Elektrik Motorlarında Manyetik Çekimi Anlamak

Cihazlar

Taşınabilir dengeleyici ve Titreşim analizörü Balanset-1A

$2,353.83

Parçalar

Titreşim sensörü

$107.26

Parçalar

Optik Sensör (Lazer Takometre)

$147.78

Cihazlar

Balanset-4

$8,107.90

Parçalar

Manyetik Stand Insize-60-kgf

$54.82

Parçalar

Yansıtıcı bant

$11.92

Cihazlar

Dinamik dengeleyici "Balanset-1A" OEM

$2,067.80

Tanım: Manyetik Çekim Nedir?

Manyetik çekim (dengesiz manyetik çekim veya UMP olarak da adlandırılır), elektrik motorlarında ve jeneratörlerde rotor ve stator arasındaki hava boşluğu eşit olmadığında oluşan net bir radyal elektromanyetik kuvvettir. Rotor, stator deliğinde merkezden uzakta (eksantrik) olduğunda, hava boşluğu bir tarafta küçülürken, diğer tarafta büyür. Manyetik kuvvet, boşluk mesafesinin karesiyle ters orantılı olduğundan, manyetik çekim boşluğun daha küçük olduğu tarafta çok daha güçlüdür ve rotoru o tarafa doğru çeken net bir kuvvet oluşturur.

Manyetik çekim yaratır titreşim Elektrik hattı frekansının iki katı (60 Hz motorlar için 120 Hz, 50 Hz motorlar için 100 Hz), rotoru önemli ölçüde saptırabilir, yatak aşınmasını hızlandırabilir ve ciddi durumlarda rotor-stator temasının felaketle sonuçlanmasına yol açabilir. Bu, mekanik eksantriklik ile elektromanyetik kuvvetler arasında, pozitif geri besleme yaratarak kademeli arızaya yol açabilen bir bağlantıdır.

Fiziksel Mekanizma

Düzgün Hava Boşluğu (Normal Koşul)

• Rotor, stator deliğinin ortasında
• Tüm çevre boyunca eşit hava boşluğu (genellikle 0,3-1,5 mm)
• Her taraftaki manyetik kuvvetler dengelenir ve iptal edilir
• Net radyal kuvvet ≈ sıfır
• Minimum elektromanyetik titreşim

Eksantrik Hava Boşluğu (UMP Durumu)

Rotor merkezden uzak olduğunda:

1. Boşluk Asimetrisi: Bir tarafta daha küçük boşluk (örneğin 0,5 mm), diğer tarafta daha büyük boşluk (örneğin 1,0 mm) vardır
2. Ters Kare Yasası: Manyetik kuvvet ∝ 1/boşluk², bu nedenle küçük boşluk tarafındaki kuvvet çok daha güçlüdür
3. Net Kuvvet: Dengesiz kuvvetler birbirini iptal etmez ve küçük boşluk tarafına doğru net bir çekim yaratır
4. Büyüklük: Orta düzey motorlarda bile yüzlerce ila binlerce pound olabilir
5. Yön: Her zaman en küçük boşluğun olduğu tarafa doğru

Neden 2× Hat Frekansı?

Manyetik çekim, elektrik frekansının 2 katı kadar titreşim yapar:

• Üç fazlı AC dönen manyetik alan oluşturur
• Manyetik alan şiddeti, hat frekansının 2 katında titreşir (3 fazlı sistemlere özgüdür)
• Eksantrik rotor ile bu titreşim 2×f'de titreşim yaratır
• 60 Hz motor → 120 Hz titreşim
• 50 Hz motor → 100 Hz titreşim

Dengesiz Manyetik Çekimin Nedenleri

Rulman Aşınması

• UMP gelişiminin en yaygın nedeni
• Yatak boşluğu rotorun merkezden uzakta çalışmasına olanak tanır
• Yerçekimi rotoru aşağı çekerek alttaki hava boşluğunu azaltır
• UMP rotoru merkezden daha fazla uzaklaştırır
• Olumlu geri bildirim: UMP, rulman aşınmasını hızlandırır

Üretim Toleransları

• Rotor Eksantrikliği: Rotor mükemmel yuvarlak değil veya şaftın ortasına yerleştirilmemiş
• Stator Deliği Eksantrikliği: Stator deliği montaj yüzeyleriyle eş merkezli değil
• Montaj Hataları: Uç çanları hizalanmamış, rotor montaj sırasında kurulmuş
• Toleransların Yığılması: Ölçülebilir eksantriklik yaratan küçük hataların birikimi

