Motorlarda Elektrik Frekansını Anlamak
Elektrik frekansı - hat frekansı, şebeke frekansı veya güç frekansı olarak da adlandırılır - elektrik motorlarına ve diğer elektrikli ekipmanlara sağlanan alternatif akımın frekansıdır. Dünya çapında iki standart hakimdir: Kuzey Amerika, Güney Amerika'nın bazı bölgeleri ve bazı Asya ülkelerinde 60 Hz ve Avrupa, Asya'nın çoğu, Afrika ve Avustralya'da 50 Hz. Bu tek sayı, besleme üzerindeki her AC motorun senkron hızını belirler ve bir elektromanyetik kuvvetler ailesi oluşturur - ve bu nedenle titreşim bileşenleri - hat frekansının katlarında.
Motorda Titreşim Analizi, hat frekansı ve harmonikleri, özellikle de hat frekansının iki katı (2×f), elektromanyetik sorunlar, stator arızaları ve hava boşluğu düzensizlikleri için temel teşhis göstergeleridir. Bunları doğru okumak, bir analistin elektriksel bir arızayı aynı durumdaki mekanik bir arızadan ayırmasını sağlar. spektrum.
1. Motor Hızı ile İlişki
Senkron hız
Bir AC endüksiyon motoru için, dönen manyetik alanın senkron hızı hat frekansı ve kutup sayısı ile sabitlenir:
Nsenkronizasyon = (120 × f) / P - burada Nsenkronizasyon RPM cinsinden senkron hız, f Hz cinsinden elektrik frekansı ve P kutup sayısıdır.
Gerçek çalışma hızı her zaman senkronun biraz gerisinde kalır çünkü bir indüksiyon rotorunun tork geliştirmek için kayması gerekir.
Yaygın motor hızları
Bir 60 Hz Senkron hızlar 2 kutuplu bir motor için 3600 RPM (hizmette yaklaşık 3550 RPM), 4 kutuplu bir motor için 1800 RPM (yaklaşık 1750 RPM), 6 kutuplu bir motor için 1200 RPM (yaklaşık 1170 RPM) ve 8 kutuplu bir motor için 900 RPM'dir (yaklaşık 875 RPM). Bir 50 Hz aynı kutup sayıları 3000 RPM (yaklaşık 2950 RPM gerçek), 1500 RPM (yaklaşık 1450), 1000 RPM (yaklaşık 970) ve 750 RPM (yaklaşık 730) verir. Bu motor kayması ve gerçek RPM hesaplayıcısı bir isim plakasını ve ölçülen bir hızı doğrudan bu rakamlara dönüştürür.
Kayma frekansı
Senkronize ve gerçek hız arasındaki boşluk kayma frekansı:
Fs = (Nsenkronizasyon - Ngerçek) / 60
- Tipik kayma, senkron hızın 1-5%'sini çalıştırır.
- Ortaya çıkan kayma frekansı genellikle sadece 1-3 Hz'dir.
- Yüke bağlıdır - motor daha fazla çalıştıkça kayma artar.
- Rotor elektrik arızalarının teşhisinde merkezi bir öneme sahiptir, çünkü rotor çubuğu arızaları, kaymanın kutup sayısıyla çarpımı olan kutup geçiş frekansındaki titreşimi modüle eder.
2. Elektromanyetik Titreşim Bileşenleri
Hat frekansının iki katı (baskın bileşen)
En önemli elektromanyetik bileşen 2×f değerindedir - 60 Hz beslemede 120 Hz, 50 Hz beslemede 100 Hz. Stator ve rotor arasındaki manyetik çekim elektrik döngüsü başına iki kez titreştiği için ortaya çıkar. Her AC motorda küçük bir miktar normaldir, bu nedenle sadece varlığı bir arıza değildir; ancak yüksek ve yükselen bir 2×f, aşağıdakilere işaret eder stator problemleri, düzensiz bir hava boşluğu, veya manyetik dengesizlik.
Hat frekansı (1×f)
Hat frekansının kendisindeki bir bileşen - 50 veya 60 Hz - genellikle 2×f'den daha düşük genliktedir. Besleme voltajı dengesizliğine işaret edebilir ve stator sargı arızalarına eşlik edebilir.
Daha yüksek harmonikler
4×f, 6×f ve ötesindeki (60 Hz sistemde 240 Hz, 360 Hz) bileşenler sağlıklı bir motorda tipik olarak düşüktür. Büyüdüklerinde sargı sorunlarına veya nüve laminasyon sorunlarına işaret edebilirler.
3. Tanısal Önem
Normal 2×f genlik
Bir ses motorunda 2×f bileşeni tipik olarak 1×f bileşeninin yaklaşık 10% altındadır. koşu hızı seviyesi, zaman içinde nispeten sabit kalır ve genellikle radyal olarak en güçlü olsa da her yönde görülür. Daha sonraki bir yükselişi anlamlı kılan şey, bu normal seviyenin oluşturulmasıdır.
Yükseltilmiş 2×f ve ne anlama geldiği
- Stator sargısı sorunları: dönüşten dönüşe kısa devre veya faz dengesizliği, genellikle sıcaklık artışı ve fazlar arasında ölçülebilir bir akım dengesizliği ile 2×f'yi zamanla yukarı iter.
- Hava boşluğu eksantrikliği: rotordan üniform olmayan bir boşluk eksantriklik veya rulman aşınması dengesiz yaratır manyetik çekim, 2×f yükselterek ve kutup geçiş frekansları birlikte - mekanik ve elektromanyetik etkilerin bir karışımı.
