Разумевање кварова електромотора
Дефиниција: Шта су моторни дефекти?
Моторни дефекти Кварови и кварови у електромоторима, укључујући механичке проблеме (кварови лежајева, контакт ротора и статора, проблеми са вратилом), електромагнетне проблеме (ломови роторских шипки, кварови намотаја статора, неправилности ваздушног зазора) и комбиноване електромеханичке проблеме. Ови дефекти стварају карактеристичне... вибрација и електричне потписе који се могу детектовати путем vibration analysis, анализа струјних сигнала мотора (MCSA) и термално снимање.
Електромотори су међу најчешћим машинама у индустријским постројењима, а њихови кварови узрокују значајне непланиране застоје и трошкове одржавања. Разумевање специфичних начина кварова мотора и дијагностичких техника омогућава рано откривање и планирано одржавање, спречавајући катастрофалне кварове и оптимизујући поузданост мотора.
Категорије моторних кварова
1. Механички дефекти (заједнички за све ротирајуће машине)
- Неравнотежа: Асиметрија масе ротора, 1× вибрација
- Кварови лежајева: Најчешћи квар мотора (~50% кварова мотора)
- Неусклађеност: Неусклађеност спојнице мотора и оптерећења, 2× вибрација
- Механичка лабавост: Лабава монтажа, крајње звоно или компоненте ротора
- Проблеми са вратилом: Савијене или напукле осовине
2. Електромагнетни дефекти (специфични за мотор)
Електрични дефекти ротора
- Сломљене шипке ротора: Преломљени проводни штапови у роторима кавезног типа (кварови мотора 10-15%)
- Напукли завршни прстенови: Преломи у прстеновима кратког споја који спајају роторске шипке
- Порозност ротора: Шупљине у ливеном ротору које утичу на електрична својства
- Зглобови високе отпорности: Лоше везе између шипки и завршних прстенова
Електрични дефекти статора
- Кварови намотавања: Пробој изолације, кратки спојеви између навоја, кварови између фаза (30-40% кварова мотора)
- Кварови у земљи: Квар изолације намотаја на раму
- Оштећење завојнице: Термичка деградација, механичка оштећења, контаминација
Проблеми са ваздушним зазором
- Ексцентрични ротор: Неуједначен ваздушни зазор услед производње или хабања
- Трљање: Контакт ротора и статора услед квара лежаја или неусклађености
- Магнетно повлачење: Неуравнотежене магнетне силе из асиметрије ваздушног зазора
3. Комбиновани електромеханички дефекти
- Проблеми са температуром: Прегревање услед преоптерећења, лоше вентилације или електричних кварова
- Проблеми са вентилацијом: Блокирани или оштећени вентилатори за хлађење
- Спој између електричног и механичког: Електрични кварови који узрокују механичке вибрације и обрнуто
Вибрациони сигнали моторних дефекта
Сломљене шипке ротора
Један од најважнијих недостатака специфичних за мотор:
- Учесталост: Бочне траке око брзине вожње при размаку од ±(фреквенција клизања)
- Узорак: 1× ± fs, где је fs = фреквенција клизања (типично 1-3 Hz за моторе од 60 Hz)
- Амплитудна модулација: Струја и обртни момент флуктуирају на 2× фреквенцији клизања
- Зависност од оптерећења: Бочне траке су израженије под оптерећењем
- Напредак: Амплитуда се повећава како се више шипки ломи
Проблеми са статором
- Учесталост: 2× фреквенција мреже (120 Hz за моторе од 60 Hz, 100 Hz за 50 Hz)
- Узрок: Асиметрија магнетне силе услед кварова намотаја
- Додатно: Може видети хармонике линијске фреквенције
- Електромагнетна бука: Чујно зујање на 2× линијској фреквенцији
Ексцентрични ротор (варијанта ваздушног зазора)
- Фреквенције: Фреквенција пролаза пола и њени хармоници
- Узорак: (Број полова × брзина трчања) ± брзина трчања
- Магнетни дисбаланс: Ствара радијалне вибрације чак и ако је механички балансиран
- Комбиновани ефекат: И механички (ексцентричност) и електромагнетни (променљива релукција)
Методе детекције
Анализа вибрација