Operasyonel Nedenler

• Isıl Büyüme: Hava boşluğunun düzgünlüğünü etkileyen farklı genleşme
• Çerçeve Bozulması: Yumuşak ayak veya montaj gerilimi eğriltme çerçevesi
• Şaft Sapması: Yük veya bağlantı kuvvetleri şaftı büküyor
• Temel Sorunlar: Motor pozisyonunun yerleşmesi veya bozulması

Etkileri ve Sonuçları

Doğrudan Etkiler

• Rotor Üzerindeki Radyal Kuvvet: Bir tarafa doğru sürekli çekme
• Rulman Aşırı Yükü: Bir yatak manyetik çekimden kaynaklanan ekstra yükü taşır
• 2×f'de titreşim: Elektromanyetik titreşim bileşeni yükseltildi
• Şaft Sapması: Manyetik kuvvet şaftı bükerek eksantrikliği kötüleştirir

Aşamalı Arıza Mekanizması

UMP kendi kendini güçlendiren bir arıza döngüsü yaratabilir:

1. Başlangıç eksantrikliği (yatak aşınması veya imalattan)
2. Manyetik çekim küçük boşluk tarafına doğru gelişir
3. Kuvvet rotoru daha fazla saptırır ve boşluğu daha da azaltır
4. Daha küçük boşluktan daha güçlü manyetik çekim
5. Yüklenen tarafta hızlandırılmış yatak aşınması
6. Artan eksantriklik ve manyetik çekim
7. Olası rotor-stator teması ve felaket niteliğinde arıza

İkincil Hasar

• Asimetrik yüklemeden kaynaklanan hızlandırılmış rulman arızası
• Rotor-stator sürtünmeleri her iki bileşene de zarar verebilir
• Mil bükülmesi veya kalıcı yaylanma
• Rotor darbelerinden kaynaklanan stator sargı hasarı
• Optimum olmayan hava boşluğundan kaynaklanan verimlilik kaybı

Tespit ve Tanı

Titreşim İmzası

• Birincil Gösterge: Yükseltilmiş 2× hat frekansı (120 Hz veya 100 Hz)
• Tipik Desen: 2×f genliği > 30-50% 1× çalışma hızı titreşimi
• Onay: 2×f'deki titreşim mekanik dengesizlikle orantılı değildir
• Yük Bağımsızlığı: 2×f genliği yük ile nispeten sabittir (mekanik kaynakların aksine)

Diğer 2×f Kaynaklarından Farklılaşma

Kaynak	Özellikler
Hizalama bozukluğu	2× çalışma hızı (2× hat frekansı değil); yüksek eksenel titreşim
Manyetik Çekim	2× hat frekansı (120/100 Hz); elektromanyetik kökenli
Stator Arızaları	2× hat frekansı; akım dengesizliği mevcut
Çerçeve Rezonansı	2× hat frekansı; çerçeve titreşimi >> yatak titreşimi

Ek Tanı Testleri

Hava Boşluğu Ölçümü

• Çevrenin çeşitli noktalarındaki hava boşluğunu ölçün (motorun sökülmesini gerektirir)
• Ortalama boşluğun 10%'den fazla eksantrikliği sorun olduğunu gösterir
• Belge minimum ve maksimum boşluk değerleri

Güncel Analiz

• Denge için faz akımlarını ölçün
• UMP'ye dengesizlik eşlik edebilir
• Spektrum 2× hat frekansı bileşenini gösteriyor

Yüksüz Test

• Motoru yüksüz olarak çalıştırın
• 2×f titreşim yüksek kalırsa elektromanyetik kaynak (UMP veya stator arızası) olduğunu gösterir
• 2×f önemli ölçüde düşerse, mekanik hizalama hatasının kaynağı olduğu anlaşılır

Manyetik Çekme Kuvvetinin Miktarının Belirlenmesi

Yaklaşık Formül

UMP kuvveti şu şekilde tahmin edilebilir:

• F ∝ (eksantriklik / boşluk) × motor gücü
• Kuvvet, eksantrikliğe bağlı olarak doğrusal olarak artar
• Daha küçük boşluklarla kuvvet önemli ölçüde artar
• Daha büyük motorlar orantılı olarak daha büyük kuvvetler üretir

Tipik Büyüklükler

• 10 HP motor, 10% eksantriklik: ~50-100 lbs kuvvet
• 100 HP motor, 20% eksantriklik: ~500-1000 lbs kuvvet
• 1000 HP motor, 30% eksantriklik: ~5000-10.000 lbs kuvvet
• Darbe: Bu kuvvetler yataklara önemli yük bindirir ve milleri saptırabilir

