Що таке зламані роторні стрижні? Поломка двигуна з короткозамкненим ротором • Портативний балансувальник, аналізатор вібрацій "Balanset" для динамічного балансування дробарок, вентиляторів, мульчерів, шнеків комбайнів, валів, центрифуг, турбін та багатьох інших роторів Що таке зламані роторні стрижні? Поломка двигуна з короткозамкненим ротором • Портативний балансувальник, аналізатор вібрацій "Balanset" для динамічного балансування дробарок, вентиляторів, мульчерів, шнеків комбайнів, валів, центрифуг, турбін та багатьох інших роторів

Що таке зламані стрижні ротора? Поломка двигуна з короткозамкненим ротором

Опубліковано admin на

Розуміння зламаних стрижнів ротора

Визначення: Що таке зламані роторні стрижні?

Зламані роторні стрижні – це повні розриви провідних стрижнів у роторах асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором. Це по суті той самий стан, що й дефекти роторного стрижня але особливо наголошується на повному обриві прутка, а не на тріщинах або з'єднаннях з високим опором. Коли один або декілька прутів ламаються, електричний струм не може проходити через ці прутки, створюючи електромагнітну асиметрію, яка породжує характерні вібрація та поточні підписи з бічні смуги о частота ковзання інтервал навколо швидкості бігу.

Зламані роторні стрижні особливо підступні, оскільки вони створюють каскадний режим відмови: один зламаний стрижень збільшує струм і напругу в сусідніх стрижнях, що призводить до їх поступового виходу з ладу. Якщо проблему не виявити вчасно (один зламаний стрижень), стан може швидко погіршитися до кількох зламаних стрижнів і катастрофічної відмови ротора, що потребує заміни двигуна.

Як ламаються роторні стрижні

Термічна втома (найпоширеніша)

Повторні цикли нагрівання та охолодження:

  • Пусковий струм: Під час запуску двигуна струм ротора 5-7× нормальний (стан блокування ротора)
  • Теплове розширення: Алюмінієві прутки значно розширюються (коефіцієнт 23 мкм/м/°C)
  • Обмеження: Залізне осердя розширюється менше (12 мкм/м/°C), що обмежує розширення стрижня
  • Стрес: Різничне розширення створює термічне напруження в стрижнях
  • Втома: Повторні цикли запуску викликають низькоциклову втому
  • Ініціація тріщини: Зазвичай на стику стрижня з кінцем кільця (точка високого напруження)

Механічне напруження

  • Відцентрові сили на високих швидкостях
  • Електромагнітні сили під час роботи та запуску
  • Вібрація від зовнішніх джерел
  • Ударне навантаження під час пусків або змін навантаження

Виробничі дефекти

  • Пористість: Порожнечі в литих алюмінієвих роторах
  • Погане зчеплення: Недостатнє з'єднання прутка з серцевиною
  • Включення матеріалів: Забруднювачі у литті
  • Кільцеві з'єднання слабких кінців: Погані з'єднання кільця між стрижнем і кінцем

Умови експлуатації

  • Частий запуск: Кожен пуск є подією термічного та механічного напруження
  • Високоінерційні навантаження: Тривалий час розгону збільшує навантаження на брусок
  • Реверсивний сервіс: Підключення створює екстремальні струми
  • Однофазний: Робота з перевантаженнями роторних стрижнів через втрату однієї фази

Характерна бічна смуга

Чому з'являються бічні смуги

Відмінна діагностична картина:

  1. Зламаний стрижень не може проводити струм, створюючи електричну асиметрію
  2. Асиметрія обертається з частотою ковзання (різниця між синхронною швидкістю та швидкістю ротора)
  3. Створює пульсації крутного моменту з частотою ковзання вдвічі більшою
  4. Пульсація крутного моменту модулює 1× вібрацію від механічного дисбалансу
  5. Результат: бічні смуги при швидкості руху ± інтервали частоти ковзання

Вібраційний малюнок

  • Центральний пік: 1× швидкість бігу (фр)
  • Нижня бічна смуга: fr – fs (де fs = частота ковзання)
  • Верхня бічна смуга: фр + фс
  • Кілька бічних смуг: fr ± 2fs, fr ± 3fs зі збільшенням тяжкості
  • Симетрія: Бічні смуги симетричні навколо піку 1×

Приклад

4-полюсний двигун 60 Гц при повному навантаженні:

  • Синхронна швидкість: 1800 об/хв
  • Фактична швидкість: 1750 об/хв (29,17 Гц)
  • Ковзання: 50 об/хв (0,833 Гц)
  • Пік вібрації досягається на: 28,3 Гц, 29,17 Гц, 30,0 Гц
  • Розрив смуги підтверджено симетричними бічними смугами при ±0,833 Гц

Поточний підпис (MCSA)

Аналіз струму двигуна показує подібну закономірність:

  • Центральний пік: Частота мережі (50 або 60 Гц)
  • Бічні смуги: fline ± 2 фс (примітка: 2× частота ковзання струму, а не 1×)
  • Приклад: Двигун 60 Гц з ковзанням 1 Гц → бічні смуги при 58 Гц та 62 Гц
  • Перевага: Неінвазивний, може контролювати безперервно
  • Чутливість: Часто виявляє зламані прутки раніше, ніж вібрація

Етапи прогресії

Одинарний розірваний бар

  • З'являються невеликі бічні смуги (20-40% з піком 1×)
  • Незначна пульсація крутного моменту (може бути непомітною)
  • Робота двигуна майже нормальна
  • Може працювати місяцями з моніторингом
  • Заміну слід планувати

Кілька суміжних розірваних смуг

  • Сильні бічні смуги (> 50% з піком 1×)
  • Помітна пульсація крутного моменту
  • Підвищене ковзання та температура
  • Прискорення прогресії через перегрів сусідніх стовпців
  • Термінова заміна (термін протягом кількох тижнів)

Важкий стан

  • Бічні смуги можуть перевищувати 1× пікову амплітуду
  • Сильні пульсації крутного моменту, що впливають на приводне обладнання
  • Висока вібрація та температура
  • Ризик виходу з ладу торцевого кільця або повної поломки ротора
  • Потрібна негайна заміна

Найкращі практики виявлення

Аналіз вібрації

  • Використовуйте швидке перетворення Фур'є високої роздільної здатності (роздільна здатність < 0,2 Гц) для роздільної здатності бічних смуг
  • Випробуйте двигун під навантаженням (бічні смуги більш помітні при протіканні струму)
  • Розрахуйте очікувану частоту ковзання двигуна
  • Спектр пошуку для симетричних бічних смуг при ±fs навколо 1×
  • Тренд амплітуди бічної смуги з плином часу

Тестування MCSA

  • Затискачі струмових зондів на проводах двигуна
  • Отримання форми хвилі струму та обчислення швидкого перетворення Фур'є (FFT)
  • Шукайте бічні смуги на fline ± 2fs
  • Порівняйте з базовим показником здорової рухової активності
  • Може виявити до зникнення симптомів вібрації

Коригувальні дії

Негайне реагування

  • Збільште частоту моніторингу (щомісяця → щотижня → щодня)
  • Швидкість зростання амплітуди бічної смуги доріжки
  • Замовте запасний двигун або сплануйте заміну ротора
  • Зменште робочий цикл, якщо можливо (мінімізуйте кількість запусків)
  • Документування прогресу для аналізу відмов

Варіанти ремонту

  • Заміна ротора: Найбільш надійний для великих двигунів (> 100 к.с.)
  • Переливання ротора: Спеціалізовані майстерні можуть переробляти алюмінієві ротори
  • Заміна двигуна: Часто найекономічніший для малих двигунів (< 50 к.с.)
  • Розслідування першопричини: Визначте, чому зламалися прути, щоб запобігти повторенню

Профілактика

  • Використовуйте плавні пускачі або частотні перетворювачі для зменшення пускового струму та теплового навантаження
  • Обмеження частоти запуску для високоінерційних навантажень
  • Вкажіть двигуни, розраховані на фактичний робочий цикл (двигуни з частим пуском для роботи з високим робочим циклом)
  • Забезпечте належну вентиляцію та охолодження двигуна
  • Захист від однофазних умов

Зламані роторні стрижні, хоча й становлять лише 10-15% відмов двигунів, створюють характерні сигнатури бічної смуги частоти ковзання, що дозволяє надійно виявляти їх на ранній стадії за допомогою аналізу вібрації або струму. Розуміння механізму термічної втоми, розпізнавання характерної картини бічної смуги та впровадження моніторингу стану дозволяє планувати заміну двигуна до того, як відмови окремих стрижнів переростуть у катастрофічні відмови кількох стрижнів та тривалі незаплановані простої.

← Назад до головного індексу

Категорії:
WhatsApp