Шта је магнетна сила? Неуравнотежена магнетна сила у моторима • Преносни балансер, анализатор вибрација "Balanset" за динамичко балансирање дробилица, вентилатора, малчера, пужева на комбајнима, вратила, центрифуга, турбина и многих других ротора Шта је магнетна сила? Неуравнотежена магнетна сила у моторима • Преносни балансер, анализатор вибрација "Balanset" за динамичко балансирање дробилица, вентилатора, малчера, пужева на комбајнима, вратила, центрифуга, турбина и многих других ротора

Шта је магнетна сила? Неуравнотежена магнетна сила у моторима

Објавио admin на

Разумевање магнетног привлачења у електромоторима

Дефиниција: Шта је магнетно привлачење?

Магнетно повлачење (такође се назива неуравнотежена магнетна сила или UMP) је нето радијална електромагнетна сила која се развија у електромоторима и генераторима када ваздушни зазор између ротора и статора није равномеран. Када је ротор ван центра (ексцентричан) у отвору статора, ваздушни зазор постаје мањи на једној страни, а већи на супротној страни. Пошто је магнетна сила обрнуто пропорционална квадрату растојања зазора, магнетна сила је много јача на страни са мањим зазором, стварајући нето силу која вуче ротор ка тој страни.

Магнетно привлачење ствара вибрација на двоструко већој фреквенцији електричне мреже (120 Hz за моторе од 60 Hz, 100 Hz за моторе од 50 Hz), може значајно скренути ротор, убрзати хабање лежајева и у тешким случајевима довести до катастрофалног контакта ротора и статора. То представља спрегу између механичке ексцентричности и електромагнетних сила која може створити позитивну повратну спрегу која доводи до прогресивног квара.

Физички механизам

Равномерни ваздушни зазор (нормално стање)

  • Ротор центриран у отвору статора
  • Ваздушни зазор једнак по целом обиму (обично 0,3-1,5 мм)
  • Магнетне силе са свих страна уравнотежују се и поништавају
  • Нето радијална сила ≈ нула
  • Минималне електромагнетне вибрације

Ексцентрични ваздушни зазор (UMP услов)

Када је ротор ван центра:

  1. Асиметрија празнине: Једна страна има мањи размак (нпр. 0,5 мм), супротна страна већи (нпр. 1,0 мм)
  2. Закон инверзног квадрата: Магнетна сила ∝ 1/gap², тако да је сила на страни са малим зазором много јача
  3. Нето сила: Неуравнотежене силе се не поништавају, стварајући нето привлачење према страни са малим размаком
  4. Величина: Може бити од стотина до хиљада фунти чак и код умерених мотора
  5. Смер: Увек према страни са најмањим размаком

Зашто 2× Линијска фреквенција?

Магнетно привлачење пулсира на 2× електричној фреквенцији:

  • Трофазна наизменична струја ствара обртно магнетно поље
  • Јачина магнетног поља пулсира на 2× мрежној фреквенцији (својствено трофазним системима)
  • Са ексцентричним ротором, ова пулсација ствара вибрације брзином од 2×f
  • Мотор од 60 Hz → вибрације од 120 Hz
  • Мотор од 50 Hz → вибрације од 100 Hz

Узроци неуравнотеженог магнетног повлачења

Хабање лежајева

  • Најчешћи узрок развоја УМП-а
  • Зазор лежаја омогућава ротору да се окреће ван центра
  • Гравитација повлачи ротор надоле, смањујући доњи ваздушни зазор
  • УМП повлачи ротор даље ван центра
  • Позитивне повратне информације: УМП убрзава хабање лежајева

Производне толеранције

  • Ексцентричност ротора: Ротор није савршено округао или није центриран на вратилу
  • Ексцентричност отвора статора: Отвор статора није концентричан са монтажним површинама
  • Грешке при монтажи: Крајња звона нису поравната, ротор је нагнут током монтаже
  • Слагање толеранција: Акумулација малих грешака ствара мерљиву ексцентричност

