Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое резонанс асинхронного двигателя

Что такое резонанс асинхронного двигателя

Вы можете почитать другие статьи блога, воспользовавшись Картой Сайта.

Хотите получать новые статьи прямо на Ваш почтовый ящик?

Добрый день коллега! Учитывая многочисленные просьбы рассказать о диагностике резонанса элементов машины, критических скоростях и о собственных формах колебаний ротора, я решил написать несколько статей посвященным этим вопросам.

В первой статье я расскажу о резонансе элементов и узлов машины. В ней мы с вами рассмотрим следующие вопросы:

  • Как определить, что это резонанс элементов машины и, как резонанс влияет на ее вибрацию?
  • Как три параметра колебательной системы, влияют на амплитуду и частоту резонанса?
  • Как применять одноканальный виброанализатор для анализа и диагностики резонанса системы, а также об ограничениях его использования?

Когда частота вынуждающей силы приближается к собственной частоте механической системы, амплитуда вибрации резко возрастает. Это явление называют резонансом.

Толкание качелей с ребенком – это пример резонанса, который демонстрирует эффективность периодического воздействия небольшой силы. Качели с ребенком реагируют на это воздействие на собственной частоте системы аналогично маятнику. Система действует как накопитель энергии, совершая колебания на собственной частоте.

Если последовательные толчки качелей правильно синхронизировать по времени (вынуждающая частота равна собственной частоте и находится в фазе с движением качелей), то очередной толчок качелей будет увеличивать энергию системы, что в свою очередь увеличит амплитуду колебаний. Величина этого усиления выражается коэффициентом синхронного усиления (КСУ) и зависит от эффективного затухания системы.

В роторных системах, сила, вызванная вращающимся небалансом, порождает синхронную, 1Х, вынуждающую частоту, которая равна частоте вращения ротора. Когда частота вращения ротора приблизится к собственной частоте роторной системы, амплитуда вибрации увеличится.

На собственной частоте ротора наступит резонанс (который также называют критическим резонансом или критической скоростью), а вибрация достигнет максимальной амплитуды. По мере ухода скорости агрегата за собственную частоту роторной системы амплитуда будет уменьшаться (график амплитуды см. на рис. 1-10).

Рисунок 1-10. График Боде показывает резонанс в идеальной роторной системе.

Верхняя часть показывает зависимость фазы от скорости ротора; нижняя часть показывает зависимость амплитуды вибрации от скорости ротора. Когда скорость ротора приближается к собственной частоте роторной системы, амплитуда вибрации увеличивается. Когда скорость ротора уходит за собственную частоту, амплитуда уменьшается. Примечание: 1 – отставание фазы; 2 – амплитуда.

Читать еще:  Двигатель в логане сколько лошадей

В зоне резонанса происходят важные изменения и с фазой вибрации.

Большинство вращающихся агрегатов работают на частотах до первого резонанса, однако большая часть крупных технологических машин работает за первым резонансом и выше; следовательно, усиление вибрации ротора на резонансах при пуске или останове является важной проблемой.

Сильная вибрация на резонансе порождает опасность больших напряжений в роторе, опасность контакта между ротором и статором и ускоренного износа уплотнений. По этой причине Американский Институт Нефти (АИН) выпустил рекомендации по ограничению максимальных величин коэффициента синхронного усиления (КСУ) при испытании роторов.

Крутильные резонансы могут иметь место тогда, когда частота крутильного возмущения равна собственной крутильной частоте системы. Крутильные режимы в роторных системах, как правило, очень слабо затухают. Поэтому крутильные коэффициенты усиления оказываются очень большими. Работа в течение любого отрезка времени на крутильном резонансе может вызвать очень высокие амплитуды крутильной вибрации и привести к повреждению агрегата; к счастью, на практике это происходит редко, т.к. диапазоны частот крутильных резонансов очень узкие.

Нежелательно, чтобы оборудование работало на любой скорости, которая соответствует целой или половине частоты резонанса. Достаточно очевидно, что следует избегать работы агрегатов на резонансе (хотя случается это чаще, чем мы думаем). Однако из-за нелинейностей, которые присутствуют в большинстве агрегатов, небаланс может вызвать некоторую вибрацию 2Х. Эту же вибрацию 2Х могут вызвать и определенные неисправности.

Если агрегат работает на скорости близкой к ½ частоты резонанса, то любая вибрация 2Х будет усилена резонансом, который существует на удвоенной рабочей скорости. Это усиление может быть большим, что вызовет значительную вибрацию 2Х в агрегате.

Автор: Donald E. Bently «Fundamentals of Rotating Machinery Diagnostics»

Перевод: Виктор и Алексей Рожковы (rotkiv)

Как используется

Резонансные токи используются сегодня в некоторых фильтрующих системах, радиотехнике, электричестве, радиостанциях, асинхронных двигателях, высокоточных электрических сварных установках, колебательных генераторных электрических контурах и высокочастотных приборах. Нередко, когда они применяются, чтобы снизить генераторную нагрузку.

