Gratis engineeringtool #039
Calculator voor de frequentie van elektrische defecten in motoren
Bereken de synchrone snelheid, slip, 2× netfrequentie, pooldoorlaatfrequentie, rotorstaafdoorlaatfrequentie en diagnostische zijbanden voor de analyse van een elektromotor.
Resultaten
Synchrone snelheid
De synchrone snelheid van een wisselstroominductiemotor is afhankelijk van de netfrequentie en het aantal polen:
Slip
Slip is het verschil tussen de synchrone en de werkelijke rotorsnelheid, uitgedrukt als een breuk of percentage:
De typische slip bij vollast voor standaard inductiemotoren bedraagt 1–5%.
Slipfrequentie
2× Lijnfrequentie
Deze frequentie (100 Hz bij een voedingsspanning van 50 Hz, 120 Hz bij 60 Hz) is altijd aanwezig in de trillingen van de motor als gevolg van het wisselende magneetveld. Een verhoogde 2×-lijn duidt op elektrische problemen: onbalans in de fasen, excentriciteit van de luchtspleet of defecten in de statorwikkeling.
Poolpasfrequentie
De pooldoorlaatfrequentie is een belangrijke indicator voor de analyse van gebroken rotorstaven. Zijbanden bij een pooldoorlaatfrequentie rond 1 × netfrequentie in het stroomspectrum (MCSA) zijn een klassiek kenmerk van een rotorstaafdefect.
Rotorstaaf passfrequentie
Praktisch voorbeeld
Gegeven: flijn = 50 Hz, Polen = 4, N = 1475 RPM
Ns = 120 × 50 / 4 = 1500 toeren per minuut
s = (1500 - 1475) / 1500 = 1.67%
fslip = 0,0167 × 50 = 0,833 Hz
2 × lijn = 2 × 50 = 100 Hz
Poolpassage = 2 × s × flijn = 2 × 0.0167 × 50 = 1,67 Hz
⚠️ Let op: De motorsnelheid varieert met de belasting. Zorg ervoor dat u de daadwerkelijk gemeten snelheid onder bedrijfsomstandigheden gebruikt, niet de snelheid die op het typeplaatje staat vermeld. Een tachometer- of stroboscoopmeting geeft de meest nauwkeurige resultaten voor slipafhankelijke berekeningen.
De dubbele netfrequentie (2× netfrequentie, 2FL) bedraagt 100 Hz bij 50 Hz-netten en 120 Hz bij 60 Hz-netten. Dit is de trillingsfrequentie die wordt opgewekt door de wisselende magnetische aantrekkingskracht in de luchtspleet van de motor (het magneetveld wisselt tweemaal per periode van polariteit, wat een krachtpuls geeft op 2× de voedingsfrequentie).
Deze component is altijd in zekere mate aanwezig in motortrillingen. Een verhoogde 2FL kan wijzen op:
- Statorexcentriciteit (ongelijkmatige luchtspleet)
- Kortgesloten statorblikken (ijzersluiting)
- Spanningsonbalans in de voeding of faseproblemen
- Loszittend statorpakket of vervorming van het motorframe (losse poot / soft foot)
Gebroken rotorstaven veroorzaken kenmerkende patronen in zowel het trillings- als het stroomspectrum:
- Stroomspectrum (MCSA): Zijbanden op fline ± n × fpole pass rond de piek van de netfrequentie
- Trillingsspectrum: Rotorstaafpasserfrequentie met zijbanden op 2× de netfrequentie
- Amplitudemodulatie: De 1×-trillingsamplitude pulseert (zweeft) in het ritme van de poolpasserfrequentie
- Toerentalvariatie: Lichte cyclische toerentalfluctuatie op de poolpasserfrequentie
De ernst van de schade wordt beoordeeld aan de hand van het amplitudeverschil (in dB) tussen de netfrequentiepiek en de poolpasserzijbanden in het stroomspectrum.
Zowel elektromagnetische als mechanische onbalans veroorzaakt trillingen op of vlak bij 1× het astoerental. De belangrijkste onderscheidende tests zijn:
- Uitschakeltest (power-off test): Schakel de voedingsspanning uit en observeer het signaal. Valt de trilling op het moment van afschakelen direct weg, dan is de oorzaak elektrisch. Neemt de trilling geleidelijk af met het uitlooptoerental, dan is deze mechanisch.
- Hoge frequentieresolutie: Pieken door elektrische asymmetrie verschijnen exact op de netfrequentie of 2× de netfrequentie. Mechanische onbalans verschijnt exact op de draaifrequentie van de as.
- Zijbanden: Elektrische fouten vertonen zijbanden op de slipfrequentie of poolpasserfrequentie rond harmonischen van de netfrequentie.
De slipfrequentie is de elektrische frequentie die overeenkomt met het verschil tussen het synchrone draaiveldtoerental en het werkelijke rotortoerental:
fslip = s × fline
waarbij s = (Ns − N) / Ns
Slip is noodzakelijk voor de koppelopwekking in inductiemotoren — zonder slip wordt er geen stroom in de rotor geïnduceerd. Typische slipwaarden bij vollast:
- Grote motoren (>100 kW): 1–2%
- Middelgrote motoren (10–100 kW): 2–4%
- Kleine motoren (<10 kW): 3–5%
Systematische aanpak om de foutoorzaak vast te stellen:
- Stap 1 — Uitschakeltest: Direct wegvallende trilling bij afschakelen = elektrische oorzaak
- Stap 2 — Frequentieanalyse: Pieken op exacte veelvouden van de netfrequentie = elektrisch; pieken op veelvouden van het astoerental = mechanisch
- Stap 3 — Zijbandanalyse: Slipgerelateerde zijbanden = elektrische rotorfout; lagerfrequenties = mechanisch
- Stap 4 — Motorstroomanalyse (MCSA): Gebruik MCSA om staafbreuk, excentriciteit of statorfouten onafhankelijk van trillingen te identificeren
- Stap 5 — Faseanalyse: Elektrische 2× netfrequentie is doorgaans in fase op de meetpunten; mechanische onbalans vertoont een faseverschuiving tussen meetposities
De procedures die op deze pagina worden beschreven, zijn ontwikkeld en in het veld getest door het Vibromera-team met behulp van de Balanset-1A, een draagbaar tweekanaals balanceerapparaat en trillingsanalysator voor het balanceren van rotoren ter plaatse.
Professionele trillingsanalyse-instrumenten voor motordiagnose, balanceren op locatie en conditiebewaking. Gebruikt in meer dan 50 landen.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko is trillingsanalyse-ingenieur en oprichter en CEO van Vibromera. Al meer dan 15 jaar balanceert hij draaiende machines in het veld in plaats van op een proefbank: mulchmachines, industriële ventilatoren, brekers, centrifuges, assen en spindels. Uit dat werk zijn de Balanset-instrumenten voortgekomen — ze zijn ontworpen als gereedschap dat een specialist mee kan nemen naar de machine en ter plaatse alleen kan gebruiken, niet als laboratoriumapparatuur. Vibromera is opgericht in 2017 en is sinds 2023 gevestigd in Porto, Portugal. Ontwikkeling, assemblage en ondersteuning van de Balanset-lijn vinden hier plaats. Het vlaggenschip is de Balanset-1A, een draagbare analyser voor balanceren in één en twee vlakken en voor trillingsdiagnostiek. Nikolai is persoonlijk betrokken bij de klantenondersteuning, bij het oplossen van moeilijke balanceerklussen en bij de ontwikkeling van de software. Hij werkt met klanten wereldwijd, in elke taal.
