Kuptimi i Frekuencës së Kalimit të Shufrave të Motorit
Frekuenca e kalimit të shufrave të motorit — e quajtur gjithashtu frekuenca e kalimit të shufrave të rotorit, frekuenca e brazdave të rotorit, ose thjesht kalimi i shufrave — është frekuenca me të cilën shufrat e rotorit të një motori asinkron me rotor kafaz squirrel kalojnë pranë brazdave dhe mbështjelljeve të statorit. Ajo është e barabartë me numrin e shufrave të rotorit shumëzuar me frekuencën rrotulluese të rotorit, kështu që ndodhet shumë mbi shpejtësinë e rrotullimit, zakonisht midis rreth 200 dhe 2000 Hz, në varësi të madhësisë dhe shpejtësisë së motorit. Në një motor të shëndetshëm, është një vijë e qetë, me amplitudë të ulët në spektri i vibrimeve, por kur ajo rritet, tregon eksentriciteti midis rotorit dhe statorit, hapësira e ajrit probleme, ose parregullsi të tjera elektromagnetike. Ajo lidhet ngushtë me, por është e dallueshme nga, defekte të shufrave të rotorit — shufrat e thyera shfaqen me brezat anësorë të vendosura në intervale të frekuencës së kalimit të poleve (numri i poleve × frekuenca e rrëshqitjes) rreth 1×, dhe jo duke rritur vetë vijën e kalimit të shufrave.
1. Llogaritja e Frekuencës së Kalimit të Shufrave
Formula
RBPF = Nb × N / 60, ku RBPF është frekuenca e kalimit të shufrave të rotorit në Hz, Nb është numri i shufrave të rotorit, dhe N është shpejtësia e rotorit në RPM.
Struktura e formulës është e njëjtë me atë që qëndron pas çdo frekuence të numërimit të dhëmbëve ose flatrave, si p.sh. frekuenca e kontaktit të dhëmbëve ose frekuenca e kalimit të lopatave: numëro elementet përsëritëse, shumëzo me sa shpesh ato kthehen. Meqenëse numri i shufrave është zakonisht i madh, rezultati bie mirë brenda zonës me frekuencë të lartë të spektrit.
Shembuj të zgjidhur
Motor i vogël: 28 shufra rotori në 1750 RPM japin RBPF = 28 × 1750 / 60 = 817 Hz.
Motor i madh: 56 shufra rotori në 3550 RPM japin RBPF = 56 × 3550 / 60 = 3313 Hz.
Vini re se vija e kalimit të shufrave e makinës më të madhe ngjitet mbi 3 kHz — një kujtesë e dobishme se zinxhiri i matjes duhet të arrijë atë nivel për ta parë atë. Nëse dëshironi të shndërroni shpejt shpejtësinë e rrotullimit dhe numrat e rendit në frekuenca, kalkulatori i frekuencës harmonike kryen llogaritjet aritmetike.
Gjetja e numrit të shufrave
- Konsultoni pllakën e specifikave të motorit ose fletën e të dhënave të prodhuesit.
- Numëroni ato vizualisht nëse rotori është i aksesueshëm gjatë një riparimi.
- Llogaritni mbrapsht nga një pik qartësisht i identifikuar në spektrin e vibrimeve.
- Prisni afërsisht 16 deri në 80 shufra, në varësi të madhësisë së motorit dhe numrit të poleve.
2. Mekanizmi Fizik
Ndërveprimi rotor-stator
Frekuenca e kalimit të shufrave lind nga ndërveprimi magnetik, jo nga kontakti mekanik:
- Shufrat e rotorit bartin rrymë të induktuar dhe krijojnë shqetësime lokale në fushën magnetike.
- Ndërsa rotori rrotullohet, çdo shufër kalon pranë brazdave të statorit njëra pas tjetrës.
- Rezistenca magnetike (reluktanca) rritet dhe bie ndërsa shufrat vihen në vijë me, e më pas kalojnë mes, dhëmbëve të statorit.
- Kjo prodhon një forcë të vogël elektromagnetike pulsuese mbi strukturën.
- Shpejtësia e pulsimit është e barabartë me shpejtësinë me të cilën kalojnë shufrat — frekuenca e kalimit të shufrave.
Hapësira e ajrit uniforme kundrejt asaj jouniforme
- Hapësira e ajrit uniforme: kontributet e forcës nga shufrat në anët e kundërta të rotorit anulohen kryesisht, duke lënë një amplitudë të ulët të RBPF-së.
- Rotor ekscentrik: ndërveprimi bëhet asimetrik, anulimi shpërbëhet, dhe amplituda e RBPF-së rritet.
- Vlera diagnostikuese: prandaj lartësia e vijës së RBPF-së është një tregues i drejtpërdrejtë i shkallës së uniformitetit të hapësirës së ajrit.
3. Rëndësia diagnostikuese
Gjendje normale
- Ekziston një pik i RBPF-së, por shumë i vogël — shpesh nën 0.5 mm/s.
- Mund të jetë vështirë i dukshëm mbi nivelin e zhurmës së sfondit.
- Nuk ka brinjë anësore që e rrethojnë.
- Kjo firmë konfirmon një boshllëk ajri uniform dhe përqendricitet të mirë rotor-stator.
