Compreendendo a Frequência de Passagem das Barras do Motor
Frequência de passagem das barras do motor — também chamada de frequência de passagem das barras do rotor, frequência de ranhuras do rotor ou simplesmente passagem de barras — é a frequência na qual as barras do rotor de um motor de indução do tipo gaiola de esquilo passam pelas ranhuras e enrolamentos do estator. Ela é igual ao número de barras do rotor multiplicado pela frequência de rotação do rotor, por isso fica bem acima da velocidade de operação, tipicamente entre cerca de espectro de vibração, mas quando aumenta, indica excentricidade entre o rotor e o estator, entreferro problemas ou outras irregularidades eletromagnéticas. Está intimamente relacionada, mas é distinta de, defeitos nas barras do rotor — barras quebradas se anunciam com bandas laterais espaçadas na frequência de passagem dos polos (número de polos × a frequência de deslizamento) em torno de 1×, e não elevando a própria linha de passagem das barras.
1. Calculando a Frequência de Passagem das Barras
A fórmula
RBPF = Nb × N / 60, onde RBPF é a frequência de passagem das barras do rotor em Hz, Nb é o número de barras do rotor e N é a velocidade do rotor em RPM.
A estrutura da fórmula é a mesma por trás de qualquer frequência de contagem de dentes ou pás, como frequência de engrenamento ou frequência de passagem das pás: conte os elementos repetitivos, multiplique pela frequência com que eles passam. Como a contagem de barras geralmente é um número grande, o resultado fica bem na região de alta frequência do espectro.
Exemplos resolvidos
Motor pequeno: 28 barras do rotor a 1750 RPM resulta em RBPF = 28 × 1750 / 60 = 817 Hz.
Motor grande: 56 barras do rotor a 3550 RPM resulta em RBPF = 56 × 3550 / 60 = 3313 Hz.
Observe que a linha de passagem de barras da máquina maior ultrapassa 3 kHz — um lembrete útil de que a cadeia de medição deve alcançar essa frequência para detectá-la. Se você quiser converter rapidamente a velocidade de operação e os números de ordem em frequências, o calculadora de frequência harmônica faz a aritmética.
Encontrando o número de barras
- Consulte a placa de identificação do motor ou a ficha técnica do fabricante.
- Conte-as visualmente se o rotor estiver acessível durante uma reparação.
- Calcule retroativamente a partir de um pico claramente identificado no espectro de vibração.
- Espere cerca de 16 a 80 barras, dependendo do tamanho do motor e do número de polos.
2. O Mecanismo Físico
Interação rotor-estator
A frequência de passagem das barras nasce da interação magnética, não do contato mecânico:
- As barras do rotor conduzem corrente induzida e criam perturbações locais no campo magnético.
- À medida que o rotor gira, cada barra passa pelas ranhuras do estator uma após a outra.
- A relutância magnética sobe e desce conforme as barras se alinham e depois passam entre os dentes do estator.
- Isso produz uma pequena força eletromagnética pulsante na estrutura.
- A taxa de pulsação é igual à taxa na qual as barras passam — a frequência de passagem das barras.
Entreferro uniforme versus não uniforme
- Entreferro uniforme: as contribuições de força das barras em lados opostos do rotor se cancelam em grande parte, deixando uma amplitude de RBPF baixa.
- Rotor excêntrico: a interação torna-se assimétrica, o cancelamento se desfaz e a amplitude de RBPF aumenta.
- Valor diagnóstico: a altura da linha de RBPF é, portanto, um indicador direto de quão uniforme é o entreferro.
3. Significado Diagnóstico
Condição normal
- Um pico de RBPF está presente, mas é muito pequeno — frequentemente abaixo de 0,5 mm/s.
- Pode ser mal visível acima do ruído de fundo.
- Não há bandas laterais flanqueando-o.
- Essa assinatura confirma um entreferro uniforme e boa concentricidade rotor-estator.
O que um RBPF elevado indica
Excentricidade do entreferro. O rotor fica descentrado no furo do estator, a amplitude do RBPF aumenta e podem aparecer bandas laterais em ±1× da velocidade de rotação. O padrão segue a mesma lógica da frequência de passagem de polo que aumenta sob a mesma falha.
