Vyvažování kotvy elektromotoru: proč je nezbytné po převinutí a opravě

Proč se při opravě motoru ztrácí rovnováha

Foto. Rotor elektromotoru namontovaný na vyvažovacím stroji: podpěrná ložiska, snímače pro měření vibrací a systém analýzy nevyváženosti

Při převinutí:

Převinutí je nejčastější příčinou ztráty rovnováhy:

• Nerovnoměrné uložení vodičů: vinutí je navinuto s nepatrnou asymetrií
• Různá hustota vinutí: v některých drážkách jsou vodiče uloženy těsněji, v jiných volněji
• Různý počet závitů: chyba při navíjení
• Klíny a izolace: nerovnoměrné rozložení izolačních materiálů a klínů v drážkách

Již malý rozdíl hmotnosti vinutí na protilehlých stranách rotoru (5–10 gramů) při poloměru 100–150 mm vytváří patrnou nevyváženost.

Při demontáži a zpětné montáži:

• Tolerance při nasazování rotoru na hřídel
• Nepatrné vyosení při montáži
• Změny vyvažovacích závaží (jsou-li namontována z výroby)

Při opravě chladicího ventilátoru:

Mnoho elektromotorů má na hřídeli chladicí ventilátor. Výměna nebo oprava lopatek ventilátoru narušuje celkovou rovnováhu systému.

Důsledky nevyváženosti pro elektromotory

• Zrychlené opotřebení ložisek: to je první a nejčastější důsledek. Ložiska elektromotorů jsou drahá součást a jejich časté výměny jsou neekonomické
• Vibrace přenášené na poháněný stroj: je-li motor spojen s čerpadlem nebo ventilátorem, vibrace se šíří celým zařízením
• Přehřívání vinutí: vibrace mohou způsobovat mikropohyby vinutí v drážkách, vedoucí k otěru izolace
• Hluk: nevyvážený motor pracuje hlučněji
• Snížená účinnost: část energie jde do vibrací místo užitečné práce

Specifika vyvažování kotev elektromotorů

Mechanická a magnetická nevyváženost

Elektromotory mohou trpět dvěma druhy nevyváženosti:

Mechanická nevyváženost:

• Nerovnoměrné rozložení hmoty rotoru
• Odstraňuje se běžným vyvažováním (přidáváním/odstraňováním závaží)

Magnetická nevyváženost:

• Asymetrie magnetického pole způsobená nerovnoměrným vinutím
• Vytváří vibrace, které nelze mechanickým vyvažováním odstranit
• Vyžaduje přepracování vinutí

Vyvažování jako sestavy

Kotva se často vyváží jako sestava:

• Kotva + komutátor (u stejnosměrných motorů)
• Rotor + chladicí ventilátor + řemenice
• Celý rotující systém

Požadovaný stupeň jakosti vyvážení

Podle aplikace:

• G6,3 — elektromotory pro všeobecné použití (standard)
• G2,5 — speciální elektromotory, pohony obráběcích strojů
• G1,0 — vysokootáčkové motory, přesné pohony

Metody vyvažování elektromotorů

Foto 2. Vyvažování rotoru velkého elektromotoru na specializovaném vyvažovacím stroji v dílně

Vyvažování kotvy na stroji

Nejrozšířenější metoda pro opravny:

1. Kotva se demontuje z motoru
2. Namontuje se na vyvažovací stroj
3. Provede se vyvažování ve 2 rovinách (dynamické)
4. Korekční závaží se obvykle montují na čelní plochy nebo do speciálních drážek

Výhody:

• Vysoká přesnost
• Pohodlnost (kotva je již demontována pro opravu)
• Možnost dosáhnout stupně G2,5 a lepšího

Vyvažování motoru ve smontovaném stavu

Pro velké motory instalované na místě:

• Vyvažování se provádí bez demontáže
• Používá se přenosné vybavení
• Zohledňuje vliv spojky a ustavení s poháněným strojem

Upozornění: při vyvažování motoru jako sestavy musí být odpojen od poháněného stroje (čerpadla, ventilátoru), aby se vyloučil jejich vliv.

Praktická doporučení

Kdy je vyvažování povinné:

• Po převinutí: vždy, bez výjimky
• Po výměně ložisek: doporučuje se (tolerance se mohou při montáži sčítat)
• Po opravě chladicího ventilátoru: byly-li změněny lopatky
• Při výskytu vibrací: začal-li motor vibrovat

Jak rozlišit mechanickou od magnetické nevyváženosti:

Mechanická nevyváženost:

• Vibrace na otáčkové frekvenci (1× = 50 Hz pro 3000 ot/min při napájení 50 Hz)
• Odstraňuje se vyvažováním

Magnetická nevyváženost:

• Vibrace na dvojnásobku síťové frekvence (2× = 100 Hz při napájení 50 Hz)
• Mechanickým vyvažováním neodstranitelná
• Vyžaduje kontrolu vinutí (přerušená tyč rotoru, asymetrie vinutí)

Montáž vyvažovacích závaží:

Typická místa montáže:

• Čelní plochy rotoru (plátky jsou přivařeny nebo přišroubovány)
• Vyvažovací drážky na čelních plochách (jsou-li provedeny)
• Lopatky chladicího ventilátoru (je-li namontován na hřídeli)

Kontrola kvality:

Po vyvažování ověřte, že:

• Vibrace klesly do zóny A nebo B (obvykle pod 2,8 mm/s pro motory středního výkonu)
• Zbytková nevyváženost je v rámci stupně G6,3 nebo G2,5
• Ložiska se za provozu nepřehřívají
• Nejsou slyšet neobvyklé zvuky