Що таке електрична частота? Лінійна частота в двигунах • Портативний балансувальник, аналізатор вібрацій "Balanset" для динамічного балансування дробарок, вентиляторів, мульчерів, шнеків комбайнів, валів, центрифуг, турбін та багатьох інших роторів Що таке електрична частота? Лінійна частота в двигунах • Портативний балансувальник, аналізатор вібрацій "Balanset" для динамічного балансування дробарок, вентиляторів, мульчерів, шнеків комбайнів, валів, центрифуг, турбін та багатьох інших роторів

Що таке електрична частота? Лінійна частота в двигунах

Опубліковано admin на

Розуміння електричної частоти в двигунах

Визначення: Що таке електрична частота?

Електрична частота (також називається лінійною частотою, мережевою частотою або частотою живлення) — це частота змінного струму (AC), що подається до електродвигунів та іншого електричного обладнання. Дві стандартні електричні частоти у світі — 60 Гц (герц) у Північній Америці, частинах Південної Америки та деяких азійських країнах, і 50 Гц у Європі, більшій частині Азії, Африці та Австралії. Ця частота визначає синхронну швидкість двигунів змінного струму та створює характерні електромагнітні сили та вібрація компоненти на частоті, кратній лінійній.

У двигуні аналіз вібрації, електрична частота та її гармоніки (особливо 2× лінійна частота) є важливими діагностичними індикаторами електромагнітних проблем, проблем зі статором та нерівностей повітряного зазору.

Зв'язок зі швидкістю двигуна

Розрахунок синхронної швидкості

Для асинхронних двигунів змінного струму синхронна швидкість визначається електричною частотою:

  • Нсинхронізація = (120 × f) / P
  • Де Nсинхронізація = синхронна швидкість (об/хв)
  • f = електрична частота (Гц)
  • P = кількість полюсів у двигуні

Звичайні швидкості двигуна

Для систем 60 Гц

  • 2-полюсний двигун: 3600 об/хв синхронний (фактично ~3550 об/хв з пробуксовкою)
  • 4-полюсний двигун: 1800 об/хв синхронний (фактичний ~1750 об/хв)
  • 6-полюсний двигун: 1200 об/хв синхронний (фактичний ~1170 об/хв)
  • 8-полюсний двигун: 900 об/хв синхронний (фактичний ~875 об/хв)

Для систем 50 Гц

  • 2-полюсний двигун: 3000 об/хв синхронний (фактичний ~2950 об/хв)
  • 4-полюсний двигун: 1500 об/хв синхронний (фактичний ~1450 об/хв)
  • 6-полюсний двигун: 1000 об/хв синхронний (фактичний ~970 об/хв)
  • 8-полюсний двигун: 750 об/хв синхронний (фактичний ~730 об/хв)

Частота ковзання

Різниця між синхронною та фактичною швидкістю:

  • Частота ковзання (fs) = (Nсинхронізація – Нфактичний) / 60
  • Типове ковзання: 1-5% синхронної швидкості
  • Частота ковзання зазвичай 1-3 Гц
  • Залежить від навантаження: ковзання збільшується з навантаженням
  • Важливо для діагностики електричних дефектів ротора

Компоненти електромагнітних вібрацій

2× Частота лінії (найважливіша)

Домінантна електромагнітна коливальна складова:

  • Системи 60 Гц: 2 × 60 = вібраційна складова 120 Гц
  • Системи 50 Гц: 2 × 50 = 100 Гц вібраційна складова
  • Причина: Магнітні сили між статором і ротором пульсують з подвоєною частотою лінії
  • Завжди присутній: Нормальна характеристика всіх двигунів змінного струму (норма з низькою амплітудою)
  • Підвищена амплітуда: Вказує на проблеми зі статором, проблеми з повітряним зазором або магнітний дисбаланс

Частота лінії (1×f)

  • Компонент 50 Гц або 60 Гц
  • Зазвичай менша амплітуда, ніж 2×f
  • Може свідчити про дисбаланс напруги живлення
  • Може з'являтися при несправностях обмотки статора

Вищі гармоніки

  • 4×f, 6×f тощо (240 Гц, 360 Гц для систем 60 Гц)
  • Може вказувати на проблеми з намотуванням або проблеми з ламінуванням сердечника
  • Зазвичай низька амплітуда у справних двигунах

