כלי הנדסה חינמי #039
מחשבון תדירות תקלות חשמליות במנוע
חשב את המהירות הסינכרונית, ההחלקה, תדר הקו 2×, תדר מעבר הקטבים, תדר מעבר מוטות הרוטור ופסי הצד האבחוניים לניתוח מנועים חשמליים.
תוצאות
מהירות סינכרונית
המהירות הסינכרונית של מנוע אינדוקציה AC תלויה בתדר הקו ובמספר הקטבים:
החלקה
החלקה היא ההפרש בין מהירות הרוטור הסינכרונית למהירות הרוטור בפועל, מבוטא כשבר או באחוזים:
החלקה אופיינית בעומס מלא עבור מנועי אינדוקציה סטנדרטיים היא 1–5%.
תדירות החלקה
2× תדר קו
תדר זה (100 Hz באספקת 50 Hz, 120 Hz ב-60 Hz) תמיד קיים ברטט המנוע עקב השדה המגנטי המתחלף. רכיב 2× של תדר הקו ברמה גבוהה מצביע על בעיות חשמליות: חוסר איזון בין הפאזות, אקסצנטריות של מרווח האוויר או תקלות בליפופי הסטטור.
תדר מעבר הקטבים
תדר מעבר הקטבים הוא אינדיקטור מרכזי לניתוח של מוטות רוטור שבורים. פסי צד בתדר מעבר הקטבים סביב 1× תדר הקו בספקטרום הזרם (MCSA) הם חתימה קלאסית לתקלה במוטות הרוטור.
תדר מעבר מוטות הרוטור
דוגמה מעשית
נתון: fקו = 50 Hz, קטבים = 4, N = 1475 RPM
Ns = 120 × 50 / 4 = 1500 RPM
s = (1500 − 1475) / 1500 = 1.67%
fהחלקה = 0.0167 × 50 = 0.833 Hz
2× קו = 2 × 50 = 100 Hz
תדר מעבר קטבים = 2 × s × fקו = 2 × 0.0167 × 50 = 1.67 הרץ
⚠️ הערה: מהירות המנוע משתנה עם העומס. יש לוודא שאתם משתמשים במהירות שנמדדה בפועל בתנאי ההפעלה, ולא במהירות הרשומה על לוחית הנתונים. מדידה באמצעות טכומטר או סטרובוסקופ נותנת את התוצאות המדויקות ביותר עבור חישובים התלויים בהחלקה.
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
ההליכים המתוארים בעמוד זה פותחו ונבדקו בשטח על ידי צוות Vibromera באמצעות ה-Balanset-1A, מאזן דו-ערוצי נייד ומנתח רטט לאיזון רוטורים באתר העבודה.
מכשירי ניתוח רעידות מקצועיים לאבחון מנועים, איזון בשטח וניטור מצב. בשימוש ביותר מ-50 מדינות.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko הוא מהנדס ניתוח רעידות, ומייסד ומנכ״ל Vibromera. יותר מ-15 שנה הוא מאזן ציוד מסתובב בשטח ולא על שולחן בדיקה: מגרסות ענפים, מאווררים תעשייתיים, מגרסות, צנטריפוגות, פירים וצירים. מתוך העבודה הזו צמחו מכשירי Balanset — הם תוכננו ככלי שמומחה יכול לשאת אל המכונה ולהפעיל לבדו, במקום, ולא כציוד מעבדה. Vibromera נוסדה ב-2017 ומאז 2023 מקום מושבה בפורטו, פורטוגל. הפיתוח, ההרכבה והתמיכה של קו Balanset מתבצעים כולם כאן. המכשיר המוביל הוא Balanset-1A, מכשיר ניתוח נייד לאיזון במישור אחד ובשני מישורים ולאבחון רעידות. Nikolai מעורב אישית בתמיכת הלקוחות, בטיפול במקרי איזון מורכבים ובפיתוח התוכנה. הוא עובד עם לקוחות ברחבי העולם, בכל שפה.