Comprensione della frequenza di scorrimento nei motori a induzione

Dispositivi

Equilibratore portatile e analizzatore di vibrazioni Balanset-1A

$2,358.31

Parti di ricambio

Sensore di vibrazioni

$107.47

Parti di ricambio

Sensore ottico (tachimetro laser)

$148.07

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Balanset-4

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Parti di ricambio

Standard magnetico Insize-60-kgf

$54.93

Parti di ricambio

Nastro riflettente

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Dispositivi

Bilanciatore dinamico "Balanset-1A" OEM

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Definizione: Che cos'è la frequenza di scorrimento?

Frequenza di slittamento è la differenza tra la velocità sincrona (la velocità del campo magnetico rotante) e la velocità effettiva del rotore in un motore a induzione, espressa in Hz. Rappresenta la velocità con cui il campo magnetico "scivola" oltre i conduttori del rotore, inducendo la corrente che crea la coppia del motore. La frequenza di scorrimento è fondamentale per il funzionamento del motore a induzione ed è di fondamentale importanza nella diagnostica del motore perché determina la spaziatura delle bande laterali nelle vibrazioni e nelle firme di corrente del motore. difetti della barra del rotore.

La frequenza di scorrimento è in genere compresa tra 0,5 e 3 Hz per i motori sottoposti a carico normale, aumentando con il carico e fornendo una misura indiretta del carico del motore. La comprensione della frequenza di scorrimento è essenziale per interpretare i dati del motore. vibrazione spettri e diagnosi di guasti elettromagnetici.

Come funziona lo scorrimento nei motori a induzione

Il principio di induzione

I motori a induzione funzionano tramite induzione elettromagnetica:

1. Gli avvolgimenti dello statore creano un campo magnetico rotante a velocità sincrona
2. Il campo magnetico ruota leggermente più velocemente del rotore
3. Il movimento relativo tra il campo e le barre del rotore induce corrente nel rotore
4. La corrente indotta crea il campo magnetico del rotore
5. L'interazione tra i campi dello statore e del rotore produce coppia
6. Punto chiave: Se il rotore raggiungesse la velocità sincrona, non ci sarebbe movimento relativo, nessuna induzione, nessuna coppia

Perché lo slittamento è necessario

• Il rotore deve funzionare a una velocità inferiore a quella sincrona affinché si verifichi l'induzione
• Maggiore è lo slittamento, maggiore è la corrente indotta, maggiore è la coppia prodotta
• A vuoto: slittamento minimo (~1%)
• A pieno carico: slittamento maggiore (tipico 3-5%)
• Lo slittamento consente al motore di regolare automaticamente la coppia in base al carico

Calcolo della frequenza di slittamento

Formula

• fs = (Nsync – Nactual) / 60
• Dove fs = frequenza di scorrimento (Hz)
• Nsync = velocità sincrona (RPM)
• Reale = velocità effettiva del rotore (RPM)

Alternativa utilizzando la percentuale di slittamento

• Slip (%) = [(Nsync – Nactual) / Nsync] × 100
• fs = (Slip% × Nsync) / 6000

Esempi

Motore a 4 poli, 60 Hz a vuoto

• Nsync = 1800 giri/min
• Reale = 1795 giri/min (carico leggero)
• fs = (1800 – 1795) / 60 = 0,083 Hz
• Slittamento = 0,3%

Stesso motore a pieno carico

• Nsync = 1800 giri/min
• Reale = 1750 giri/min (velocità nominale)
• fs = (1800 – 1750) / 60 = 0,833 Hz
• Slittamento = 2,8%

Motore a 2 poli, 50 Hz

• Nsync = 3000 giri/min
• Reale = 2950 giri/min
• fs = (3000 – 2950) / 60 = 0,833 Hz
• Slittamento = 1,7%

Frequenza di slittamento nella diagnostica delle vibrazioni

Spaziatura delle bande laterali per difetti della barra del rotore

L'uso diagnostico più importante della frequenza di slittamento:

• Modello: Bande laterali attorno a 1× velocità di esecuzione a ±fs, ±2fs, ±3fs
• Esempio: Motore da 1750 giri/min (29,2 Hz) con fs = 0,83 Hz
• Bande laterali a: 28,4 Hz, 29,2 Hz, 30,0 Hz, 27,5 Hz, 30,8 Hz, ecc.
• Diagnosi: Queste bande laterali indicano barre del rotore rotte o incrinate
• Ampiezza: L'ampiezza della banda laterale indica il numero e la gravità delle barre rotte

