Înțelegerea defectelor barei rotorului
Definiție: Ce sunt defectele barei rotorului?
Defecte ale barei rotorului (numite și bare de rotor rupte sau bare de rotor fisurate) sunt fracturi, crăpături sau conexiuni de înaltă rezistență în barele conductoare ale rotoarelor motoarelor cu inducție în formă de colivie. Rotoarele în formă de colivie constau din bare de aluminiu sau cupru încorporate în fante cu miez de fier, ambele capete ale barelor fiind conectate prin inele de scurtcircuitare (inele de capăt). Când barele se rup sau conexiunile inelelor de capăt se fisurează, curentul electric nu poate circula corect prin barele deteriorate, creând o asimetrie electromagnetică, un cuplu pulsatoriu și caracteristici... vibrații și semnături actuale cu benzi laterale la spațierea frecvenței de alunecare.
Defectele barei rotorului reprezintă 10-15% din defecțiunile motoarelor și sunt deosebit de problematice deoarece pot progresa de la o singură bară spartă la defecțiuni multiple, creând vibrații severe, pulsații de cuplu și, în cele din urmă, defecțiuni ale motorului dacă nu sunt detectate și corectate.
Tipuri de defecte ale barei rotorului
1. Bare de rotor rupte
- Descriere: Ruptură completă a barei conductoare
- Locaţie: De obicei, în apropierea inelelor de capăt unde se concentrează stresul termic și mecanic
- Progresie: De obicei începe cu o fisură, progresează până la o ruptură completă
- Bare multiple: O bară ruptă crește tensiunea asupra barelor adiacente, ducând la defecțiuni progresive
2. Inele de capăt crăpate
- Descriere: Fracturi în inelele de scurtcircuitare care conectează barele rotorului
- Efect: Similar cu barele rupte - întrerupe fluxul de curent
- Locaţie: Adesea la joncțiunea dintre bară și inel
- Mai frecvent în: Motoare mari, motoare cu porniri frecvente, sarcini cu inerție ridicată
3. Îmbinări de înaltă rezistență
- Descriere: Conexiune electrică slabă între bare și inelele de capăt
- Cauza: Defecte de fabricație, cicluri termice, coroziune
- Efect: Simptome similare cu barele sparte, dar pot fi intermitente
- Detectare: Semnături mai subtile decât pauze complete
4. Porozitatea rotorului
- Goluri în rotoarele din aluminiu turnat
- Reduce secțiunea transversală efectivă a conductorului
- Poate evolua spre fisuri și rupturi
- Defect de fabricație, dar s-ar putea să nu se manifeste decât mai târziu în viață
Cauzele defecțiunilor barei rotorului
Tensiuni termice
- Cicluri termice: Expansiune/contracție de la pornire/oprire
- Expansiune diferențială: Barele de aluminiu se dilată mai mult decât miezul de fier
- Puncte fierbinți: Supraîncălzire localizată din cauza rezistenței ridicate
- Porniri frecvente: Fiecare pornire creează un șoc termic
Tensiuni mecanice
- Forțe centrifuge: În special la motoarele de mare viteză
- Forțe electromagnetice: Forțe pulsatorii în timpul funcționării
- Cuplu de pornire: Curenții mari în timpul pornirii creează solicitări mecanice
- Vibrații: Bare de oboseală pentru vibrații externe
Defecte de fabricație
- Porozitatea rotoarelor turnate
- Lipire slabă a inelului de la bară la capăt
- Incluziuni sau goluri de material
- Tratament termic inadecvat
Condiții de funcționare
- Porniri frecvente: Stres termic și electromagnetic
- Sarcini cu inerție ridicată: Timpii lungi de accelerare cresc tensiunea în bară
- Evenimente cu rotor blocat: Curenți și forțe extreme
- Monofazat: Funcționarea cu o fază pierdută creează curenți asimetrici
Semnătura vibrațiilor
Model caracteristic
Semnul distinctiv al defectelor barei rotorului sunt benzile laterale din jurul vitezei de rulare:
- Vârful Central: 1× viteză de rulare (fr)
- Benzi laterale: fr ± fs, fr ± 2fs, fr ± 3fs
- Unde fs = frecvența de alunecare (de obicei 1-3 Hz)
- Model: Benzi laterale simetrice distanțate la intervale de frecvență de alunecare
Calculul frecvenței de alunecare
- fs = (Nsync – Nactual) / 60
- Exemplu: motor cu 4 poli, 60 Hz
- Nsync = 1800 RPM, Nactual = 1750 RPM
