Förstå trasiga rotorstänger

Anordningar

Bärbar balanserare & vibrationsanalysator Balanset-1A

$2,358.31

Delar

Vibrationssensor

$107.47

Delar

Optisk sensor (laservarvtalsmätare)

$148.07

Anordningar

Balanset-4

$8,123.32

Delar

Magnetiskt stativ i storlek 60 kgf

$54.93

Delar

Reflekterande tejp

$11.94

Anordningar

Dynamisk balanserare "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definition: Vad är trasiga rotorstänger?

Trasiga rotorstänger är fullständiga brott på strömskenorna i kortslutningsmotorers rotorer. Detta är i huvudsak samma tillstånd som defekter i rotorstången men betonar specifikt fullständigt stångbrott snarare än sprickor eller högresistiva anslutningar. När en eller flera stänger går sönder kan inte elektrisk ström flyta genom dessa stänger, vilket skapar elektromagnetisk asymmetri som producerar karakteristiska vibration och nuvarande signaturer med sidband på glidfrekvens avstånd runt löphastigheten.

Trasiga rotorstänger är särskilt lömska eftersom de skapar ett kaskadliknande felläge: en trasig stång ökar strömmen och spänningen i intilliggande stänger, vilket gör att de successivt går sönder. Om det inte upptäcks tidigt (en trasig stång) kan tillståndet snabbt försämras till flera trasiga stänger och katastrofalt rotorfel som kräver motorbyte.

Hur rotorstänger går sönder

Termisk utmattning (vanligast)

Upprepade uppvärmnings- och kylcykler:

• Startström: Under motorstart, rotorström 5–7× normal (låst rotorläge)
• Termisk expansion: Aluminiumstänger expanderar avsevärt (koefficient 23 µm/m/°C)
• Tvång: Järnkärnan expanderar mindre (12 µm/m/°C), vilket begränsar stångens expansion
• Stress: Differentiell expansion skapar termisk spänning i stänger
• Trötthet: Upprepade startcykler orsakar lågcyklig utmattning
• Sprickinitiering: Vanligtvis vid övergången mellan stång och ände av ring (högspänningspunkt)

Mekanisk stress

• Centrifugalkrafter vid höga hastigheter
• Elektromagnetiska krafter under drift och start
• Vibrationer från externa källor
• Stötbelastning vid starter eller belastningsförändringar

Tillverkningsfel

• Porositet: Hålrum i rotorer av gjuten aluminium
• Dålig bindning: Otillräcklig bindning mellan stång och kärna
• Materialinnehåll: Föroreningar i gjutning
• Svaga ändringsfogar: Dåliga kopplingar mellan svärd och ände

Driftsförhållanden

• Frekvent start: Varje start är en termisk och mekanisk stresshändelse
• Högtröghetsbelastningar: Långa accelerationstider ökar belastningen på stången
• Backningstjänst: Pluggning skapar extrema strömmar
• Enfas: Drift med enfas rotorstänger med förlorad överbelastning

Den karakteristiska sidbandssignaturen

Varför sidband visas

Det distinkta diagnostiska mönstret:

1. Trasig stång kan inte leda ström, vilket skapar elektrisk asymmetri
2. Asymmetri roterar med slirfrekvens (skillnaden mellan synkron hastighet och rotorhastighet)
3. Skapar momentpulsering vid 2× slirfrekvens
4. Momentpulsering modulerar 1× vibration från mekanisk obalans
5. Resultat: sidband vid körhastighet ± glidfrekvensintervall

Vibrationsmönster

• Central topp: 1× körhastighet (fr)
• Nedre sidband: fr – fs (där fs = glidfrekvens)
• Övre sidband: fr + fs
• Flera sidband: fr ± 2fs, fr ± 3fs när svårighetsgraden ökar
• Symmetri: Sidband symmetriska runt 1× topp

Exempel

4-polig, 60 Hz motor vid full belastning:

• Synkron hastighet: 1800 varv/min
• Faktisk hastighet: 1750 varv/min (29,17 Hz)
• Slirning: 50 varv/min (0,833 Hz)
• Vibrationstoppar vid: 28,3 Hz, 29,17 Hz, 30,0 Hz
• Bruten stapel bekräftad av symmetriska sidband vid ±0,833 Hz

Nuvarande signatur (MCSA)

Motorströmsanalys visar liknande mönster:

• Central topp: Linjefrekvens (50 eller 60 Hz)
• Sidband: fline ± 2fs (obs: 2× glidfrekvens i ström, inte 1×)
• Exempel: 60 Hz motor med 1 Hz eftersläpning → sidband vid 58 Hz och 62 Hz
• Fördel: Icke-invasiv, kan övervakas kontinuerligt
• Känslighet: Upptäcker ofta trasiga stänger tidigare än vibrationer

Progressionsstadier

Enkel trasig stång

• Små sidband uppträder (20-40% av 1× topp)
• Lätt vridmomentpulsering (kanske inte märkbar)
• Motorprestanda nästan normal
• Kan fungera i månader med övervakning
• Ersättning bör planeras

Flera intilliggande trasiga stänger

• Starka sidband (> 50% av 1× topp)
• Märkbar vridmomentpulsering
• Ökad glidning och temperatur
• Progressionen accelererar när intilliggande staplar överhettas
• Ersättning akut (veckor)

Allvarligt tillstånd

• Sidband kan överstiga 1× toppamplitud
• Kraftig momentpulsering som påverkar driven utrustning
• Hög vibration och temperatur
• Risk för ändringsfel eller fullständigt rotorhaveri
• Omedelbar ersättning krävs

Bästa praxis för detektion

Vibrationsanalys

• Använd högupplöst FFT (< 0,2 Hz upplösning) för att lösa upp sidband
• Testa motorn under belastning (sidbanden är mer framträdande med strömflödet)
• Beräkna förväntad slirfrekvens för motorn
• Sökspektrum för symmetriska sidband vid ±fs runt 1×
• Trend sidbandsamplitud över tid

MCSA-testning

• Kläm fast strömprober på motorkablarna
• Avläs strömvågform och beräkna FFT
• Leta efter sidband vid flinjen ± 2fs
• Jämför med en sund motorisk baslinje
• Kan upptäcka innan vibrationssymptomen försvinner

Korrigerande åtgärder

Omedelbar respons

• Öka övervakningsfrekvensen (månadsvis → veckovis → dagligen)
• Spåra sidbandets amplitudtillväxthastighet
• Beställ reservmotor eller planera rotorbyte
• Minska arbetscykeln om möjligt (minimera starter)
• Dokumentera progression för felanalys

Reparationsalternativ

• Rotorbyte: Mest tillförlitlig för stora motorer (> 100 hk)
• Omgjutning av rotor: Specialiserade verkstäder kan omgjuta aluminiumskivor
• Motorbyte: Ofta mest ekonomiskt för små motorer (< 50 hk)
• Undersökning av grundorsak: Ta reda på varför stängerna gick sönder för att förhindra att de återkommer

Förebyggande

• Använd mjukstartare eller frekvensomriktare för att minska startström och termisk stress
• Begränsa startfrekvensen för belastningar med hög tröghet
• Specificera motorer klassade för faktisk driftcykel (motorer med frekvent start för högcykler)
• Säkerställ tillräcklig motorventilation och kylning
• Skydda mot enfasförhållanden

Trasiga rotorstänger, även om de bara står för 10–15% av motorfelen, skapar distinkta sidbandssignaturer för slirfrekvensen som möjliggör tillförlitlig tidig upptäckt genom vibrations- eller strömanalys. Att förstå den termiska utmattningsmekanismen, känna igen det karakteristiska sidbandsmönstret och implementera tillståndsövervakning möjliggör planerat motorbyte innan enskilda stångfel utvecklas till katastrofala flerstångsfel och förlängda oplanerade driftstopp.

---

← Tillbaka till huvudmenyn