Приплъзване на двигателя е разликата между синхронната скорост на въртящото се магнитно поле и действителната механична скорост на ротора на асинхронния двигател, изразена като процент от синхронната скорост.
То съществува по дизайн: без приплъзване няма относително движение между полето на статора и проводниците на ротора, няма индуциран ток в ротора и няма въртящ момент. Разбирането на приплъзването е фундаментално за диагностика на работата на двигателя, правилно оразмеряване на задвижванията и интерпретиране на вибрационни и термални данни от програми за мониторинг на състоянието.
Въртящото се магнитно поле в статора на асинхронния двигател се върти с фиксирана скорост, която се определя единствено от мрежовата честота и броя на магнитните полюси навити в статора. Това е синхронната скорост, дадена от:
Ns = 120 x f / p
Роторът на асинхронния двигател никога не може да достигне тази скорост при натоварване. Ако го направеше, щеше да има нулева относителна скорост между въртящото се поле и шина на ротора, нулево индуцирано ЕМП и нулев въртящ момент, затова роторът незабавно ще започне да изостава отново. Това е основната разлика със синхронния двигател, който се заключва към Ns чрез отделно възбудено поле на ротора или чрез постоянни магнити.
| Полюси | Ns при 50 Hz (об/мин) | Ns при 60 Hz (об/мин) |
|---|---|---|
| 2 | 3000 | 3600 |
| 4 | 1500 | 1800 |
| 6 | 1000 | 1200 |
| 8 | 750 | 900 |
| 10 | 600 | 720 |
| 12 | 500 | 600 |
Приплъзването (s) е нормализираният дефицит на скоростта:
s = (Ns - Nr) / Ns
където Nr е действителната скорост на ротора в об/мин. Умножете по 100, за да изразите приплъзването като процент. Четириполюсен (4-полюсен) мотор при 50 Hz с обозначена скорост на табелката 1455 об/мин има:
s = (1500 - 1455) / 1500 = 0.03, или 3% приплъзване.
Честотата на приплъзването, честотата на тока, който всъщност се индуцира в шините на ротора, следва директно: f_rotor = s x f. При 3% приплъзване на захранване 50 Hz проводниците на ротора виждат индуциран ток при 1.5 Hz.
Тази честота на приплъзване е и физическата основа на откриването на счупени пръти на ротора : напукване или счупване на прът предизвиква пулсация на въртящия момент и на скоростта при двойната честота на приплъзване
която се проявява в анализа на тока на мотора като странични ленти при f x (1 ± 2s) около фундаменталната мрежова честота, с допълнителни двойки странични ленти при f x (1 ± 2ks) за k = 2 3... с нарастване на тежестта на повредата.
Номиналното (при пълно натоварване) приплъзване варира със размера и конструктивния клас на мотора:
По-големите мотори имат пропорционално по-ниско съпротивление на ротора и по-тънки въздушни процепи спрямо размера си, затова им е нужно по-малко приплъзване за развиване на номиналния въртящ момент. Затова големите мотори работят по-близо до синхронната скорост и са по-чувствителни в относително отношение към небалансирано напрежение и однофазиране, които и двете увеличават ефективното приплъзване и нагряването на ротора.
Въртящият момент на мотора не е линеен спрямо приплъзването. Характеристичната крива въртящ момент, приплъзване има три разпознаваеми области:
Съпротивлението на ротора формира тази крива директно: по-високото съпротивление на ротора измества точката на максимален въртящ момент към по-висока стойност на приплъзването, което е точно механизмът, експлоатиран от мотори с навит ротор и външни резистивни банки и от роторни геометрии по NEMA дизайни C/D.