Діагностичне значення

Нормальна амплітуда 2×f

  • Зазвичай < 10% вібрації 1× (швидкість роботи)
  • Відносно постійний з часом
  • Присутні в усіх напрямках, але часто найсильніше радіально

Підвищений показник 2×f вказує на проблеми

Проблеми з обмоткою статора

  • Міжвиткові замикання, фазовий дисбаланс
  • Амплітуда 2×f зростає з часом
  • Може супроводжуватися підвищенням температури
  • Вимірюваний дисбаланс струму між фазами

Ексцентриситет повітряного зазору

  • Неоднорідний повітряний зазор через ексцентриситет ротора або знос підшипника
  • Створює незбалансоване магнітне тяжіння
  • 2×f та підвищені частоти проходження полюса
  • Поєднання механічних та електромагнітних ефектів

М'який резонанс ніжки або рами

  • Якщо власна частота корпусу двигуна близька до 2×f
  • Структурний резонанс підсилює електромагнітні коливання
  • Вібрація рами набагато вища, ніж вібрація підшипника
  • Виправлення шляхом посилення конструкції або демпфування рами

Частотні приводи (ЧРП)

Вплив частотно-регульованого перетворювача на електричну частоту

  • Частотні перетворювачі створюють змінну вихідну частоту (типово 0-120 Гц)
  • Швидкість двигуна пропорційна вихідній частоті частотного перетворювача
  • Усі електромагнітні частоти масштабуються відповідно до вихідної частоти частотного перетворювача (ЧП)
  • ШІМ-перемикання створює додаткові високочастотні компоненти

Проблеми з вібрацією, характерні для частотно-регульованого приводу

  • Частоти перемикання: компоненти кГц-діапазону від ШІМ-перемикання
  • Струми підшипників: Високочастотні струми можуть пошкодити підшипники
  • Крутільна вібрація: Пульсації крутного моменту на різних частотах
  • Резонансне збудження: Змінна швидкість може проходити крізь резонанси

Практичні приклади діагностики

Випадок 1: Висока вібрація 2×f

  • Симптом: 4-полюсний двигун 60 Гц (1750 об/хв) з вібрацією 120 Гц = 6 мм/с
  • Аналіз: 120 Гц, що значно вище, ніж 1× вібрація швидкості руху (2 мм/с)
  • Діагноз: Проблема з обмоткою статора або ексцентриситет повітряного зазору
  • Підтвердження: Тепловізійне зображення показує гарячу точку в статорі, виміряно дисбаланс струму
  • Дія: Перемотування або заміна двигуна

Випадок 2: Бічні смуги навколо швидкості бігу

  • Симптом: Піки при 1× ± 2 Гц (частота ковзання)
  • Діагноз: Зламані роторні стрижні
  • Підтвердження: MCSA показує таку ж картину бічної смуги в поточному
  • Прогресія: Контролюйте зростання амплітуди для планування заміни

Найкращі практики моніторингу

Налаштування спектрального аналізу

  • Забезпечте Fmax (максимальну частоту) > 500 Гц для захоплення 2×f та гармонік
  • Достатня роздільна здатність для розділення близько розташованих бічних смуг (роздільна здатність < 0,5 Гц для аналізу частоти ковзання)
  • Вимірювання в кількох напрямках (горизонтальному, вертикальному, осьовому)

Встановлення базової лінії

  • Запишіть амплітуду 2×f, коли двигун новий або щойно перемотаний
  • Встановіть нормальні рівні для кожного типу двигуна на об'єкті
  • Встановлення меж сигналізації (зазвичай 2-3× базова лінія для 2×f)

Трендові параметри

  • 2× амплітуда та тренд лінійної частоти
  • Компоненти частоти проходження полюса
  • Амплітуди та діаграми бічних смуг
  • Загальний рівень вібрації
  • Індикатори стану підшипників

Електрична частота є фундаментальною для розуміння роботи та діагностики двигуна змінного струму. Розпізнавання складових лінійної частоти (особливо 2×f) у спектрах вібрацій та розуміння їхнього зв'язку з електромагнітними явищами дозволяє розрізняти механічні та електричні несправності двигуна, спрямовуючи відповідні діагностичні та коригувальні дії.

← Назад до головного індексу

Категорії:
WhatsApp