Tần số điện là gì? Tần số dòng trong động cơ • Máy cân bằng di động, máy phân tích độ rung "Balanset" dùng để cân bằng động máy nghiền, quạt, máy nghiền, máy khoan trên máy gặt đập liên hợp, trục, máy ly tâm, tua bin và nhiều loại rôto khác Tần số điện là gì? Tần số dòng trong động cơ • Máy cân bằng di động, máy phân tích độ rung "Balanset" dùng để cân bằng động máy nghiền, quạt, máy nghiền, máy khoan trên máy gặt đập liên hợp, trục, máy ly tâm, tua bin và nhiều loại rôto khác

Tần số điện là gì? Tần số dòng trong động cơ

Được xuất bản bởi admin trên

Hiểu về tần số điện trong động cơ

Định nghĩa: Tần số điện là gì?

Tần số điện (còn gọi là tần số lưới, tần số lưới điện, hoặc tần số điện lưới) là tần số của dòng điện xoay chiều (AC) cung cấp cho động cơ điện và các thiết bị điện khác. Hai tần số điện tiêu chuẩn trên toàn thế giới là 60 Hz (Hertz) ở Bắc Mỹ, một số vùng Nam Mỹ và một số nước châu Á, và 50 Hz ở châu Âu, hầu hết châu Á, châu Phi và Úc. Tần số này quyết định tốc độ đồng bộ của động cơ AC và tạo ra các lực điện từ đặc trưng và rung động các thành phần ở bội số của tần số dòng.

Trong động cơ vibration analysis, Tần số điện và sóng hài của nó (đặc biệt là tần số đường dây gấp 2 lần) là những chỉ báo chẩn đoán quan trọng đối với các vấn đề về điện từ, sự cố stato và các bất thường về khe hở không khí.

Mối quan hệ với tốc độ động cơ

Tính toán tốc độ đồng bộ

Đối với động cơ không đồng bộ AC, tốc độ đồng bộ được xác định bởi tần số điện:

  • Nđồng bộ hóa = (120 × f) / P
  • Nơi Nđồng bộ hóa = tốc độ đồng bộ (RPM)
  • f = tần số điện (Hz)
  • P = số cực trong động cơ

Tốc độ động cơ phổ biến

Đối với hệ thống 60 Hz

  • Động cơ 2 cực: 3600 vòng/phút đồng bộ (thực tế ~3550 vòng/phút có trượt)
  • Động cơ 4 cực: 1800 vòng/phút đồng bộ (thực tế ~1750 vòng/phút)
  • Động cơ 6 cực: 1200 vòng/phút đồng bộ (thực tế ~1170 vòng/phút)
  • Động cơ 8 cực: 900 vòng/phút đồng bộ (thực tế ~875 vòng/phút)

Đối với hệ thống 50 Hz

  • Động cơ 2 cực: 3000 vòng/phút đồng bộ (thực tế ~2950 vòng/phút)
  • Động cơ 4 cực: 1500 vòng/phút đồng bộ (thực tế ~1450 vòng/phút)
  • Động cơ 6 cực: 1000 vòng/phút đồng bộ (thực tế ~970 vòng/phút)
  • Động cơ 8 cực: 750 vòng/phút đồng bộ (thực tế ~730 vòng/phút)

Tần suất trượt

Sự khác biệt giữa tốc độ đồng bộ và tốc độ thực tế:

  • Tần số trượt (fs) = (Nđồng bộ hóa - Nthật sự) / 60
  • Độ trượt điển hình: 1-5% tốc độ đồng bộ
  • Tần số trượt thường là 1-3 Hz
  • Phụ thuộc vào tải trọng: độ trượt tăng theo tải trọng
  • Quan trọng để chẩn đoán các lỗi điện của rôto

Thành phần rung động điện từ

2× Tần số dòng (Quan trọng nhất)

Thành phần rung động điện từ chiếm ưu thế:

  • Hệ thống 60 Hz: 2 × 60 = 120 Hz thành phần rung động
  • Hệ thống 50 Hz: 2 × 50 = 100 Hz thành phần rung động
  • Gây ra: Lực từ giữa stato và rôto dao động ở tần số gấp đôi tần số đường dây
  • Luôn hiện diện: Đặc tính bình thường của tất cả các động cơ AC (biên độ bình thường thấp)
  • Biên độ nâng cao: Chỉ ra các vấn đề về stato, khe hở không khí hoặc mất cân bằng từ tính

Tần số dòng (1×f)

  • Thành phần 50 Hz hoặc 60 Hz
  • Thường có biên độ thấp hơn 2×f
  • Có thể chỉ ra sự mất cân bằng điện áp cung cấp
  • Có thể xuất hiện lỗi cuộn dây stato

Âm bội cao hơn

  • 4×f, 6×f, v.v. (240 Hz, 360 Hz cho hệ thống 60 Hz)
  • Có thể chỉ ra các vấn đề về cuộn dây hoặc các vấn đề về cán lõi
  • Biên độ thường thấp ở động cơ khỏe mạnh

