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Le vibrazioni anomale nei motori a corrente alternata durante il funzionamento non solo producono forti rumori, ma accelerano anche l'usura dei cuscinetti, causano danni all'isolamento degli avvolgimenti e possono persino portare a guasti che causano l'arresto dell'apparecchiatura. Le cause devono essere analizzate da più punti di vista, come la struttura meccanica, le caratteristiche elettromagnetiche e l'installazione e la manutenzione, e devono essere eseguite ispezioni e risoluzioni mirate in base a scenari specifici.
1. Squilibrio della struttura meccanica: la causa più fondamentale e ad alta frequenza
- Guasto al bilanciamento dinamico del rotore
Il rotore è il componente principale del motore che ruota ad alta velocità. Se il materiale metallico non è distribuito uniformemente durante la produzione, le pale della ventola si deformano o i blocchi del contrappeso si staccano dopo un funzionamento prolungato, oppure il nucleo del rotore è usurato o la legatura degli avvolgimenti si allenta durante la manutenzione, il baricentro del rotore si sposterà dall'asse di rotazione, generando una forza centrifuga periodica e causando vibrazioni.
Metodo di ispezione: Dopo aver interrotto l'alimentazione, ruotare manualmente il rotore per verificare la presenza di inceppamenti o una sensazione di peso non uniforme. Se la vibrazione del motore si intensifica con l'aumento della velocità di rotazione sotto carico (ad esempio, la vibrazione aumenta significativamente quando la velocità supera i 1500 giri/min), è molto probabile che si tratti di un problema di bilanciamento dinamico.
Misura di risoluzione: Rimuovere il rotore e inviarlo a un istituto professionale per la verifica dell'equilibrio dinamico. Correggere lo squilibrio aggiungendo blocchi di contrappeso o rettificando le parti in eccesso. Se gli avvolgimenti del rotore sono allentati, rilegarli con nastro non tessuto e applicare vernice isolante per l'indurimento.
- Usura dei cuscinetti o guasto della lubrificazione
I cuscinetti sono componenti chiave che collegano il rotore e lo statore. Quando le sfere/piste del cuscinetto sono usurate, la gabbia è rotta, il grasso si secca o è contaminato da impurità, il rotore subisce movimenti radiali o assiali, con conseguenti vibrazioni "a sbalzo", spesso accompagnate dal riscaldamento del cuscinetto (temperature superiori a 70 °C).
Metodo di ispezione: Utilizzare uno stetoscopio per ascoltare attentamente il coperchio terminale del cuscinetto. Se si avvertono "fruscii" o "rumori d'impatto" irregolari invece del "ronzio" uniforme durante il normale funzionamento, è possibile determinare un guasto del cuscinetto. Allo stesso tempo, verificare la presenza di tracce di perdite di grasso sul coperchio terminale del cuscinetto.
Misura di risoluzione: Dopo aver spento il motore, rimuovere il coperchio terminale del cuscinetto e sostituirlo con uno ad alta precisione dello stesso modello (ad esempio, cuscinetto a sfere a gola profonda serie 6205). Riempirlo con grasso per alte temperature adatto (ad esempio, grasso a base di litio) con una quantità di riempimento pari a 1/2 - 2/3 dello spazio interno del cuscinetto per evitare un riempimento eccessivo o insufficiente.
2. Caratteristiche elettromagnetiche anomale: direttamente correlate ai parametri elettrici del motore
- Cortocircuito tra spire dell'avvolgimento dello statore o squilibrio di corrente trifase
Se gli avvolgimenti dello statore presentano cortocircuiti tra le spire dovuti all'invecchiamento dell'isolamento, all'umidità o all'impatto di corpi estranei, la distribuzione del campo magnetico trifase sarà irregolare, generando una "trazione magnetica unilaterale" che causa la deviazione del rotore da un lato e l'innesco di vibrazioni. Inoltre, una tensione di alimentazione trifase sbilanciata (con una differenza superiore al 5%) o un collegamento errato degli avvolgimenti (ad esempio, un collegamento a stella erroneamente collegato come collegamento a triangolo) possono causare uno squilibrio di corrente trifase e aggravare i disturbi del campo magnetico.
Metodo di ispezione: Utilizzare un multimetro per misurare la resistenza CC degli avvolgimenti dello statore trifase. Se il valore di resistenza di una fase è inferiore di oltre il 10% rispetto a quello delle altre due fasi, potrebbe esserci un cortocircuito tra spire. Utilizzare una pinza amperometrica per misurare la corrente trifase durante il funzionamento. Se la differenza supera il 10%, controllare la tensione di alimentazione o il cablaggio.
