Balanceren van Elektromotor-ankers: Waarom Dit Essentieel Is na Herbedrading en Reparatie

Waarom de balans verloren gaat tijdens motorreparatie

Foto. Een elektromotorrotor gemonteerd op een balanceermachine: steunlagers, trillingssensoren en het onbalansanalysesysteem

Tijdens herbedrading:

Herbedrading is de meest voorkomende oorzaak van verloren balans:

• Ongelijkmatige plaatsing van geleiders: de wikkeling wordt gewikkeld met een lichte asymmetrie
• Variërende wikkelingsdichtheid: in sommige groeven wordt de geleider dichter verpakt, in andere losser
• Variërend aantal windingen: een fout tijdens het wikkelen
• Wiggen en isolatie: ongelijkmatige verdeling van isolatiemateriaal en wiggen in de groeven

Zelfs een klein massaverschil in de wikkeling aan tegenoverliggende zijden van de rotor (5–10 g) op een straal van 100–150 mm creëert een merkbare onbalans.

Tijdens demontage en hersamenstelling:

• Toleranties bij het monteren van de rotor op de as
• Een lichte uitlijningsfout tijdens installatie
• Wijzigingen aan balanceergewichten (indien aangebracht in de fabriek)

Tijdens reparatie van de koelventilator:

Veel elektromotoren hebben een koelventilator op de as. Het vervangen of repareren van de ventilatorschoepen verstoort de algehele balans van het systeem.

De gevolgen van onbalans voor elektromotoren

• Versnelde lagerslijtage: dit is het eerste en meest voorkomende gevolg. Motorlagers zijn een duur onderdeel, en ze frequent vervangen is oneconomisch
• Trilling overgedragen naar de aangedreven machine: als de motor is gekoppeld aan een pomp of ventilator, verspreidt de trilling zich door het gehele apparaat
• Oververhitting van de wikkeling: trilling kan microbewegingen van de wikkeling in de groeven veroorzaken, wat leidt tot slijtage van de isolatie
• Geluid: een ongebalanceerde motor werkt luider
• Verlaagd rendement: een deel van de energie gaat naar trilling in plaats van nuttig werk

De specifieke kenmerken van het balanceren van elektromotor-ankers

Mechanische en magnetische onbalans

Elektromotoren kunnen last hebben van twee soorten onbalans:

Mechanische onbalans:

• Ongelijkmatige massaverdeling van de rotor
• Verwijderd door gewoon balanceren (gewichten toevoegen/verwijderen)

Magnetische onbalans:

• Asymmetrie van het magnetische veld als gevolg van ongelijkmatige wikkelingen
• Creëert trilling die niet kan worden verwijderd door mechanisch balanceren
• Vereist het opnieuw uitvoeren van de wikkeling

Balanceren als samenstel

Het anker wordt vaak als samenstel gebalanceerd:

• Anker + commutator (voor gelijkstroommotoren)
• Rotor + koelventilator + riemschijf
• Het gehele roterende systeem

Vereiste balansklasse

Afhankelijk van de toepassing:

• G6.3 — elektromotoren voor algemeen gebruik (de standaard)
• G2.5 — elektromotoren voor speciale toepassingen, aandrijvingen voor werktuigmachines
• G1.0 — hogesnelheidsmotoren, precisie-aandrijvingen

Methoden voor het balanceren van elektromotoren

Foto 2. Balanceren van de rotor van een grote elektromotor op een gespecialiseerde balanceermachine in de werkplaats

Balanceren van het anker op een machine

De meest gebruikte methode voor reparatiebedrijven:

1. Het anker wordt uit de motor verwijderd
2. Het wordt gemonteerd op een balanceermachine
3. Balanceren wordt uitgevoerd in 2 vlakken (dynamisch)
4. Correctiegewichten worden gewoonlijk aangebracht op de eindvlakken of in speciale groeven

Voordelen:

• Hoge nauwkeurigheid
• Gemak (het anker is toch al verwijderd voor reparatie)
• Mogelijkheid om klasse G2.5 en beter te bereiken

Balanceren van de motor in gemonteerde toestand

Voor grote motoren die op locatie zijn geïnstalleerd:

• Balanceren wordt uitgevoerd zonder demontage
• Draagbare apparatuur wordt gebruikt
• Het houdt rekening met de invloed van de koppeling en de uitlijning met de aangedreven machine

Aandachtspunt: bij het balanceren van een motor in zijn samenstel moet deze worden ontkoppeld van de aangedreven machine (pomp, ventilator) om hun invloed uit te sluiten.

Praktische aanbevelingen

Wanneer balanceren verplicht is:

• Na herbedrading: altijd, zonder uitzondering
• Na lagervervanging: aanbevolen (toleranties kunnen zich opstapelen tijdens de montage)
• Na reparatie van de koelventilator: als de schoepen zijn vervangen
• Wanneer trilling optreedt: als de motor is begonnen te trillen

Hoe mechanische van magnetische onbalans te onderscheiden:

Mechanische onbalans:

• Trilling op de rotatiefrequentie (1× = 50 Hz voor 3000 rpm op een 50 Hz-net)
• Verwijderd door balanceren

Magnetische onbalans:

• Trilling op tweemaal de netfrequentie (2× = 100 Hz voor een 50 Hz-net)
• Niet verwijderd door mechanisch balanceren
• Vereist inspectie van de wikkelingen (gebroken rotorstaafje, wikkeling asymmetrie)

Aanbrengen van balanceergewichten:

Typische montageplekken:

• De eindvlakken van de rotor (platen worden gelast of geboord)
• Balanceergroeven op de eindvlakken (indien aanwezig)
• De schoepen van de koelventilator (indien gemonteerd op de as)

Kwaliteitscontrole:

Controleer na het balanceren of:

• Trilling is teruggevallen in zone A of B (gewoonlijk onder 2,8 mm/s voor motoren met middelvermogen)
• Restonbalans binnen klasse G6.3 of G2.5 valt
• De lagers niet oververhitten in bedrijf
• Er geen ongewone geluiden zijn