แรงดึงแม่เหล็กคืออะไร? แรงแม่เหล็กที่ไม่สมดุลในมอเตอร์ • เครื่องถ่วงล้อแบบพกพา เครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือน "Balanset" สำหรับการปรับสมดุลแบบไดนามิก เครื่องบด พัดลม เครื่องย่อย สว่านบนเครื่องเกี่ยวนวด เพลา เครื่องเหวี่ยง กังหัน และโรเตอร์อื่นๆ อีกมากมาย แรงดึงแม่เหล็กคืออะไร? แรงแม่เหล็กที่ไม่สมดุลในมอเตอร์ • เครื่องถ่วงล้อแบบพกพา เครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือน "Balanset" สำหรับการปรับสมดุลแบบไดนามิก เครื่องบด พัดลม เครื่องย่อย สว่านบนเครื่องเกี่ยวนวด เพลา เครื่องเหวี่ยง กังหัน และโรเตอร์อื่นๆ อีกมากมาย

แรงดึงแม่เหล็กคืออะไร? แรงแม่เหล็กที่ไม่สมดุลในมอเตอร์

เผยแพร่โดย admin บน

ทำความเข้าใจแรงดึงแม่เหล็กในมอเตอร์ไฟฟ้า

คำจำกัดความ: แรงดึงแม่เหล็กคืออะไร?

แรงดึงดูดแม่เหล็ก (เรียกอีกอย่างว่าแรงดึงแม่เหล็กไม่สมดุล หรือ UMP) คือแรงแม่เหล็กไฟฟ้าในแนวรัศมีสุทธิที่เกิดขึ้นในมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเมื่อช่องว่างอากาศระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์ไม่สม่ำเสมอ เมื่อโรเตอร์อยู่ในตำแหน่งเยื้องศูนย์ (eccentric) ในรูของสเตเตอร์ ช่องว่างอากาศจะเล็กลงด้านหนึ่งและใหญ่ขึ้นด้านตรงข้าม เนื่องจากแรงแม่เหล็กแปรผกผันกับระยะห่างของช่องว่างยกกำลังสอง แรงดึงดูดแม่เหล็กจึงแรงกว่ามากที่ด้านข้างของช่องว่างขนาดเล็ก ทำให้เกิดแรงสุทธิดึงโรเตอร์ไปทางด้านนั้น.

แรงดึงดูดแม่เหล็กสร้าง การสั่นสะเทือน ที่ความถี่ของสายไฟฟ้าสองเท่า (120 เฮิรตซ์สำหรับมอเตอร์ 60 เฮิรตซ์, 100 เฮิรตซ์สำหรับมอเตอร์ 50 เฮิรตซ์) อาจทำให้โรเตอร์เบี่ยงออกอย่างมาก เร่งการสึกหรอของตลับลูกปืน และในกรณีที่รุนแรงอาจนำไปสู่การสัมผัสระหว่างโรเตอร์กับสเตเตอร์อย่างรุนแรง ปฏิกิริยานี้แสดงถึงการเชื่อมโยงระหว่างความเยื้องศูนย์ทางกลและแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งสามารถสร้างผลป้อนกลับเชิงบวกซึ่งนำไปสู่ความล้มเหลวอย่างต่อเนื่อง.

กลไกทางกายภาพ

ช่องว่างอากาศสม่ำเสมอ (สภาพปกติ)

  • โรเตอร์อยู่ตรงกลางรูสเตเตอร์
  • ช่องว่างอากาศเท่ากันรอบเส้นรอบวงทั้งหมด (โดยทั่วไป 0.3-1.5 มม.)
  • แรงแม่เหล็กทุกด้านสมดุลและหักล้างกัน
  • แรงรัศมีสุทธิ ≈ ศูนย์
  • การสั่นสะเทือนแม่เหล็กไฟฟ้าขั้นต่ำ

ช่องว่างอากาศนอกรีต (สภาวะ UMP)

เมื่อโรเตอร์อยู่นอกศูนย์กลาง:

