ทำความเข้าใจเกี่ยวกับความถี่ไฟฟ้าในมอเตอร์

อุปกรณ์

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

อะไหล่

Vibration sensor

$107.47

อะไหล่

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

อุปกรณ์

Balanset-4

$8,123.32

อะไหล่

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

อะไหล่

Reflective tape

$11.94

อุปกรณ์

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

คำจำกัดความ: ความถี่ไฟฟ้าคืออะไร?

ความถี่ไฟฟ้า (หรือที่เรียกว่าความถี่สาย, ความถี่หลัก หรือความถี่ไฟฟ้า) คือความถี่ของกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) ที่จ่ายให้กับมอเตอร์ไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ ความถี่ไฟฟ้ามาตรฐานสองความถี่ทั่วโลกคือ 60 เฮิรตซ์ (เฮิรตซ์) ในอเมริกาเหนือ บางส่วนของอเมริกาใต้ และบางประเทศในเอเชีย และ 50 เฮิรตซ์ในยุโรป เอเชียส่วนใหญ่ แอฟริกา และออสเตรเลีย ความถี่นี้กำหนดความเร็วซิงโครนัสของมอเตอร์ AC และสร้างแรงแม่เหล็กไฟฟ้าลักษณะเฉพาะและ การสั่นสะเทือน ส่วนประกอบที่ความถี่ของเส้นหลายเท่า.

ในมอเตอร์ vibration analysis, ความถี่ไฟฟ้าและฮาร์มอนิกส์ (โดยเฉพาะความถี่เส้น 2×) เป็นตัวบ่งชี้การวินิจฉัยที่สำคัญสำหรับปัญหาแม่เหล็กไฟฟ้า ปัญหาสเตเตอร์ และความผิดปกติของช่องว่างอากาศ.

ความสัมพันธ์กับความเร็วของมอเตอร์

การคำนวณความเร็วแบบซิงโครนัส

สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำกระแสสลับ ความเร็วซิงโครนัสจะถูกกำหนดโดยความถี่ไฟฟ้า:

• เอ็น_{ซิงค์} = (120 × ฟ) / พ
• ที่ไหน N_{ซิงค์} = ความเร็วซิงโครนัส (RPM)
• f = ความถี่ไฟฟ้า (Hz)
• P = จำนวนขั้วในมอเตอร์

ความเร็วมอเตอร์ทั่วไป

สำหรับระบบ 60 เฮิรตซ์

• มอเตอร์ 2 ขั้ว: 3600 RPM แบบซิงโครนัส (จริง ~3550 RPM พร้อมสลิป)
• มอเตอร์ 4 ขั้ว: 1800 RPM แบบซิงโครนัส (จริง ~1750 RPM)
• มอเตอร์ 6 ขั้ว: 1200 RPM แบบซิงโครนัส (จริง ~1170 RPM)
• มอเตอร์ 8 ขั้ว: 900 รอบต่อนาทีแบบซิงโครนัส (จริง ~875 รอบต่อนาที)

สำหรับระบบ 50 เฮิรตซ์

• มอเตอร์ 2 ขั้ว: 3000 RPM แบบซิงโครนัส (จริง ~2950 RPM)
• มอเตอร์ 4 ขั้ว: 1500 RPM แบบซิงโครนัส (จริง ~1450 RPM)
• มอเตอร์ 6 ขั้ว: 1,000 รอบต่อนาทีแบบซิงโครนัส (จริง ~970 รอบต่อนาที)
• มอเตอร์ 8 ขั้ว: 750 รอบต่อนาทีแบบซิงโครนัส (จริง ~730 รอบต่อนาที)

ความถี่การลื่น

ความแตกต่างระหว่างความเร็วแบบซิงโครนัสและความเร็วจริง:

• ความถี่การลื่น (fs) = (N_{ซิงค์} – น._{แท้จริง}) / 60
• ความลื่นไถลทั่วไป: 1-5% ของความเร็วซิงโครนัส
• ความถี่สลิปโดยทั่วไปคือ 1-3 เฮิรตซ์
• ขึ้นอยู่กับโหลด: การลื่นไถลจะเพิ่มขึ้นตามโหลด
• สำคัญสำหรับการวินิจฉัยข้อบกพร่องทางไฟฟ้าของโรเตอร์

