Bezplatný inženýrský nástroj #039
Kalkulačka frekvence elektrických závad motoru
Vypočítejte synchronní otáčky, skluz, 2× síťovou frekvenci, frekvenci průchodu pólů, frekvenci průchodu rotorových tyčí a diagnostická postranní pásma pro analýzu elektromotoru.
Výsledky
Synchronní rychlost
Synchronní rychlost střídavého asynchronního motoru závisí na síťové frekvenci a počtu pólů:
Skluz
Skluz je rozdíl mezi synchronní a skutečnou rychlostí rotoru, vyjádřený jako zlomek nebo procento:
Typický skluz při plném zatížení pro standardní asynchronní motory je 1–5%.
Frekvence skluzu
2× síťové frekvence
Tato frekvence (100 Hz při napájení 50 Hz, 120 Hz při 60 Hz) je vždy přítomna při vibracích motoru v důsledku střídavého magnetického pole. Zvýšená harmonická 2× indikuje elektrické problémy: nevyvážené fáze, excentricitu vzduchové mezery nebo poruchy vinutí statoru.
Frekvence průchodu pólem
Frekvence průchodu pólu je klíčovým indikátorem pro analýzu zlomených rotorových tyčí. Postranní pásma na frekvenci průchodu pólu kolem 1× frekvence vedení v proudových spektrech (MCSA) jsou klasickým znakem poruchy rotorových tyčí.
Frekvence průchodu rotorové tyče
Praktický příklad
Vzhledem k: fsíť = 50 Hz, Póly = 4, N = 1475 ot./min
Ns = 120 × 50 / 4 = 1500 ot./min
s = (1500 - 1475) / 1500 = 1.67%
fskluz = 0,0167 × 50 = 0,833 Hz
2× síťová frekvence = 2 × 50 = 100 Hz
Frekvence průchodu pólů = 2 × s × fsíť = 2 × 0.0167 × 50 = 1,67 Hz
⚠️ Poznámka: Otáčky motoru se mění v závislosti na zatížení. Ujistěte se, že používáte skutečné naměřené otáčky za provozních podmínek, nikoli otáčky uvedené na štítku motoru. Nejpřesnější výsledky pro výpočty závislé na skluzu poskytuje měření otáčkoměrem nebo stroboskopem.
2× line frequency (2FL) is 100 Hz for 50 Hz systems and 120 Hz for 60 Hz systems. It is the vibration frequency generated by the alternating magnetic attraction in the motor air gap (the magnetic field reverses twice per cycle, creating a force at 2× the supply frequency).
It is always present in motor vibration at some level. Elevated 2FL can indicate:
- Stator eccentricity (uneven air gap)
- Shorted stator laminations
- Unbalanced supply voltage or phase problems
- Loose stator iron
Broken rotor bars produce characteristic patterns in both vibration and current spectra:
- Current spectrum (MCSA): Sidebands at fline ± n × fpole pass around the supply frequency peak
- Vibration: Rotor bar pass frequency with sidebands at 2× line frequency
- Amplitude modulation: The 1× vibration amplitude varies at pole pass frequency rate
- Speed variation: Slight cyclic speed fluctuation at pole pass frequency
The severity is judged by the amplitude difference (dB) between the line frequency peak and the pole-pass sidebands in the current spectrum.
Both electrical and mechanical unbalance produce vibration at or near 1× shaft speed. The key tests:
- Power-off test: Turn off power and observe. If vibration drops instantly at disconnect, it's electrical. If it coasts down with speed, it's mechanical.
- Frequency precision: Electrical unbalance peaks appear at exact line frequency or 2× line. Mechanical unbalance appears at shaft running speed.
- Sidebands: Electrical problems show sidebands at slip frequency or pole pass frequency around line frequency harmonics.
Slip frequency is the electrical frequency corresponding to the difference between synchronous and actual rotor speed:
fslip = s × fline
where s = (Ns − N) / Ns
Slip is essential for torque production in induction motors — without slip, no current is induced in the rotor. Typical full-load slip values:
- Large motors (>100 kW): 1–2%
- Medium motors (10–100 kW): 2–4%
- Small motors (<10 kW): 3–5%
Systematic approach to identifying fault origin:
- Step 1 — Power-off test: Instantly disappearing vibration = electrical source
- Step 2 — Frequency analysis: Peaks at exact multiples of line frequency = electrical; peaks at shaft speed multiples = mechanical
- Step 3 — Sideband analysis: Slip-related sidebands = rotor electrical fault; bearing frequencies = mechanical
- Step 4 — Current analysis: Use MCSA to identify rotor bar, eccentricity, or stator faults independently of vibration
- Step 5 — Phase analysis: Electrical 2× line is typically in-phase across all measurements; mechanical unbalance shows phase shift between positions
Postupy popsané na této stránce vyvinul a v terénu otestoval tým Vibromera pomocí přístroje Balanset-1A, přenosného dvoukanálového vyvažovacího přístroje a analyzátoru vibrací pro vyvažování rotorů na místě.
Profesionální přístroje pro analýzu vibrací pro diagnostiku motorů, vyvažování v místě a monitorování stavu. Používají se ve více než 50 zemích.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko je inženýr vibrační analýzy a zakladatel a generální ředitel společnosti Vibromera. Více než 15 let vyvažuje rotační stroje přímo v provozu, a ne na zkušebním stavu: mulčovače, průmyslové ventilátory, drtiče, odstředivky, hřídele a vřetena. Právě z této práce vzešly přístroje Balanset — byly navrženy jako nástroj, který si odborník může vzít ke stroji a použít sám, přímo na místě, nikoli jako laboratorní vybavení. Vibromera byla založena v roce 2017 a od roku 2023 sídlí v portugalském Portu. Zde probíhá vývoj, montáž i podpora řady Balanset. Vlajkovým přístrojem je Balanset-1A, přenosný analyzátor pro vyvažování v jedné a ve dvou rovinách a pro diagnostiku vibrací. Nikolai se osobně podílí na zákaznické podpoře, na řešení obtížných případů vyvažování i na vývoji softwaru. Pracuje se zákazníky po celém světě, v jakémkoli jazyce.
