Pochopenie frekvencie prechodov motorových tyčí
Frekvencia prechodu motorovej tyče — nazývaná aj frekvencia prechodu rotorových tyčí, frekvencia rotorových drážok alebo jednoducho bar pass — je frekvencia, pri ktorej rotorové tyče asynchrónneho motora s klietkou nakrátko prechádzajú okolo statorových drážok a vinutí. Rovná sa počtu rotorových tyčí vynásobenému otáčkovou frekvenciou rotora’a, takže leží výrazne nad prevádzkovými otáčkami, typicky medzi približne 200 a 2000 Hz v závislosti od veľkosti a otáčok motora. V zdravom motore je to tichá čiara s nízkou amplitúdou v vibračné spektrum, ale keď narastá, poukazuje na výstrednosť medzi rotorom a statorom, vzduchová medzera problémy alebo iné elektromagnetické nepravidelnosti. Úzko súvisí s, no líši sa od, defekty rotorovej tyče — prasknuté tyče sa ohlasujú bočné pásma spaced at the frekvencia sklzu okolo 1×, nie zvýšením samotnej čiary bar-pass.
1. Výpočet frekvencie čípacieho priechodu
The formula
RBPF = Nb × N / 60, kde RBPF je frekvencia prechodu rotorových tyčí v Hz, Nb je počet rotorových tyčí a N sú otáčky rotora v RPM.
Štruktúra vzorca je rovnaká ako za ktoroukoľvek frekvenciou počítania zubov alebo lopatiek, ako napríklad frekvencia záberu ozubených kolies alebo frekvencia prechodu lopatiek: spočítajte opakujúce sa prvky, vynásobte tým, ako často sa vrátia. Keďže počet tyčí je zvyčajne veľké číslo, výsledok leží hlboko vo vysokofrekvenčnej oblasti spektra.
Spracované príklady
Small motor: 28 rotor bars at 1750 RPM gives RBPF = 28 × 1750 / 60 = 817 Hz.
Veľký motor: 56 rotor bars at 3550 RPM gives RBPF = 56 × 3550 / 60 = 3313 Hz.
Všimnite si, že čiara bar-pass väčšieho stroja’a vystúpi nad 3 kHz — užitočná pripomienka, že merací reťazec musí siahať tak vysoko, aby ju zachytil. Ak chcete rýchlo previesť prevádzkové otáčky a rádové čísla na frekvencie, kalkulátor harmonických frekvencií spracúva aritmetiku.
Zistenie počtu tyčí
- Pozrite sa na výrobný štítok motora alebo na katalógový list výrobcu’a.
- Spočítajte ich vizuálne, ak je rotor počas opravy prístupný.
- Spätne ich vypočítajte z jasne identifikovaného vrcholu vo vibračnom spektre.
- Očakávajte približne 16 až 80 tyčí v závislosti od veľkosti motora a počtu pólov.
2. Fyzikálny mechanizmus
Interakcia rotora a státora
Frekvencia prechodu tyčí vzniká z magnetickej interakcie, nie z mechanického kontaktu:
- Rotorové tyče vedú indukovaný prúd a vytvárajú lokálne poruchy v magnetickom poli.
- Ako sa rotor otáča, každá tyč prechádza okolo statorových drážok jedna za druhou.
- Magnetický odpor stúpa a klesá podľa toho, ako sa tyče zarovnávajú so zubmi statora a následne prechádzajú medzi nimi.
- To vytvára na konštrukcii malú pulzujúcu elektromagnetickú silu.
- Frekvencia pulzácie sa rovná rýchlosti, akou prechádzajú tyče — frekvencii prechodu tyčí.
Rovnomerná verzus nerovnomerná vzduchová medzera
- Rovnomerná vzduchová medzera: príspevky síl od tyčí na protiľahlých stranách rotora sa do veľkej miery navzájom rušia, čím zostáva nízka amplitúda RBPF.
- Excentrický rotor: interakcia sa stáva asymetrickou, vzájomné rušenie sa narúša a amplitúda RBPF stúpa.
- Diagnostická hodnota: výška čiary RBPF je preto priamym ukazovateľom toho, ako rovnomerná je vzduchová medzera.
3. Diagnostická významnosť
Normálny stav
- Vrchol RBPF je prítomný, ale veľmi malý — často pod 0,5 mm/s.
- Môže byť sotva viditeľný nad úrovňou šumu.
- Nelemujú ho žiadne bočné pásma.
- Tento charakteristický znak potvrdzuje rovnomernú vzduchovú medzeru a dobrú sústrednosť rotora a statora.
