மோட்டார்களில் மின் அதிர்வெண்ணைப் புரிந்துகொள்ளுதல்
Electrical frequency — இது லைன் அதிர்வெண், மெயின்ஸ் அதிர்வெண் அல்லது பவர் அதிர்வெண் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது — இது மின்னோட்ட மோட்டார்கள் மற்றும் பிற மின்சாதனங்களுக்கு வழங்கப்படும் மாறுதிசை மின்னோட்டத்தின் அதிர்வெண் ஆகும். உலகளவில் இரண்டு தரநிலைகள் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன: வட அமெரிக்கா, தென் அமெரிக்காவின் சில பகுதிகள் மற்றும் சில ஆசிய நாடுகளில் 60 Hz, மேலும் ஐரோப்பா, பெரும்பாலான ஆசியா, ஆப்பிரிக்கா மற்றும் ஆஸ்திரேலியா முழுவதும் 50 Hz. இந்த ஒற்றை எண் விநியோகத்தில் உள்ள ஒவ்வொரு AC மோட்டாரின் ஒத்திசைவு வேகத்தையும் நிர்ணயிக்கிறது மற்றும் மின்காந்த விசைகளின் ஒரு குடும்பத்தை உருவாக்குகிறது — எனவே vibration கூறுகள் — லைன் அதிர்வெண்ணின் மடங்குகளில்.
In motor vibration analysis, லைன் அதிர்வெண் மற்றும் அதன் இசைவொத்திகள், குறிப்பாக இரட்டை லைன் அதிர்வெண் (2×f), மின்காந்தப் பிரச்சினைகள், ஸ்டேட்டர் கோளாறுகள் மற்றும் காற்று-இடைவெளி ஒழுங்கின்மைகளுக்கான முக்கிய நோயறிதல் குறிகாட்டிகள் ஆகும். அவற்றைச் சரியாகப் படிப்பது தான், அதே இயந்திரத்தில் ஒரு மின் கோளாற்றை ஒரு இயந்திரவியல் கோளாற்றிலிருந்து வேறுபடுத்தி அறிய ஒரு பகுப்பாய்வாளரை அனுமதிக்கிறது spectrum.
1. மோட்டார் வேகத்துடனான தொடர்பு
Synchronous speed
ஒரு AC தூண்டல் மோட்டாருக்கு, சுழலும் காந்தப் புலத்தின் ஒத்திசைவு வேகம் லைன் அதிர்வெண் மற்றும் முனைகளின் எண்ணிக்கையால் நிர்ணயிக்கப்படுகிறது:
Nsync = (120 × f) / P — where Nsync என்பது RPM-ல் ஒத்திசைவு வேகம், f என்பது Hz-ல் மின் அதிர்வெண், மேலும் P என்பது முனைகளின் எண்ணிக்கை.
The actual running speed எப்போதும் ஒத்திசைவை விட சற்று குறைவாகவே இருக்கும், ஏனெனில் ஒரு தூண்டல் ரோட்டார் முறுக்குவிசையை உருவாக்க சறுக்க வேண்டும்.
Common motor speeds
On a 60 Hz விநியோகத்தில் ஒத்திசைவு வேகங்கள் 2-முனை மோட்டாருக்கு 3600 RPM (சேவையில் சுமார் 3550 RPM), 4-முனைக்கு 1800 RPM (சுமார் 1750 RPM), 6-முனைக்கு 1200 RPM (சுமார் 1170 RPM) மற்றும் 8-முனைக்கு 900 RPM (சுமார் 875 RPM). ஒரு 50 Hz விநியோகத்தில் அதே முனை எண்ணிக்கைகள் 3000 RPM (சுமார் 2950 RPM உண்மையில்), 1500 RPM (சுமார் 1450), 1000 RPM (சுமார் 970) மற்றும் 750 RPM (சுமார் 730) ஆகியவற்றைத் தருகின்றன. அந்த மோட்டார் சறுக்கு மற்றும் உண்மையான RPM கணிப்பான் ஒரு பெயர்ப்பலகை மற்றும் அளவிடப்பட்ட வேகத்தை நேரடியாக இந்த எண்களாக மாற்றுகிறது.
Slip frequency
ஒத்திசைவு மற்றும் உண்மையான வேகத்திற்கு இடையேயான இடைவெளி slip frequency:
fs = (Nsync − Nactual) / 60
- வழக்கமான சறுக்கு ஒத்திசைவு வேகத்தின் 1–5% ஆக இருக்கும்.
- இதன் விளைவாக ஏற்படும் சறுக்கு அதிர்வெண் வழக்கமாக வெறும் 1–3 Hz மட்டுமே.