Оперативни узроци

  • Термални раст: Диференцијално ширење које утиче на једнообразност ваздушног зазора
  • Изобличење кадра: Мекана стопа или оквир за монтажу савијања напрезања
  • Деформација вратила: Силе оптерећења или спојнице савијају вратило
  • Проблеми са фондацијом: Слегање или погоршање померања положаја мотора

Ефекти и последице

Директни ефекти

  • Радијална сила на ротору: Непрекидно повлачење на једну страну
  • Преоптерећење лежаја: Један лежај носи додатно оптерећење од магнетног повлачења
  • Вибрација при 2×f: Повишена електромагнетна компонента вибрација
  • Деформација вратила: Магнетна сила савија вратило, погоршавајући ексцентричност

Механизам прогресивног отказа

УМП може створити самопојачавајући циклус отказа:

  1. Почетна ексцентричност (од хабања лежајева или производње)
  2. Магнетно привлачење се развија према страни малог зазора
  3. Сила додатно скреће ротор, смањујући зазор још више
  4. Јаче магнетно привлачење из мањег зазора
  5. Убрзано хабање лежајева на оптерећеној страни
  6. Повећање ексцентричности и магнетне привлачности
  7. Евентуални контакт ротора и статора и катастрофалан квар

Секундарна штета

  • Убрзано отказивање лежајева услед асиметричног оптерећења
  • Могуће трљање ротора и статора које оштећује обе компоненте
  • Савијање вратила или трајни лук
  • Оштећење намотаја статора услед удара ротора
  • Губитак ефикасности због неоптималног ваздушног зазора

Детекција и дијагноза

Вибрациони потпис

  • Примарни индикатор: Повишена 2× фреквенција мреже (120 Hz или 100 Hz)
  • Типичан образац: 2×f амплитуда > 30-50% од 1× вибрације брзине рада
  • Потврда: Вибрација при 2×f није пропорционална механичкој неравнотежи
  • Независност од оптерећења: 2×f амплитуда релативно константна са оптерећењем (за разлику од механичких извора)

Разлика у односу на друге 2×f изворе

Извор Карактеристике
Неусклађеност 2× брзина рада (не 2× фреквенција мреже); високе аксијалне вибрације
Магнетно повлачење 2× мрежна фреквенција (120/100 Hz); електромагнетно порекло
Кварови статора 2× фреквенција мреже; присутан је струјни дисбаланс
Резонанција оквира 2× фреквенција мреже; вибрације рама >> вибрације лежаја

Додатни дијагностички тестови

Мерење ваздушног зазора

  • Измерите ваздушни зазор на више места по обиму (захтева демонтажу мотора)
  • Ексцентричност > 10% просечног зазора указује на проблем
  • Документујте минималне и максималне вредности размака

Тренутна анализа

  • Мерење фазних струја за балансирање
  • Неравнотежа може пратити УМП
  • Спектар приказује 2× компоненту фреквенције линије

Тест без оптерећења

  • Покрените мотор одвојено без оптерећења
  • Ако вибрација од 2×f остане висока, то указује на електромагнетни извор (квар UMP-а или статора)
  • Ако 2×f значајно падне, то указује на механичко неусклађење.

Квантификација магнетне силе привлачења

Приближна формула

Сила УМП-а може се проценити:

  • F ∝ (ексцентричност / зазор) × снага мотора
  • Сила се линеарно повећава са ексцентричношћу
  • Сила се драматично повећава са мањим размацима
  • Већи мотори производе пропорционално веће силе

Типичне магнитуде

  • Мотор од 10 КС, ексцентричност 10%: Снага од ~50-100 фунти
  • Мотор од 100 КС, ексцентричност 20%: ~500-1000 фунти силе
  • Мотор од 1000 КС, ексцентричност 30%: ~5000-10.000 фунти силе
  • Утицај: Ове силе значајно оптерећују лежајеве и могу да деформишу вратила