Düzeltme Yöntemleri

Yatak Kaynaklı Eksantriklik İçin

• Uygun rotor merkezlemesini sağlamak için aşınmış yatakları değiştirin
• Eksantriklik tekrar ediyorsa daha sıkı toleranslara sahip rulmanlar kullanın
• UMP dahil motor yükleri için yeterli yatak seçimini doğrulayın
• Mil ve uç çanlarındaki yatak uyumunu kontrol edin

Üretim Eksantrikliği İçin

• Küçük Davalar (< 10%): Titreşimin kabul edilebilir olup olmadığını kabul edin ve izleyin
• Orta (10-25%): Stator yeniden delme veya rotor işlemeyi düşünün
• Şiddetli (> 25%): Motor değişimi veya büyük çaplı bir yeniden çalışma gerekiyor
• Garanti: Üretimdeki eksantriklik yeni motorlarda garanti talebine konu olabilir

Montaj/Kurulum Sorunları İçin

• Uç çan hizalamasını ve cıvata torkunu doğrulayın
• Doğru yumuşak ayak koşullar
• Çerçevenin montaj gerilimleri nedeniyle bozulmamasını sağlayın
• Boru gerginliğini veya motoru konumundan çıkaran bağlantı kuvvetlerini kontrol edin

Önleme Stratejileri

Tasarım ve Seçim

• Kritik uygulamalar için sıkı hava boşluğu toleranslarına sahip motorları belirtin
• Saygın üreticilerin kaliteli motorlarını seçin
• Daha büyük hava boşlukları UMP büyüklüğünü azaltır (ancak verimliliği düşürür)
• Aşırı uygulamalar için manyetik yatak tasarımlarını göz önünde bulundurun

Kurulum

• Kurulum sırasında dikkatli hizalama
• Son cıvatalamadan önce yumuşak ayağın ortadan kaldırıldığını doğrulayın
• Rotor eksenel konumunu ve yüzdürmeyi kontrol edin
• Uç çanlarının düzgün hizalandığından ve sıkıldığından emin olun

Bakım

• Aşırı aşınma oluşmadan önce yatakları değiştirin
• 2× hat frekansı titreşim eğilimlerini izleyin
• Periyodik denge ve hizalama doğrulaması
• Soğutma tıkanıklıklarının termal bozulmaya yol açmasını önlemek için motoru temiz tutun

Özel Hususlar

Büyük Motorlar

• UMP kuvvetleri muazzam olabilir (tonlarca kuvvet)
• Rulman seçimi UMP yüklerini hesaba katmalıdır
• Şaft sapma hesaplamaları UMP'yi içermelidir
• Hava boşluğu izleme, büyük kritik motorlara dahil edilebilir

Yüksek Hızlı Motorlar

• Merkezkaç kuvvetleri UMP ile birleşiyor
• UMP çok büyükse kararsızlık potansiyeli vardır
• Sıkı hava boşluğu toleransları kritiktir

Dikey Motorlar

• Yerçekimi yatay motorlarda olduğu gibi rotoru merkezlemez
• UMP rotoru herhangi bir tarafa çekebilir
• Baskı yatağı rotor ağırlığı artı herhangi bir UMP eksenel bileşeni için yeterli olmalıdır

Diğer Motor Sorunlarıyla İlişkisi

UMP ve Rotor Eksantrikliği

• Eksantriklik UMP'ye neden olur
• UMP eksantrikliği (pozitif geri bildirim) kötüleştirebilir
• Her ikisi de titreşim yaratır ancak farklı frekanslarda (1× - 2×f)

UMP ve Stator Arızaları

• Her ikisi de 2x hat frekanslı titreşim üretir
• Stator arızaları ayrıca mevcut dengesizliği de gösterir
• Akım dengesizliği olmadan eksantriklikten UMP
• Bir arada bulunabilir: stator arızası VE eksantriklik

UMP ve Rulman Ömrü

• UMP, rulman radyal yüklerine katkıda bulunur
• Rulman ömrünü azaltır (Ömür ∝ 1/Yük³)
• Asimetrik yatak aşınması yaratır
• Bir yatak erken bozulabilirken, diğer kabul edilebilir

Manyetik çekim, elektrik motorlarında mekanik ve elektromanyetik olaylar arasında önemli bir bağlantıdır. UMP'nin 2x hat frekanslı titreşimin kaynağı olduğunu, hava boşluğu eksantrikliğiyle ilişkisini ve yatak aşırı yüklenmesi nedeniyle kademeli arızaya neden olma potansiyelini anlamak, bu motora özgü durumun doğru bir şekilde teşhis edilmesini ve düzeltilmesini sağlar.

---

← Ana Dizin'e Geri Dön