  1. ช่องว่างไม่สมมาตร: ด้านหนึ่งมีช่องว่างเล็กกว่า (เช่น 0.5 มม.) ส่วนด้านตรงข้ามมีขนาดใหญ่กว่า (เช่น 1.0 มม.)
  2. กฎกำลังสองผกผัน: แรงแม่เหล็ก ∝ 1/gap² ดังนั้นแรงที่ด้านช่องว่างเล็กจึงแข็งแกร่งกว่ามาก
  3. แรงสุทธิ: แรงที่ไม่สมดุลจะไม่ถูกหักล้าง ทำให้เกิดแรงดึงสุทธิไปทางด้านช่องว่างเล็ก
  4. ขนาด: อาจมีน้ำหนักหลายร้อยถึงหลายพันปอนด์แม้ในมอเตอร์ขนาดกลาง
  5. ทิศทาง: เสมอไปทางด้านที่มีช่องว่างเล็กที่สุด

เหตุใดจึงต้องมีความถี่สาย 2×?

แรงดึงดูดแม่เหล็กเต้นเป็นจังหวะที่ความถี่ไฟฟ้า 2 เท่า:

  • ไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสสร้างสนามแม่เหล็กหมุน
  • ความแรงของสนามแม่เหล็กจะเต้นเป็นจังหวะที่ความถี่เส้น 2 เท่า (โดยธรรมชาติของระบบ 3 เฟส)
  • ด้วยโรเตอร์นอกรีต การสั่นนี้จะสร้างการสั่นสะเทือนที่ 2×f
  • มอเตอร์ 60 Hz → การสั่นสะเทือน 120 Hz
  • มอเตอร์ 50 Hz → การสั่นสะเทือน 100 Hz

สาเหตุของแรงดึงแม่เหล็กที่ไม่สมดุล

การสึกหรอของตลับลูกปืน

  • สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการเกิด UMP
  • ระยะห่างของตลับลูกปืนช่วยให้โรเตอร์หมุนออกจากจุดศูนย์กลางได้
  • แรงโน้มถ่วงดึงโรเตอร์ลง ทำให้ช่องว่างอากาศด้านล่างลดลง
  • UMP ดึงโรเตอร์ออกจากจุดศูนย์กลางมากขึ้น
  • ข้อเสนอแนะเชิงบวก: UMP เร่งการสึกหรอของตลับลูกปืน

ความคลาดเคลื่อนในการผลิต

  • ความเยื้องศูนย์กลางของโรเตอร์: โรเตอร์ไม่กลมพอดีหรือไม่ได้อยู่กึ่งกลางเพลา
  • ความเยื้องศูนย์ของรูสเตเตอร์: รูสเตเตอร์ไม่ศูนย์กลางกับพื้นผิวการติดตั้ง
  • ข้อผิดพลาดในการประกอบ: กระดิ่งท้ายไม่ตรงตำแหน่ง โรเตอร์ง้างระหว่างการประกอบ
  • การคำนวณค่าความคลาดเคลื่อน: การสะสมข้อผิดพลาดเล็กๆ น้อยๆ ทำให้เกิดความเบี่ยงเบนที่วัดได้

สาเหตุการดำเนินงาน

  • การเจริญเติบโตทางความร้อน: การขยายตัวที่แตกต่างกันส่งผลต่อความสม่ำเสมอของช่องว่างอากาศ
  • การบิดเบือนของเฟรม: โครงยึดแบบนิ่มหรือแบบยึดแน่น
  • การโก่งตัวของเพลา: แรงโหลดหรือแรงคัปปลิ้งทำให้เพลาโค้งงอ
  • ประเด็นปัญหาพื้นฐาน: การเคลื่อนตำแหน่งมอเตอร์ที่ทรุดตัวหรือเสื่อมสภาพ

ผลกระทบและผลที่ตามมา

ผลกระทบโดยตรง

  • แรงเรเดียลบนโรเตอร์: ดึงต่อเนื่องไปด้านใดด้านหนึ่ง
  • การรับน้ำหนักเกินของตลับลูกปืน: ตลับลูกปืนหนึ่งตัวรับภาระพิเศษจากแรงดึงแม่เหล็ก
  • การสั่นสะเทือนที่ 2×f: ส่วนประกอบการสั่นสะเทือนแม่เหล็กไฟฟ้าเพิ่มขึ้น
  • การโก่งตัวของเพลา: แรงแม่เหล็กทำให้เพลาโค้งงอ ทำให้ความเยื้องศูนย์แย่ลง