- fs = (1800 – 1750) / 60 = 0,833 Hz
- Benzile laterale apar la 29,17 ± 0,833 Hz (28,3 Hz și 30,0 Hz)
Dependența de sarcină
- Fără sarcină: Benzi laterale minime (alunecare redusă, curent redus prin bare rupte)
- Sarcină ușoară: Încep să apară mici benzi laterale
- Încărcare completă: Benzi laterale puternice, cel mai evident diagnostic
- Strategie de diagnosticare: Testați sub sarcină pentru cea mai bună sensibilitate
Semnătura curentă (MCSA)
Analiza curentului motorului arată același model ca și vibrațiile:
- Benzile laterale în jurul frecvenței liniei (nu viteza de rulare)
- Model: fline ± 2fs (frecvență de alunecare dublă în curent)
- Pentru motor de 60 Hz cu alunecare de 1 Hz: benzi laterale la 58 Hz și 62 Hz
- Amplitudinea crește odată cu numărul de bare rupte
- Poate detecta mai devreme decât vibrațiile în unele cazuri
Detectare și diagnosticare
Procedura de analiză a vibrațiilor
- Calculați modelul așteptat: Determinarea vitezei sincrone, măsurarea vitezei reale, calcularea frecvenței de alunecare
- FFT de înaltă rezoluție: Folosește rezoluție fină (< 0,2 Hz) pentru a rezolva benzile laterale
- Căutați benzi laterale: Căutați vârfuri la o frecvență de alunecare de 1× ±
- Sub sarcină: Test cu motorul sub sarcină normală de funcționare
- Confirmați modelul: Verificați benzile laterale simetrice la spațierea corectă
Evaluarea severității
- Bandă laterală < 40% de 1× vârf: Posibilă bară unică ruptă, monitor
- 40-60% de 1×: Bară(e) ruptă(e) confirmată(e), înlocuire plană
- > 60% de 1×: Mai multe bare rupte, necesită înlocuire urgentă
- Benzi laterale > 1× vârf: Stare gravă, necesită acțiune imediată
Consecințe și progresie
Defecțiune inițială (bară unică)
- Pulsații ușoare de cuplu
- Apariția unor mici benzi laterale
- Poate funcționa luni întregi cu o singură bară spartă
- Degradare minimă a performanței
Eșecuri progresive (bare multiple)
- Barele adiacente se supraîncălzesc din cauza creșterii curentului
- Stresul termic provoacă defecțiuni suplimentare
- Pulsațiile de cuplu cresc
- Vibrațiile devin puternice
- Poate progresa de la o singură bară la mai multe în câteva săptămâni
Stare severă
- Mai multe bare adiacente rupte
- Pulsații severe de cuplu
- Vibrații și zgomot ridicate
- Supraîncălzirea rotorului
- Riscul de defecțiune completă a rotorului
- Poate deteriora statorul din cauza curentului excesiv
Acțiuni corective
La detectare
- Creșteți frecvența monitorizării (lunar → săptămânal)
- Efectuați MCSA pentru confirmarea diagnosticului
- Planificați înlocuirea motorului sau a rotorului
- Pregătiți motorul de rezervă în cazul unei aplicații critice
- Luați în considerare cauza principală (de ce s-au rupt barele)
Opțiuni de reparare
- Înlocuirea rotorului: Cea mai fiabilă soluție pentru motoarele mari
- Înlocuire completă a motorului: Adesea cel mai economic pentru motoarele mici
- Reformarea rotorului: Magazinele specializate pot refolosi rotoare din aluminiu
- Operațiune temporară: O singură bară ruptă poate permite funcționarea continuă cu monitorizare
Prevenirea
- Minimizează pornirile frecvente (folosește soft startere sau variatoare de frecvență)
- Evitați condițiile monofazate
- Asigurați o ventilație și o răcire adecvate
- Folosiți motoare cu ciclu de funcționare nominal (motoare cu pornire frecventă pentru aplicații cu cicluri mari)
- Monitorizare pentru detectare timpurie înainte de defecțiuni multiple
Defectele barei rotorului se numără printre cele mai distinctive defecte ale motorului din punct de vedere diagnostic, benzile lor laterale de frecvență de alunecare caracteristice permițând o detectare fiabilă atât prin analiza vibrațiilor, cât și prin analiza curentului. Identificarea timpurie permite înlocuirea planificată a motorului înainte de progresia către defecțiuni multiple ale barei, care pot provoca daune catastrofale ale rotorului și perioade de nefuncționare prelungite și neplanificate.
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 