Ý nghĩa chẩn đoán

Biên độ bình thường 2×f

  • Tiêu biểu < 10% của độ rung 1× (tốc độ chạy)
  • Tương đối ổn định theo thời gian
  • Có mặt ở mọi hướng nhưng thường mạnh nhất theo hướng xuyên tâm

Tăng 2×f chỉ ra vấn đề

Các vấn đề về cuộn dây stato

  • Ngắn mạch từng vòng, mất cân bằng pha
  • Biên độ 2×f tăng dần theo thời gian
  • Có thể kèm theo sự gia tăng nhiệt độ
  • Sự mất cân bằng hiện tại có thể đo được giữa các pha

Độ lệch tâm khe hở không khí

  • Khe hở không đồng đều do độ lệch tâm của rôto hoặc độ mòn ổ trục
  • Tạo ra lực kéo từ không cân bằng
  • 2×f và tần số cực thông được nâng cao
  • Sự kết hợp của các hiệu ứng cơ học và điện từ

Cộng hưởng chân mềm hoặc khung

  • Nếu tần số tự nhiên của khung động cơ gần 2×f
  • Cộng hưởng cấu trúc khuếch đại rung động điện từ
  • Độ rung của khung cao hơn nhiều so với độ rung của ổ trục
  • Có thể sửa chữa bằng cách gia cố kết cấu hoặc giảm chấn khung

Biến tần (VFD)

Tác động của VFD lên tần số điện

  • VFD tạo ra tần số đầu ra thay đổi (điển hình là 0-120 Hz)
  • Tốc độ động cơ tỷ lệ thuận với tần số đầu ra của VFD
  • Tất cả các tần số điện từ đều có tỷ lệ với tần số đầu ra VFD
  • Chuyển mạch PWM tạo ra các thành phần tần số cao bổ sung

Các vấn đề rung động đặc thù của VFD

  • Chuyển đổi tần số: các thành phần dải tần kHz từ chuyển mạch PWM
  • Dòng điện mang: Dòng điện tần số cao có thể làm hỏng ổ trục
  • Rung xoắn: Mô-men xoắn dao động ở nhiều tần số khác nhau
  • Kích thích cộng hưởng: Tốc độ thay đổi có thể quét qua cộng hưởng

Ví dụ chẩn đoán thực tế

Trường hợp 1: Độ rung cao 2×f

  • Triệu chứng: Động cơ 4 cực, 60 Hz (1750 vòng/phút) với độ rung 120 Hz = 6 mm/giây
  • Phân tích: 120 Hz cao hơn nhiều so với rung động tốc độ chạy 1× (2 mm/giây)
  • Chẩn đoán: Vấn đề về cuộn dây stato hoặc độ lệch tâm khe hở không khí
  • Xác nhận: Hình ảnh nhiệt cho thấy điểm nóng ở stato, đo được sự mất cân bằng dòng điện
  • Hoạt động: Tua lại hoặc thay thế động cơ

Trường hợp 2: Dải bên xung quanh tốc độ chạy

  • Triệu chứng: Đỉnh ở 1× ± 2 Hz (tần số trượt)
  • Chẩn đoán: Thanh rôto bị hỏng
  • Xác nhận: MCSA cho thấy cùng một mẫu dải bên trong hiện tại
  • Tiến trình: Theo dõi sự tăng trưởng biên độ để lập kế hoạch thay thế

Giám sát các phương pháp hay nhất

Thiết lập phân tích phổ

  • Đảm bảo Fmax (tần số tối đa) > 500 Hz để thu được 2×f và sóng hài
  • Độ phân giải phù hợp để tách các dải bên có khoảng cách gần (Độ phân giải < 0,5 Hz cho phân tích tần số trượt)
  • Đo theo nhiều hướng (ngang, dọc, trục)

Thiết lập đường cơ sở

  • Ghi lại biên độ 2×f khi động cơ mới hoặc vừa được quấn lại
  • Thiết lập mức bình thường cho từng loại động cơ trong cơ sở
  • Đặt giới hạn báo động (thường là 2-3 lần mức cơ sở cho 2 lần f)

Các thông số xu hướng

  • Biên độ tần số đường truyền 2× và xu hướng
  • Các thành phần tần số cực thông
  • Biên độ và mẫu dải bên
  • Mức độ rung động tổng thể
  • Chỉ báo tình trạng ổ trục

Tần số điện là yếu tố cơ bản để hiểu hoạt động và chẩn đoán động cơ AC. Việc nhận biết các thành phần tần số dòng (đặc biệt là 2×f) trong phổ rung động và hiểu mối quan hệ của chúng với các hiện tượng điện từ cho phép phân biệt giữa lỗi động cơ cơ và động cơ điện, từ đó đưa ra các biện pháp chẩn đoán và khắc phục phù hợp.

← Quay lại Mục lục chính

Categories:
WhatsApp