กลไกความล้มเหลวแบบก้าวหน้า

UMP สามารถสร้างวงจรความล้มเหลวที่เสริมกำลังตัวเองได้:

  1. ความเยื้องศูนย์เริ่มต้น (จากการสึกหรอหรือการผลิตตลับลูกปืน)
  2. แรงดึงดูดแม่เหล็กพัฒนาไปทางด้านช่องว่างเล็ก
  3. แรงจะเบี่ยงโรเตอร์ออกไปมากขึ้น ทำให้ช่องว่างลดลง
  4. แรงดึงดูดแม่เหล็กที่แข็งแกร่งขึ้นจากช่องว่างที่เล็กลง
  5. การสึกหรอของลูกปืนที่เร่งขึ้นที่ด้านที่มีภาระ
  6. การเพิ่มความเยื้องศูนย์และแรงดึงดูดแม่เหล็ก
  7. การสัมผัสระหว่างโรเตอร์กับสเตเตอร์ในที่สุดและความล้มเหลวอันร้ายแรง

ความเสียหายรอง

  • ความล้มเหลวของตลับลูกปืนที่เร่งขึ้นจากการรับน้ำหนักที่ไม่สมมาตร
  • การเสียดสีของโรเตอร์และสเตเตอร์อาจทำให้ส่วนประกอบทั้งสองเสียหาย
  • การดัดเพลาหรือคันธนูแบบถาวร
  • ความเสียหายของขดลวดสเตเตอร์จากการกระแทกของโรเตอร์
  • การสูญเสียประสิทธิภาพจากช่องว่างอากาศที่ไม่เหมาะสม

การตรวจจับและการวินิจฉัย

ลายเซ็นการสั่นสะเทือน

  • ตัวบ่งชี้หลัก: ความถี่ไลน์ที่เพิ่มขึ้น 2× (120 Hz หรือ 100 Hz)
  • รูปแบบทั่วไป: แอมพลิจูด 2×f > 30-50% ของการสั่นสะเทือนความเร็วการทำงาน 1×
  • การยืนยัน: การสั่นสะเทือนที่ 2×f ไม่เป็นสัดส่วนกับความไม่สมดุลทางกล
  • อิสระในการโหลด: แอมพลิจูด 2×f ค่อนข้างคงที่เมื่อมีโหลด (ไม่เหมือนกับแหล่งเชิงกล)

การแยกความแตกต่างจากแหล่ง 2×f อื่น ๆ

แหล่งที่มา ลักษณะเฉพาะ
การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง ความเร็วในการทำงาน 2 เท่า (ไม่ใช่ความถี่สาย 2 เท่า); การสั่นสะเทือนตามแนวแกนสูง
แรงดึงแม่เหล็ก ความถี่เส้น 2× (120/100 เฮิรตซ์); ต้นกำเนิดแม่เหล็กไฟฟ้า
ความผิดพลาดของสเตเตอร์ ความถี่เส้น 2×; กระแสไฟไม่สมดุล
เฟรมเรโซแนนซ์ ความถี่เส้น 2×; การสั่นของเฟรม >> การสั่นของตลับลูกปืน

การทดสอบวินิจฉัยเพิ่มเติม

การวัดช่องว่างอากาศ

  • วัดช่องว่างอากาศที่หลายตำแหน่งรอบเส้นรอบวง (ต้องถอดมอเตอร์ออก)
  • ความเยื้องศูนย์กลาง > 10% ของช่องว่างเฉลี่ยบ่งชี้ถึงปัญหา
  • เอกสารค่าช่องว่างขั้นต่ำและสูงสุด

การวิเคราะห์ปัจจุบัน

  • วัดกระแสเฟสเพื่อความสมดุล
  • ความไม่สมดุลอาจมาพร้อมกับ UMP
  • สเปกตรัมแสดงส่วนประกอบความถี่เส้น 2×

การทดสอบแบบไม่มีโหลด

  • รันมอเตอร์แบบแยกอิสระเมื่อไม่มีโหลด
  • หากการสั่นสะเทือน 2×f ยังคงสูงอยู่ แสดงว่าเป็นแหล่งแม่เหล็กไฟฟ้า (UMP หรือความผิดพลาดของสเตเตอร์)
  • หาก 2×f ลดลงอย่างมาก แสดงว่าแหล่งกำเนิดการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องทางกลไก

