Diagnostisera elektriska fel i växelströmsmotorer

1. Introduktion: Elektriska fel som vibrationskälla

Medan vibrationsanalys är vanligtvis förknippat med mekaniska fel som obalans och lagerdefekter, det är också ett mycket kraftfullt verktyg för att upptäcka problem i AC-induktionsmotorer. Elektriska fel genererar pulserande magnetiska krafter som får motorns stator och rotor att vibrera. Dessa vibrationer överförs genom motorramen och kan detekteras av en accelerometer.

Nyckeln till att diagnostisera elektriska fel är att leta efter specifika mönster vid frekvenser relaterade till den elektriska nätfrekvensen (50 eller 60 Hz) och antalet poler i motorn.

2. Statorfel

Statorproblem, såsom löst järn, glapp i spolen eller kortslutna lamineringar, kan göra att statorn blir excentrisk eller förvrängd. Detta resulterar i ett ojämnt magnetfält.

• Vibrationssignatur: Den primära indikatorn på ett statorfel är en vibrationstopp med hög amplitud vid 2X linjefrekvensen (2xFL)För en 60 Hz-motor är detta 120 Hz (7200 CPM). För en 50 Hz-motor är detta 100 Hz (6000 CPM).
• Egenskaper: Denna 2xFL-topp har vanligtvis en mycket stabil amplitud och är inte känslig för motorns belastning. Vibrationen är ofta högst i riktning mot statorns monteringsfötter.

3. Rotorfel (trasiga rotorstänger)

Spruckna eller trasiga rotorstänger är ett vanligt felläge i AC-induktionsmotorer. När en stång går sönder störs strömflödet i rotorn, vilket orsakar en lokal uppvärmning och ett pulserande vridmoment.

• Vibrationssignatur: Det klassiska tecknet på problem med rotorstången är polpassfrekvensens (FP) sidband runt körhastighet (1X) topp och dess övertoner.
• Polpassfrekvens (FP): Detta är den hastighet med vilken rotorn "glider" förbi statorns roterande magnetfält. Det beräknas som: FP = Antal poler × SlirfrekvensSlirfrekvensen är skillnaden mellan magnetfältets synkrona hastighet och rotorns faktiska rotationshastighet.
• Egenskaper: Leta efter en 1X-topp med två tydliga sidband, ett vid (1X + FP) och ett annat vid (1X – FP). Allt eftersom rotorskadorna blir allvarligare kan du även se sidband runt 2X- och 3X-övertonerna. Till skillnad från statorproblem är denna signatur mycket känslig för belastning. Sidbanden kommer att öka i amplitud när motorns belastning ökar och kan försvinna helt under tomgångsförhållanden.

4. Excentrisk luftspalt

Luftgapet är det lilla mellanrummet mellan rotorn och statorn. Om detta mellanrum inte är jämnt runtom skapar det en obalanserad magnetisk dragningskraft, vilket tvingar rotorn att vibrera.

• Statisk excentricitet: Rotorn är centrerad i lagren, men statorkärnan är orund. Luftgapets smalaste punkt är fixerad i rymden.
• Dynamisk excentricitet: Själva rotorn är orund, så den smalaste punkten i luftspalten roterar med rotorn.
• Vibrationssignatur: Båda typerna av excentricitet producerar sidband för polpassfrekvensen (FP) runt 2X linjefrekvenstoppen (2xFL). I allvarliga fall kan man se ett komplext mönster av sidband vid 2xFL ± FP och även sidband runt övertonerna för drifthastigheten.

5. Bekräftelse och bästa praxis

• Högupplöst spektrum: Att diagnostisera elektriska fel kräver hög upplösning FFT-spektrum för att tydligt separera hastighetsövertonerna från nätfrekvensövertonerna och deras sidband.
• Belastningen är kritisk: Vid problem med rotorstången *måste* motorn vara under betydande belastning (vanligtvis >75%) för att defekten ska vara synlig.
• Bekräfta med andra tekniker: Elektriska fel kan bekräftas med hjälp av andra tekniker som motorströmsanalys (MCA) eller infraröd termografi, som kan upptäcka lokal uppvärmning orsakad av trasiga rotorstänger eller kortslutna lamineringar.

← Tillbaka till huvudmenyn