¿Qué es la frecuencia eléctrica? Frecuencia de línea en motores • Equilibrador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para el equilibrado dinámico de trituradoras, ventiladores, mulcheras, sinfines de cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros rotores. ¿Qué es la frecuencia eléctrica? Frecuencia de línea en motores • Equilibrador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para el equilibrado dinámico de trituradoras, ventiladores, mulcheras, sinfines de cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros rotores.

¿Qué es la frecuencia eléctrica? Frecuencia de línea en motores

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Comprensión de la frecuencia eléctrica en los motores

Definición: ¿Qué es la frecuencia eléctrica?

Frecuencia eléctrica La frecuencia de línea (también llamada frecuencia de red o frecuencia eléctrica) es la frecuencia de la corriente alterna (CA) suministrada a los motores eléctricos y otros equipos eléctricos. Las dos frecuencias eléctricas estándar a nivel mundial son 60 Hz (Hertz) en Norteamérica, partes de Sudamérica y algunos países asiáticos, y 50 Hz en Europa, la mayor parte de Asia, África y Australia. Esta frecuencia determina la velocidad síncrona de los motores de CA y crea fuerzas electromagnéticas características. vibración componentes en múltiplos de la frecuencia de línea.

En motor análisis de vibraciones, La frecuencia eléctrica y sus armónicos (en particular, el doble de la frecuencia de línea) son indicadores de diagnóstico importantes para problemas electromagnéticos, problemas del estátor e irregularidades en el entrehierro.

Relación con la velocidad del motor

Cálculo de velocidad síncrona

En los motores de inducción de CA, la velocidad síncrona viene determinada por la frecuencia eléctrica:

  • nortesincronización = (120 × f) / P
  • Donde Nsincronización = velocidad síncrona (RPM)
  • f = frecuencia eléctrica (Hz)
  • P = número de polos en el motor

Velocidades comunes del motor

Para sistemas de 60 Hz

  • Motor de 2 polos: 3600 RPM síncrono (real ~3550 RPM con deslizamiento)
  • Motor de 4 polos: 1800 RPM síncrono (real ~1750 RPM)
  • Motor de 6 polos: 1200 RPM síncrono (real ~1170 RPM)
  • Motor de 8 polos: 900 RPM síncrono (real ~875 RPM)

Para sistemas de 50 Hz

  • Motor de 2 polos: 3000 RPM sincrónicas (reales ~2950 RPM)
  • Motor de 4 polos: 1500 RPM síncrono (real ~1450 RPM)
  • Motor de 6 polos: 1000 RPM síncrono (real ~970 RPM)
  • Motor de 8 polos: 750 RPM síncrono (real ~730 RPM)

Frecuencia de deslizamiento

La diferencia entre la velocidad síncrona y la velocidad real:

  • Frecuencia de deslizamiento (fs) = (Nsincronización – Nactual) / 60
  • Deslizamiento típico: 1-5% de velocidad síncrona
  • Frecuencia de deslizamiento típicamente 1-3 Hz
  • Depende de la carga: el deslizamiento aumenta con la carga
  • Importante para diagnosticar defectos eléctricos del rotor

Componentes de vibración electromagnética

Frecuencia de línea 2× (Más importante)

El componente dominante de vibración electromagnética:

  • Sistemas de 60 Hz: 2 × 60 = 120 Hz componente de vibración
  • Sistemas de 50 Hz: 2 × 50 = 100 Hz componente de vibración
  • Causa: Las fuerzas magnéticas entre el estátor y el rotor pulsan al doble de la frecuencia de la línea.
  • Siempre presente: Característica normal de todos los motores de CA (amplitud baja normal)
  • Amplitud elevada: Indica problemas en el estátor, fallos en el entrehierro o desequilibrio magnético.

Frecuencia de línea (1×f)

  • componente de 50 Hz o 60 Hz
  • Suele tener una amplitud inferior a 2×f
  • Puede indicar un desequilibrio en la tensión de alimentación.
  • Puede aparecer con fallos en el devanado del estátor.

Armónicos superiores

  • 4×f, 6×f, etc. (240 Hz, 360 Hz para sistemas de 60 Hz)
  • Puede indicar problemas de bobinado o de laminación del núcleo.
  • Amplitud típicamente baja en motores sanos

Importancia diagnóstica

Amplitud normal 2×f

  • Típicamente < 10% de 1× (velocidad de funcionamiento) vibración
  • Relativamente constante a lo largo del tiempo
  • Presente en todas las direcciones, pero a menudo con mayor intensidad radial.

