Was ist die Poldurchgangsfrequenz? Elektromagnetische Kräfte im Motor • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren Was ist die Poldurchgangsfrequenz? Elektromagnetische Kräfte im Motor • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren

Was ist die Poldurchgangsfrequenz? Elektromagnetische Kräfte im Motor

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Poldurchgangshäufigkeit verstehen

Definition: Was ist die Poldurchgangsfrequenz?

Poldurchgangsfrequenz (PPF, in manchen Kontexten auch Slot Pass Frequency genannt) ist die Vibration Frequenz, die in Wechselstrommotoren entsteht, wenn der Rotor an den magnetischen Statorpolen vorbeiläuft. Sie wird berechnet als Anzahl der Statorpole multipliziert mit der Rotordrehzahl (PPF = Anzahl der Pole × U/min / 60). Die Poldurchlauffrequenz erzeugt elektromagnetische Kräfte, die Vibrationen verursachen. Diese können deutlich verstärkt werden, wenn der Motor einen exzentrischen Luftspalt oder Probleme mit der Rotor-Stator-Ausrichtung aufweist.

PPF ist diagnostisch wichtig, da eine erhöhte Amplitude bei der Polpassfrequenz und ihre Seitenbänder weist auf elektromagnetische Probleme hin, wie etwa eine exzentrische Rotorposition, einen ungleichmäßigen Luftspalt oder eine dynamische Rotor-Stator-Interaktion, und hilft, elektromagnetische Probleme von rein mechanischen Fehlern zu unterscheiden.

Berechnung der Poldurchgangshäufigkeit

Grundformel

  • PPF = P × N / 60
  • Wobei P = Anzahl der Pole
  • N = tatsächliche Rotordrehzahl (U/min)
  • Ergebnis in Hz

Beispiele

4-poliger Motor mit 1750 U/min (60-Hz-Versorgung)

  • PPF = 4 × 1750 / 60 = 116,7 Hz
  • Diese Frequenz erscheint im Schwingungsspektrum
  • Seitenbänder bei ±1× Laufgeschwindigkeit (±29,2 Hz) zur Diagnose der Exzentrizität

6-poliger Motor mit 970 U/min (50-Hz-Versorgung)

  • PPF = 6 × 970 / 60 = 97 Hz
  • Nahezu 2× Netzfrequenz (100 Hz), kann sich überlappen
  • Zur Unterscheidung ist möglicherweise eine sorgfältige Spektrumanalyse erforderlich

Physikalischer Mechanismus

Elektromagnetische Krafterzeugung

Verstehen, warum PPF auftritt:

  1. Statorwicklungen erzeugen ein rotierendes Magnetfeld bei synchroner Geschwindigkeit
  2. In magnetische Pole organisiertes Feld (NSNS-Muster)
  3. Der Rotor (der aufgrund des Schlupfes etwas langsamer läuft) passiert diese Pole
  4. Jeder Poldurchgang erzeugt eine magnetische Kraft auf den Rotor
  5. Bei P-Polen erfährt der Rotor P Kraftimpulse pro Umdrehung
  6. Frequenz der Kraftpulsationen = P × Rotordrehzahl = PPF

Gleichmäßiger Luftspalt (gesunder Motor)

  • Rotor zentriert in Statorbohrung
  • Gleichmäßiger Luftspalt über den Umfang
  • Magnetische Kräfte gleichen sich aus, heben sich gegenseitig auf
  • PPF-Vibration mit sehr geringer Amplitude

Exzentrischer Luftspalt (Motor defekt)

  • Rotor außermittig aufgrund von Lagerverschleiß, Wellenbiegung oder Herstellungsfehler
  • Luftspalt auf einer Seite kleiner, auf der gegenüberliegenden Seite größer
  • Ungleichgewicht der magnetischen Kräfte (stärker, wenn der Abstand kleiner ist)
  • Nettoradialkraft bei PPF
  • PPF-Amplitude erhöht und erzeugt Seitenbänder

Seitenbänder und Diagnosemuster

Statische Exzentrizität

Rotormitte versetzt, aber stationär relativ zum Stator:

  • Muster: PPF mit Seitenbändern bei ±1× Laufgeschwindigkeit
  • Beispiel: PPF ± fr (wobei fr = Rotordrehzahl)
  • Ursache: Lagerverschleiß, verbogene Welle, Rotor Exzentrizität
  • Amplitude: Die Seitenbandamplitude zeigt den Schweregrad der Exzentrizität an

Dynamische Exzentrizität

Das Rotorzentrum kreist (wirbelt) um das Statorzentrum:

  • Muster: PPF mit komplexer Seitenbandstruktur
  • Ursachen: Reibung zwischen Rotor und Stator, lockere Lager
  • Schwerwiegender: Zeigt dynamische Interaktion an

Gemischte Exzentrizität

  • Kombination aus statischen und dynamischen
  • Am häufigsten in echten Motoren
  • Komplexe Seitenbandmuster
  • Erfordert sorgfältige Analyse zur Interpretation

Diagnostische Interpretation

Niedrige PPF-Amplitude (< 0,5 mm/s)

  • Normaler Zustand
  • Gleichmäßiger Luftspalt
  • Gute Rotor-Stator-Konzentrizität
  • Keine Korrekturmaßnahmen erforderlich

Mäßiger PPF (0,5–2,0 mm/s)

  • Leichte Ungleichmäßigkeit des Luftspalts
  • Monitortrend
  • Lagerzustand prüfen
  • Überprüfen Sie die Rotorposition, falls zugänglich
  • Nicht unmittelbar kritisch, erfordert aber Aufmerksamkeit

Hoher PPF (> 2,0 mm/s)

  • Erhebliche Exzentrizität oder Luftspaltproblem
  • Starke Seitenbänder vorhanden
  • Gefahr von Rotor-Stator-Kontakt
  • Erhöhte elektromagnetische Kräfte beschleunigen den Schaden
  • Planen Sie eine Reparatur oder einen Austausch

Verhältnis zu anderen Motorfrequenzen

Frequenzhierarchie in Motorspektren

  • Laufgeschwindigkeit (1×): ~29 Hz für 1750 U/min-Motor
  • Schlupffrequenz: 1–3 Hz typischerweise
  • Netzfrequenz: 50 oder 60 Hz
  • PPF: P × Laufgeschwindigkeit (z. B. 117 Hz für 4-polig bei 1750 U/min)
  • 2× Netzfrequenz: 100 oder 120 Hz
  • Rotorstangendurchgang: Anzahl der Rotorstäbe × Laufgeschwindigkeit

Korrekturmethoden

Für mechanische Exzentrizität

  • Ersetzen Sie verschlissene Lager und stellen Sie die richtige Rotorzentrierung wieder her
  • Korrigieren Sie die verbogene Welle oder ersetzen Sie den Rotor
  • Bei Installationsfehler Rotor neu montieren
  • Überprüfen Sie die Ausrichtung der Endglocke und die Festigkeit der Schrauben

Zur Herstellung von Exzentrizität

  • In schweren Fällen kann ein Nachbohren des Rotors oder Stators erforderlich sein.
  • Motoraustausch, wenn wirtschaftlich gerechtfertigt
  • Akzeptieren, wenn die Vibration innerhalb akzeptabler Grenzen liegt
  • Dokument als Grundlage für künftige Vergleiche

Bei Luftspaltproblemen

  • Lagerzustand prüfen und bei Verschleiß ersetzen
  • Überprüfen Sie die axiale Position des Rotors
  • Auf Rahmenverzerrungen oder Endglockenprobleme prüfen
  • Messen Sie den tatsächlichen Luftspalt, falls zugänglich

Die Poldurchgangsfrequenz ist eine motorspezifische Schwingungskomponente, die wertvolle Diagnoseinformationen über die elektromagnetische Wechselwirkung zwischen Rotor und Stator sowie die Gleichmäßigkeit des Luftspalts liefert. Das Verständnis der PPF-Berechnung, das Erkennen der Seitenbandmuster und die Interpretation von Amplitudentrends ermöglicht eine effektive Diagnose elektromagnetischer Motorprobleme und leitet entsprechende Wartungsmaßnahmen ein.

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