Понимание частоты прохождения стержней ротора двигателя
Частота прохождения стержней ротора двигателя — также называемая частотой прохода ротора, частотой пазов ротора или просто частотой прохода стержней — это частота, с которой стержни ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором проносятся мимо пазов и обмоток статора. Она равна числу стержней ротора, умноженному на частоту вращения ротора, поэтому она намного выше скорости вращения, обычно от 200 до 2000 Гц в зависимости от размера и скорости двигателя. В исправном двигателе это тихая, низкоамплитудная линия в спектр вибрации, но когда она поднимается, то указывает на эксцентриситет между ротором и статором, воздушный зазор проблемы, или другие электромагнитные нарушения. Она тесно связана с дефекты роторных стержней , но отличается от неё — сломанные стержни проявляют себя боковые полосы разнесённые на частоте прохождения полюсов (число полюсов × частота скольжения) вокруг 1×, а не за счёт роста самой линии bar-pass.
1. Расчет частоты прохода стержней
Формула
RBPF = Nb × N / 60, где RBPF - частота прохода стержней ротора в Гц, Nb количество стержней ротора, а N - скорость вращения ротора в оборотах в минуту.
Структура формулы та же, что и у любой зубной или лопастной частоты, например частота зацепления зубчатой передачи или частота прохождения лопаток: подсчитайте повторяющиеся элементы, умножьте на частоту их появления. Поскольку количество стержней обычно велико, результат попадает в высокочастотную область спектра.
Решённые примеры
Маленький мотор: 28 стержней ротора при 1750 об/мин дают RBPF = 28 × 1750 / 60 = 817 Гц.
Большой двигатель: 56 стержней ротора при 3550 об/мин дают RBPF = 56 × 3550 / 60 = 3313 Гц.
Обратите внимание, что линия частоты прохода стержней более крупной машины поднимается выше 3 кГц — полезное напоминание о том, что измерительная цепь должна охватывать такой диапазон, чтобы её увидеть. Если вам нужно быстро перевести частоту вращения и номера порядков в частоты, вам поможет калькулятор частоты гармоник выполняет арифметические действия.
Определение количества стержней
- Проверьте заводскую табличку двигателя или паспорт производителя.
- Подсчитайте их визуально, если ротор доступен во время ремонта.
- Выполните обратный расчет на основе четко определенного пика в спектре колебаний.
- Ожидайте от 16 до 80 стержней, в зависимости от размера двигателя и количества полюсов.
2. Физический механизм
Взаимодействие ротора и статора
Частота прохода стержней рождается благодаря магнитному взаимодействию, а не механическому контакту:
- В стержнях ротора протекает индукционный ток, создающий локальные возмущения магнитного поля.
- При вращении ротора каждый стержень поочередно проносится мимо пазов статора.
- Магнитное сопротивление увеличивается и уменьшается по мере того, как стержни выравниваются с зубцами статора, а затем проходят между ними.
- Это создает небольшую пульсирующую электромагнитную силу на структуре.
- Частота пульсаций равна скорости прохождения стержней — частоте прохода стержней.
Равномерный и неравномерный воздушный зазор
- Равномерный воздушный зазор: вклады сил от стержней на противоположных сторонах ротора в значительной степени аннулируются, оставляя низкую амплитуду RBPF.
- Эксцентриковый ротор: взаимодействие становится асимметричным, отмена разрушается, и амплитуда RBPF возрастает.
- Диагностическая ценность: Таким образом, высота линии RBPF является прямым показателем того, насколько равномерным является воздушный зазор.
3. Диагностическая значимость
Нормальное состояние
- Пик RBPF присутствует, но очень мал - часто менее 0,5 мм/с.
- Он может быть едва заметен над уровнем шума.
- В нем нет боковых полос.
- Эта подпись подтверждает равномерный воздушный зазор и хорошую концентричность ротора и статора.
