Bezmaksas inženierijas rīks #039
Motora elektrisko defektu frekvences kalkulators
Aprēķiniet sinhrono ātrumu, slīdi, 2× līnijas frekvenci, pola caurlaides frekvenci, rotora stieņa caurlaides frekvenci un diagnostikas sānu joslas elektromotora analīzei.
Rezultāti
Sinhronais ātrums
Maiņstrāvas indukcijas motora sinhronais ātrums ir atkarīgs no līnijas frekvences un polu skaita:
Slīde
Slīde ir starpība starp sinhrono un faktisko rotora ātrumu, kas izteikta kā daļa vai procents:
Standarta indukcijas motoru tipiskā pilnas slodzes slīde ir 1–5%.
Slīdēšanas frekvence
2× līnijas frekvence
Šī frekvence (100 Hz pie 50 Hz barošanas avota, 120 Hz pie 60 Hz) vienmēr ir sastopama motora vibrācijās mainīgā magnētiskā lauka dēļ. Paaugstināta 2× līnija norāda uz elektriskām problēmām: nelīdzsvarotas fāzes, gaisa spraugas ekscentricitāti vai statora tinuma defektiem.
Pola caurlaides frekvence
Pola caurlaides frekvence ir galvenais rādītājs lūzuma rotora stieņa analīzē. Sānu joslas pie pola caurlaides frekvences aptuveni 1× līnijas frekvence strāvas spektrā (MCSA) ir klasiska rotora stieņa defekta pazīme.
Rotora stieņa caurlaides frekvence
Praktisks piemērs
Ņemot vērā: flīnija = 50 Hz, poli = 4, N = 1475 apgr./min
Ns = 120 × 50 / 4 = 1500 apgr./min
s = (1500 - 1475) / 1500 = 1.67%
fslīde = 0,0167 × 50 = 0,833 Hz
2× līnija = 2 × 50 = 100 Hz
Polu skaita frekvence = 2 × s × flīnija = 2 × 0,0167 × 50 = 1,67 Hz
⚠️ Piezīme: Motora ātrums mainās atkarībā no slodzes. Pārliecinieties, ka izmantojat faktisko izmērīto ātrumu darba apstākļos, nevis nominālo ātrumu. Tahometra vai stroboskopiskā mērījuma rezultāti slīdes atkarīgiem aprēķiniem sniedz visprecīzākos rezultātus.
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
Šajā lapā aprakstītās procedūras izstrādāja un lauka apstākļos pārbaudīja Vibromera komanda, izmantojot Balanset-1A — pārnēsājamu divkanālu balansētāju un vibrāciju analizatoru rotoru balansēšanai uz vietas.
Profesionāli vibrācijas analīzes instrumenti motoru diagnostikai, lauka balansēšanai un stāvokļa uzraudzībai. Izmanto vairāk nekā 50 valstīs.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko ir vibrāciju analīzes inženieris, kā arī uzņēmuma Vibromera dibinātājs un vadītājs. Vairāk nekā 15 gadus viņš balansē rotējošas iekārtas darba vietā, nevis uz pārbaudes stenda: mulčētājus, rūpnieciskos ventilatorus, drupinātājus, centrifūgas, vārpstas un darbvārpstas. Tieši no šī darba radās Balanset instrumenti — tie tika veidoti kā rīks, ko speciālists var aiznest pie mašīnas un lietot viens pats uz vietas, nevis kā laboratorijas aprīkojums. Vibromera dibināta 2017. gadā, un kopš 2023. gada tā atrodas Portu, Portugālē. Šeit notiek Balanset līnijas izstrāde, montāža un atbalsts. Vadošais instruments ir Balanset-1A — portatīvs analizators balansēšanai vienā un divās plaknēs, kā arī vibrāciju diagnostikai. Nikolai personīgi piedalās klientu atbalstā, sarežģītu balansēšanas gadījumu risināšanā un programmatūras izstrādē. Viņš strādā ar klientiem visā pasaulē, jebkurā valodā.
