Kırık Rotor Çubuklarını Anlamak
Tanım: Kırık Rotor Çubukları Nedir?
Kırık rotor çubukları Sincap kafesli endüksiyon motor rotorlarındaki iletken çubukların tamamen kırılmasıdır. Bu, esasen aynı durumdur rotor çubuğu kusurları Ancak çatlaklar veya yüksek dirençli bağlantılar yerine, özellikle çubukların tamamen kırılmasını vurgular. Bir veya daha fazla çubuk kırıldığında, elektrik akımı bu çubuklardan geçemez ve karakteristik bir elektromanyetik asimetri oluşturarak titreşim ve mevcut imzalar ile yan bantlar -de kayma frekansı koşu hızı etrafındaki boşluklar.
Kırık rotor çubukları, ardışık bir arıza modu oluşturdukları için özellikle sinsidir: tek bir kırık çubuk, bitişik çubuklardaki akımı ve gerilimi artırarak bunların kademeli olarak arızalanmasına neden olur. Erken tespit edilmezse (tek bir kırık çubuk), durum hızla birden fazla kırık çubuğa ve motorun değiştirilmesini gerektiren feci bir rotor arızasına dönüşebilir.
Rotor Çubukları Nasıl Kırılır?
Termal Yorgunluk (En Yaygın)
Tekrarlanan ısıtma ve soğutma çevrimleri:
- Başlangıç Akımı: Motor çalıştırıldığında, rotor akımı normalin 5-7 katıdır (kilitli rotor durumu)
- Isıl Genleşme: Alüminyum çubuklar önemli ölçüde genişler (katsayı 23 µm/m/°C)
- Kısıtlama: Demir çekirdek daha az genişler (12 µm/m/°C), çubuk genişlemesini kısıtlar
- Stres: Farklı genleşme çubuklarda termal gerilime neden olur
- Tükenmişlik: Tekrarlanan başlatma döngüleri düşük döngülü yorgunluğa neden olur
- Çatlak Başlangıcı: Tipik olarak çubuk-uç halka bağlantısında (yüksek gerilim noktası)
Mekanik Stres
- Yüksek hızlarda merkezkaç kuvvetleri
- Çalışma ve başlatma sırasında elektromanyetik kuvvetler
- Dış kaynaklardan gelen titreşim
- Başlatma veya yük değişiklikleri sırasında şok yüklemesi
Üretim Hataları
- Gözeneklilik: Döküm alüminyum rotorlardaki boşluklar
- Zayıf Bağlanma: Yetersiz çubuk-çekirdek bağlaması
- Malzeme İçerikleri: Dökümdeki kirleticiler
- Zayıf Uçlu Halka Bağlantıları: Zayıf çubuk-uç halka bağlantıları
Çalışma Koşulları
- Sık Başlatma: Her başlangıç termal ve mekanik stres olayıdır
- Yüksek Ataletli Yükler: Uzun hızlanma süreleri bar stresini artırır
- Geri Dönüş Hizmeti: Tıkama aşırı akımlara neden olur
- Tek Fazlı: Bir fazlı kayıp aşırı yüklerle çalışan rotor çubukları
Karakteristik Yan Bant İmzası
Yan Bantlar Neden Ortaya Çıkar?