О чем говорит повышенный уровень RBPF
Эксцентриситет воздушного зазора. Ротор смещается от центра в отверстии статора, амплитуда RBPF возрастает, и могут появиться боковые полосы с частотой вращения ±1×. Эта картина параллельна тому, как частота прохождения полюсов поднимается по той же причине.
Перекос ротора и статора. Когда ось ротора не параллельна оси статора, воздушный зазор изменяется по длине двигателя, поднимая как RBPF, так и его гармоники.
Сломанные или поврежденные стержни ротора. Это совсем другой признак: сломанные стержни создают боковые полосы вокруг 1× с шагом по частоте прохождения полюсов, а не повышают саму линию bar-pass. См. сломанные роторные стержни и дефекты роторных стержней для получения подробной информации о диагностике.
4. Отличить Bar Pass от других частот
RBPF в зависимости от частоты подшипников
- RBPF: обычно 200-3000 Гц, устанавливается конструкцией двигателя.
- Частота подшипников: обычно 50-500 Гц для подшипников двигателя.
- Как отличить: Рассчитайте оба и сравните их с наблюдаемыми пиками.
- Учитывайте возможное перекрытие: на больших двигателях RBPF может попасть в ту же полосу, что и частот дефектов подшипника, поэтому прежде чем действовать, уточните источник.
Зависимость RBPF от частоты пазов статора
- Частота прохождения пазов статора: количество пазов статора × скорость вращения - редко имеет значение.
- RBPF: количество стержней ротора × скорость вращения - наблюдается чаще всего.
- Оба присутствуют: В некоторых моторах вы увидите каждый из них, и их разделение зависит от знания количества стержней и пазов.
5. Практическое применение
Когда следует проводить мониторинг RBPF
- При подозрении на проблему с воздушным зазором.
- После замены подшипника — для проверки правильности центровки ротора.
- Когда частота линии 2× повышена, что может сопровождаться эксцентриситетом.
- При создании исходный уровень для нового или перемотанного двигателя.
- В качестве проверки качества после ремонта двигателя.
Соображения, связанные с измерением
- Частотный диапазон анализатора должен превышать удвоенный RBPF (Fmax > 2 × RBPF), чтобы захватить его без элайзинг.
- Частотная характеристика акселерометр как правило, требуется, а не датчик скорости, Поскольку частоты высоки.
- Проведите измерения на раме двигателя или корпусе подшипника.
- Всегда сравнивайте с базовым уровнем или с аналогичными здоровыми моторами.
6. Место Bar Pass в диагностике двигателя
Это помогает четко разделить две сигнатуры двигателя и ротора. Линия прохождения стержней говорит о геометрии воздушного зазора; сломанные стержни говорят об электрической целостности короткозамкнутой обмотки. На практике оба признака могут присутствовать одновременно, поэтому тщательная проверка электрических неисправностей проверяет каждый из них:
- Дефекты стержней ротора: боковые полосы вокруг 1× рабочей скорости с шагом по частоте прохождения полюсов.
- Признаки RBPF: повышенная амплитуда на самой линии бар-пасс (бар × скорость).
- Они могут сосуществовать: Эксцентриситет и сломанные стержни не являются взаимоисключающими.
- Комплексная диагностика: Проверьте обе детали, чтобы завершить картину.
Этот вид высокочастотной электромагнитной диагностики является одной половиной оценки здоровья асинхронного двигателя; другая половина - это низкочастотный механический мир дисбаланс и Перекос. Портативный двухканальный прибор, такой как Balanset-1A охватывает механическую сторону, фиксируя амплитуду и фазу 1×, необходимые для балансировки ротора в его собственных подшипниках и проверки результата - естественное дополнение к спектральным проверкам двигателя, описанным здесь.
Частота прохождения стержней ротора, хотя и не так часто отслеживается, как частота подшипников или сигналы обрыва стержней, имеет реальную диагностическую ценность в отношении равномерности воздушного зазора и концентричности ротора и статора. Знание того, как рассчитать ее и распознать в спектре, дополняет диагностическую картину для оценки состояния асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
