Razumevanje zlomljenih rotorskih palic
Definicija: Kaj so zlomljene rotorske palice?
Zlomljene rotorske palice so popolni zlomi prevodnih palic v rotorjih indukcijskih motorjev s kratko kletko. To je v bistvu enako stanje kot napake rotorske palice vendar posebej poudarja popolno lomljenje palice in ne razpok ali visokoupornih povezav. Ko se ena ali več palic zlomi, električni tok ne more teči skoznje, kar ustvarja elektromagnetno asimetrijo, ki povzroča značilne vibracije in trenutnih podpisov z stranski pasovi pri frekvenca zdrsa razmik okoli hitrosti teka.
Zlomljene rotorske palice so še posebej zahrbtne, ker ustvarjajo kaskadni način odpovedi: ena zlomljena palica poveča tok in napetost v sosednjih palicah, zaradi česar te postopoma odpovedujejo. Če se stanje ne odkrije zgodaj (ena zlomljena palica), se lahko hitro poslabša do več zlomljenih palic in katastrofalne odpovedi rotorja, ki zahteva zamenjavo motorja.
Kako se rotorske palice zlomijo
Toplotna utrujenost (najpogostejša)
Ponavljajoči se cikli ogrevanja in hlajenja:
- Zagonski tok: Med zagonom motorja je tok rotorja 5–7 × normalen (stanje blokiranega rotorja)
- Toplotno raztezanje: Aluminijaste palice se znatno raztezajo (koeficient 23 µm/m/°C)
- Omejitev: Železno jedro se manj razteza (12 µm/m/°C), kar omejuje raztezanje palice
- Stres: Diferencialno raztezanje ustvarja toplotne napetosti v palicah
- Utrujenost: Ponavljajoči se zagonski cikli povzročajo utrujenost zaradi nizkih ciklov
- Začetek razpoke: Običajno na stičišču palice in konca obroča (točka visoke napetosti)
Mehanska obremenitev
- Centrifugalne sile pri visokih hitrostih
- Elektromagnetne sile med delovanjem in zagonom
- Vibracije iz zunanjih virov
- Udarna obremenitev med zagonom ali spremembami obremenitve
Proizvodne napake
- Poroznost: Praznine v rotorjih iz litega aluminija
- Slaba vezava: Neustrezna vezava med palico in jedrom
- Vključeni materiali: Onesnaževalci v ulitku
- Spoji s šibkimi konci obročev: Slabe povezave med palico in koncem obroča
Delovni pogoji
- Pogosto vklapljanje: Vsak zagon je dogodek s toplotnimi in mehanskim stresom
- Obremenitve z visoko vztrajnostjo: Dolgi časi pospeševanja povečajo obremenitev palice
- Storitev vzvratne vožnje: Priklop ustvarja ekstremne tokove
- Enofazno: Delovanje z enofazno izgubo zaradi preobremenitve rotorskih palic
Karakterističen stranski pas
Zakaj se pojavljajo stranski pasovi
Poseben diagnostični vzorec:
- Zlomljena palica ne more prevajati toka, kar ustvarja električno asimetrijo
- Asimetrija se vrti s frekvenco zdrsa (razlika med sinhrono in rotorsko hitrostjo)
- Ustvari pulziranje navora pri 2× zdrsni frekvenci
- Pulziranje navora modulira 1× vibracije zaradi mehanske neuravnoteženosti
- Rezultat: stranski pasovi pri hitrosti vožnje ± intervali zdrsne frekvence
Vzorec vibracij
- Osrednji vrh: 1× hitrost teka (fr)
- Spodnji stranski pas: fr – fs (kjer je fs = frekvenca zdrsa)
- Zgornji stranski pas: fr + fs
- Več stranskih pasov: fr ± 2fs, fr ± 3fs z naraščanjem resnosti
- Simetrija: Stranski pasovi simetrični okoli vrha 1×
Primer
4-polni motor, 60 Hz pri polni obremenitvi:
- Sinhrona hitrost: 1800 vrt/min
- Dejanska hitrost: 1750 vrt/min (29,17 Hz)
- Zdrs: 50 vrt/min (0,833 Hz)
- Vibracije dosežejo vrhunec pri: 28,3 Hz, 29,17 Hz, 30,0 Hz
- Prekinjena črta, potrjena s simetričnimi stranskimi pasovi pri ±0,833 Hz