Analisi della firma attuale

Negli spettri di corrente del motore:

• I difetti della barra del rotore creano bande laterali attorno alla frequenza di linea
• Modello: fline ± 2fs (nota: frequenza di scorrimento 2×, non 1×)
• Per motore a 60 Hz con scorrimento di 1 Hz: bande laterali a 58 Hz e 62 Hz
• Conferma la diagnosi della barra del rotore dalle vibrazioni

Scivolamento come indicatore di carico

Lo slittamento varia in base al carico

• Nessun carico: Scorrimento 0,2-1% (0,1-0,5 Hz per motori tipici)
• Mezzo carico: Slittamento 1-2% (0,5-1,0 Hz)
• Pieno carico: Slittamento 2-5% (1-2,5 Hz)
• Sovraccarico: > 5% slittamento (> 2,5 Hz)
• Di partenza: 100% slip (frequenza di slittamento = frequenza di linea)

Utilizzo dello slittamento per valutare il carico

• Misurare con precisione la velocità effettiva del motore
• Calcola lo slittamento dalla differenza di velocità sincrona
• Confronta con lo slittamento a pieno carico nominale dalla targhetta
• Stima della percentuale di carico del motore
• Utile quando la misurazione diretta della potenza non è disponibile

Fattori che influenzano lo slittamento

Fattori di progettazione

• Resistenza del rotore: Maggiore resistenza = maggiore slittamento
• Classe di progettazione motori: La progettazione NEMA influisce sulle caratteristiche di slittamento
• voltaggio: Una tensione inferiore aumenta lo slittamento per un dato carico

Condizioni operative

• Coppia di carico: Determinante primario dello slittamento
• Tensione di alimentazione: La sottotensione aumenta lo slittamento
• Variazione di frequenza: Le variazioni della frequenza di alimentazione influenzano lo slittamento
• Temperatura: Il riscaldamento del rotore aumenta la resistenza, aumentando lo slittamento

Condizioni del motore

• Le barre del rotore rotte aumentano lo slittamento (produzione di coppia meno efficace)
• I problemi di avvolgimento dello statore possono influire sullo slittamento
• Problemi ai cuscinetti che aumentano l'attrito, aumentano leggermente lo slittamento

Metodi di misurazione

Misurazione diretta della velocità

• Utilizzo tachimetro o strobo per misurare i giri effettivi
• Conoscere la velocità sincrona dalla targhetta del motore (poli e frequenza)
• Calcola lo slittamento: fs = (Nsync – Nactual) / 60
• Metodo più accurato

Dallo spettro delle vibrazioni

• Identificare con precisione il picco di velocità di corsa 1×
• Calcola la velocità di corsa da 1× frequenza
• Determinare lo slittamento dalla differenza di velocità sincrona
• Richiede FFT ad alta risoluzione

Dalla spaziatura della banda laterale

• Se sono presenti bande laterali difettose della barra del rotore
• Misurare la spaziatura tra le bande laterali
• Spaziatura = frequenza di slittamento direttamente
• Conveniente ma richiede che il difetto sia presente

Uso diagnostico pratico

Valori di slittamento normali

• Documentare lo slittamento di base a vari carichi per ciascun motore
• Slittamento tipico a pieno carico: 1-3% (controllare la targhetta)
• Slittamento > valore di targa potrebbe indicare sovraccarico o problema al motore
• Scontrino < previsto a un dato carico può indicare un guasto elettrico

Indicatori di slittamento anomali

• Slittamento eccessivo: Motore sovraccarico, barre del rotore rotte, elevata resistenza del rotore
• Slittamento variabile: Fluttuazioni del carico, instabilità dell'alimentazione elettrica
• Basso slittamento sotto carico: Possibile problema allo statore, problema di tensione

La frequenza di scorrimento è fondamentale per il funzionamento e la diagnostica dei motori a induzione. Come spaziatura delle bande laterali per il rilevamento di difetti della barra del rotore e come indicatore del carico del motore, la frequenza di scorrimento fornisce informazioni essenziali per la valutazione delle condizioni del motore. Una determinazione accurata della frequenza di scorrimento consente una corretta interpretazione delle vibrazioni e delle correnti del motore, distinguendo il funzionamento normale dalle condizioni di guasto.

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