Що таке частота ковзання? Параметр діагностики двигуна • Портативний балансувальник, аналізатор вібрацій "Balanset" для динамічного балансування дробарок, вентиляторів, мульчерів, шнеків комбайнів, валів, центрифуг, турбін та багатьох інших роторів Що таке частота ковзання? Параметр діагностики двигуна • Портативний балансувальник, аналізатор вібрацій "Balanset" для динамічного балансування дробарок, вентиляторів, мульчерів, шнеків комбайнів, валів, центрифуг, турбін та багатьох інших роторів

Що таке частота ковзання? Діагностичний параметр двигуна

Опубліковано admin на

Розуміння частоти ковзання в асинхронних двигунах

Визначення: Що таке частота ковзання?

Частота ковзання – це різниця між синхронною швидкістю (швидкістю обертового магнітного поля) та фактичною швидкістю ротора в асинхронному двигуні, виражена в Гц. Вона показує, як швидко магнітне поле “ковзає” повз провідники ротора, індукуючи струм, який створює крутний момент двигуна. Частота ковзання є фундаментальною для роботи асинхронного двигуна та критично важливою в діагностиці двигуна, оскільки вона визначає інтервал бічних смуг у вібрації та струмових характеристиках. дефекти роторного стрижня.

Частота ковзання зазвичай знаходиться в діапазоні 0,5-3 Гц для двигунів під нормальним навантаженням, збільшуючись з навантаженням і забезпечуючи непрямий показник навантаження двигуна. Розуміння частоти ковзання є важливим для інтерпретації характеристик двигуна. вібрація спектри та діагностика електромагнітних несправностей.

Як працює ковзання в асинхронних двигунах

Принцип індукції

Асинхронні двигуни працюють за рахунок електромагнітної індукції:

  1. Обмотки статора створюють обертове магнітне поле із синхронною швидкістю
  2. Магнітне поле обертається трохи швидше, ніж ротор
  3. Відносний рух між полем і стрижнями ротора індукує струм у роторі
  4. Індукований струм створює магнітне поле ротора
  5. Взаємодія між полями статора та ротора створює крутний момент
  6. Ключовий момент: Якби ротор досяг синхронної швидкості, не було б ні відносного руху, ні індукції, ні крутного моменту.

Чому ковзання необхідне

  • Ротор повинен обертатися повільніше, ніж синхронна швидкість, щоб виникла індукція
  • Чим більше ковзання, тим більше індукованого струму, тим більше виробляється крутного моменту
  • На холостому ходу: мінімальне ковзання (~1%)
  • При повному навантаженні: вище ковзання (типово 3-5%)
  • Ковзання дозволяє двигуну автоматично регулювати крутний момент відповідно до навантаження

Розрахунок частоти ковзання

Формула

  • fs = (Nсинхронізація – Nфактичне) / 60
  • Де fs = частота ковзання (Гц)
  • Nsync = синхронна швидкість (об/хв)
  • Nactual = фактична швидкість ротора (об/хв)

Альтернатива з використанням відсотка ковзання

  • Ковзання (%) = [(Nsync – Nfactual) / Nsync] × 100
  • fs = (Slip% × Nсинхронізація) / 6000

Приклади

4-полюсний двигун 60 Гц без навантаження

  • Nсинхронізація = 1800 об/хв
  • Nfc = 1795 об/хв (невелике навантаження)
  • fs = (1800 – 1795) / 60 = 0,083 Гц
  • Ковзання = 0,3%

Той самий двигун при повному навантаженні

  • Nсинхронізація = 1800 об/хв
  • Nfc = 1750 об/хв (номінальна швидкість)
  • fs = (1800 – 1750) / 60 = 0,833 Гц
  • Ковзання = 2,8%

2-полюсний двигун, 50 Гц

  • Nсинхронізація = 3000 об/хв
  • Nfactual = 2950 об/хв
  • fs = (3000 – 2950) / 60 = 0,833 Гц
  • Ковзання = 1,7%

Частота ковзання у вібраційній діагностиці

Відстань між бічними смугами для дефектів роторного стрижня

Найважливіше діагностичне використання частоти ковзання:

  • Візерунок: Бічні смуги приблизно 1× швидкість бігу при ±fs, ±2fs, ±3fs
  • Приклад: Двигун 1750 об/хв (29,2 Гц) з fs = 0,83 Гц
  • Бічні смуги за адресою: 28,4 Гц, 29,2 Гц, 30,0 Гц, 27,5 Гц, 30,8 Гц тощо.
  • Діагноз: Ці бічні смуги вказують на зламані або тріснуті стрижні ротора
  • Амплітуда: Амплітуда бічної смуги вказує на кількість та серйозність зламаних стрижнів

