Comprensione della frequenza del passaggio del polo
Definizione: Che cos'è la frequenza di passaggio del polo?
Frequenza di passaggio del polo (PPF, chiamata anche frequenza di passaggio dello slot in alcuni contesti) è il vibrazione Frequenza generata nei motori a corrente alternata quando il rotore passa accanto ai poli magnetici dello statore. Viene calcolata come il numero di poli dello statore moltiplicato per la velocità di rotazione del rotore (PPF = Numero di Poli × RPM / 60). La frequenza di passaggio dei poli crea forze elettromagnetiche che producono vibrazioni e possono essere notevolmente amplificate quando il motore presenta problemi di eccentricità del traferro o di allineamento rotore-statore.
Il PPF è diagnosticamente importante perché l'ampiezza elevata alla frequenza di passaggio del polo e la sua bande laterali indica problemi elettromagnetici quali la posizione eccentrica del rotore, il traferro non uniforme o l'interazione dinamica rotore-statore, aiutando a distinguere i problemi elettromagnetici dai guasti puramente meccanici.
Calcolo della frequenza di passaggio del polo
Formula di base
- PPF = P × N / 60
- Dove P = numero di poli
- N = velocità effettiva del rotore (RPM)
- Risultato in Hz
Esempi
Motore a 4 poli a 1750 giri/min (alimentazione a 60 Hz)
- PPF = 4 × 1750 / 60 = 116,7 Hz
- Questa frequenza apparirà nello spettro delle vibrazioni
- Bande laterali a ±1× velocità di corsa (±29,2 Hz) diagnostiche per eccentricità
Motore a 6 poli a 970 giri/min (alimentazione a 50 Hz)
- PPF = 6 × 970 / 60 = 97 Hz
- Vicino a 2× frequenza di linea (100 Hz), può sovrapporsi
- Potrebbe essere necessaria un'attenta analisi dello spettro per distinguere
Meccanismo fisico
Generazione di forza elettromagnetica
Capire perché si verifica la PPF:
- Gli avvolgimenti dello statore creano un campo magnetico rotante a velocità sincrona
- Campo organizzato in poli magnetici (modello NSNS)
- Il rotore (che gira leggermente più lentamente a causa dello slittamento) passa da questi poli
- Ogni passaggio del polo crea una forza magnetica sul rotore
- Con poli P, il rotore subisce impulsi di forza P per giro
- Frequenza delle pulsazioni di forza = P × velocità del rotore = PPF
Traferro d'aria uniforme (motore sano)
- Rotore centrato nel foro dello statore
- Intercapedine d'aria uniforme lungo la circonferenza
- Le forze magnetiche si bilanciano e si annullano a vicenda
- Vibrazione PPF di ampiezza molto bassa
Traferro eccentrico (motore difettoso)
- Rotore decentrato a causa dell'usura dei cuscinetti, della piegatura dell'albero o di un errore di fabbricazione
- Intercapedine d'aria più piccola da un lato, più grande da quello opposto
- Forze magnetiche sbilanciate (più forti dove lo spazio è più piccolo)
- Forza radiale netta a PPF
- L'ampiezza del PPF è elevata e crea bande laterali
Bande laterali e modelli diagnostici
Eccentricità statica
Centro del rotore spostato ma fermo rispetto allo statore:
- Modello: PPF con bande laterali a ±1× velocità di esecuzione
- Esempio: PPF ± fr (dove fr = velocità del rotore)
- Causa: Usura dei cuscinetti, albero piegato, rotore eccentricità
- Ampiezza: L'ampiezza della banda laterale indica la gravità dell'eccentricità
Eccentricità dinamica
Il centro del rotore orbita (ruota) attorno al centro dello statore:
- Modello: PPF con struttura complessa delle bande laterali
- Cause: Sfregamento tra rotore e statore, allentamento dei cuscinetti
- Più grave: Indica interazione dinamica
Eccentricità mista
- Combinazione di statico e dinamico
- Più comune nei motori reali
- Modelli complessi di bande laterali
- Richiede un'analisi attenta per interpretare
Interpretazione diagnostica
Bassa ampiezza PPF (< 0,5 mm/s)
- Condizione normale
- Traferro d'aria uniforme
- Buona concentricità rotore-statore
- Nessuna azione correttiva necessaria
PPF moderato (0,5-2,0 mm/s)
- Lieve disuniformità del traferro
- Monitorare la tendenza
- Controllare le condizioni dei cuscinetti
- Verificare la posizione del rotore se accessibile
- Non è immediatamente critico ma merita attenzione
PPF elevato (> 2,0 mm/s)
- Eccentricità significativa o problema di traferro
- Forti bande laterali presenti
- Rischio di contatto rotore-statore
- Aumento delle forze elettromagnetiche che accelerano i danni
- Pianificare la riparazione o la sostituzione
Relazione con altre frequenze motorie
Gerarchia di frequenza negli spettri motori
- Velocità di corsa (1×): ~29 Hz per motore da 1750 giri/min
- Frequenza di slittamento: 1-3 Hz in genere
- Frequenza di linea: 50 o 60 Hz
- PPF: P × velocità di funzionamento (ad esempio, 117 Hz per 4 poli a 1750 giri/min)
- 2× Frequenza di linea: 100 o 120 Hz
- Passaggio della barra del rotore: Numero di barre del rotore × velocità di marcia
Metodi di correzione
Per eccentricità meccanica
- Sostituire i cuscinetti usurati ripristinando il corretto centraggio del rotore
- Correggere l'albero piegato o sostituire il rotore
- Rimontare il rotore in caso di errore di installazione
- Verificare l'allineamento della campana terminale e il serraggio dei bulloni
Per l'eccentricità della produzione
- Nei casi più gravi potrebbe essere necessario rialesare il rotore o lo statore
- Sostituzione del motore se economicamente giustificata
- Accettare se la vibrazione rientra nei limiti accettabili
- Documento come base di riferimento per confronti futuri
Per problemi di intercapedine d'aria
- Controllare le condizioni dei cuscinetti e sostituirli se usurati
- Verificare la posizione assiale del rotore
- Controllare eventuali distorsioni del telaio o problemi alla campana terminale
- Misurare l'effettivo spazio d'aria se accessibile
La frequenza di passaggio dei poli è una componente vibrazionale specifica del motore che fornisce preziose informazioni diagnostiche sull'interazione elettromagnetica rotore-statore e sull'uniformità del traferro. Comprendere il calcolo del PPF, riconoscerne l'andamento delle bande laterali e interpretare l'andamento dell'ampiezza consente una diagnosi efficace dei problemi elettromagnetici del motore e guida gli interventi di manutenzione più appropriati.
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