Misura di risoluzione: Se il punto di cortocircuito è evidente (ad esempio, avvolgimenti anneriti o carbonizzati), sostituire parzialmente le bobine degli avvolgimenti e impregnarle nuovamente con vernice per farle asciugare. Se lo squilibrio di corrente trifase è causato dall'alimentazione, coordinarsi con il reparto elettrico per regolare la tensione o installare un bilanciatore di tensione trifase all'ingresso del motore.
- Traferro irregolare: deviazione nello spazio tra statore e rotore
Se il traferro (solitamente 0,2-1,5 mm) tra il cerchio interno dello statore del motore e il cerchio esterno del rotore non è uniforme a causa della deformazione del telaio o del disallineamento dell'installazione del coperchio terminale, la densità del flusso magnetico locale sarà troppo elevata, con conseguente vibrazione elettromagnetica periodica. La frequenza di vibrazione è correlata alla frequenza di alimentazione (ad esempio, con un'alimentazione a 50 Hz, la frequenza di vibrazione è di circa 100 Hz).
Metodo di ispezione: Dopo aver spento il motore, utilizzare uno spessimetro per misurare il traferro in 4 punti equamente divisi sulla circonferenza del rotore. Se la differenza tra il traferro massimo e quello minimo supera 0,2 mm, il traferro non è uniforme. Allo stesso tempo, verificare che il telaio non sia deformato o che i bulloni del coperchio terminale non siano allentati.
Misura di risoluzione: Allentare i bulloni del coperchio terminale e picchiettare delicatamente il coperchio terminale con un martello di rame per regolarne la posizione fino a quando il traferro non è uniforme. Se il telaio è deformato, correggerlo con una pressa o sostituirlo per garantire la coassialità di statore e rotore.
3. Problemi di installazione e adattamento del carico: influenze indirette di fattori esterni
- Deviazione di coassialità tra motore e apparecchiatura di carico
Quando il motore è collegato a carichi come pompe e ventilatori tramite giunti o pulegge, se gli assi dei due non sono concentrici (deviazione radiale superiore a 0,1 mm o deviazione angolare superiore a 0,5°), durante il funzionamento si genererà una trazione radiale aggiuntiva, che causerà vibrazioni del motore. Le vibrazioni si intensificheranno all'aumentare del carico.
Metodo di ispezione: Collegare un comparatore al giunto del motore e ruotare il giunto di un giro completo. Se l'intervallo di oscillazione della lancetta del comparatore supera 0,1 mm, la coassialità è scadente. Nel caso di trasmissione a cinghia, anche una deviazione o uno slittamento evidenti della cinghia possono essere causati dalla deviazione dell'asse.
Misura di risoluzione: Regolare la posizione di installazione dell'attrezzatura di carico e correggere la coassialità tra il motore e il carico aggiungendo o rimuovendo guarnizioni. Per la trasmissione a cinghia, assicurarsi che le scanalature delle due pulegge siano allineate e che la tensione della cinghia sia adeguata (la flessione dovrebbe essere di 10-15 mm quando si preme la cinghia).
- Installazione di fondamenta instabili o risonanza
Se il motore è installato su una fondazione in calcestruzzo non stabile o se la fondazione non è sufficientemente rigida (ad esempio, una staffa in lamiera d'acciaio sottile), l'ampiezza della vibrazione sarà amplificata. Inoltre, se la frequenza di funzionamento del motore è prossima alla frequenza naturale della fondazione e del carico (frequenza di risonanza), si verificherà un "fenomeno di risonanza", che porterà a un forte aumento delle vibrazioni.
Metodo di ispezione: Osservare se la fondazione vibra in modo evidente quando il motore è in funzione, oppure utilizzare un rilevatore di vibrazioni per misurare la frequenza di vibrazione. Se è vicina alla frequenza corrispondente alla velocità nominale del motore (ad esempio, 1500 giri/min corrispondono a 25 Hz), potrebbe esserci risonanza.
Misura di risoluzione: Rinforzare le fondamenta (ad esempio, aumentare lo spessore del calcestruzzo, installare cuscinetti ammortizzanti). Se la risonanza è evidente, regolare la velocità del motore (ad esempio, sostituire il convertitore di frequenza per modificare la frequenza) o installare blocchi di smorzamento sulle fondamenta per evitare l'intervallo di frequenza di risonanza.
In sintesi, l'ispezione delle vibrazioni anomale nei motori a corrente alternata dovrebbe seguire il principio "prima le vibrazioni meccaniche, poi quelle elettromagnetiche; prima quelle esterne, poi quelle interne". Attraverso il giudizio sensoriale (ascolto, vista, tatto) combinato con test strumentali, è possibile identificare con precisione la causa. Dopo la risoluzione del problema, è necessario eseguire un test a vuoto per 30 minuti per confermare che il valore delle vibrazioni sia inferiore allo standard nazionale (ad esempio, il limite di velocità di vibrazione specificato nella norma GB 10068-2020) prima di riprendere il funzionamento sotto carico, per evitare guasti ripetuti.