Un valor elevado de 2×f indica problemas.

Problemas con el devanado del estator

  • Pérdidas de tiempo entre curvas, desequilibrio de fase
  • La amplitud de 2×f aumenta con el tiempo
  • Puede ir acompañado de un aumento de temperatura
  • Desequilibrio actual medible entre fases

Excentricidad del entrehierro

  • Entrehierro no uniforme debido a la excentricidad del rotor o al desgaste de los cojinetes
  • Crea una atracción magnética desequilibrada
  • 2×f y frecuencias de paso de polo elevadas
  • Combinación de efectos mecánicos y electromagnéticos

Pie blando o resonancia del marco

  • Si la frecuencia natural del marco del motor está cerca de 2×f
  • La resonancia estructural amplifica la vibración electromagnética.
  • La vibración del bastidor es mucho mayor que la vibración del rodamiento.
  • Corregible mediante refuerzo estructural o amortiguación del bastidor.

Variadores de frecuencia (VFD)

Efectos del variador de frecuencia en la frecuencia eléctrica

  • Los variadores de frecuencia (VFD) generan una frecuencia de salida variable (típicamente de 0 a 120 Hz).
  • Velocidad del motor proporcional a la frecuencia de salida del variador de frecuencia.
  • Todas las frecuencias electromagnéticas se escalan con la frecuencia de salida del variador de frecuencia.
  • La conmutación PWM crea componentes adicionales de alta frecuencia.

Problemas de vibración específicos de los variadores de frecuencia

  • Frecuencias de conmutación: Componentes en el rango de kHz de la conmutación PWM
  • Corrientes de rodamiento: Las corrientes de alta frecuencia pueden dañar los rodamientos.
  • Vibración torsional: Pulsaciones de par a diversas frecuencias
  • Excitación por resonancia: La velocidad variable puede abarcar resonancias.

Ejemplos prácticos de diagnóstico

Caso 1: Vibración alta 2×f

  • Síntoma: Motor de 4 polos, 60 Hz (1750 RPM) con vibración de 120 Hz = 6 mm/s
  • Análisis: 120 Hz, mucho más alta que 1× la velocidad de funcionamiento (2 mm/s)
  • Diagnóstico: Problema del devanado del estátor o excentricidad del entrehierro
  • Confirmación: La termografía muestra un punto caliente en el estátor; se midió un desequilibrio de corriente.
  • Acción: Rebobinar o reemplazar el motor

Caso 2: Bandas laterales en torno a la velocidad de carrera

  • Síntoma: Picos a 1× ± 2 Hz (frecuencia de deslizamiento)
  • Diagnóstico: Barras de rotor rotas
  • Confirmación: MCSA muestra el mismo patrón de banda lateral en corriente
  • Progresión: Monitorear el crecimiento de la amplitud para planificar el reemplazo

Monitoreo de mejores prácticas

Configuración del análisis espectral

  • Asegúrese de que Fmax (frecuencia máxima) sea > 500 Hz para capturar 2×f y armónicos.
  • Resolución adecuada para separar bandas laterales muy próximas (< 0,5 Hz de resolución para el análisis de frecuencia de deslizamiento)
  • Medir en múltiples direcciones (horizontal, vertical, axial)

Establecimiento de la línea base

  • Registre la amplitud 2×f cuando el motor sea nuevo o recién rebobinado.
  • Establecer niveles normales para cada tipo de motor en las instalaciones
  • Establecer límites de alarma (normalmente 2-3 veces la línea base para 2xf)

Parámetros de tendencia

  • 2× amplitud de frecuencia de línea y tendencia
  • Componentes de frecuencia de paso de polo
  • amplitudes y patrones de bandas laterales
  • Niveles generales de vibración
  • Indicadores del estado de los rodamientos

La frecuencia eléctrica es fundamental para comprender el funcionamiento y el diagnóstico de los motores de corriente alterna. Reconocer los componentes de frecuencia de línea (especialmente 2f) en los espectros de vibración y comprender su relación con los fenómenos electromagnéticos permite diferenciar entre fallas mecánicas y eléctricas del motor, lo que orienta las acciones de diagnóstico y corrección adecuadas.

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