- இது சுமையைச் சார்ந்தது — மோட்டார் கடினமாக வேலை செய்யும்போது சறுக்கு அதிகரிக்கிறது.
- ரோட்டார் மின் கோளாறுகளைக் கண்டறிவதற்கு இது மையமானது, ஏனெனில் ரோட்டார்-பட்டை கோளாறுகள் முனை-கடப்பு அதிர்வெண்ணில் அதிர்வை மாடுலேட் செய்கின்றன, இது சறுக்கை முனைகளின் எண்ணிக்கையால் பெருக்கியதாகும்.
2. Electromagnetic Vibration Components
இரட்டை லைன் அதிர்வெண் (ஆதிக்கம் செலுத்தும் கூறு)
மிக முக்கியமான மின்காந்த கூறு 2×f-ல் அமைகிறது — 60 Hz விநியோகத்தில் 120 Hz, 50 Hz விநியோகத்தில் 100 Hz. ஸ்டேட்டர் மற்றும் ரோட்டாருக்கு இடையேயான காந்த ஈர்ப்பு ஒவ்வொரு மின் சுழற்சிக்கும் இருமுறை துடிப்பதால் இது எழுகிறது. ஒவ்வொரு AC மோட்டாரிலும் சிறிதளவு இயல்பானது, எனவே அதன் இருப்பு மட்டும் ஒரு கோளாறல்ல; இருப்பினும், உயர்ந்த மற்றும் ஏறிக்கொண்டிருக்கும் 2×f ஒரு பிரச்சினையைச் சுட்டிக்காட்டுகிறது stator சிக்கல்கள், an uneven air gap, அல்லது காந்த சமனின்மை.
Line frequency (1×f)
லைன் அதிர்வெண்ணிலேயே உள்ள ஒரு கூறு — 50 அல்லது 60 Hz — வழக்கமாக 2×f-ஐ விட வீச்சில் குறைவாக இருக்கும். இது ஒரு விநியோக-மின்னழுத்த சமனின்மையைக் காட்டிக்கொடுக்கலாம் மேலும் ஸ்டேட்டர்-சுருள் கோளாறுகளுடன் இணைந்து வரலாம்.
Higher harmonics
4×f, 6×f மற்றும் அதற்கு மேலான கூறுகள் (60 Hz அமைப்பில் 240 Hz, 360 Hz) ஆரோக்கியமான மோட்டாரில் பொதுவாக குறைவாக இருக்கும். அவை வளரும்போது அவை சுருள் பிரச்சினைகள் அல்லது கரு-பதிவு (லேமினேஷன்) சிக்கல்களைக் குறிக்கலாம்.
3. நির்ணয় முக்கியத்துவம்
Normal 2×f amplitude
நல்ல நிலையில் உள்ள ஒரு மோட்டாரில் 2×f கூறு வழக்கமாக 1× அதிர்வின் சுமார் 10%-க்குக் கீழ் இருக்கும் running-speed அளவு, காலப்போக்கில் ஒப்பீட்டளவில் நிலையாக இருக்கும், மேலும் பெரும்பாலும் ஆரத்திசையில் (radially) வலிமையாக இருந்தாலும் அனைத்துத் திசைகளிலும் தோன்றும். அந்த இயல்பான அளவை நிறுவுவதே பிற்காலத்தில் ஏற்படும் உயர்வை அர்த்தமுள்ளதாக்குகிறது.
உயர்ந்த 2×f மற்றும் அதன் பொருள்
- Stator winding issues: சுருள்-இடை-சுருள் குறுக்குச் சுற்றுகள் (turn-to-turn shorts) அல்லது கட்ட சமனின்மை காலப்போக்கில் 2×f-ஐ உயர்த்துகின்றன, பெரும்பாலும் வெப்பநிலை உயர்வுடனும் கட்டங்களுக்கிடையே அளவிடக்கூடிய மின்னோட்ட சமனின்மையுடனும்.
- காற்று-இடைவெளி மையமின்மை (Air-gap eccentricity): ரோட்டரால் ஏற்படும் சீரற்ற இடைவெளி eccentricity அல்லது bearing wear creates unbalanced magnetic pull, 2×f-ஐ உயர்த்தி மற்றும் pole-pass frequencies ஒன்றாக — இயந்திரவியல் மற்றும் மின்காந்த விளைவுகளின் கலவை.