ส่วนประกอบการสั่นสะเทือนแม่เหล็กไฟฟ้า

ความถี่สาย 2× (สำคัญที่สุด)

ส่วนประกอบการสั่นสะเทือนแม่เหล็กไฟฟ้าที่โดดเด่น:

• ระบบ 60 เฮิรตซ์: 2 × 60 = ส่วนประกอบการสั่นสะเทือน 120 เฮิรตซ์
• ระบบ 50 เฮิรตซ์: 2 × 50 = ส่วนประกอบการสั่นสะเทือน 100 เฮิรตซ์
• สาเหตุ: แรงแม่เหล็กระหว่างสเตเตอร์และโรเตอร์เต้นเป็นจังหวะที่ความถี่เส้นคู่
• อยู่เสมอ: ลักษณะปกติของมอเตอร์ AC ทั้งหมด (แอมพลิจูดต่ำปกติ)
• แอมพลิจูดที่สูงขึ้น: บ่งชี้ถึงปัญหาสเตเตอร์ ปัญหาช่องว่างอากาศ หรือความไม่สมดุลของแม่เหล็ก

ความถี่เส้น (1×f)

• ส่วนประกอบ 50 เฮิรตซ์ หรือ 60 เฮิรตซ์
• โดยทั่วไปแอมพลิจูดจะต่ำกว่า 2×f
• สามารถบ่งชี้ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายได้
• อาจปรากฏพร้อมกับความผิดปกติของขดลวดสเตเตอร์

ฮาร์โมนิกส์ระดับสูง

• 4×f, 6×f เป็นต้น (240 Hz, 360 Hz สำหรับระบบ 60 Hz)
• สามารถบ่งชี้ปัญหาการม้วนหรือปัญหาการเคลือบแกนได้
• โดยทั่วไปแอมพลิจูดจะต่ำในมอเตอร์ที่มีสุขภาพดี

ความสำคัญของการวินิจฉัย

แอมพลิจูดปกติ 2×f

• โดยทั่วไป < 10% ของการสั่นสะเทือน 1× (ความเร็วในการทำงาน)
• ค่อนข้างคงที่ตลอดเวลา
• มีอยู่ทุกทิศทางแต่บ่อยครั้งที่แรงที่สุดในแนวรัศมี

ความสูง 2×f บ่งชี้ถึงปัญหา

ปัญหาการพันขดลวดสเตเตอร์

• การลัดวงจรแบบเทิร์นต่อเทิร์น เฟสไม่สมดุล
• แอมพลิจูด 2×f เพิ่มขึ้นตามเวลา
• อาจมีอุณหภูมิสูงขึ้นร่วมด้วย
• ความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าที่วัดได้ระหว่างเฟส

ความเยื้องศูนย์ของช่องว่างอากาศ

• ช่องว่างอากาศที่ไม่สม่ำเสมอจากความเยื้องศูนย์ของโรเตอร์หรือการสึกหรอของตลับลูกปืน
• สร้างแรงดึงดูดแม่เหล็กที่ไม่สมดุล
• ความถี่ 2×f และโพลพาสสูงขึ้น
• การผสมผสานระหว่างผลทางกลและแม่เหล็กไฟฟ้า

การสั่นสะเทือนของเท้าหรือเฟรม

• หากความถี่ธรรมชาติของมอเตอร์เฟรมใกล้ 2×f
• การสั่นพ้องเชิงโครงสร้างขยายการสั่นสะเทือนแม่เหล็กไฟฟ้า
• การสั่นสะเทือนของเฟรมสูงกว่าการสั่นสะเทือนของลูกปืนมาก
• สามารถแก้ไขได้โดยการเสริมความแข็งแรงโครงสร้างหรือลดแรงสั่นสะเทือนของโครง

ไดรฟ์ความถี่แปรผัน (VFD)

ผลกระทบของ VFD ต่อความถี่ไฟฟ้า

• VFD สร้างความถี่เอาต์พุตที่แปรผัน (โดยทั่วไปคือ 0-120 เฮิรตซ์)
• ความเร็วมอเตอร์แปรผันตามความถี่เอาต์พุต VFD
• ความถี่แม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดปรับขนาดตามความถี่เอาต์พุต VFD
• การสลับ PWM สร้างส่วนประกอบความถี่สูงเพิ่มเติม