Çfarë ju tregon një RBPF i lartë
Ekscentriciteti i boshllëkut të ajrit. Rotori qëndron jashtë qendrës në zgavrën e statorit, amplituda e RBPF-së rritet dhe mund të shfaqen brinjë anësore në ±1× të shpejtësisë së rrotullimit. Modeli i ngjan mënyrës se si frekuenca e kalimit të poleve rritet nën të njëjtin defekt.
Keqrreshtimi rotor-stator. Kur boshti i rotorit nuk është paralel me boshtin e statorit, boshllëku i ajrit ndryshon përgjatë gjatësisë së motorit, duke ngritur si RBPF-në ashtu edhe harmonikat e saj.
Shufra rotori të thyera ose të dëmtuara. Kjo është një firmë krejtësisht tjetër: shufrat e thyera krijojnë brinjë anësore rreth 1× me distancë të barabartë me frekuencën e kalimit të poleve, në vend që të ngrenë vijën e kalimit të shufrave. Shihni shufrave të thyera të rotorit dhe defekte të shufrave të rotorit për detajet e plota diagnostikuese.
4. Dallimi i frekuencës së kalimit të shufrave nga frekuencat e tjera
RBPF kundrejt frekuencave të kushinetave
- RBPF: zakonisht 200–3000 Hz, e përcaktuar nga konstruksioni i motorit.
- Frekuencat e kushinetave: zakonisht 50–500 Hz për kushinetat e motorit.
- Si të dallohet: llogaritini të dyja dhe krahasojini me kulmet e vëzhguara.
- Kini kujdes për mbivendosje: në motorët e mëdhenj RBPF mund të bjerë në të njëjtin brez me frekuencat e defektit të kushinetës, prandaj konfirmoni burimin para se të veproni.
RBPF kundrejt frekuencës së vrimave të statorit
- Kalimi i vrimave të statorit: numri i vrimave të statorit × shpejtësia e rrotullimit — rrallë domethënëse.
- RBPF: numri i shufrave të rotorit × shpejtësia e rrotullimit — vërehet më shpesh.
- Të dyja të pranishme: në disa motorë do t'i shihni të dyja, dhe ndarja e tyre varet nga njohja e numrit të shufrave dhe vrimave.
5. Zbatimi praktik
Kur të monitorohet RBPF
- Kur dyshohet për një problem të boshllëkut të ajrit.
- Pas zëvendësimit të një kushinete, për të verifikuar që rotori është i centruar saktë.
- Kur frekuenca e rrjetit 2× është e lartë, gjë që mund të shoqërojë ekscentricitetin.
- Kur vendoset një vlerë bazë për një motor të ri ose të rimbështjellë.
- Si kontroll cilësie pas riparimit të motorit.
Konsiderata për matjen
- Diapazoni i frekuencës së analizuesit duhet të tejkalojë me lehtësi dyfishin e RBPF-së (Fmaks. > 2 × RBPF) për ta kapur atë pa aliasing.
- Një akselerometri zakonisht nevojitet në vend të një sensor shpejtësie, sepse frekuencat janë të larta.
- Matni në kornizën e motorit ose në karkasën e kushinetës.
- Krahasoni gjithmonë me një vlerë bazë ose me motorë të tjerë të shëndetshëm të ngjashëm.
6. Ku përshtatet kalimi i shufrave në diagnostikimin e motorit
Është e dobishme t'i mbani të ndara qartë dy firmat e rotorit të motorit. Vija e kalimit të shufrave flet për gjeometrinë e boshllëkut të ajrit; shufrat e thyera flasin për integritetin elektrik të kafazit. Në praktikë të dyja mund të jenë të pranishme njëkohësisht, prandaj një vlerësim i plotë i defekteve elektrike kontrollon për secilin prej tyre:
- Defektet e shufrave të rotorit: brinjë anësore rreth 1× të shpejtësisë së rrotullimit me distancë të barabartë me frekuencën e kalimit të poleve.
- Probleme RBPF: amplitudë e lartë në vetë vijën e kalimit të shufrave (shufra × shpejtësi).
- Ato mund të bashkëekzistojnë: ekscentriciteti dhe shufrat e thyera nuk përjashtojnë njëra-tjetrën.
- Diagnostikim gjithëpërfshirës: kontrolloni të dy modelet për të plotësuar pamjen e përgjithshme.
Ky lloj diagnostikimi elektromagnetik me frekuencë të lartë është gjysma e vlerësimit të gjendjes së motorit me induksion; gjysma tjetër është bota mekanike me frekuencë të ulët e çekuilibrimi dhe mospërputhja. Një instrument portativ me dy kanale si Balanset-1A mbulon atë anë mekanike, duke kapur amplitudën dhe fazën 1× të nevojshme për të balancuar rotorin në kushinetat e tij dhe për të verifikuar rezultatin — një plotësim natyral i kontrolleve spektrale të motorit të përshkruara këtu.
Frekuenca e kalimit të shufrave të rotorit (bar pass frequency), megjithëse monitorohet më rrallë se frekuencat e kushinetave apo shenjat e shufrave të thyera, mbart vlerë të vërtetë diagnostikuese për uniformitetin e boshllëkut ajror (air-gap) dhe koncentricitetin rotor-stator. Njohja e mënyrës si llogaritet dhe si njihet në një spektër plotëson pamjen diagnostikuese për vlerësimin e gjendjes së motorëve me induksion me rotor kafaz (squirrel-cage).