Обратите внимание! Простейшая цепь, где наблюдаются они, это параллельного вида колебательный контур. Такие контуры используются в современном промышленном индукционном котловом оборудовании и улучшают показатели КПД.

Читать еще:  Электрический двигатель как защитить

Резонанс напряжений

Если последовательно с генератором соединить конденсатор и катушку индуктивности, то, при условии равенства их реактивных сопротивлений, возникнет резонанс напряжений. При этом активная часть Z должно быть как можно меньшей.

Стоит отметить, что индуктивность и емкость обладает только реактивными качествами лишь в идеализированных примерах. В реальных же цепях и элементах всегда присутствует активное сопротивление проводников, хоть оно и крайне мало.

При резонансе происходит обмен энергией между дросселем и конденсатором. В идеальных примерах при первоначальном подключении источника энергии (генератора) энергия накапливается в конденсаторе (или дросселе) и после его отключения происходят незатухающие колебания за счет этого обмена.

Напряжения на индуктивности и емкости примерно одинаковы, согласно закону Ома:

Где X — это Xc емкостное или XL индуктивное сопротивление соответственно.

Цепь, состоящую из индуктивности и емкости, называют колебательным контуром. Его частота вычисляется по формуле:

Период колебаний определяется по формуле Томпсона:

Так как реактивное сопротивление зависит от частоты, то сопротивление индуктивности с ростом частоты увеличивается, а у ёмкости падает. Когда сопротивления равны, то общее сопротивление сильно снижается, что отражено на графике:

Основными характеристиками контура являются добротность (Q) и частота. Если рассмотреть контур в качестве четырехполюсника, то его коэффициент передачи после несложных вычислений сводится к добротности:

А напряжение на выводах цепи увеличивается пропорционально коэффициенту передачи (добротности) контура.

При резонансе напряжений, чем выше добротность, тем больше напряжение на элементах контура будет превышать напряжение подключенного генератора. Напряжение может повышаться в десятки и сотни раз. Это отображено на графике:

Потери мощности в контуре обусловлены только наличием активного сопротивления. Энергия из источника питания берется только для поддержания колебаний.

Коэффициент мощности будет равен:

Эта формула показывает, что потери происходят за счет активной мощности:

Что такое резонанс?

Данный вариант является характерным преимущественно для схем с переменными показателями токовых величин и обладает не только положительными свойствами, но и некоторыми совершенно нежелательными качествами, которые в обязательном порядке учитываются еще в процессе проектирования.

Положительное резонансное действие — явление из области радиотехники, автоматики и проволочной телефонии. Резонанс напряжений относится к категории нежелательных явлений, обусловленных перенапряжениями. При этом добротным электрическим контуром принято считать величину:

Читать еще:  Блок схема неисправностей двигателя

Достижение токового резонанса осуществляется подбором необходимого индуктивного или емкостного значения, а также показателей частотности питающих сетей.

Резонанс Шумана

Вспышки молнии на поверхности Земли создают электромагнитные волны, которые вращаются вокруг планеты (между поверхностью и высотой около 100км). Резонанс Шумана — явление, при котором волны, имеющие правильную длину, объединяются и становятся сильнее, таким образом создаётся своеобразное «повторяющееся атмосферное сердцебиение».

Эти резонансы были впервые точно замерены в начале 1960-х. С тех пор было обнаружено, что их вариации соответствуют многим явлениям, связанным с нашей планетой:

  • изменениям времён года;
  • солнечной активности;
  • активности в магнитной среде Земли; и др.

Резонанс Шумана используется для анализа: погоды, электрического окружения Земли, определения типов атомов и молекул в атмосфере Земли, и мн. др.

Резонанс напряжений

Подключение последовательного контура к генератору переменного напряжения частотой, равной собственной частоте контура, вызывает резонанс напряжений, при котором возрастают напряжения на индуктивности и ёмкости, с увеличением потребляемого тока от источника.

Сопротивление устройства на частоте резонанса минимально, что применяется в радиоприёмниках для настройки на частоту станции с помощью конденсатора переменной ёмкости. Как и при резонансе токов, последовательный контур применяется в фильтрах для подавления или пропускания определённых частот. В некоторых случаях возникновение резонанса напряжений приводят к нежелательным последствиям: кабель достаточной длины обладает значительной ёмкостью и индуктивностью и образует колебательный контур, при совпадении частоты сети и резонансной частоты кабеля возможен неконтролируемый рост напряжения с дальнейшим пробоем изоляции. В отдельных случаях последовательное включение конденсатора позволяет увеличить напряжение на индуктивной нагрузке – такая схема используется для запуска электродвигателей (пусковой конденсатор).

Условие резонанса любого типа возникает только при совпадении периодичности внешних воздействий с частотой собственных колебаний системы, на которую оказывается воздействие.

Явления резонанса применяются во множестве электронных и электротехнических устройствах. Магнетрон любой микроволновой печки – это резонатор, работающий как генератор колебаний СВЧ, феррорезонансный стабилизатор напряжения использует свойства параллельного колебательного контура.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector