Wyważanie Twornika Silnika Elektrycznego: Dlaczego Jest Niezbędne po Przewijaniu i Naprawie

Dlaczego balans gubi się podczas naprawy silnika

Zdjęcie. Wirnik silnika elektrycznego zamontowany na maszynie wyważarce: łożyska podporowe, czujniki pomiaru drgań i układ analizy niewyważenia

Podczas przewijania:

Przewijanie jest najczęstszą przyczyną utraty balansu:

• Nierównomierne układanie przewodów: uzwojenie jest nawijane z niewielką asymetrią
• Zróżnicowana gęstość uzwojenia: w niektórych żłobkach przewód jest upakowany mocniej, w innych luźniej
• Zróżnicowana liczba zwojów: błąd podczas nawijania
• Kliny i izolacja: nierównomierne rozmieszczenie materiałów izolacyjnych i klinów w żłobkach

Nawet niewielka różnica masy uzwojenia po przeciwnych stronach wirnika (5–10 gramów) przy promieniu 100–150 mm powoduje zauważalne niewyważenie.

Podczas demontażu i montażu:

• Tolerancje przy osadzaniu wirnika na wale
• Nieznaczne przesunięcie podczas montażu
• Zmiany ciężarków wyważających (jeśli montowane fabrycznie)

Podczas naprawy wentylatora chłodzącego:

Wiele silników elektrycznych ma wentylator chłodzący osadzony na wale. Wymiana lub naprawa łopatek wentylatora zaburza ogólny balans układu.

Skutki niewyważenia dla silników elektrycznych

• Przyspieszone zużycie łożysk: to pierwsza i najczęstsza konsekwencja. Łożyska silnika są kosztownym podzespołem, a ich częsta wymiana jest nieekonomiczna
• Drgania przenoszone na maszynę napędzaną: jeśli silnik jest sprzężony z pompą lub wentylatorem, drgania rozchodzą się na cały zespół
• Przegrzewanie uzwojenia: drgania mogą powodować mikroprzesunięcia uzwojenia w żłobkach, prowadząc do ścierania izolacji
• Hałas: niewyważony silnik pracuje głośniej
• Obniżona sprawność: część energii jest tracona na drgania zamiast na pracę użyteczną

Specyfika wyważania tworników silników elektrycznych

Niewyważenie mechaniczne i magnetyczne

Silniki elektryczne mogą wykazywać dwa rodzaje niewyważenia:

Niewyważenie mechaniczne:

• Nierównomierne rozmieszczenie masy wirnika
• Usuwane przez zwykłe wyważanie (dodawanie/usuwanie ciężarków)

Niewyważenie magnetyczne:

• Asymetria pola magnetycznego spowodowana nierównomiernym uzwojeniem
• Powoduje drgania, których nie można usunąć przez wyważanie mechaniczne
• Wymaga ponownego wykonania uzwojenia

Wyważanie jako zespół

Twornik jest często wyważany jako zespół:

• Twornik + komutator (dla silników prądu stałego)
• Wirnik + wentylator chłodzący + koło pasowe
• Cały układ obrotowy

Wymagana klasa jakości wyważenia

W zależności od zastosowania:

• G6,3 — silniki elektryczne ogólnego przeznaczenia (standard)
• G2,5 — silniki specjalnego przeznaczenia, napędy obrabiarek
• G1,0 — silniki wysokoobrotowe, napędy precyzyjne

Metody wyważania silników elektrycznych

Zdjęcie 2. Wyważanie wirnika dużego silnika elektrycznego na specjalistycznej maszynie wyważarce w warsztacie

Wyważanie twornika na maszynie

Najczęstsza metoda w warsztatach naprawczych:

1. Twornik jest wyjmowany z silnika
2. Montowany jest na maszynie wyważarce
3. Wyważanie przeprowadzane jest w 2 płaszczyznach (dynamiczne)
4. Ciężarki korekcyjne są zazwyczaj montowane na czołach lub w specjalnych rowkach

Zalety:

• Wysoka dokładność
• Wygoda (twornik jest już zdjęty do naprawy)
• Możliwość osiągnięcia klasy G2,5 i lepszej

Wyważanie silnika w stanie zmontowanym

Dla dużych silników zainstalowanych na miejscu:

• Wyważanie przeprowadzane bez demontażu
• Stosowany jest przenośny sprzęt
• Uwzględnia wpływ sprzęgła i ustawienia z maszyną napędzaną

Uwaga: podczas wyważania silnika w stanie zmontowanym należy go odłączyć od maszyny napędzanej (pompy, wentylatora), aby wykluczyć ich wpływ.

Zalecenia praktyczne

Kiedy wyważanie jest obowiązkowe:

• Po przewijaniu: zawsze, bez wyjątku
• Po wymianie łożysk: zalecane (tolerancje mogą kumulować się podczas montażu)
• Po naprawie wentylatora chłodzącego: jeśli łopatki były wymieniane
• Przy pojawieniu się drgań: jeśli silnik zaczął drgać

Jak odróżnić niewyważenie mechaniczne od magnetycznego:

Niewyważenie mechaniczne:

• Drgania na częstotliwości obrotowej (1× = 50 Hz dla 3000 obr./min przy zasilaniu 50 Hz)
• Usuwane przez wyważanie

Niewyważenie magnetyczne:

• Drgania na dwukrotnej częstotliwości sieci (2× = 100 Hz przy zasilaniu 50 Hz)
• Nie jest usuwane przez wyważanie mechaniczne
• Wymaga kontroli uzwojenia (pęknięty pręt klatki, asymetria uzwojenia)

Montaż ciężarków wyważających:

Typowe miejsca montażu:

• Czoła wirnika (płytki przyspawane lub przykręcane)
• Rowki wyważające na czołach (jeśli przewidziane)
• Łopatki wentylatora chłodzącego (jeśli osadzony na wale)

Kontrola jakości:

Po wyważaniu sprawdź, czy:

• Drgania obniżyły się do strefy A lub B (zazwyczaj poniżej 2,8 mm/s dla silników średniej mocy)
• Niewyważenie resztkowe mieści się w klasie G6,3 lub G2,5
• Łożyska nie przegrzewają się podczas pracy
• Nie ma niezwykłych hałasów