Ayırt edici tanı örüntüsü:
- Kırık çubuk akımı taşıyamaz ve elektriksel asimetriye neden olur
- Asimetri kayma frekansında (senkron ve rotor hızı arasındaki fark) döner
- 2x kayma frekansında tork titreşimi yaratır
- Tork titreşimi, mekanik dengesizlikten kaynaklanan titreşimi 1 kat azaltır
- Sonuç: çalışma hızında yan bantlar ± kayma frekansı aralıkları
Titreşim Deseni
- Merkez Tepe: 1× koşu hızı (fr)
- Alt Yan Bant: fr – fs (fs = kayma frekansı)
- Üst Yan Bant: fr + fs
- Çoklu Yan Bantlar: fr ± 2fs, fr ± 3fs şiddet arttıkça
- Simetri: 1× tepe etrafında simetrik yan bantlar
Örnek
4 kutuplu, 60 Hz motor tam yükte:
- Senkron hız: 1800 RPM
- Gerçek hız: 1750 RPM (29,17 Hz)
- Kayma: 50 RPM (0,833 Hz)
- Titreşimin en yüksek olduğu nokta: 28,3 Hz, 29,17 Hz, 30,0 Hz
- ±0,833 Hz'de simetrik yan bantlarla doğrulanan kırık çubuk
Mevcut İmza (MCSA)
Motor akımı analizi benzer bir model göstermektedir:
- Merkez Tepe: Hat frekansı (50 veya 60 Hz)
- Yan bantlar: fline ± 2fs (not: akımdaki kayma frekansı 2×, 1× değil)
- Örnek: 1 Hz kaymalı 60 Hz motor → 58 Hz ve 62 Hz'de yan bantlar
- Avantaj: İnvaziv olmayan, sürekli izleme yapılabilir
- Hassasiyet: Kırık çubukları genellikle titreşimden daha erken tespit eder
İlerleme Aşamaları
Tek Kırık Çubuk
- Küçük yan bantlar beliriyor (1× tepe noktasının 20-40%'si)
- Hafif tork dalgalanması (fark edilmeyebilir)
- Motor performansı neredeyse normal
- İzleme ile aylarca çalışabilir
- Değiştirme planlanmalıdır
Birden Fazla Bitişik Kırık Çubuk
- Güçlü yan bantlar (> 1× tepe noktasının 50%'si)
- Fark edilir tork titreşimi
- Artan kayma ve sıcaklık
- Bitişik çubuklar aşırı ısındıkça ilerleme hızlanıyor
- Acil yedek parça (haftalık zaman dilimi)
Ağır Durum
- Yan bantlar 1× tepe genliğini aşabilir
- Tahrik edilen ekipmanı etkileyen şiddetli tork dalgalanması
- Yüksek titreşim ve sıcaklık
- Son halka arızası veya rotorun tamamen bozulması riski
- Acil değiştirme gerekli
Algılama En İyi Uygulamaları
Titreşim Analizi
- Yüksek çözünürlüklü FFT kullanın (< 0,2 Hz çözünürlük) yan bantları çözmek için
- Motoru yük altında test edin (akım akışıyla yan bantlar daha belirgin hale gelir)
- Motor için beklenen kayma frekansını hesaplayın
- 1× civarında ±fs'de simetrik yan bantlar için spektrumu arayın
- Zaman içinde trend yan bant genliği
MCSA Testi
- Akım problarını motor kablolarına kelepçeleyin
- Akım dalga formunu edinin ve FFT'yi hesaplayın
- fline ± 2fs'de yan bantları arayın
- Sağlıklı motor temel seviyesiyle karşılaştırın
- Titreşim belirtileri ortadan kalkmadan önce tespit edilebilir
Düzeltici Eylemler
Anında Müdahale
- İzleme sıklığını artırın (aylık → haftalık → günlük)
- Parça yan bant genlik büyüme oranı
- Yedek motor sipariş edin veya rotor değişimini planlayın
- Mümkünse görev döngüsünü azaltın (başlatmaları en aza indirin)
- Arıza analizi için belge ilerlemesi
Onarım Seçenekleri
- Rotor Değişimi: Büyük motorlar için en güvenilir (> 100 HP)
- Rotor Yeniden Dökümü: Uzmanlaşmış atölyeler alüminyum rotorları yeniden dökebilir
- Motor Değişimi: Genellikle küçük motorlar için en ekonomik olanıdır (< 50 BG)
- Kök Neden Araştırması: Tekrarını önlemek için çubukların neden kırıldığını belirleyin
Önleme
- Başlangıç akımını ve termal stresi azaltmak için yumuşak marş motorları veya VFD'ler kullanın
- Yüksek ataletli yükler için başlangıç frekansını sınırlayın
- Gerçek görev döngüsü için derecelendirilen motorları belirtin (yüksek döngülü hizmet için sık çalıştırmalı motorlar)
- Yeterli motor havalandırması ve soğutmasını sağlayın
- Tek fazlı koşullara karşı koruma
Kırık rotor çubukları, motor arızalarının yalnızca 10-15%'sini oluşturmasına rağmen, titreşim veya akım analizi yoluyla güvenilir erken tespit sağlayan belirgin kayma frekansı yan bant imzaları oluşturur. Termal yorgunluk mekanizmasını anlamak, karakteristik yan bant modelini tanımak ve durum izlemeyi uygulamak, tek çubuk arızalarının felaket boyutunda çoklu çubuk arızalarına ve uzun süreli plansız duruşlara dönüşmeden önce planlı motor değişimini mümkün kılar.