การวัดปริมาณแรงดึงดูดแม่เหล็ก

สูตรโดยประมาณ

แรง UMP สามารถประมาณได้ดังนี้:

  • F ∝ (ความเยื้องศูนย์กลาง / ช่องว่าง) × กำลังมอเตอร์
  • แรงจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงตามความเยื้องศูนย์กลาง
  • แรงเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อมีช่องว่างเล็กลง
  • มอเตอร์ขนาดใหญ่จะผลิตแรงที่มากขึ้นตามสัดส่วน

ขนาดโดยทั่วไป

  • มอเตอร์ 10 แรงม้า ความเยื้องศูนย์ 10%: ~แรง 50-100 ปอนด์
  • มอเตอร์ 100 แรงม้า ความเยื้องศูนย์ 20%: ~แรง 500-1,000 ปอนด์
  • มอเตอร์ 1000 แรงม้า ความเยื้องศูนย์ 30%: ~แรง 5,000-10,000 ปอนด์
  • ผลกระทบ: แรงเหล่านี้ทำให้แบริ่งรับน้ำหนักได้มากและสามารถเบี่ยงเบนเพลาได้

วิธีการแก้ไข

สำหรับความเยื้องศูนย์ที่เกิดจากตลับลูกปืน

  • เปลี่ยนตลับลูกปืนที่สึกหรอเพื่อคืนตำแหน่งศูนย์กลางโรเตอร์ให้เหมาะสม
  • ใช้ตลับลูกปืนที่มีค่าความคลาดเคลื่อนแคบลงหากเกิดความเยื้องศูนย์ซ้ำ
  • ตรวจสอบการเลือกตลับลูกปืนให้เหมาะสมกับโหลดมอเตอร์ รวมถึง UMP
  • ตรวจสอบความพอดีของตลับลูกปืนบนเพลาและในกระดิ่งปลาย

เพื่อความโดดเด่นด้านการผลิต

  • กรณีเล็กน้อย (< 10%): ยอมรับและตรวจสอบว่าการสั่นสะเทือนเป็นที่ยอมรับหรือไม่
  • ปานกลาง (10-25%): พิจารณาการเจาะซ้ำสเตเตอร์หรือการกลึงโรเตอร์
  • รุนแรง (> 25%): จำเป็นต้องเปลี่ยนมอเตอร์หรือซ่อมแซมครั้งใหญ่
  • การรับประกัน: ความแปลกประหลาดในการผลิตอาจเป็นการเรียกร้องการรับประกันมอเตอร์ใหม่

สำหรับปัญหาการประกอบ/การติดตั้ง

  • ตรวจสอบการจัดตำแหน่งกระดิ่งปลายและแรงบิดของสลักเกลียว
  • ถูกต้อง เท้านุ่ม เงื่อนไข
  • ให้แน่ใจว่าเฟรมไม่บิดเบี้ยวจากแรงยึด
  • ตรวจสอบความเครียดของท่อหรือแรงข้อต่อที่ทำให้มอเตอร์หลุดออกจากตำแหน่ง

กลยุทธ์การป้องกัน

การออกแบบและการคัดเลือก

  • ระบุมอเตอร์ที่มีช่องว่างอากาศแคบสำหรับการใช้งานที่สำคัญ
  • เลือกมอเตอร์คุณภาพจากผู้ผลิตที่มีชื่อเสียง
  • ช่องว่างอากาศที่ใหญ่ขึ้นทำให้ขนาดของ UMP ลดลง (แต่ประสิทธิภาพก็ลดลง)
  • พิจารณาการออกแบบตลับลูกปืนแม่เหล็กสำหรับการใช้งานที่รุนแรง

การติดตั้ง

  • การจัดตำแหน่งอย่างระมัดระวังระหว่างการติดตั้ง
  • ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเท้าที่อ่อนนุ่มถูกกำจัดออกก่อนที่จะขันสกรูยึดขั้นสุดท้าย
  • ตรวจสอบตำแหน่งแกนโรเตอร์และลูกลอย
  • ตรวจสอบให้แน่ใจว่ากระดิ่งปลายตั้งตรงและขันให้แน่น

