Razumevanje pogostosti prehodov droga
Frekvenca prehoda pola (PPF, v nekaterih kontekstih imenovana frekvenca prehoda reže) je vibracije frekvenca, ki nastane v motorju na izmenični tok, ko rotor prečka nepremične magnetne pole statorja. Izračuna se kot zmnožek števila statorskih polov in hitrosti vrtenja rotorja, PPF = (število polov × RPM) / 60. Prehajanje polov povzroča elektromagnetne sile, ki povzročajo vibracije, te pa se močno okrepijo, če ima motor zračna reža ekscentričnost ali težava z nastavitvijo rotorja na stator. Zaradi tega je PPF eno najuporabnejših orodij za ločevanje električne okvare od povsem mehanskih.
PPF je diagnostično pomemben, ker je povišana amplituda pri tej frekvenci, skupaj z njeno stranski pasovi, kaže na elektromagnetno težavo - ekscentrični rotor, neenakomerno zračno režo ali dinamično interakcijo med rotorjem in statorjem - in ne na neravnovesje ali neusklajenost. Ob pravilnem branju analitiku pove, ali naj odpre motor ali naj poišče drugo mesto na vlaku.
1. Izračun frekvence prehoda pola
Osnovna formula
- PPF = P × N / 60
- kjer je P = število polov,
- N = dejanska hitrost rotorja v vrtljajih na minuto,
- in rezultat je v Hz.
Upoštevajte, da N je dejansko hitrost gredi in ne sinhrone hitrosti polja. Indukcijski motor vedno teče nekoliko počasneje od svojega polja zaradi zdrs, zato uporaba sinhrone hitrosti z imeniške tablice pomeni majhno, vendar resnično napako. Kadar morate hitro pretvoriti tekočo hitrost v družino redov, vam je na voljo naša Kalkulator harmoničnih frekvenc spreminja število vrtljajev na minuto v število Hz v razponu 1×-10× in Kalkulator frekvence električnih napak motorja razporedi elektromagnetne frekvence drugo ob drugi.
Delovni primeri
4-polni motor s 1750 vrtljaji na minuto (napajanje 60 Hz):
- PPF = 4 × 1750 / 60 = 116,7 Hz
- Ta komponenta se bo pojavila v vibraciji spekter.
- Stranski pasovi pri ±1× hitrosti teka (±29,2 Hz) so diagnostični za ekscentričnost.
6-polni motor z 970 vrtljaji na minuto (50 Hz napajanje):
- PPF = 6 × 970 / 60 = 97 Hz
- Ta je blizu 2× linijske frekvence (100 Hz) in jo lahko prekriva.
- Razlikovanje med njima lahko zahteva skrbno in visoko ločljivostno spektralna analiza.
2. Fizični mehanizem
Kako nastane elektromagnetna sila
Veriga dogodkov, ki povzročijo nastanek PPF, je preprosta:
- Statorsko navitje ustvarja magnetno polje, ki se vrti s sinhrono hitrostjo.
- To polje je razporejeno v magnetne pole v smeri N-S-N-S.
- Rotor, ki zaradi zdrsa teče nekoliko počasneje, gre mimo vsakega od teh polov.
- Vsak prehod polov deluje na rotor z magnetno silo.
- S spletno stranjo P polov, se rotor počuti P impulzi sile na obrat.
- Frekvenca teh pulziranj je torej P × vrtilna frekvenca rotorja = PPF.
Enakomerna zračna vrzel - zdrav motor
- Središče rotorja je v statorski odprtini.
- Zračna vrzel je enakomerna po celotnem obodu.
- Magnetni sili sta uravnoteženi in se medsebojno izničita.
- Vibracije PPF imajo zato zelo majhno amplitudo.
Ekscentrična zračna vrzel - okvarjen motor
- Rotor se nahaja izven središča od obraba ležaja, a upognjena gred, ali pa gre za napako pri izdelavi.
- Zračna vrzel je na eni strani manjša, na drugi strani pa večja.
- Magnetne sile postanejo neuravnotežene - močnejše so tam, kjer je vrzel manjša.
- Pri PPF se pojavi neto radialna sila, ki je tesno povezana z neuravnotežen magnetni privlak.
- Amplituda PPF se poveča in pojavijo se stranski pasovi.
3. Stranski pasovi in diagnostični vzorci
Statična ekscentričnost
Pri tem je središče rotorja zamaknjeno, vendar mirujoče glede na stator:
- Vzorec: PPF s stranskimi pasovi pri ±1× hitrosti delovanja.
- Primer: PPF ± fr, pri čemer je fr je hitrost rotorja.
- Vzrok: obrabo ležaja, upognjeno gred ali rotor. ekscentričnost.
- Amplituda: amplituda stranskega pasu kaže na resnost ekscentričnosti.
Dinamična ekscentričnost
Pri tem središče rotorja kroži ali se vrti okoli središča statorja:
- Vzorec: PPF s kompleksno strukturo stranskega pasu.