Trenutni podpis (MCSA)
Analiza toka motorja kaže podoben vzorec:
- Osrednji vrh: Omrežna frekvenca (50 ali 60 Hz)
- Stranski pasovi: fline ± 2fs (opomba: 2× frekvenca zdrsa v toku, ne 1×)
- Primer: 60 Hz motor z zdrsom 1 Hz → stranski pasovi pri 58 Hz in 62 Hz
- Prednost: Neinvazivno, omogoča neprekinjeno spremljanje
- Občutljivost: Pogosto zazna zlomljene palice prej kot vibracije
Faze napredovanja
Enojna prekinjena črta
- Pojavljajo se majhni stranski pasovi (20-40% z 1× vrhom)
- Rahlo pulziranje navora (morda neopazno)
- Motorno delovanje skoraj normalno
- Z nadzorom lahko deluje več mesecev
- Zamenjava mora biti načrtovana
Več sosednjih prelomljenih palic
- Močni stranski pasovi (> 50% z 1× vrhom)
- Opazno pulziranje navora
- Povečano zdrsavanje in temperatura
- Napredovanje se pospešuje, ko se sosednje palice pregrevajo
- Nujna zamenjava (rok v nekaj tednih)
Hudo stanje
- Stranski pasovi lahko presežejo 1× amplitudo vrha
- Močno pulziranje navora, ki vpliva na gnano opremo
- Visoke vibracije in temperatura
- Nevarnost odpovedi končnega obroča ali popolne okvare rotorja
- Potrebna je takojšnja zamenjava
Najboljše prakse odkrivanja
Analiza vibracij
- Uporabite FFT visoke ločljivosti (< 0,2 Hz ločljivost) za razločitev stranskih pasov
- Preizkusite motor pod obremenitvijo (stranski pasovi so bolj izraziti pri pretoku toka)
- Izračunajte pričakovano frekvenco zdrsa motorja
- Iskalni spekter za simetrične stranske pasove pri ±fs okoli 1×
- Trend amplitude stranskega pasu skozi čas
Testiranje MCSA
- Pritrdite tokovne sonde na motorne kable
- Pridobi trenutno valovno obliko in izračunaj FFT
- Išči stranske pasove pri fline ± 2fs
- Primerjajte z izhodiščno vrednostjo zdravih motoričnih sposobnosti
- Lahko zazna, preden simptomi vibracij izginejo
Korektivni ukrepi
Takojšen odziv
- Povečajte pogostost spremljanja (mesečno → tedensko → dnevno)
- Stopnja rasti amplitude stranskega pasu proge
- Naročite rezervni motor ali načrtujte zamenjavo rotorja
- Če je mogoče, zmanjšajte delovni cikel (zmanjšajte število zagonov)
- Dokumentirajte napredek za analizo napak
Možnosti popravila
- Zamenjava rotorja: Najbolj zanesljiv za velike motorje (> 100 KM)
- Preoblikovanje rotorja: Specializirane delavnice lahko predelajo aluminijaste rotorje
- Zamenjava motorja: Pogosto najbolj ekonomično za majhne motorje (< 50 KM)
- Preiskava vzroka: Ugotovite, zakaj so se palice zlomile, da preprečite ponovitev
Preprečevanje
- Za zmanjšanje zagonskega toka in toplotne obremenitve uporabite mehke zaganjalnike ali frekvenčne pretvornike
- Omejitev zagonske frekvence za obremenitve z visoko vztrajnostjo
- Navedite motorje, nazivno ocenjene za dejanski delovni cikel (motorji s pogostim zagonom za delovanje z visokim številom ciklov)
- Zagotovite ustrezno prezračevanje in hlajenje motorja
- Zaščitite pred enofaznimi pogoji
Čeprav zlomljene rotorske palice predstavljajo le 10-15% okvar motorjev, ustvarjajo značilne značilnosti stranskih pasov s frekvenco zdrsa, ki omogočajo zanesljivo zgodnje odkrivanje z analizo vibracij ali toka. Razumevanje mehanizma toplotne utrujenosti, prepoznavanje značilnega vzorca stranskih pasov in izvajanje spremljanja stanja omogoča načrtovano zamenjavo motorja, preden okvare posameznih palic napredujejo v katastrofalne okvare več palic in podaljšane nenačrtovane izpade.
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 