Comprensión de la frecuencia de paso del polo
Definición: ¿Qué es la frecuencia de paso de polos?
Frecuencia de paso del polo (PPF, también llamada frecuencia de paso de ranura en algunos contextos) es la vibración La frecuencia generada en los motores de corriente alterna cuando el rotor pasa por los polos magnéticos del estátor se calcula multiplicando el número de polos del estátor por la velocidad de giro del rotor (PPF = Número de polos × RPM / 60). Esta frecuencia genera fuerzas electromagnéticas que producen vibraciones y puede amplificarse considerablemente si el motor presenta excentricidad en el entrehierro o problemas de alineación entre el rotor y el estátor.
La PPF es importante desde el punto de vista diagnóstico debido a la elevada amplitud en la frecuencia de paso del polo y su bandas laterales Indica problemas electromagnéticos como la posición excéntrica del rotor, el entrehierro no uniforme o la interacción dinámica rotor-estator, lo que ayuda a distinguir los problemas electromagnéticos de las fallas puramente mecánicas.
Cálculo de la frecuencia de paso del polo
Fórmula básica
- FPP = P × N / 60
- Donde P = número de polos
- N = velocidad real del rotor (RPM)
- Resultado en Hz
Ejemplos
Motor de 4 polos a 1750 RPM (alimentación de 60 Hz)
- PPF = 4 × 1750 / 60 = 116,7 Hz
- Esta frecuencia aparecerá en el espectro de vibración.
- Bandas laterales a ±1× velocidad de carrera (±29,2 Hz) diagnóstico de excentricidad
Motor de 6 polos a 970 RPM (alimentación de 50 Hz)
- PPF = 6 × 970 / 60 = 97 Hz
- Puede superponerse con frecuencias cercanas al doble de la frecuencia de línea (100 Hz).
- Puede requerir un análisis espectral cuidadoso para distinguir
Mecanismo físico
Generación de fuerza electromagnética
Comprender por qué se produce la PPF:
- Los devanados del estátor crean un campo magnético rotatorio a velocidad síncrona.
- Campo organizado en polos magnéticos (patrón NSNS)
- El rotor (que gira ligeramente más lento debido al deslizamiento) pasa junto a estos polos.
- Cada paso por los polos crea una fuerza magnética sobre el rotor.
- Con P polos, el rotor experimenta P pulsos de fuerza por revolución.
- Frecuencia de pulsaciones de fuerza = P × velocidad del rotor = PPF
Espacio de aire uniforme (motor en buen estado)
- Rotor centrado en el orificio del estátor
- Espacio de aire uniforme alrededor de la circunferencia
- Las fuerzas magnéticas se equilibran y se anulan entre sí.
- Vibración del PPF de amplitud muy baja
Entrehierro excéntrico (motor defectuoso)
- El rotor está descentrado debido al desgaste de los cojinetes, la flexión del eje o un error de fabricación.
- El espacio de aire es más pequeño en un lado y más grande en el otro.
- Fuerzas magnéticas desequilibradas (más fuertes donde el espacio es menor)
- Fuerza radial neta en el PPF
- La amplitud del PPF aumenta y crea bandas laterales.
Bandas laterales y patrones de diagnóstico
Excentricidad estática
Desplazamiento del centro del rotor pero estacionario con respecto al estátor:
- Patrón: PPF con bandas laterales a ±1× velocidad de funcionamiento
- Ejemplo: PPF ± fr (donde fr = velocidad del rotor)
- Causa: Desgaste de los cojinetes, eje doblado, rotor excentricidad
- Amplitud: La amplitud de la banda lateral indica la gravedad de la excentricidad.
Excentricidad dinámica
El centro del rotor orbita (gira) alrededor del centro del estátor:
- Patrón: PPF con estructura de banda lateral compleja
- Causas: roce entre rotor y estátor, holgura de los cojinetes
- Más grave: Indica interacción dinámica
Excentricidad mixta
- Combinación de elementos estáticos y dinámicos
- Lo más común en motores reales
- patrones de bandas laterales complejos
- Requiere un análisis cuidadoso para su interpretación.
Interpretación diagnóstica
Amplitud PPF baja (<0,5 mm/s)
- Condición normal
- espacio de aire uniforme
- Buena concentricidad rotor-estator
- No se necesita ninguna acción correctiva
PPF moderado (0,5-2,0 mm/s)
- Ligera falta de uniformidad en el espacio de aire
- Monitorear tendencias
- Comprobar el estado de los rodamientos
- Verifique la posición del rotor si es accesible.
- No es de vital importancia, pero merece atención.
PPF alto (> 2,0 mm/s)
- Excentricidad significativa o problema de entrehierro
- Fuertes bandas laterales presentes
- Riesgo de contacto rotor-estator
- El aumento de las fuerzas electromagnéticas acelera el daño.
- Planificar la reparación o el reemplazo
Relación con otras frecuencias motoras
Jerarquía de frecuencias en los espectros motores
- Velocidad de carrera (1×): ~29 Hz para un motor de 1750 RPM
- Frecuencia de deslizamiento: 1-3 Hz típicamente
- Frecuencia de línea: 50 o 60 Hz
- FPP: P × velocidad de funcionamiento (por ejemplo, 117 Hz para 4 polos a 1750 RPM)
- 2× Frecuencia de línea: 100 o 120 Hz
- Paso de la barra del rotor: Número de barras del rotor × velocidad de funcionamiento
Métodos de corrección
Para la excentricidad mecánica
- Reemplace los cojinetes desgastados para restablecer el centrado adecuado del rotor.
- Corrija el eje doblado o reemplace el rotor.
- Vuelva a montar el rotor si hay un error de instalación.
- Verifique la alineación de la campana del extremo y el apriete de los pernos.
Para la excentricidad de fabricación
- Los casos más graves pueden requerir el rectificado del rotor o del estátor.
- Sustitución del motor si está económicamente justificado
- Aceptar si la vibración se encuentra dentro de los límites aceptables.
- Documento como base para futuras comparaciones
Para problemas de separación de aire
- Compruebe el estado de los rodamientos y sustitúyalos si están desgastados.
- Verificar la posición axial del rotor
- Inspeccione si hay deformaciones del marco o problemas con las tapas de los extremos.
- Mida la separación de aire real si es posible.
La frecuencia de paso de polos (PPF) es un componente de vibración específico del motor que proporciona información diagnóstica valiosa sobre la interacción electromagnética rotor-estator y la uniformidad del entrehierro. Comprender el cálculo de la PPF, reconocer sus patrones de bandas laterales e interpretar las tendencias de amplitud permite un diagnóstico eficaz de los problemas electromagnéticos del motor y orienta las acciones de mantenimiento adecuadas.
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