Розуміння частоти проходу бару двигуна
Частота проходження стрижня двигуна — також відомий як частота проходження стрижнів ротора, частота пазів ротора або просто частота стрижнів — це частота, з якою стрижні білячої клітки асинхронного двигуна проходять повз пази та обмотки статора. Вона дорівнює добутку кількості стрижнів ротора на частоту обертання ротора, тому знаходиться значно вище робочої частоти — як правило, в діапазоні від 200 до 2000 Гц залежно від розміру та швидкості двигуна. У справному двигуні це тиха лінія малої амплітуди в спектр вібрації, але коли вона зростає, це вказує на ексцентричність між ротором і статором, повітряний зазор проблеми або інші електромагнітні нерівномірності. Вона тісно пов'язана з, проте відрізняється від, дефекти роторних стрижнів — зламані стрижні виявляють себе завдяки бічні смуги рознесені на частоту проходження полюсів (кількість полюсів × частота ковзання) навколо 1×, а не шляхом підвищення самої лінії частоти проходження стрижнів.
1. Розрахунок частоти проходження стрижнів
The formula
RBPF = Nb × N / 60, де RBPF — частота проходження стрижнів ротора в Гц, Nb — кількість стрижнів ротора, а N — частота обертання ротора в RPM.
Структура формули така сама, що й за будь-якою частотою підрахунку зубців або лопатей, наприклад частота зачеплення зубчастих коліс або частота проходження лопаток: підраховуємо повторювані елементи, множимо на частоту їхнього проходження. Оскільки кількість стрижнів зазвичай велика, результат потрапляє у високочастотну область спектру.
Розбір практичних прикладів
Small motor: 28 rotor bars at 1750 RPM gives RBPF = 28 × 1750 / 60 = 817 Hz.
Великий двигун: 56 rotor bars at 3550 RPM gives RBPF = 56 × 3550 / 60 = 3313 Hz.
Зверніть увагу, що лінія частоти проходження стрижнів більшого двигуна перевищує 3 кГц — корисне нагадування про те, що вимірювальний ланцюг повинен охоплювати цей діапазон, щоб її зафіксувати. Якщо потрібно швидко перевести частоту обертання та порядкові номери в частоти, скористайтеся калькулятор гармонічних частот виконує арифметичні обчислення.
Визначення кількості стрижнів
- Зверніться до паспортної таблички двигуна або технічного паспорта виробника.
- Порахуйте їх візуально, якщо ротор доступний під час ремонту.
- Визначте зворотним обчисленням за чітко ідентифікованим піком у спектрі вібрації.
- Очікуйте приблизно від 16 до 80 стрижнів залежно від розміру двигуна та кількості полюсів.
2. Фізичний механізм
Взаємодія ротора зі статором
Частота проходження стрижнів виникає внаслідок магнітної взаємодії, а не механічного контакту:
- Стрижні ротора несуть індукований струм і створюють локальні збурення магнітного поля.
- У міру обертання ротора кожен стрижень послідовно проходить повз пази статора.
- Магнітний опір зростає та спадає в міру того, як стрижні вирівнюються із зубцями статора та проходять між ними.
- Це спричиняє невелику пульсуючу електромагнітну силу на конструкцію.
- Частота пульсацій дорівнює швидкості проходження стрижнів — частоті проходження стрижнів.
Рівномірний та нерівномірний повітряний зазор
- Рівномірний повітряний зазор: силові внески від стрижнів на протилежних сторонах ротора здебільшого компенсують одне одного, залишаючи низьку амплітуду RBPF.
- Ексцентричний ротор: взаємодія стає асиметричною, компенсація порушується, а амплітуда RBPF зростає.
- Діагностична цінність: висота піку RBPF є прямим показником рівномірності повітряного зазору.
3. Діагностичне значення
Нормальний стан
- Пік RBPF присутній, але дуже малий — нерідко нижче 0,5 мм/с.
- Він може ледь виступати над рівнем шуму.
- Бічних смуг навколо нього немає.
- Така картина підтверджує рівномірність повітряного зазору та добру концентричність ротора й статора.
