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無料エンジニアリングツール #039

モーターの電気的欠陥頻度計算機

電気モーター解析のために、同期速度、スリップ、2×ライン周波数、極通過周波数、ローターバー通過周波数、および診断サイドバンドを計算します。

スリップ 2×ライン ポールパス ローターバー
クイックプリセット

結果

同期速度
—
スリップ
—
スリップ周波数
—
1×ライン周波数
—
2×ライン周波数
—
ポールパス周波数
—
シャフト周波数(1×)
—

同期速度

AC誘導モーターの同期速度は、ライン周波数と極数によって異なります。

スリップ

スリップは同期ローター速度と実際のローター速度の差であり、分数またはパーセンテージで表されます。

標準誘導モーターの典型的な全負荷スリップは 1~5% です。

スリップ周波数

2×ライン周波数

この周波数(50Hz電源では100Hz、60Hz電源では120Hz)は、交流磁界の影響によりモーターの振動に常に存在します。2×ライン周波数が上昇している場合は、位相の不均衡、エアギャップの偏心、またはステーター巻線の不良など、電気的な問題が発生していることを示します。

ポールパス周波数

極通過周波数は、回転子バー破損解析における重要な指標です。電流スペクトル(MCSA)において、1×ライン周波数付近の極通過周波数におけるサイドバンドは、回転子バーの典型的な故障兆候です。

ローターバー通過周波数

計算例

例:4極モータ、50 Hz、1475 RPM

条件: fライン = 50 Hz、極数 = 4、N = 1475 RPM

Ns = 120 × 50 ÷ 4 = 1500回転

s = (1500 - 1475) / 1500 = 1.67%

fスリップ = 0.0167 × 50 = 0.833 Hz

2×ライン = 2 × 50 = 100 Hz

極通過周波数 = 2 × s × fライン = 2 × 0.0167 × 50 = 1.67 Hz

⚠️ 注意: モーターの速度は負荷によって変化します。銘板に記載されている速度ではなく、動作条件下で実際に測定された速度を使用してください。スリップに依存する計算では、タコメーターまたはストロボ測定が最も正確な結果をもたらします。

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

このページで説明されている手順は、Vibromeraチームが、現場でのロータバランシング用ポータブル2チャンネルバランサー兼振動アナライザーであるBalanset-1Aを使用して開発し、実地試験を行ったものです。

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Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenkoは、振動解析エンジニアであり、Vibromeraの創業者兼CEOです。 15年以上にわたり、彼は試験台上ではなく現場で回転機械のバランシングを行ってきました——マルチャー、産業用ファン、クラッシャー、遠心分離機、シャフト、スピンドルなど。この経験から生まれたのがBalanset計測器であり、専門家が機械のもとへ持ち運び、現場で単独で使用できる道具として設計されています。実験室用の機器ではありません。 Vibromeraは2017年に設立され、2023年以降はポルトガル・ポルトを拠点としています。Balansetシリーズの開発、組み立て、サポートはすべてここで行われています。フラッグシップ機器はBalanset-1Aであり、単一平面および二平面バランシングと振動診断のための可搬式アナライザーです。 Nikolaiは、カスタマーサポート、困難なバランシング案件への対応、そしてソフトウェアの開発に自ら携わっています。世界中の顧客と、どの言語でも対応しています。

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