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
Проблеми са статором — лабаво гвожђе, лабави намотаји или кратко спојене ламеле — могу учинити статор ексцентричним или деформисаним, стварајући неуједначено магнетно поље око проврта. Резултат је типично магнетна сила која пулсира двоструком мрежном фреквенцијом.
- Вибрациони отисак: најчешћи показатељ је повишен врх на 2× фреквенција мреже (2×FЛ). За мотор од 60 Hz то је 120 Hz (7200 CPM); за мотор од 50 Hz то је 100 Hz (6000 CPM). Имајте на уму да врх 2×ФЛ није јединствен за кварове статора — могу га повећати и неравнотежа напона напајања, ексцентрицитет ваздушног зазора и резонанца рама.
- Карактеристике: два пута ФЛ врх је обично стабилнији и мање осетљив на оптерећење од потписа роторских шипки, али није гарантовано константан — потврдите дијагнозу проверама фазне струје и поређењем оптерећеног и неоптерећеног спектра. Вибрација је често највећа у смеру ножица статора, где је рам најкрутији према пулсирајућем привлачењу. Дефекти статора лако се могу помешати са механичким лабавост при 2× брзини обртања, 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 обртања (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
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: статички ексцентрицитет типично подиже стабилан врх на 2×ФЛ, јер се тачка уског зазора не помера. Динамичка ексцентричност модулише зазор док се ротор окреће, стварајући вибрацију на 1× радне брзине и бочне траке фреквенције проласка полова — на 2×ФЛ ± ФP и око хармоника радне брзине. У пракси та два ефекта често коегзистирају, дајући сложен комбиновани образац.
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.
