Titreşim Analizi ile AC Motorlarda Elektriksel Arızaların Teşhisi
Elektrik arızaları AC endüksiyon motorlarında manyetik devrede - stator, rotor veya aralarındaki hava boşluğu - titreşim yoluyla kendini ele veren kusurlar vardır. Buna rağmen titreşim analizi çoğunlukla aşağıdaki gibi mekanik sorunlarla ilişkilidir balanssızlık ve rulman kusurları, Aynı zamanda elektrik arızalarını bulmanın da güçlü bir yoludur. Elektrik arızaları, stator ve rotorun titreşmesine neden olan titreşimli manyetik kuvvetler üretir; bu titreşimler motor şasisi boyunca ilerler ve bir ivmeölçer. Asıl mesele, besleme frekansına ve motor'un kutup sayısına bağlı örüntüleri tanımaktır.
1. Giriş: Titreşim Kaynağı Olarak Elektriksel Arızalar
Elektrik arızalarını teşhis etmenin anahtarı, elektrik hattı frekansıyla (bölgeye bağlı olarak 50 Hz veya 60 Hz) ve motordaki kutup sayısıyla ilgili frekanslarda belirli pikler aramaktır. Bu kuvvetler tamamen mekanik olmaktan ziyade manyetik olduğundan, iki ipucu onları sıradan mekanik arızalardan ayırır: frekansları şaft hızından ziyade beslemeye kilitlenir ve çoğu motor yüküyle değişir. Klasik teşhis testi, spektrumu izlerken yükü düşürmektir; yük kaldırıldığında çöken bir tepe noktası neredeyse kesinlikle elektriksel kaynaklıdır. Net bir anlayış elektri̇k frekansi ve motorun kayma aşağıdaki her teşhisin temelini oluşturur.
2. Stator Arızaları
Stator sorunları — gevşek demir, bobin gevşekliği veya kısa devre olmuş laminasyonlar — statoru eksantrik ya da deforme hale getirerek delik çevresinde düzensiz bir manyetik alan oluşturabilir. Sonuç genellikle hat frekansının iki katında darbe yapan bir manyetik kuvvettir.
- Titreşim imzası: en yaygın gösterge, şu noktadaki yükselmiş bir tepedir Hat frekansının 2 katı (2×FL). 60 Hz bir motor için bu 120 Hz'dir (7200 CPM); 50 Hz bir motor için 100 Hz'dir (6000 CPM). 2×FL tepesinin yalnızca stator arızalarına özgü olmadığını unutmayın — besleme gerilimi dengesizliği, hava aralığı eksantrikliği ve gövde rezonansı da bunu yükseltebilir.
- Özellikleri: 2×FL tepesi genellikle rotor çubuğu imzalarından daha kararlı ve yüke daha az duyarlıdır, ancak sabit kalacağı garanti değildir — teşhisi faz akımı kontrolleriyle ve yüklü/yüksüz spektrumları karşılaştırarak doğrulayın. Titreşim çoğu zaman, gövdenin darbeli çekmeye karşı en rijit olduğu stator montaj ayakları yönünde en yüksektir. Stator arızaları mekanik ile kolayca karıştırılabilir gevşeklik 2 kat çalışma hızında, bu nedenle yük testi ve hassas bir frekans okuması önemlidir.
3. Rotor Arızaları (Kırık Rotor Çubukları)
Çatlak veya kırık rotor çubukları AC endüksiyon motorlarında yaygın bir arızadır. Bir çubuk kırıldığında rotor kafesindeki akım akışını bozar, bölgesel ısınma ve çalışma hızı titreşimini modüle eden titreşimli bir tork üretir.
- Titreşim imzası: klasik işareti kırık rotor çubukları dengesizliktir. kutup geçiş frekansı (FP) yan bantlar bir arada çalışma hızı (1×) tepe noktası ve onun harmonikler.