- Soft foot or frame resonance: if a soft foot அல்லது சட்டகத்தின் இயல்பு அதிர்வெண் lies near 2×f, அமைப்பு அதிர்வுநிலை மின்காந்த அதிர்வை பெருக்குகிறது; பின்னர் சட்டக அதிர்வு தாங்கி அதிர்வை வெகுவாக மீறுகிறது, மேலும் தீர்வாக கட்டமைப்பு விறைப்பாக்கம் அல்லது கூடுதல் ஈரமாக்கல் (damping) சேர்ப்பது ஆகும்.
4. Variable-Frequency Drives
ஒரு VFD வேண்டுமென்றே வெளியீட்டு அதிர்வெண்ணை மாற்றுகிறது — பொதுவாக 0–120 Hz — மேலும் மோட்டார் வேகம் அதைப் பின்தொடர்கிறது, எனவே 2×f மற்றும் துருவ-கடப்பு கூறுகள் உட்பட ஒவ்வொரு மின்காந்த அதிர்வெண்ணும் நிலையான 50 அல்லது 60 Hz-இல் இருப்பதற்குப் பதிலாக இயக்கி வெளியீட்டுடன் அளவிடப்படுகிறது. அந்த இயக்கம் அதிர்வுக்கு நடைமுறை விளைவுகளைக் கொண்டுள்ளது:
- Switching frequencies: PWM கேரியர் அடிப்படை அதிர்வெண்ணுக்கு மேல் kHz-வரம்பு கூறுகளை செலுத்துகிறது.
- Bearing currents: தண்டு சரியாக நிலத்தடி இணைப்பு (grounded) செய்யப்படாவிட்டால், உயர்-அதிர்வெண் மின்னோட்டங்கள் தாங்கிகளில் குழிகளை ஏற்படுத்தி வரிசையமைக்கலாம் (fluting).
- Torsional vibration: torque pulsations appear at various frequencies.
- Resonance excitation: ஊசலாடும் மாறுபடும் வேகம் கட்டமைப்பு ஒத்திசைவுகள் (resonances) வழியாகச் சென்று அதிர்வை தற்காலிகமாகப் பெருக்கலாம்.
5. Practical Diagnosis Examples
Case 1 — high 2×f vibration
சுமார் 1750 RPM-இல் இயங்கும் 4-துருவ 60 Hz மோட்டார், அதன் சுமார் 2 mm/s ஆன 1× இயக்க-வேக அளவைவிட வெகு உயர்ந்த 6 mm/s-இல் ஒரு 120 Hz கூறைக் காட்டுகிறது. ஆற்றல் இயக்க வேகத்தில் அல்லாமல் மின்வரி அதிர்வெண்ணின் இருமடங்கில் குவிந்திருப்பதால், இந்த அறிகுறி இயந்திரவியல் சிக்கலைவிட ஸ்டேட்டார்-சுருள் சிக்கல் அல்லது காற்று-இடைவெளி மையமின்மையைக் குறிக்கிறது unbalance. பின்னர் வெப்பப் படமாக்கல் ஸ்டேட்டாரில் ஒரு வெப்பப் புள்ளியை வெளிப்படுத்துகிறது மற்றும் கட்டங்களுக்கிடையே மின்னோட்ட சமனின்மை அளவிடப்படுகிறது, இது நோயறிதலை உறுதிப்படுத்துகிறது; சரிசெய்யும் நடவடிக்கை மோட்டாரை மறுசுருளமைப்பது அல்லது மாற்றுவது ஆகும்.
Case 2 — sidebands around running speed
1× ± நழுவல்-தொடர்பான இடைவெளியில் (சில Hz) உச்சங்கள் தோன்றுகின்றன, இது பாடநூல் தரத்திலான கையொப்பமாகும் ভাঙা rotor বার. மோட்டார் மின்னோட்ட கையொப்ப பகுப்பாய்வு (Motor current signature analysis) வழங்கல் மின்னோட்டத்தில் அதே sideband வடிவத்தைக் காட்டுகிறது, மேலும் காலப்போக்கில் பக்க-இசைப்பட்டை (sideband) வீச்சைக் கண்காணிப்பது மாற்றீட்டைத் திட்டமிடுவதற்கான முன்னோட்ட நேரத்தை வழங்குகிறது. இரண்டு சந்தர்ப்பங்களும் பரந்த குடும்பத்திற்குள் அமைகின்றன மின் பிழைகள் இயந்திரவியல் சிக்கல்களிலிருந்து பிரித்தறிய அதிர்வு பகுப்பாய்வு நன்கு பொருத்தமானது.
