Δωρεάν Εργαλείο Μηχανικής #039
Υπολογιστής συχνότητας ηλεκτρικών βλαβών κινητήρα
Υπολογίστε τη σύγχρονη ταχύτητα, την ολίσθηση, τη συχνότητα γραμμής 2×, τη συχνότητα διέλευσης πόλων, τη συχνότητα διέλευσης ράβδων ρότορα και τις διαγνωστικές πλευρικές ζώνες για την ανάλυση ηλεκτροκινητήρων.
Αποτελέσματα
Σύγχρονη ταχύτητα
Η σύγχρονη ταχύτητα ενός επαγωγικού κινητήρα AC εξαρτάται από τη συχνότητα γραμμής και τον αριθμό των πόλων:
Ολίσθημα
Η ολίσθηση είναι η διαφορά μεταξύ της σύγχρονης και της πραγματικής ταχύτητας του ρότορα, εκφρασμένη ως κλάσμα ή ποσοστό:
Η τυπική ολίσθηση πλήρους φορτίου για τυπικούς επαγωγικούς κινητήρες είναι 1–5%.
Συχνότητα ολίσθησης
2× Συχνότητα γραμμής
Αυτή η συχνότητα (100 Hz σε τροφοδοσία 50 Hz, 120 Hz στα 60 Hz) υπάρχει πάντα στους κραδασμούς του κινητήρα λόγω του εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου. Η αυξημένη συνιστώσα 2× γραμμής υποδεικνύει ηλεκτρικά προβλήματα: μη ισορροπημένες φάσεις, εκκεντρότητα διακένου αέρα ή σφάλματα περιέλιξης στάτορα.
Συχνότητα διέλευσης πόλων
Η συχνότητα διέλευσης πόλων είναι βασικός δείκτης για την ανάλυση σπασμένων ράβδων ρότορα. Οι πλευρικές ζώνες στη συχνότητα διέλευσης πόλων γύρω από τη συχνότητα γραμμής 1× στα φάσματα ρεύματος (MCSA) αποτελούν κλασική ένδειξη βλάβης ράβδου ρότορα.
Συχνότητα διέλευσης ράβδου ρότορα
Πρακτικό παράδειγμα
Δεδομένο: fγραμμή = 50 Hz, Πόλοι = 4, N = 1475 RPM
Ns = 120 × 50 / 4 = 1500 σ.α.λ.
s = (1500 − 1475) / 1500 = 1.67%
fολίσθημα = 0,0167 × 50 = 0,833 Hz
2× γραμμή = 2 × 50 = 100 Hz
Διέλευση πόλων = 2 × s × fγραμμή = 2 × 0.0167 × 50 = 1,67 Hz
⚠️ Σημείωση: Η ταχύτητα του κινητήρα ποικίλλει ανάλογα με το φορτίο. Βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε την πραγματική μετρούμενη ταχύτητα υπό τις συνθήκες λειτουργίας και όχι την ταχύτητα που αναγράφεται στην πινακίδα τύπου. Μια μέτρηση στροφόμετρου ή φλας δίνει τα πιο ακριβή αποτελέσματα για υπολογισμούς που εξαρτώνται από την ολίσθηση.
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
Οι διαδικασίες που περιγράφονται σε αυτή τη σελίδα αναπτύχθηκαν και δοκιμάστηκαν επιτόπου από την ομάδα της Vibromera με χρήση του Balanset-1A, ενός φορητού δικάναλου ζυγοσταθμιστή και αναλυτή δονήσεων για επιτόπια ζυγοστάθμιση ρότορα.
Επαγγελματικά όργανα ανάλυσης κραδασμών για διαγνωστική κινητήρων, ζυγοστάθμιση πεδίου και παρακολούθηση κατάστασης. Χρησιμοποιούνται σε περισσότερες από 50 χώρες.
Nikolai Shelkovenko
Ο Nikolai Shelkovenko είναι μηχανικός ανάλυσης δονήσεων, καθώς και ιδρυτής και διευθύνων σύμβουλος της Vibromera. Επί περισσότερα από 15 χρόνια ζυγοσταθμίζει περιστρεφόμενο εξοπλισμό επιτόπου και όχι σε πάγκο δοκιμών: καταστροφείς, βιομηχανικούς ανεμιστήρες, θραυστήρες, φυγοκέντρους, άξονες και ατράκτους. Από αυτή τη δουλειά γεννήθηκαν τα όργανα Balanset — σχεδιάστηκαν ως εργαλείο που ο ειδικός μπορεί να μεταφέρει στο μηχάνημα και να χρησιμοποιήσει μόνος του, επί τόπου, και όχι ως εργαστηριακός εξοπλισμός. Η Vibromera ιδρύθηκε το 2017 και από το 2023 εδρεύει στο Πόρτο της Πορτογαλίας. Εδώ γίνονται η ανάπτυξη, η συναρμολόγηση και η υποστήριξη της σειράς Balanset. Το κορυφαίο όργανο είναι το Balanset-1A, ένας φορητός αναλυτής για ζυγοστάθμιση σε ένα και σε δύο επίπεδα και για διαγνωστικά δονήσεων. Ο Nikolai συμμετέχει προσωπικά στην υποστήριξη πελατών, στην αντιμετώπιση δύσκολων περιπτώσεων ζυγοστάθμισης και στην ανάπτυξη του λογισμικού. Συνεργάζεται με πελάτες σε όλο τον κόσμο, σε οποιαδήποτε γλώσσα.