การซ่อมบำรุง

  • เปลี่ยนตลับลูกปืนก่อนที่จะเกิดการสึกหรอมากเกินไป
  • ตรวจสอบแนวโน้มการสั่นสะเทือนความถี่เส้น 2×
  • เป็นระยะ สมดุล และการตรวจสอบการจัดตำแหน่ง
  • รักษามอเตอร์ให้สะอาดเพื่อป้องกันการอุดตันของระบบระบายความร้อนซึ่งอาจทำให้เกิดการผิดเพี้ยนของความร้อน

ข้อควรพิจารณาพิเศษ

มอเตอร์ขนาดใหญ่

  • กองกำลัง UMP อาจมหาศาล (แรงเป็นตัน)
  • การเลือกตลับลูกปืนต้องคำนึงถึงภาระ UMP
  • การคำนวณการโก่งตัวของเพลาควรรวมถึง UMP
  • การตรวจสอบช่องว่างอากาศอาจรวมอยู่ในมอเตอร์สำคัญขนาดใหญ่

มอเตอร์ความเร็วสูง

  • แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางรวมกับ UMP
  • ความเสี่ยงต่อความไม่เสถียรหาก UMP ใหญ่เกินไป
  • ความคลาดเคลื่อนของช่องว่างอากาศแคบเป็นสิ่งสำคัญ

มอเตอร์แนวตั้ง

  • แรงโน้มถ่วงไม่ได้ทำให้โรเตอร์อยู่ตรงกลางเหมือนกับมอเตอร์แนวนอน
  • UMP สามารถดึงโรเตอร์ไปด้านใดก็ได้
  • ตลับลูกปืนกันรุนต้องเพียงพอสำหรับน้ำหนักโรเตอร์บวกกับส่วนประกอบแกน UMP ใดๆ

ความสัมพันธ์กับปัญหามอเตอร์อื่นๆ

UMP และความเยื้องศูนย์ของโรเตอร์

  • ความแปลกประหลาด ทำให้เกิด UMP
  • UMP อาจทำให้ความผิดปกติแย่ลงได้ (ผลตอบรับเชิงบวก)
  • ทั้งสองสร้างการสั่นสะเทือนแต่มีความถี่ต่างกัน (1× เทียบกับ 2×f)

ความผิดพลาดของ UMP และสเตเตอร์

  • ทั้งสองสร้างการสั่นสะเทือนความถี่เส้น 2×
  • ความผิดพลาดของสเตเตอร์ ยังแสดงความไม่สมดุลในปัจจุบันด้วย
  • UMP จากความเยื้องศูนย์โดยไม่มีความไม่สมดุลของกระแส
  • สามารถอยู่ร่วมกันได้: ความผิดพลาดของสเตเตอร์และความเยื้องศูนย์

UMP และอายุการใช้งานของตลับลูกปืน

  • UMP เพิ่มภาระในแนวรัศมีของตลับลูกปืน
  • ลดอายุการใช้งานของตลับลูกปืน (อายุการใช้งาน ∝ 1/โหลด³)
  • สร้างการสึกหรอของตลับลูกปืนที่ไม่สมมาตร
  • ตลับลูกปืนตัวหนึ่งอาจเสียหายก่อนเวลาอันควร ในขณะที่ตลับลูกปืนตัวอื่น ๆ ยอมรับได้

แรงดึงแม่เหล็กเป็นปัจจัยสำคัญที่เชื่อมโยงระหว่างปรากฏการณ์ทางกลและแม่เหล็กไฟฟ้าในมอเตอร์ไฟฟ้า การทำความเข้าใจเกี่ยวกับ UMP ในฐานะแหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือนความถี่เส้น 2 เท่า ความสัมพันธ์กับความเยื้องศูนย์ของช่องว่างอากาศ และศักยภาพในการทำให้เกิดความล้มเหลวแบบก้าวหน้าจากการรับน้ำหนักเกินของตลับลูกปืน ช่วยให้สามารถวินิจฉัยและแก้ไขภาวะเฉพาะของมอเตอร์นี้ได้อย่างถูกต้อง.

← กลับสู่ดัชนีหลัก

Categories:
วอทส์แอพพ์