Inzicht in de motorstaafpassagefrequentie
Motorstaaffrequentie — ook wel rotorstaafdoorloopfrequentie, rotorsleuffrequentie of kortweg staafdoorloop genoemd — is de frequentie waarmee de rotorstaven van een kooinductiemotor langs de statorsleuven en -wikkelingen bewegen. Deze is gelijk aan het aantal rotorstaven vermenigvuldigd met de rotatiesnelheid van de rotor, waardoor deze ver boven het bedrijfstoerental ligt, doorgaans tussen ongeveer 200 en 2000 Hz, afhankelijk van de grootte en het toerental van de motor. In een motor in goede staat is het een stille lijn met lage amplitude in de trillingsspectrum, maar als het stijgt, wijst het naar excentriciteit tussen rotor en stator, air-gap problemen of andere elektromagnetische afwijkingen. Het hangt nauw samen met, maar onderscheidt zich toch van, rotorstavdefecten — gebroken staven kondigen zichzelf aan met zijbanden met een tussenafstand gelijk aan de pooldoorlaatfrequentie (aantal polen × de slipfrequentie) rond 1×, niet door de staafdoorlaatlijn zelf te verhogen.
1. Berekening van de staafdoorloopfrequentie
The formula
RBPF = Nb × N / 60, waarbij RBPF de staafdoorloopfrequentie van de rotorstaven in Hz is, Nb is het aantal rotorstaven en N is het toerental van de rotor in omwentelingen per minuut.
De structuur van de formule is dezelfde als die achter elke frequentie waarbij het aantal tanden of schoepen wordt geteld, zoals tandwielingrijpfrequentie of schoeppasseringsfrequentie: tel de herhalende elementen en vermenigvuldig met hoe vaak ze rondkomen. Omdat het aantal staven gewoonlijk een groot getal is, valt het resultaat ruimschoots in het hoogfrequente deel van het spectrum.
Uitgewerkte voorbeelden
Small motor: 28 rotorstaven bij 1750 tpm levert een RBPF op van 28 × 1750 / 60 = 817 Hz.
Grote motor: 56 rotorstaven bij 3550 tpm levert een RBPF op van 56 × 3550 / 60 = 3313 Hz.
Let erop dat de staafdoorlaatlijn van de grotere machine boven de 3 kHz uitkomt — een nuttige herinnering dat de meetketen zo hoog moet reiken om dit te kunnen waarnemen. Als u de draaisnelheid en ordernummers snel naar frequenties wilt omzetten, doet de calculator voor harmonische frequenties verzorgt de berekeningen.
Het aantal staven bepalen
- Raadpleeg het typeplaatje van de motor of het gegevensblad van de fabrikant.
- Tel ze visueel als de rotor tijdens een reparatie toegankelijk is.
- Bereken terug vanuit een duidelijk herkenbare piek in het trillingsspectrum.
- Reken op ongeveer 16 tot 80 staven, afhankelijk van de motorgrootte en het aantal polen.
2. Het fysische mechanisme
Wisselwerking tussen rotor en stator
De staafdoorloopfrequentie ontstaat door magnetische interactie, niet door mechanisch contact:
- De rotorstaven voeren een geïnduceerde stroom en veroorzaken plaatselijke verstoringen in het magnetisch veld.
- Terwijl de rotor draait, komen de staven één voor één langs de sleuven van de stator.
- De magnetische weerstand neemt toe en af naarmate de staven zich uitlijnen met de statortanden en vervolgens daartussen door bewegen.
- Dit zorgt voor een kleine pulserende elektromagnetische kracht op de constructie.
- De pulsfrequentie komt overeen met de snelheid waarmee de staven voorbijtrekken — de staafdoorloopfrequentie.
Uniforme versus niet-uniforme luchtspleet
- Uniforme luchtspleet: de krachtbijdragen van de staven aan weerszijden van de rotor heffen elkaar grotendeels op, waardoor de RBPF-amplitude laag blijft.
- Excentrische rotor: de interactie wordt asymmetrisch, de compensatie verdwijnt en de RBPF-amplitude neemt toe.
- Diagnostische waarde: De hoogte van de RBPF-lijn is daarom een directe indicator van hoe gelijkmatig de luchtspleet is.
3. Diagnostische betekenis
Normale toestand
- Er is een RBPF-piek aanwezig, maar deze is zeer klein — vaak minder dan 0,5 mm/s.
- Het is misschien nauwelijks zichtbaar boven de ruisgrens.
- Er zijn geen zijbanden die het flankeren.
- Dit kenmerk wijst op een gelijkmatige luchtspleet en een goede concentrische uitlijning tussen rotor en stator.
Wat een verhoogde RBPF-waarde betekent
Excentriciteit van de luchtspleet. De rotor zit niet in het midden van de statorboring, de RBPF-amplitude neemt toe en er kunnen zijbanden bij ±1× de draaisnelheid ontstaan. Het patroon loopt parallel aan de manier waarop poolpasseerfrequentie stijgt bij dezelfde fout.
Verkeerde uitlijning van rotor en stator. Wanneer de rotoras niet evenwijdig loopt aan de statoras, varieert de luchtspleet over de lengte van de motor, waardoor zowel de RBPF als de bijbehorende harmonischen toenemen.
Gebroken of beschadigde rotorstaven. Dit is een geheel andere signatuur: gebroken staven creëren zijbanden rond 1× met tussenafstand op de pooldoorlaatfrequentie, in plaats van de staafdoorlaatlijn te verhogen. Zie gebroken rotorstaven en rotorstavdefecten voor de volledige diagnosegegevens.
4. Het onderscheiden van de staafdoorloopfrequentie van andere frequenties
RBPF versus lagerfrequenties
- RBPF: meestal 200–3000 Hz, bepaald door het ontwerp van de motor.
- Frequenties van lagers: meestal 50–500 Hz voor motorlagers.
- Hoe onderscheid je ze: bereken beide en vergelijk ze met de waargenomen pieken.
- Let op overlappingen: bij grote motoren kan de RBPF in dezelfde bandbreedte vallen als lagerfoutfrequenties, dus bevestig de bron voordat u actie onderneemt.
RBPF versus de frequentie van de statorsleuven
- Statorsleufdoorgang: aantal statorsleuven × draaisnelheid — zelden van belang.
- RBPF: aantal rotorstaafjes × draaisnelheid — komt vaker voor.
- Both present: bij sommige motoren ziet u beide, en om ze van elkaar te onderscheiden moet u het aantal staafjes en sleuven kennen.
5. Praktische toepassing
Wanneer moet RBPF worden gecontroleerd?
- Wanneer er een vermoeden bestaat van een luchtspleetprobleem.
- Controleer na het vervangen van een lager of de rotor correct is gecentreerd.
- Wanneer de 2× netfrequentie verhoogd is, wat gepaard kan gaan met excentriciteit.
- Bij het opzetten van een basislijn voor een nieuwe of opnieuw gewikkelde motor.
- Als kwaliteitscontrole na reparatie van de motor.
Overwegingen met betrekking tot metingen
- Het frequentiebereik van de analysator moet ruimschoots het dubbele van de RBPF overschrijden (Fmax > 2 × RBPF) om het vast te leggen zonder aliasing.
- Een versnellingsmeter is meestal nodig in plaats van een snelheidssensor, omdat de frequenties hoog zijn.
- Meet op het motorframe of het lagerhuis.
- Vergelijk altijd met een referentiewaarde of met vergelijkbare, goed functionerende motoren.
6. De rol van de doorgang van rotorstaafjes bij motordiagnostiek
Het helpt om twee motorrotor-signaturen duidelijk van elkaar te onderscheiden. De bar-pass-lijn geeft uitsluitsel over de geometrie van de luchtspleet; gebroken rotorstaafjes geven uitsluitsel over de elektrische integriteit van de kooi. In de praktijk kunnen beide tegelijkertijd aanwezig zijn, dus een grondige elektrische storing beoordeling controleert op elk van de volgende punten:
- Defecten aan de rotorstaaf: zijbanden rond 1× draaisnelheid met tussenafstand op de pooldoorlaatfrequentie.
- RBPF issues: verhoogde amplitude op de bar-pass-lijn zelf (aantal staafjes × snelheid).
- Ze kunnen naast elkaar bestaan: excentriciteit en gebroken rotorstaafjes sluiten elkaar niet uit.
- Uitgebreide diagnose: bekijk beide patronen om het plaatje compleet te maken.
Dit soort hoogfrequente elektromagnetische diagnose vormt de ene helft van de conditiebeoordeling van inductiemotoren; de andere helft betreft de laagfrequente mechanische wereld van onbalans en verkeerde uitlijning. Een draagbaar tweekanaalsinstrument zoals de Balanset-1A dit dekt de mechanische kant, waarbij de amplitude en fase van 1× worden gemeten die nodig zijn om de rotor in zijn eigen lagers in balans te brengen en het resultaat te controleren — een logische aanvulling op de hier beschreven spectrale motorcontroles.
Hoewel de rotorstaafjes-doorgangsfrequentie van de motor minder routinematig wordt bewaakt dan lagerfrequenties of signaturen van gebroken rotorstaafjes, biedt deze toch reële diagnostische waarde over de uniformiteit van de luchtspleet en de concentriciteit van rotor en stator. Wie weet hoe deze frequentie berekend en in een spectrum herkend moet worden, maakt het diagnostische beeld voor de conditiebeoordeling van kooisluiting-inductiemotoren compleet.