- Kutup geçiş frekansı (FP): rotorun dönen manyetik alanın yanından kayma hızı, şu şekilde hesaplanır FP = kutup sayısı × kayma frekansı, Burada kayma frekansı, alanın senkron hızı ile gerçek şaft hızı arasındaki farktır.
- Özellikleri: iki net yan bantla çevrelenmiş 1× tepe noktası arayın, biri (1× + FP) ve bir tane de (1× - FP). Hasar kötüleştikçe, 2× ve 3× harmoniklerin etrafında da yan bantlar ortaya çıkar. Stator arızalarının aksine, bu iz yüke karşı oldukça duyarlıdır - yük arttıkça yan bantlar büyür ve yüksüz durumda tamamen kaybolabilir.
4. Eksantrik Hava Boşluğu
Bu hava boşluğu rotor ve stator arasındaki küçük boşluktur. Eğer delik etrafında eşit değilse, sonuç dengesiz bir manyetik çekim Bu da rotoru titreşime zorlar.
- Statik eksantriklik: rotor yataklarında ortalanmış olarak döner, ancak stator çekirdeği yuvarlak değildir, bu nedenle boşluğun en dar noktası uzayda sabittir.
- Dinamik eksantriklik: rotorun kendisi yuvarlak veya merkezden uzaktır, bu nedenle boşluğun en dar noktası rotorla birlikte döner - bu durum aşağıdakilerle yakından bağlantılıdır rotor eksantrikliği.
- Titreşim imzası: statik eksantriklik tipik olarak 2×F noktasında kararlı bir tepe yükseltirL, çünkü dar hava aralığı noktası hareket etmez. Dinamik eksantriklik, rotor dönerken aralığı modüle eder ve 1× çalışma hızında titreşim ile kutup geçiş frekansı yan bantları üretir — 2×FL ± FP ve çalışma hızının harmonikleri çevresinde. Pratikte bu ikisi sık sık birlikte görülür ve karmaşık bir birleşik desen oluşturur.
5. Onay ve En İyi Uygulamalar
Elektrik arızaları spektrumda çalışma hızı bileşenlerine yakın bir yerde bulunur, bu nedenle bunları birbirinden ayırmak için disiplinli ölçüm şarttır.
- Yüksek çözünürlüklü spektrum: Elektrik arızalarının teşhisi için yüksek çözünürlüklü FFT spektrumu çalışma hızı harmoniklerini hat frekansı harmoniklerinden ve bunların yakın aralıklı yan bantlarından ayırmak için yeterli hatlara sahip olmalıdır. A yakınlaştırma FFT genellikle kayma frekansı yan bantlarını temiz bir şekilde çözmenin tek yoludur.
- Yük kritiktir: Rotor çubuğu sorunlarında arızanın ortaya çıkması için motorun önemli bir yük altında (tipik olarak 75%'nin üzerinde) çalışması gerekir. Tepe noktalarını izlerken yükü değiştirmek, elektrik ve mekanik kaynaklar arasındaki en güvenilir alan ayırıcıdır.
- Sahada yakalayın: gibi taşınabilir iki kanallı bir analizör Balanset-1A spektrumu ve motor üzerindeki senkronize çalışma hızını yerinde kaydeder, böylece 2×FL Bir sökme işlemine başlamadan önce stator tepe noktası veya yüke bağlı kutup geçişi yan bantları - ve gerçek suçlunun mekanik dengesizlik olduğu ortaya çıktığında rotoru dengelemek aynı ziyarette.
- Diğer teknolojilerle teyit edin: teşhisler motor akımı imza analizi (MCSA) ile veya aşağıdaki yöntemlerle doğrulanabilir kızılötesi termografi, Bu da kırık çubukların veya kısa devre yapan laminasyonların neden olduğu bölgesel ısınmayı ortaya çıkarır. Daha geniş bir aileye karşı çapraz kontrol motor kusurları elektriksel bir arızanın mekanik bir arıza ile karıştırılmasını önler.
