi laterale simetrice la ±0,833 Hz
Semnătura curentă (MCSA)
Analiza curentului motorului arată un model similar:
- Vârful Central: Frecvența liniei (50 sau 60 Hz)
- Benzi laterale: fline ± 2fs (notă: 2× frecvența de alunecare în curent, nu 1×)
- Exemplu: Motor de 60 Hz cu alunecare de 1 Hz → benzi laterale la 58 Hz și 62 Hz
- Avantaj: Neinvaziv, poate monitoriza continuu
- Sensibilitate: Adesea detectează barele rupte mai devreme decât vibrațiile
Etape de progresie
Bară unică spartă
- Apariția unor benzi laterale mici (20-40% de 1× vârf)
- Pulsații ușoare de cuplu (este posibil să nu fie sesizabile)
- Performanța motorului aproape normală
- Poate funcționa timp de luni de zile cu monitorizare
- Înlocuirea trebuie planificată
Mai multe bare adiacente rupte
- Benzi laterale puternice (> 50% de 1× vârf)
- Pulsații de cuplu vizibile
- Creșterea alunecării și a temperaturii
- Progresia se accelerează pe măsură ce barele adiacente se supraîncălzesc
- Înlocuire urgentă (interval de timp de câteva săptămâni)
Stare severă
- Benzile laterale pot depăși 1× amplitudinea vârfului
- Pulsații puternice de cuplu care afectează echipamentul acționat
- Vibrații și temperatură ridicate
- Risc de defectare a inelului de capăt sau de defectare completă a rotorului
- Înlocuire imediată necesară
Cele mai bune practici de detectare
Analiza vibrațiilor
- Folosește FFT de înaltă rezoluție (Rezoluție < 0,2 Hz) pentru a rezolva benzile laterale
- Testați motorul sub sarcină (benzile laterale sunt mai proeminente odată cu curgerea curentului)
- Calculați frecvența așteptată de alunecare pentru motor
- Căutați spectrul pentru benzi laterale simetrice la ±fs în jurul valorii de 1×
- Amplitudinea benzii laterale de tendință în timp
Testarea MCSA
- Clește de fixare a sondelor de curent pe cablurile motorului
- Achiziționarea formei de undă a curentului și calcularea FFT
- Căutați benzi laterale la linia f ± 2fs
- Comparați cu nivelul de bază motor sănătos
- Poate detecta înainte ca simptomele vibrațiilor să dispară
Acțiuni corective
Răspuns imediat
- Creșteți frecvența monitorizării (lunar → săptămânal → zilnic)
- Rata de creștere a amplitudinii benzii laterale a pistei
- Comandați un motor de rezervă sau planificați înlocuirea rotorului
- Reduceți ciclul de funcționare dacă este posibil (minimizați pornirile)
- Progresia documentelor pentru analiza defecțiunilor
Opțiuni de reparare
- Înlocuirea rotorului: Cel mai fiabil pentru motoare mari (> 100 CP)
- Reformarea rotorului: Magazinele specializate pot refolosi rotoare din aluminiu
- Înlocuire motor: Adesea cel mai economic pentru motoarele mici (< 50 CP)
- Investigarea cauzei principale: Determinați de ce s-au rupt barele pentru a preveni repetarea acestora
Prevenirea
- Folosiți soft startere sau VFD-uri pentru a reduce curentul de pornire și stresul termic
- Limitarea frecvenței de pornire pentru sarcini cu inerție ridicată
- Specificați motoarele cu ciclu de funcționare nominal (motoare cu pornire frecventă pentru cicluri de funcționare frecvente)
- Asigurați o ventilație și o răcire adecvate ale motorului
- Protejați împotriva condițiilor monofazate
Barele rotorului rupte, deși reprezintă doar 10-15% defecțiuni ale motorului, creează semnături distincte ale benzii laterale a frecvenței de alunecare care permit o detectare timpurie fiabilă prin analiza vibrațiilor sau a curentului. Înțelegerea mecanismului de oboseală termică, recunoașterea modelului caracteristic al benzii laterale și implementarea monitorizării stării permit înlocuirea planificată a motorului înainte ca defecțiunile unei singure bare să se transforme în defecțiuni catastrofale ale mai multor bare și în perioade de nefuncționare neplanificate extinse.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 