- Стандардни брзи прелаз Фурта (FFT): Идентификује механичке дефекте и електромагнетне фреквенције
- Анализа бочних опсега: Критично за откривање проблема са роторским шипкама и ваздушним зазором
- Фреквенције лежаја: Анализа коверте за откривање дефеката лежајева
- Трендови: Пратите амплитуде током времена да бисте открили развој кварова
Анализа струјног потписа мотора (MCSA)
- Анализирајте фреквентни спектар струје мотора
- Детекција електричних кварова без сензора вибрација
- Посебно ефикасан за кварове роторских шипки и намотаја статора
- Може се обавити онлајн без прекида рада
- Допуњује анализу вибрација
Термално снимање
- Инфрацрвене камере откривају вруће тачке
- Кварови намотаја показују локализовано загревање
- Блокаде вентилације видљиве као врућа подручја
- Проблеми са лежајевима показују повишене температуре лежајева
- Услови преоптерећења показују општи пораст температуре
Електрично испитивање
- Отпорност изолације: Тестирање мегаомметром открива погоршање намотаја
- Индекс поларизације: Означава стање изолације
- Хипот тестирање: Проверава интегритет изолације под високим напоном
- Тренутни салдо: Измерите струју у свакој фази (дисбаланс указује на проблеме)
Статистика уобичајених кварова мотора
Разумевање релативних фреквенција помаже у одређивању приоритета праћења:
- Кварови лежајева: ~50% кварова мотора
- Кварови намотаја статора: ~30-35%
- Дефекти ротора: ~10-15%
- External Factors: ~5% (контаминација, животна средина, итд.)
Стратегије превентивног одржавања
Праћење стања
- Квартална или месечна истраживања вибрација
- Континуирано праћење критичних мотора
- Термовизијска истраживања (годишње или полугодишње)
- Анализа струје мотора (периодична или континуирана)
- Праћење трендова свих параметара ради раног откривања промена
Рутинско одржавање
- Подмазивање: Поново подмазати лежајеве према распореду (обично 6-12 месеци)
- Чишћење: Уклоните прашину и остатке из расхладних канала
- Затезање: Проверите монтажне вијке, спојеве терминала
- Инспекција: Визуелни преглед на оштећења, прегревање, контаминацију
- Тестирање: Периодично испитивање отпора изолације
Балансирање и поравнање
- Одржавајте добро квалитет равнотеже да би се смањило оптерећење лежајева
- Precision поравнање вратила на погоњену опрему
- Периодично проверавајте поравнање (годишње или након одржавања)
Анализа узрока
Када дође до кварова мотора, идентификујте основне узроке како бисте спречили поновно појављивање:
Кварови лежајева
- Испитајте: Адекватност подмазивања, извори контаминације, поравнање, нивои вибрација
- Уобичајени узроци: Прекомерно подмазивање, погрешна врста масти, неусклађеност, прекомерне вибрације
Електрични кварови
- Испитајте: Радни услови, квалитет напона, радни циклус, адекватност хлађења
- Уобичајени узроци: Преоптерећење, неравнотежа напона, једнофазност, блокирано хлађење
Механички кварови
- Испитајте: Карактеристике оптерећења, квалитет инсталације, радно окружење
- Уобичајени узроци: Ударна оптерећења, неусклађеност, лоша инсталација, контаминирана околина
Примене у индустрији и стандарди
- НЕМА МГ-1: Стандарди перформанси и испитивања мотора
- ИЕЦ 60034: Међународни стандарди за моторе, укључујући ограничења вибрација
- IEEE 43: Стандарди испитивања изолације
- ИСО 20816: Критеријуми јачине вибрација за електромоторе
Кварови електромотора представљају значајан део кварова индустријске опреме. Разумевање карактеристичних знакова механичких, електричних и електромагнетних кварова, у комбинацији са свеобухватним праћењем стања коришћењем анализе вибрација, анализе струје и термовизијског снимања, омогућава рано откривање кварова и стратегије предиктивног одржавања које максимизирају поузданост мотора и минимизирају непланиране застоје.