Čo vám prezrádza zvýšené RBPF
Excentricita vzduchovej medzery. Rotor je v otvore statora uložený mimo stredu, amplitúda RBPF stúpa a môžu sa objaviť bočné pásma pri ±1× otáčkovej frekvencii. Tento vzorec je obdobou toho, ako frekvencia prechodu pólu stúpa pri rovnakej poruche.
Nesprávna alebo chybná orientácia rotora a statora. Keď os rotora nie je rovnobežná s osou statora, vzduchová medzera sa po dĺžke motora’mení, čím sa zvyšuje RBPF aj jeho harmonické zložky.
Zlomené alebo poškodené tyče rotora. Toto je úplne odlišný charakteristický znak: prasknuté tyče vytvárajú bočné pásma okolo 1× s rozstupom rovným sklzovej frekvencii, namiesto toho, aby zvyšovali čiaru prechodu tyčí. Pozri zlomené rotorové tyče a defekty rotorovej tyče pre úplné diagnostické podrobnosti.
4. Odlíšenie prechodu tyčí od ostatných frekvencií
RBPF verzus frekvencie ložiska
- RBPF: typicky 200–3000 Hz, určené konštrukciou motora.
- Frekvencie ložísk: typicky 50–500 Hz pre ložiská motorov.
- Ako rozlíšiť: vypočítajte obe a porovnajte ich s pozorovanými špičkami.
- Sledujte prekrytie: pri veľkých motoroch môže RBPF spadnúť do rovnakého pásma ako frekvencie porúch ložísk, preto pred zásahom potvrďte zdroj.
RBPF verzus frekvencia slotu statora
- Priechod slotem statora: počet drážok statora × prevádzkové otáčky — zriedkavo významné.
- RBPF: počet tyčí rotora × prevádzkové otáčky — pozorované bežnejšie.
- Both present: pri niektorých motoroch uvidíte každú z nich a ich oddelenie závisí od znalosti počtu tyčí a drážok.
5. Praktické použitie
Kedy monitorovať RBPF
- Keď je podozrenie na problém so vzduchovou medzerou.
- Po výmene ložiska, na overenie správneho vycentrovania rotora.
- Keď je zvýšená 2× sieťová frekvencia, čo môže sprevádzať excentricitu.
- Pri stanovovaní základná línia pre nový alebo previnutý motor.
- Ako kvalitná kontrola po oprave motora.
Úvahy pri meraní
- Frekvenčný rozsah analyzátora musí pohodlne presahovať dvojnásobok RBPF (Fmax > 2 × RBPF), aby ju zachytil bez aliasovanie.
- Jeden akcelerometer je zvyčajne potrebný namiesto snímač rýchlosti, pretože frekvencie sú vysoké.
- Merajte na ráme motora alebo na telese ložiska.
- Vždy porovnávajte s referenčnou hodnotou alebo s podobnými zdravými motormi.
6. Kde priechod tyčí zapadá do diagnostiky motorov
Pomáha to jasne oddeliť dve charakteristiky motor-rotor. Línia priechodu tyčí súvisí s geometriou vzduchovej medzery; zlomené tyče súvisia s elektrickou integritou klietky. V praxi môžu byť oba javy prítomné súčasne, takže dôkladné electrical-fault posúdenie kontroluje každý z nich:
- Poruchy rotorovej tyče: bočné pásy okolo 1× otáčkovej frekvencie v rozostupe frekvencie sklzu.
- RBPF issues: zvýšená amplitúda priamo na línii priechodu tyčí (tyče × otáčky).
- Môžu existovať súčasne: excentricita a zlomené tyče sa navzájom nevylučujú.
- Komplexná diagnostika: skontrolujte oba vzory, aby ste získali úplný obraz.
Tento druh vysokofrekvenčnej elektromagnetickej diagnostiky predstavuje jednu polovicu posúdenia stavu indukčného motora; druhou polovicou je nízkofrekvenčný mechanický svet nevyváženosť a nesprávne zarovnanie. Prenosný dvojkanálový prístroj, ako napríklad Balanset-1A pokrýva túto mechanickú stránku tým, že zachytáva amplitúdu a fázu 1×, ktoré sú potrebné na vyváženie rotora v jeho vlastných ložiskách a na overenie výsledku — prirodzený doplnok k spektrálnym kontrolám motora opísaným tu.
Frekvencia priechodu tyčí motora, hoci sa sleduje menej rutinne ako frekvencie ložísk alebo charakteristiky zlomených tyčí, nesie skutočnú diagnostickú hodnotu o rovnomernosti vzduchovej medzery a koncentricite rotor-stator. Vedieť, ako ju vypočítať a rozpoznať v spektre, dotvára diagnostický obraz pri posudzovaní stavu indukčných motorov s klietkovou kotvou.
