Дијагностиковање електричних кварова у АЦ моторима помоћу анализе вибрација
Електрични кварови У АЦ индукционим моторима постоје дефекти у магнетном колу — статору, ротору или ваздушном јазу између њих — који се откривају вибрацијама. Иако Анализа вибрација се најчешће повезује са механичким проблемима као што су неравнотежа и дефекти лежаја, то је такође моћан начин за проналажење електричних кварова. Електрични кварови генеришу пулсирајуће магнетичке силе које натерају статор и ротор да вибрирају; те вибрације се преносе кроз оквир мотора и лако се уочавају помоћу акцелерометар. Уметност је у препознавању образаца везаних за фреквенцију напајања и број полова мотора.
1. Увод: Електрични кварови као извор вибрација
Кључ за дијагностиковање електричних кварова је у тражењу специфичних пикова на фреквенцијама повезаним са фреквенцијом напојне мреже — 50 Hz или 60 Hz у зависности од региона — и са бројем полова у мотору. Пошто су ови утицаји магнетног, а не искључиво механичког карактера, два трага их разликују од обичних механичких кварова: њихове фреквенције се усклађују са напајањем, а не са брзином ротора, и многе се мењају у зависности од оптерећења мотора. Класични дијагностички тест је смањење оптерећења уз праћење спектра; пик који нестаје када се оптерећење уклони готово је сигурно електричног порекла. Јасно разумевање електрична фреквенција и моторни клизање потврђује сваку од доњих дијагноза.
2. Кварови статора
Problemi sa statorom — labavo gvožđe, labavi namotaji ili kratko spojene lamele — mogu učiniti stator ekscentričnim ili deformisanim, stvarajući neujednačeno magnetno polje oko provrta. Rezultat je tipično magnetna sila koja pulsira dvostrukom mrežnom frekvencijom.
- Вибрациони отисак: najčešći pokazatelj je povišen vrh na 2× фреквенција мреже (2×FЛ). Za motor od 60 Hz to je 120 Hz (7200 CPM); za motor od 50 Hz to je 100 Hz (6000 CPM). Imajte na umu da vrh 2×FЛ nije jedinstven za kvarove statora — mogu ga povećati i neravnoteža napona napajanja, ekscentricitet vazdušnog zazora i rezonanca rama.
- Карактеристике: два пута ФЛ vrh je obično stabilniji i manje osetljiv na opterećenje od potpisa rotorskih šipki, ali nije garantovano konstantan — potvrdite dijagnozu proverama fazne struje i poređenjem opterećenog i neopterećenog spektra. Vibracija je često najveća u smeru nožica statora, gde je ram najkrutiji prema pulsirajućem privlačenju. Дефекти статора лако се могу помешати са механичким лабавост при 2× брзини трчања, па су тест оптерећења и прецизно мерење фреквенције важни.
3. Кварови ротора (поломљене роторске шипке)
Пукнуте или сломљене роторске шипке су чест квар код асинхроних индукционих мотора. Када шипка пукне, то нарушава проток струје у роторском кавезу, изазива локализовано загревање и пулсирајући обртни момент који модулише вибрације на радној брзини.
- Вибрациони отисак: класични знак поломљене шипке ротора је фреквенција поласног пролаза (FP) бочне траке преко брзина трчања (1×) врх и свој хармоници.
- Фреквенција поласних пролаза (FP): брзина којом ротор пролази поред ротирајућег магнетног поља, израчуната као ФP = број полова × фреквенција клизања, где је фреквенција пролизгавања разлика између синхроне брзине поља и стварне брзине вратила.
- Карактеристике: потражите пик 1× оквирен двома јасним бочним тракама, једну на (1× + FP) и један на (1× − FP). Како се оштећење погоршава, појављују се бочне траке и око 2× и 3× хармоника. За разлику од кварова на статору, овај отисак је веома осетљив на оптерећење — бочне траке расту са повећањем оптерећења и могу потпуно нестати при беспотоку.
4. Ексцентрични ваздушни зазор
The ваздушни јаз је мали размак између ротора и статора. Ако није једнолик око отвора, резултат је неуравнотеженост магнетно привлачење што приморава ротор да вибрира.
- Статичка екцентрицитет: Ротор се врти центрирано у својим лежајевима, али је језгро статора неправилног облика, па је најуже место јаза фиксирано у простору.
- Динамичка екцентричност: сам ротор није округан или је померен из центра, па се најуже место јаза врти заједно са ротором — стање које је тесно повезано са екцентричност ротора.
- Вибрациони отисак: statički ekscentricitet tipično podiže stabilan vrh na 2×FЛ, jer se tačka uskog zazora ne pomera. Dinamička ekscentričnost moduliše zazor dok se rotor okreće, stvarajući vibraciju na 1× radne brzine i bočne trake frekvencije prolaska polova — na 2×FЛ ± ФP i oko harmonika radne brzine. U praksi ta dva efekta često koegzistiraju, dajući složen kombinovani obrazac.
5. Потврда и најбоље праксе
Електрични кварови се налазе близу компоненти брзине рада у спектру, па је дисциплиновано мерење од суштинског значаја да би се разликовали.
- Спектар високе резолуције: Дијагностиковање електричних кварова захтева високу резолуцију БФТ спектар са довољно линија за раздвајање хармоника брзине трчања од хармоника мрежне фреквенције и њихових близу распоређених бочних појасева. А зум ФФТ је често једини начин да се бочне траке при спуштеној фреквенцији чисто реше.
- Потребна је критична количина: За проблеме са ротор-барром мотор мора да ради под значајним оптерећењем — обично изнад 75% — да би се дефект показао. Промена оптерећења уз праћење пикова је најпоузданији теренски дискриминатор између електричних и механичких извора.
- Забележите га на терену: преносиви двоканални анализатор као што је Balanset-1A бележи спектар и синхронизовану брзину рада мотора на месту, чинећи једноставним означавање 2×FЛ страничне појасеве фреквенција на статорском врху или зависне од оптерећења пре него што се приступи демонтажи — и, када се испостави да је прави кривац механичка неуравнотеженост, до избалансирајте ротор током исте посете.
- Потврдите помоћу других технологија: дијагнозе се могу потврдити анализом потписа моторне струје (MCSA) или са инфрацрвена термографија, што открива локализовано загревање изазвано сломљеним шипкама или кратким спојем у ламинацијама. Укрштена провера у односу на ширу породицу моторни дефекти избегава мешање електричног квара са механичким.