Desalinhamento rotor-estator. Quando o eixo do rotor não é paralelo ao eixo do estator, o entreferro varia ao longo do comprimento do motor, elevando tanto o RBPF quanto seus harmônicos.
Barras do rotor quebradas ou danificadas. Esta é uma assinatura completamente diferente: barras quebradas criam bandas laterais em torno de 1× com espaçamento na frequência de passagem dos polos, em vez de elevar a linha de passagem das barras. Veja barras do rotor quebradas e defeitos nas barras do rotor para o detalhamento diagnóstico completo.
4. Diferenciando a Passagem das Barras de Outras Frequências
RBPF versus frequências de rolamento
- RBPF: tipicamente 200–3000 Hz, definidas pelo projeto do motor.
- Frequências dos rolamentos: tipicamente 50–500 Hz para rolamentos de motores.
- Como distinguir: calcule ambas e compare-as com os picos observados.
- Atenção à sobreposição: em motores grandes, o RBPF pode cair na mesma faixa que frequências de falha de rolamento, portanto, confirme a origem antes de agir.
RBPF versus frequência de passagem dos dentes do estator
- Passagem dos dentes do estator: número de dentes do estator × velocidade de rotação — raramente significativa.
- RBPF: número de barras do rotor × velocidade de rotação — mais comumente observada.
- Ambas presentes: em alguns motores você verá cada uma, e separá-las depende de conhecer os números de barras e dentes.
5. Aplicação Prática
Quando monitorar o RBPF
- Quando há suspeita de problema no entreferro.
- Após a substituição de um rolamento, para verificar se o rotor está corretamente centrado.
- Quando a frequência de 2× da rede está elevada, o que pode acompanhar a excentricidade.
- Ao estabelecer um valor de referência para um motor novo ou rebobinado.
- Como verificação de qualidade após o reparo do motor.
Considerações de medição
- A faixa de frequência do analisador deve exceder confortavelmente o dobro do RBPF (Fmax > 2 × RBPF) para capturá-lo sem aliasing.
- Um acelerômetro geralmente é necessário em vez de um sensor de velocidade, porque as frequências são altas.
- Meça na carcaça do motor ou na caixa do rolamento.
- Sempre compare com um valor de referência ou com motores semelhantes e saudáveis.
6. Onde a Passagem das Barras se Encaixa nos Diagnósticos de Motores
Ajuda manter duas assinaturas do rotor do motor claramente separadas. A linha de passagem das barras fala sobre a geometria do entreferro; barras quebradas falam sobre a integridade elétrica da gaiola. Na prática, ambas podem estar presentes ao mesmo tempo, portanto, uma falha elétrica avaliação verifica cada uma:
- Defeitos nas barras do rotor: bandas laterais em torno de 1× da velocidade de rotação com espaçamento na frequência de passagem dos polos.
- Problemas de RBPF: amplitude elevada na própria linha de passagem das barras (barras × velocidade).
- Elas podem coexistir: excentricidade e barras quebradas não são mutuamente exclusivas.
- Diagnóstico abrangente: analise ambos os padrões para completar o quadro.
Esse tipo de diagnóstico eletromagnético de alta frequência é metade da avaliação da saúde do motor de indução; a outra metade é o mundo mecânico de baixa frequência de desbalanceamento e desalinhamento. Um instrumento portátil de dois canais, como o Balanset-1A cobre esse lado mecânico, capturando a amplitude e a fase de 1× necessárias para balancear o rotor em seus próprios rolamentos e verificar o resultado — um complemento natural às verificações espectrais do motor descritas aqui.
A frequência de passagem das barras do rotor, embora menos monitorada rotineiramente do que as frequências dos rolamentos ou as assinaturas de barras quebradas, carrega valor diagnóstico genuíno sobre a uniformidade do entreferro e a concentricidade rotor-estator. Saber como calculá-la e reconhecê-la em um espectro completa o quadro diagnóstico para a avaliação de condição de motores de indução do tipo gaiola de esquilo.