Стандартните асинхронни мотори с кафезен ротор се класифицират по поведението си при въртящ момент, приплъзване и стартиращ ток. NEMA MG-1 дефинира четири дизайнерски букви (A, B, C, D); IEC 60034-12 дефинира два широко еквивалентни класа, Design N (нормален стартиращ въртящ момент и ток) и Design H (висок стартов въртящ момент).
| NEMA дизайн | IEC еквивалент | Стартов въртящ момент | Разпадно приплъзване | Типично приложение |
|---|---|---|---|---|
| A | N | Нормален, по-висок разпаден въртящ момент | Ниско (под 5%) | Вентилатори, помпи, натоварвания с ниска инерция |
| B | N | Нормален | Ниско до умерено (под 5%) | Универсални приложения, повечето индустриални задвижвания |
| C | H | Висок | Умерено (около 5%) | Конвейери, компресори, стартирания с висока инерция |
| D | Не е стандартизиран | Много висок | Високо (5% до 13% или повече) | Пуанчета, кранове, подемници, пулсиращи натоварвания |
Дизайн B доминира в общото индустриално приложение, защото балансира ефективна работа при пълно натоварване (ниско номинално приплъзване, висока ефективност) с достатъчен стартов въртящ момент. Дизайн D търгува ефективност за възможност за голямо приплъзване, полезно там, където натоварването изисква мек, с ограничен ток старт или трябва да преодолее пулсации на въртящия момент без да спре.
Приплъзването не е просто показател за скорост, то е пряк измерител на енергията, разсейвана в роторното звено. Връзката е:
Загуби в медта на ротора = s x Pag
където Pag е мощността през въздушния процеп, прехвърляна от статора към ротора. Това означава, че мотор, работещ с 5% приплъзване, разсейва 5% от прехвърлената мощност като загуби I²R в ротора, докато останалите 95% се преобразуват в механичен изход.
Всичко, което увеличава ефективното приплъзване, понижаване на напрежението, небаланс, частично счупен прът на ротора или механично претоварване, увеличава тази част от загубите и повишава температурата на ротора несъразмерно, тъй като загубите се мащабират с приплъзването, докато изходният въртящ момент нараства само умерено в нормалния работен диапазон.
Точно тук мониторингът на състоянието доказва своята стойност.
Платформата на Fabrico проследява тока на мотора, скоростта и термалните характеристики заедно с данните за вибрации и автоматично отваря работна поръчка в CMMS, когато индикатори, свързани с приплъзването (нарастващ ток при постоянен товар, термална дрейф, или растеж на странични ленти в анализа на тока), преминат прага, улавяйки деградацията на ротора преди счупване на пръти да ескалира в повреда на статора.
Запишете демонстрация на Fabrico , за да видите прилагането на тенденции за приплъзване и термални данни към вашия парк от мотори.
Нагряването на ротора от загубите при приплъзване също взаимодейства с живота на изолацията и състоянието на лагерите, поради което обектите, проследяващи здравето на моторите, обикновено съпоставят тенденциите в приплъзването и тока с оценъчните зони за тежест на вибрациите съгласно ISO 20816 и периодично измерване на частични разряди на намотките за средно напрежение.
Приплъзването се увеличава. Повече механично натоварване изисква повече въртящ момент, който моторът осигурява като изостава още повече спрямо синхронната скорост, увеличавайки относителната скорост между полето и ротора и индуцирайки повече ток в ротора. Това е саморегулиращ механизъм до точката на максимален въртящ момент.
Да. Ако външна сила задвижва ротора по-бързо от синхронната скорост, например при задвижващо натоварване или приложение с общ вал, приплъзването става отрицателно и машината работи като асинхронен генератор, връщайки енергия в мрежата вместо да я черпи.
VFD променя мрежовата честота и следователно Ns, но мотора все още изисква приплъзване, за да произведе въртящ момент при всяка работна точка. Добре настроено V/Hz или векторно управление поддържа процентното приплъзване близко до номиналната конструктивна стойност на мотора в целия диапазон на скоростите, което е част от причината моторите, задвижвани с VFD, често да работят по-хладно в сравнение с директно стартираните (DOL) мотори при едно и също натоварване.
По-ниското приплъзване обикновено корелира с по-ниски загуби в ротора и по-висока ефективност, затова класовете с висока ефективност според IE използват роторни конструкции с намалено съпротивление и оптимизирана геометрия на прътите, за да свият номиналното приплъзване без да жертват стартовите характеристики.
Вход
Блог