ปัญหาการสั่นสะเทือนเฉพาะ VFD

• การสลับความถี่: ส่วนประกอบช่วง kHz จากการสลับ PWM
• กระแสแบริ่ง: กระแสไฟฟ้าความถี่สูงสามารถทำลายตลับลูกปืนได้
• การสั่นสะเทือนแบบบิด: การสั่นของแรงบิดที่ความถี่ต่างๆ
• การกระตุ้นด้วยเรโซแนนซ์: ความเร็วที่แปรผันสามารถกวาดผ่านเรโซแนนซ์ได้

ตัวอย่างการวินิจฉัยในทางปฏิบัติ

กรณีที่ 1: การสั่นสะเทือนสูง 2×f

• อาการ: มอเตอร์ 4 ขั้ว 60 เฮิรตซ์ (1,750 รอบต่อนาที) พร้อมการสั่นสะเทือน 120 เฮิรตซ์ = 6 มม./วินาที
• การวิเคราะห์: 120 เฮิรตซ์ สูงกว่าการสั่นสะเทือนความเร็วการทำงาน 1 เท่า (2 มม./วินาที) มาก
• การวินิจฉัย: ปัญหาการพันขดลวดสเตเตอร์หรือความเยื้องศูนย์ของช่องว่างอากาศ
• การยืนยัน: การถ่ายภาพความร้อนแสดงจุดร้อนในสเตเตอร์ ความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าที่วัดได้
• การกระทำ: ย้อนกลับหรือเปลี่ยนมอเตอร์

กรณีที่ 2: แถบข้างรอบความเร็วในการวิ่ง

• อาการ: จุดสูงสุดที่ 1× ± 2 Hz (ความถี่สลิป)
• การวินิจฉัย: แท่งโรเตอร์หัก
• การยืนยัน: MCSA แสดงรูปแบบแถบข้างเดียวกันในปัจจุบัน
• ความก้าวหน้า: ติดตามการเติบโตของแอมพลิจูดเพื่อวางแผนการเปลี่ยนทดแทน

การติดตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด

การตั้งค่าการวิเคราะห์สเปกตรัม

• ให้แน่ใจว่า Fmax (ความถี่สูงสุด) > 500 Hz เพื่อจับ 2×f และฮาร์โมนิกส์
• ความละเอียดเพียงพอในการแยกแถบข้างที่มีระยะห่างใกล้กัน (ความละเอียด < 0.5 เฮิรตซ์ สำหรับการวิเคราะห์ความถี่สลิป)
• วัดในหลายทิศทาง (แนวนอน แนวตั้ง แกน)

การจัดตั้งฐานข้อมูล

• บันทึกแอมพลิจูด 2×f เมื่อมอเตอร์ใหม่หรือพันใหม่
• กำหนดระดับปกติสำหรับมอเตอร์แต่ละประเภทในโรงงาน
• ตั้งค่าขีดจำกัดสัญญาณเตือน (โดยทั่วไปคือ 2-3 เท่าของค่าพื้นฐานสำหรับ 2×f)

พารามิเตอร์แนวโน้ม

• แอมพลิจูดความถี่เส้น 2× และแนวโน้ม
• ส่วนประกอบความถี่ผ่านเสา
• แอมพลิจูดและรูปแบบแถบข้าง
• ระดับการสั่นสะเทือนโดยรวม
• ตัวบ่งชี้สภาพตลับลูกปืน

ความถี่ไฟฟ้าเป็นพื้นฐานสำคัญในการทำความเข้าใจการทำงานและการวินิจฉัยของมอเตอร์กระแสสลับ การรับรู้องค์ประกอบความถี่สาย (โดยเฉพาะ 2×f) ในสเปกตรัมการสั่นสะเทือน และความเข้าใจเกี่ยวกับความสัมพันธ์กับปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้า ช่วยให้สามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างข้อบกพร่องของมอเตอร์เชิงกลและมอเตอร์ไฟฟ้า ซึ่งเป็นแนวทางในการวินิจฉัยและแก้ไขที่เหมาะสม.

---

← กลับสู่ดัชนีหลัก