Методе корекције

За ексцентричност изазвану лежајевима

  • Замените истрошене лежајеве да бисте вратили правилно центрирање ротора
  • Користите лежајеве са мањим толеранцијама ако се ексцентричност понавља
  • Проверите да ли је избор лежаја адекватан за оптерећења мотора, укључујући и UMP
  • Проверите да ли лежај лежи на вратилу и у крајњим звонима

За производну ексцентричност

  • Мањи случајеви (< 10%): Прихвати и прати да ли је вибрација прихватљива
  • Умерено (10-25%): Размотрите поновно бушење статора или машинску обраду ротора
  • Тешко (> 25%): Потребна је замена мотора или велика преправка
  • гаранција: Ексцентричност производње може бити предмет гаранције за нове моторе

За проблеме са монтажом/инсталацијом

  • Проверите поравнање крајњег звона и обртни момент завртња
  • Тачно меко стопало услови
  • Уверите се да оквир није деформисан напрезањима при монтажи
  • Проверите да ли има напрезања цеви или сила спојнице која извлачи мотор из положаја

Стратегије превенције

Дизајн и избор

  • Наведите моторе са малим толеранцијама ваздушног зазора за критичне примене
  • Изаберите квалитетне моторе од реномираних произвођача
  • Већи ваздушни зазори смањују магнитуду UMP-а (али смањују ефикасност)
  • Размотрите дизајн магнетних лежајева за екстремне примене

Инсталација

  • Пажљиво поравнање током инсталације
  • Проверите да ли је мека стопала уклоњена пре коначног причвршћивања вијцима
  • Проверите аксијални положај ротора и плутање
  • Уверите се да су крајња звона правилно поравната и затегнута

Одржавање

  • Замените лежајеве пре него што дође до прекомерног хабања
  • Праћење трендова вибрација 2× фреквенције линије
  • Периодично равнотежа и верификацију поравнања
  • Одржавајте мотор чистим како бисте спречили блокаде хлађења које доводе до термичке деформације

Посебна разматрања

Велики мотори

  • Силе УМП-а могу бити огромне (тоне силе)
  • Избор лежаја мора узети у обзир оптерећења УМП-а
  • Прорачуни деформације вратила треба да укључују УМП
  • Праћење ваздушног зазора може се уградити у велике критичне моторе

Мотори велике брзине

  • Центрифугалне силе се комбинују са УМП-ом
  • Потенцијал за нестабилност ако је УМП превелик
  • Толеранције уског ваздушног зазора су критичне

Вертикални мотори

  • Гравитација не центрира ротор као код хоризонталних мотора
  • УМП може повући ротор на било коју страну
  • Аксијални лежај мора бити адекватан за тежину ротора плус било коју аксијалну компоненту УМП-а

Однос према другим проблемима са моториком

УМП и ексцентричност ротора

  • Ексцентричност узрокује УМП
  • УМП може погоршати ексцентричност (позитивна повратна спрега)
  • Оба стварају вибрације, али на различитим фреквенцијама (1× наспрам 2×f)

Кварови UMP-а и статора

  • Оба производе вибрације 2× линијске фреквенције
  • Кварови статора такође показују тренутну неравнотежу
  • УМП од ексцентричности без струје неравнотеже
  • Могу коегзистирати: квар статора И ексцентричност

УМП и век трајања лежајева

  • УМП повећава радијална оптерећења лежајева
  • Смањује век трајања лежаја (Век трајања ∝ 1/Оптерећење³)
  • Ствара асиметрично хабање лежајева
  • Један лежај може прерано да откаже, док је други прихватљив

Магнетно привлачење представља важну спрегу између механичких и електромагнетних феномена у електромоторима. Разумевање УМП-а као извора вибрација двоструке линијске фреквенције, његовог односа према ексцентричности ваздушног зазора и његовог потенцијала за стварање прогресивног квара услед преоптерећења лежајева омогућава правилну дијагнозу и корекцију овог специфичног стања мотора.

← Назад на главни индекс

Categories:
WhatsApp