- Yumuşak ayak veya çerçeve rezonansı: eğer bir yumuşak ayak veya çerçevenin doğal frekans 2×f'ye yakındır, yapısal rezonans Elektromanyetik titreşimi güçlendirir; çerçeve titreşimi rulman titreşimini çok aşar ve çözüm yapısal sertleştirme veya ilave sönümlemedir.
4. Değişken Frekanslı Sürücüler
Bir VFD çıkış frekansını kasıtlı olarak değiştirir - genellikle 0-120 Hz - ve motor hızı bunu takip eder, böylece 2×f ve kutup geçiş bileşenleri de dahil olmak üzere her elektromanyetik frekans, sabit bir 50 veya 60 Hz'de oturmak yerine sürücü çıkışıyla ölçeklenir. Bu hareketliliğin titreşim için pratik sonuçları vardır:
- Anahtarlama frekansları: PWM taşıyıcısı, temelin üzerine kHz aralıklı bileşenler enjekte eder.
- Yatak akımları: Şaft uygun şekilde topraklanmazsa yüksek frekanslı akımlar yatakları çukurlaştırabilir ve yiv açabilir.
- Burulma titreşimi: Tork titreşimleri çeşitli frekanslarda görülür.
- Rezonans uyarımı: süpürülen değişken hız, yapısal rezonanslardan geçebilir ve titreşimi anlık olarak artırabilir.
5. Pratik Tanı Örnekleri
Vaka 1 - yüksek 2×f titreşim
1750 RPM civarında çalışan 4 kutuplu 60 Hz motor, yaklaşık 2 mm/s olan 1 kat çalışma hızı seviyesinin çok üzerinde, 6 mm/s'de 120 Hz bileşen gösterir. Enerji, çalışma hızından ziyade hat frekansının iki katında yoğunlaştığından, bu durum mekanik bir sorundan ziyade bir stator sargısı sorunu veya hava aralığı eksantrikliği olduğunu gösterir. dengesizlik. Daha sonra termal görüntüleme statorda bir sıcak nokta ortaya çıkarır ve fazlar arasında bir akım dengesizliği ölçülerek teşhis doğrulanır; düzeltici eylem motorun geri sarılması veya değiştirilmesidir.
Durum 2 - çalışma hızı etrafında yan bantlar
Kaymaya bağlı aralığın 1× ± 'sinde (birkaç Hz) tepe noktaları ortaya çıkar, bu da kırık rotor çubukları. Motor akımı imza analizi aynı şeyi gösterir yan bant Besleme akımındaki desen ve yan bant genliğinin zaman içinde izlenmesi, bir değişim planlamak için ön süre verir. Her iki durum da daha geniş bir elektrik arızaları titreşim analizinin mekanik analizlerden ayrılması için iyi bir konumdadır.
6. En İyi Uygulamaların İzlenmesi
Spektrum kurulumu
Analizin 2×f ve harmoniklerini yakalaması için maksimum frekansı 500 Hz'in üzerine ayarlayın ve yakın aralıklı yan bantları ayırmak için yeterli çözünürlüğü seçin - kayma frekansı çalışması için yaklaşık 0,5 Hz çözünürlükten daha iyi. Elektromanyetik ve mekanik bileşenler yönler arasında farklı dağılım gösterdiğinden yatay, dikey ve eksenel olarak ölçüm yapın.
Temel değerler ve trendler
Bir motor yeni olduğunda veya yeni sarıldığında 2×f genliğini kaydedin, tesisteki her motor tipi için normal seviyeler belirleyin ve alarm limitleri belirleyin - tipik olarak iki ila üç kat temel çizgi 2×f için. Ardından önemli olan parametreleri trend haline getirin: 2× hat frekansı genliği, kutup geçiş bileşenleri, yan bant genlikleri ve modelleri, genel titreşim seviyesi ve olağan yatak durumu göstergeleri. Disiplinli bir şekilde bu değerlerin zaman içinde nasıl hareket ettiğini izlemek trend analizi, tek bir spektrumu erken uyarıya dönüştüren şeydir.
7. Sahada Ölçümleme
Elektriksel bir imzayı mekanik bir imzadan ayırmak, temiz bir genlik, frekans ve faz makinede. Taşınabilir iki kanallı bir alet, örneğin Denge-1a FFT spektrumunu ve bu bileşenleri tam olarak çalışma hızına ve harmoniklerine yerleştirmek için gereken senkron referansı yakalayarak 100 veya 120 Hz yakınındaki bir tepe noktasının elektromanyetik mi yoksa sadece yapısal bir tepki mi olduğunu doğrulamaya yardımcı olur. Ve bir kez elektriksel bir neden ekarte edildiğinde ve artık dengesizlik 1× titreşimin gerçek sürücüsü olarak tanımlandığında, aynı araç alan dengeleme hat frekansı bilgisini doğrudan atölyede uygulanabilir hale getirir.
Elektrik frekansı, bir AC motorun nasıl çalıştığını ve nasıl arızalandığını anlamak için temeldir. Bir titreşim spektrumundaki hat frekansı bileşenlerini (özellikle 2×f) tanımak ve bunların arkasındaki elektromanyetik olayları bilmek, bir analistin mekanik ve elektrik arızaları arasındaki önemli çizgiyi çizmesine ve doğru teşhis ve düzeltici eylemi yönlendirmesine olanak tanır.