Аналіз поточної сигнатури

У спектрах струму двигуна:

  • Дефекти роторного стрижня створюють бічні смуги навколо лінійної частоти
  • Діаграма: fline ± 2fs (примітка: 2× частота ковзання, а не 1×)
  • Для двигуна 60 Гц з ковзанням 1 Гц: бічні смуги 58 Гц та 62 Гц
  • Підтверджує діагноз роторного стрижня за вібрацією

Ковзання як індикатор навантаження

Ковзання змінюється залежно від навантаження

  • Без навантаження: Ковзання 0,2-1% (0,1-0,5 Гц для типових двигунів)
  • Половинне завантаження: Ковзання 1-2% (0,5-1,0 Гц)
  • Повне завантаження: 2-5% ковзання (1-2,5 Гц)
  • Перевантаження: > Ковзання 5% (> 2,5 Гц)
  • Початок: Ковзання 100% (частота ковзання = лінійна частота)

Використання ковзання для оцінки навантаження

  • Точно виміряйте фактичну швидкість двигуна
  • Обчисліть ковзання з різниці синхронних швидкостей
  • Порівняйте з номінальним ковзанням при повному навантаженні з заводської таблички
  • Оцініть відсоток навантаження двигуна
  • Корисно, коли пряме вимірювання потужності недоступне

Фактори, що впливають на ковзання

Фактори дизайну

  • Опір ротора: Вищий опір = більше ковзання
  • Клас конструкції двигуна: Конструкція NEMA впливає на характеристики ковзання
  • Напруга: Нижча напруга збільшує ковзання для заданого навантаження

Умови експлуатації

  • Крутний момент навантаження: Основний визначальний фактор ковзання
  • Напруга живлення: Знижена напруга збільшує ковзання
  • Варіація частоти: Зміни частоти живлення впливають на ковзання
  • температура: Нагрівання ротора збільшує опір, збільшуючи ковзання

Стан двигуна

  • Зламані роторні стрижні збільшують ковзання (менш ефективне вироблення крутного моменту)
  • Проблеми з обмоткою статора можуть впливати на ковзання
  • Проблеми з підшипниками, що збільшують тертя, дещо підвищують ковзання

Методи вимірювання

Пряме вимірювання швидкості

  • Використання тахометр або стробоскоп для вимірювання фактичних обертів
  • Дізнайтеся синхронну швидкість з паспортної таблички двигуна (полюси та частота)
  • Обчисліть ковзання: fs = (Nsync – Nfact) / 60
  • Найточніший метод

Зі спектру вібрацій

  • Точно визначте пік швидкості бігу 1×
  • Обчисліть швидкість бігу за частотою, помноженою на 1
  • Визначення ковзання за різницею синхронних швидкостей
  • Потрібне швидке перетворення Фур'є з високою роздільною здатністю

Від інтервалу бічної смуги

  • Якщо присутні бічні смуги дефекту роторного стрижня
  • Вимірювання відстані між бічними смугами
  • Відстань = частота ковзання безпосередньо
  • Зручно, але вимагає наявності дефекту

Практичне діагностичне використання

Нормальні значення ковзання

  • Задокументуйте базове ковзання при різних навантаженнях для кожного двигуна
  • Типове ковзання при повному навантаженні: 1-3% (перевірте заводську табличку)
  • Ковзання > значення на табличці може свідчити про перевантаження або проблему з двигуном
  • Ковзання < очікуваного при заданому навантаженні може свідчити про електричну несправність

Індикатори аномального ковзання

  • Надмірне ковзання: Двигун перевантажений, роторні стрижні зламані, високий опір ротора
  • Змінне ковзання: Коливання навантаження, нестабільність електропостачання
  • Низьке ковзання під навантаженням: Можлива проблема зі статором, проблема з напругою

Частота ковзання є фундаментальною для роботи та діагностики асинхронного двигуна. Як показник відстані бічної смуги для виявлення дефектів роторного стрижня та як індикатор навантаження двигуна, частота ковзання надає важливу інформацію для оцінки стану двигуна. Точне визначення частоти ковзання дозволяє правильно інтерпретувати вібрацію двигуна та сигнатури струму, відрізняючи нормальну роботу від несправностей.

← Назад до головного індексу

Категорії:
WhatsApp