- Vzroki: od rotorja do statorja rub ali ležišče ohlapnost.
- Hujše: sporoča, da gre za aktivno dinamično interakcijo in ne za fiksni odmik.
Mešana ekscentričnost
- Kombinacija statičnih in dinamičnih učinkov.
- To je najpogostejše stanje, ki ga najdemo v pravih motorjih.
- Ustvarja zapletene vzorce stranskih pasov.
- Za pravilno razlago je potrebna natančna analiza.
4. Diagnostična interpretacija
Amplitudo pri PPF je najbolje brati kot kontinuum, skupaj z močjo stranskih pasov:
Nizka amplituda PPF (pod 0,5 mm/s)
- Normalno stanje.
- Enakomerna zračna vrzel in dobra koncentričnost rotorja in statorja.
- Popravljalni ukrepi niso potrebni.
Zmerna PPF (0,5-2,0 mm/s)
- Rahla neenakomernost zračne reže.
- Spremljajte trend in preverite stanje ležaja.
- Preverite položaj rotorja, če je dostopen.
- Ni takoj kritična, vendar je vredna pozornosti.
Visok PPF (nad 2,0 mm/s)
- Velika ekscentričnost ali težava z zračno režo.
- Prisotni so močni stranski pasovi.
- Nevarnost stika rotorja s statorjem.
- naraščajoče elektromagnetne sile, ki pospešujejo poškodbe.
- Načrtujte popravilo ali zamenjavo.
V praksi analitik redko presoja PPF ločeno. Prenosni dvokanalni analizator, kot je npr. Balanset-1A, ki se uporablja na ohišju ležaja, zajame spekter in razreši stranske pasove okoli PPF - in, kar je prav tako pomembno, potrdi, ali je prevladujoča komponenta elektromagnetna ali preprosti 1× vrh mehanske okvare. Ta razlika odloča o vsem, kar sledi: elektromagnetni podpis vas pošlje v notranjost motorja, medtem ko čisti 1× vrh, ki izgine v trenutku, ko se prekine napajanje, kaže na neravnovesje lahko popravite z uravnoteženje polja rotorja na mestu.
5. Povezava z drugimi motoričnimi frekvencami
PPF je en ton v prenatrpanem spektru motorjev, zato je prepoznavanje njegovega položaja v primerjavi s sosednjimi toni polovica uspeha. Tipična hierarhija za 4-polni motor s 1750 vrtljaji na minuto pri 60 Hz napajanju je:
- Hitrost teka (1×): približno 29 Hz.
- Pogostost zdrsa: običajno 1-3 Hz.
- Frekvenca omrežja: 50 ali 60 Hz.
- PPF: P × hitrost teka - tukaj približno 117 Hz.
- 2× frekvenca linije: 100 ali 120 Hz.
- Frekvenca prehoda rotorja: število rotorskih palic × število vrtljajev.
Tesen razmik med PPF, 2× linijska frekvenca in višji red harmoniki prav zato je elektromagnetne napake tako lahko zamenjati - in zakaj je odločilna stranska pasovna struktura in ne samo amplituda. Če slika ostaja dvoumna, je dokončen preizkus izklop napajanja: elektromagnetna komponenta takoj izgine skupaj s poljem, medtem ko mehanska komponenta razpade šele, ko se rotor umiri.
6. Metode popravljanja
Za mehansko ekscentričnost
- Zamenjajte obrabljene ležaje, da obnovite pravilno centriranje rotorja
- Popravite ukrivljeno gred ali zamenjajte rotor.
- Če je napaka posledica napake pri namestitvi, ponovno namestite rotor.
- Preverite poravnavo čelnega zvona in zategnjenost vijakov.
Za ekscentričnost proizvodnje
- V težjih primerih je morda treba rotor ali stator ponovno izdelati.
- Zamenjajte motor, če je to ekonomsko upravičeno.
- Če vibracije ostanejo v sprejemljivih mejah, pogoj sprejmite.
- Dokumentirajte ga kot osnovo za primerjavo v prihodnosti.
Za težave z zračno režo
- Preverite stanje ležaja in ga zamenjajte, če je obrabljen.
- Preverite osni položaj rotorja.
- Preverite, ali je okvir popačen ali ima težave s končnim zvonom.
- Na dostopnih mestih izmerite dejansko zračno vrzel.
Če povzamemo, je frekvenca prehoda polov specifična vibracijska komponenta motorja, ki odpira okno za elektromagnetno interakcijo med rotorjem in statorjem ter enakomernost zračne reže. Če inženir obvlada njen izračun, prepozna podpise stranskih pasov in prebere njene amplitudne trende, lahko zanesljivo diagnosticira elektromagnetne napake in usmeri vzdrževalna prizadevanja na pravo mesto namesto iskanja mehanskega vzroka, ki ga nikoli ni bilo.