Що означає підвищений RBPF
Ексцентриситет повітряного зазору. Ротор зміщений відносно центру розточки статора, амплітуда RBPF зростає, а бічні смуги на ±1× частоті обертання можуть з'явитися. Картина аналогічна тій, як частота проходження полюсів зростає при тій самій несправності.
Незосьованість ротора та статора. Коли вісь ротора непаралельна осі статора, повітряний зазор змінюється по довжині двигуна, збільшуючи як RBPF, так і його гармоніки.
Зламані або пошкоджені стрижні ротора. Це зовсім інша сигнатура: зламані стрижні створюють бічні смуги навколо 1× з інтервалом, рівним частоті проходження полюсів, а не підвищують лінію частоти проходження стрижнів. Див. зламані роторні стрижні і дефекти роторних стрижнів для повного діагностичного опису.
4. Відрізнення частоти проходу стрижнів від інших частот
RBPF порівняно з частотами підшипників
- РБПФ: зазвичай 200–3000 Гц, визначається конструкцією двигуна.
- Частоти підшипника: зазвичай 50–500 Гц для підшипників двигуна.
- Як відрізнити: обчисліть обидва значення і порівняйте їх зі спостережуваними піками.
- Зверніть увагу на збіги: у великих двигунів RBPF може потрапляти в ту саму смугу, що й частоти несправностей підшипників, тому перевірте джерело перед тим, як діяти.
RBPF порівняно з частотою пазів статора
- Частота проходження пазів статора: кількість пазів статора × частота обертання — рідко суттєво.
- РБПФ: кількість стержнів ротора × частота обертання — спостерігається частіше.
- Both present: у деяких двигунах можна побачити обидва, а їх розрізнення залежить від знання кількості стержнів і пазів.
5. Практичне застосування
Коли слід контролювати RBPF
- Якщо є підозра на проблему з повітряним зазором.
- Після заміни підшипника — для перевірки правильності центрування ротора.
- Коли підвищена амплітуда на подвійній частоті мережі, що може супроводжувати ексцентриситет.
- При встановленні базовий рівень для нового або перемотаного двигуна.
- Як перевірка якості після ремонту двигуна.
Аспекти вимірювання
- Частотний діапазон аналізатора вібрації має з запасом перевищувати подвійне значення RBPF (Fmax > 2 × RBPF), щоб зафіксувати його без аліасингу.
- Ан акселерометр зазвичай потрібний, а не датчик швидкості, оскільки частоти є високими.
- Вимірюйте на корпусі двигуна або на корпусі підшипника.
- Завжди порівнюйте з базовим значенням або з аналогічними справними двигунами.
6. Місце частоти проходження стержнів у діагностиці двигунів
Важливо чітко розрізняти дві сигнатури ротора двигуна. Лінія проходження стержнів свідчить про геометрію повітряного зазору; зламані стержні — про електричну цілісність клітки. На практиці обидва дефекти можуть бути присутні одночасно, тому повноцінна electrical-fault діагностика перевіряє кожен із них:
- Дефекти стрижнів ротора: бічні смуги навколо 1× робочої швидкості з інтервалом, рівним частоті проходження полюсів.
- RBPF issues: підвищена амплітуда безпосередньо на лінії проходження стержнів (кількість стержнів × частота обертання).
- Вони можуть співіснувати: ексцентриситет і зламані стрижні не є взаємовиключними.
- Комплексна діагностика: проаналізуйте обидва патерни, щоб скласти повну картину.
Такий вид високочастотної електромагнітної діагностики є однією половиною оцінки технічного стану асинхронного двигуна; інша половина — це низькочастотний механічний світ дисбаланс і неспіввісність. Портативний двоканальний прилад, такий як Balanset-1A охоплює цю механічну сторону, фіксуючи амплітуду та фазу на частоті 1×, необхідні для балансування ротора у власних підшипниках і перевірки результату, — природне доповнення до описаних тут спектральних перевірок двигуна.
Частота проходження стрижнів ротора, хоча і менш регулярно відстежувана, ніж частоти підшипників або сигнатури зламаних стрижнів, несе реальну діагностичну цінність щодо рівномірності повітряного зазору та концентричності ротора й статора. Знання того, як її розрахувати та розпізнати у спектрі, доповнює діагностичну картину для оцінки технічного стану асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором.