6. கண்காணிப்பு சிறந்த நடைமுறைகள்
Spectrum setup
பகுப்பாய்வு 2×f மற்றும் அதன் இசைவொலிகளை (harmonics) கைப்பற்றும் வகையில் அதிகபட்ச அதிர்வெண்ணை 500 Hz-க்கு மேல் அமைக்கவும், மேலும் நெருக்கமாக இடைவெளியிடப்பட்ட பக்க-இசைப்பட்டைகளைப் பிரிக்க போதுமான தெளிவுத்திறனைத் தேர்ந்தெடுக்கவும் — நழுவல்-அதிர்வெண் வேலைக்கு சுமார் 0.5 Hz தெளிவுத்திறனைவிட சிறந்தது. மின்காந்த மற்றும் இயந்திரவியல் கூறுகள் திசைகளுக்கிடையே வேறுபட்டு பரவுவதால், கிடைமட்டமாகவும், செங்குத்தாகவும், அச்சுவழியாகவும் அளவிடவும்.
Baselines and trending
ஒரு மோட்டார் புதியதாக இருக்கும்போது அல்லது புதிதாக மறுசுருளமைக்கப்பட்டபோது 2×f வீச்சைப் பதிவு செய்யவும், வசதியில் உள்ள ஒவ்வொரு மோட்டார் வகைக்கும் இயல்பான அளவுகளை நிறுவவும், மேலும் எச்சரிக்கை வரம்புகளை அமைக்கவும் — பொதுவாக baseline 2×f-க்கு இரண்டு முதல் மூன்று மடங்கு. பின்னர் முக்கியமான அளவுருக்களைப் போக்காக்கவும்: 2× மின்வரி-அதிர்வெண் வீச்சு, துருவ-கடப்பு கூறுகள், பக்க-இசைப்பட்டை வீச்சுகள் மற்றும் வடிவங்கள், ஒட்டுமொத்த அதிர்வு அளவு, மற்றும் வழக்கமான தாங்கி-நிலை குறிகாட்டிகள். அந்த மதிப்புகள் காலப்போக்கில் எவ்வாறு நகர்கின்றன என்பதை ஒழுங்கான trend analysisமூலம் கவனிப்பதே ஒற்றை நிறமாலையை முன்கூட்டிய எச்சரிக்கையாக மாற்றுகிறது.
7. களத்தில் அதை அளவிடுதல்
மின்னியல் கையொப்பத்தை இயந்திர கையொப்பத்திலிருந்து பிரிப்பது, வீச்சு, அதிர்வெண் மற்றும் phase ஆகியவற்றின் தெளிவான அளவீட்டுடன் தொடங்குகிறது Balanset-1A ஆகியவை இயந்திரத்தில். போன்ற கையடக்கம் இரண்டு-தடம் கருவி FFT நிறமாலையையும், இந்தக் கூறுகளை இயங்கும் வேகத்திற்கும் அதன் இசைவொலிகளுக்கும் எதிராக துல்லியமாக நிலைநிறுத்துவதற்குத் தேவையான ஒத்திசைவு குறிப்புத் தரவையும் கைப்பற்றுகிறது; இதன் மூலம் 100 அல்லது 120 Hz அருகே உள்ள உச்சம் மின்காந்தமானதா அல்லது வெறுமனே ஒரு கட்டமைப்பு மறுமொழியா என்பதை உறுதிப்படுத்த உதவுகிறது. மேலும் ஒரு மின்னியல் காரணம் நிராகரிக்கப்பட்டு, எஞ்சிய unbalance ஆனது 1× அதிர்வின் உண்மையான இயக்கியாக அடையாளம் காணப்பட்டவுடன், அதே கருவி field balancing ஆனது அதைச் சரிசெய்கிறது — இதன் மூலம் மின்வழி-அதிர்வெண் அறிவை பணியிட தளத்தில் நேரடியாகச் செயல்படுத்த முடிகிறது.
ஒரு AC மோட்டார் எவ்வாறு இயங்குகிறது, எவ்வாறு செயலிழக்கிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்ள மின்னியல் அதிர்வெண் அடிப்படையானது. ஒரு அதிர்வு நிறமாலையில் மின்வழி-அதிர்வெண் கூறுகளை — அனைத்திற்கும் மேலாக 2×f-ஐ — அடையாளம் கண்டு, அவற்றுக்குப் பின்னால் உள்ள மின்காந்த நிகழ்வுகளை அறிந்துகொள்வது, இயந்திர மற்றும் மின்னியல் கோளாறுகளுக்கு இடையே உள்ள முக்கியமான கோட்டை வரைய ஒரு பகுப்பாய்வாளருக்கு உதவுகிறது, மேலும் சரியான கண்டறிதல் மற்றும் திருத்த நடவடிக்கையை வழிநடத்த உதவுகிறது.
