Herramienta de ingeniería gratuita #039
Calculadora de frecuencia de defectos eléctricos del motor
Calcule la velocidad sincrónica, el deslizamiento, la frecuencia de línea 2×, la frecuencia de paso de polos, la frecuencia de paso de barras del rotor y las bandas laterales de diagnóstico para el análisis de motores eléctricos.
Resultados
Velocidad sincrónica
La velocidad síncrona de un motor de inducción de CA depende de la frecuencia de línea y del número de polos:
Deslizamiento
El deslizamiento es la diferencia entre la velocidad sincrónica y la velocidad real del rotor, expresada como fracción o porcentaje:
El deslizamiento típico a plena carga para motores de inducción estándar es 1–5%.
Frecuencia de deslizamiento
2× Frecuencia de línea
Esta frecuencia (100 Hz a 50 Hz de alimentación, 120 Hz a 60 Hz) siempre está presente en la vibración del motor debido al campo magnético alterno. Una línea 2× elevada indica problemas eléctricos: desequilibrio de fases, excentricidad del entrehierro o fallos en el devanado del estator.
Frecuencia de paso de polos
La frecuencia de paso de polos es un indicador clave para el análisis de barras del rotor rotas. Las bandas laterales a la frecuencia de paso de polos en torno a 1× la frecuencia de línea en los espectros de corriente (MCSA) son una señal clásica de fallo en las barras del rotor.
Frecuencia de paso de la barra del rotor
Ejemplo práctico
Dada: Flínea = 50 Hz, Polos = 4, N = 1475 RPM
Ns = 120 × 50 / 4 = 1500 rpm
s = (1500 - 1475) / 1500 = 1.67%
Fdeslizamiento = 0,0167 × 50 = 0,833 Hz
2× línea = 2 × 50 = 100 Hz
Paso de polos = 2 × s × flínea = 2 × 0.0167 × 50 = 1,67 Hz
⚠️ Nota: La velocidad del motor varía con la carga. Asegúrese de utilizar la velocidad real medida en condiciones de funcionamiento, no la velocidad nominal. Una medición con tacómetro o estroboscopio proporciona los resultados más precisos para los cálculos dependientes del deslizamiento.
2× la frecuencia de red (2FL) es 100 Hz para sistemas de 50 Hz y 120 Hz para sistemas de 60 Hz. Es la frecuencia de vibración generada por la atracción magnética alterna en el entrehierro del motor (el campo magnético se invierte dos veces por ciclo, creando una fuerza a 2× la frecuencia de alimentación).
Siempre está presente en la vibración del motor en cierto nivel. Un valor elevado de 2FL puede indicar:
- Excentricidad del estator (entrehierro desigual)
- Chapas del estator en cortocircuito
- Tensión de alimentación desequilibrada o problemas de fase
- Hierro del estator suelto
Las barras rotas del rotor producen patrones característicos tanto en el espectro de vibraciones como en el de corriente:
- Espectro de corriente (MCSA): Bandas laterales en fline ± n × fpole pass alrededor del pico de la frecuencia de alimentación
- Vibración: Frecuencia de paso de barras del rotor con bandas laterales a 2× la frecuencia de red
- Modulación de amplitud: La amplitud de vibración a 1× varía al ritmo de la frecuencia de paso de polos
- Variación de velocidad: Ligera fluctuación cíclica de la velocidad a la frecuencia de paso de polos
La severidad se evalúa por la diferencia de amplitud (dB) entre el pico de la frecuencia de red y las bandas laterales de paso de polos en el espectro de corriente.
Tanto el desequilibrio eléctrico como el mecánico producen vibración a la velocidad del eje (1×) o cerca de ella. Las pruebas clave son:
- Prueba de desconexión: Corte la alimentación y observe. Si la vibración desaparece instantáneamente al desconectar, es eléctrica. Si disminuye gradualmente con la velocidad en rueda libre, es mecánica.
- Precisión de frecuencia: Los picos de desequilibrio eléctrico aparecen exactamente a la frecuencia de red o a 2× la frecuencia de red. El desequilibrio mecánico aparece a la velocidad de giro del eje.
- Bandas laterales: Los problemas eléctricos muestran bandas laterales a la frecuencia de deslizamiento o a la frecuencia de paso de polos alrededor de los armónicos de la frecuencia de red.
La frecuencia de deslizamiento es la frecuencia eléctrica correspondiente a la diferencia entre la velocidad síncrona y la velocidad real del rotor:
fslip = s × fline
donde s = (Ns − N) / Ns
El deslizamiento es esencial para la producción de par en los motores de inducción; sin deslizamiento, no se induce corriente en el rotor. Valores típicos de deslizamiento a plena carga:
- Motores grandes (>100 kW): 1–2%
- Motores medianos (10–100 kW): 2–4%
- Motores pequeños (<10 kW): 3–5%
Enfoque sistemático para identificar el origen del fallo:
- Paso 1 — Prueba de desconexión: Vibración que desaparece instantáneamente = origen eléctrico
- Paso 2 — Análisis de frecuencia: Picos en múltiplos exactos de la frecuencia de red = eléctrico; picos en múltiplos de la velocidad del eje = mecánico
- Paso 3 — Análisis de bandas laterales: Bandas laterales relacionadas con el deslizamiento = fallo eléctrico del rotor; frecuencias de rodamientos = mecánico
- Paso 4 — Análisis de corriente: Utilice MCSA para identificar fallos en barras del rotor, excentricidad o estator independientemente de la vibración
- Paso 5 — Análisis de fase: La componente eléctrica a 2× la frecuencia de red suele estar en fase en todas las mediciones; el desequilibrio mecánico muestra un desfase entre posiciones
Los procedimientos descritos en esta página fueron desarrollados y probados en campo por el equipo de Vibromera utilizando el Balanset-1A, un equilibrador portátil de dos canales y analizador de vibraciones para el equilibrado de rotores in situ.
Instrumentos profesionales de análisis de vibraciones para diagnóstico de motores, equilibrado en campo y monitorización de estado. Utilizados en más de 50 países.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko es ingeniero de análisis de vibraciones y fundador y director ejecutivo de Vibromera. Desde hace más de 15 años equilibra equipos rotativos en campo y no en un banco de pruebas: desbrozadoras, ventiladores industriales, trituradoras, centrifugadoras, ejes y husillos. De ese trabajo nacieron los instrumentos Balanset — se concibieron como una herramienta que el especialista puede llevar hasta la máquina y utilizar solo, in situ, y no como equipo de laboratorio. Vibromera se fundó en 2017 y desde 2023 tiene su sede en Oporto, Portugal. Aquí se realizan el desarrollo, el montaje y el soporte de la línea Balanset. El instrumento insignia es el Balanset-1A, un analizador portátil para el equilibrado en uno y dos planos y para el diagnóstico de vibraciones. Nikolai participa personalmente en la atención al cliente, en la resolución de casos de equilibrado difíciles y en el desarrollo del software. Trabaja con clientes de todo el mundo, en cualquier idioma.
