Ferramenta de engenharia gratuita #039
Calculadora de Frequência de Defeitos Elétricos em Motores
Calcule a velocidade síncrona, o escorregamento, o dobro da frequência da linha, a frequência de passagem do polo, a frequência de passagem da barra do rotor e as bandas laterais de diagnóstico para análise de motores elétricos.
Resultados
Velocidade Síncrona
A velocidade síncrona de um motor de indução CA depende da frequência da rede e do número de polos:
Deslizamento
O escorregamento é a diferença entre a velocidade síncrona e a velocidade real do rotor, expressa como uma fração ou porcentagem:
O escorregamento típico em plena carga para motores de indução padrão é de 1–5%.
Frequência de escorregamento
2× Frequência da linha
Essa frequência (100 Hz com alimentação de 50 Hz, 120 Hz com alimentação de 60 Hz) está sempre presente na vibração do motor devido ao campo magnético alternado. A linha 2× elevada indica problemas elétricos: fases desbalanceadas, excentricidade do entreferro ou falhas no enrolamento do estator.
Frequência de passagem de polo
A frequência de passagem do polo é um indicador fundamental para a análise de barras de rotor quebradas. Bandas laterais na frequência de passagem do polo em torno de 1× a frequência da linha nos espectros de corrente (MCSA) são uma assinatura clássica de falha em barras de rotor.
Frequência de passagem da barra do rotor
Exemplo prático
Dado: flinha = 50 Hz, Polos = 4, N = 1475 RPM
Ns = 120 × 50 / 4 = 1500 rpm
s = (1500 - 1475) / 1500 = 1.67%
fescorregamento = 0,0167 × 50 = 0,833 Hz
2× linha = 2 × 50 = 100 Hz
Passagem de polos = 2 × s × flinha = 2 × 0,0167 × 50 = 1,67 Hz
⚠️ Nota: A velocidade do motor varia com a carga. Certifique-se de usar a velocidade real medida em condições de operação, e não a velocidade nominal. Uma medição com tacômetro ou estroboscópica fornece os resultados mais precisos para cálculos que dependem do escorregamento.
2× a frequência da rede (2FL) é 100 Hz para sistemas de 50 Hz e 120 Hz para sistemas de 60 Hz. É a frequência de vibração gerada pela atração magnética alternada no entreferro do motor (o campo magnético inverte-se duas vezes por ciclo, criando uma força a 2× a frequência de alimentação).
Está sempre presente na vibração do motor em algum nível. Uma componente 2FL elevada pode indicar:
- Excentricidade do estator (entreferro irregular)
- Chapas do estator em curto-circuito
- Tensão de alimentação desequilibrada ou problemas de fase
- Núcleo de ferro do estator solto
As barras do rotor partidas produzem padrões característicos tanto no espectro de vibração como no de corrente:
- Espectro de corrente (MCSA): Bandas laterais em fline ± n × fpole pass em torno do pico da frequência de alimentação
- Vibração: Frequência de passagem das barras do rotor com bandas laterais a 2× a frequência da rede
- Modulação de amplitude: A amplitude de vibração a 1× varia à taxa da frequência de passagem de polos
- Variação de velocidade: Ligeira flutuação cíclica de velocidade à frequência de passagem de polos
A severidade é avaliada pela diferença de amplitude (dB) entre o pico da frequência da rede e as bandas laterais de passagem de polos no espectro de corrente.
Tanto o desequilíbrio elétrico como o mecânico produzem vibração a, ou perto de, 1× a velocidade de rotação do veio. Os testes principais:
- Teste de corte de alimentação: Desligue a alimentação e observe. Se a vibração cair instantaneamente no momento do corte, é elétrica. Se diminuir gradualmente com a velocidade em desaceleração livre, é mecânica.
- Precisão de frequência: Os picos de desequilíbrio elétrico surgem exatamente na frequência da rede ou a 2× a frequência da rede. O desequilíbrio mecânico surge na velocidade de rotação do veio.
- Bandas laterais: Os problemas elétricos apresentam bandas laterais à frequência de escorregamento ou à frequência de passagem de polos em torno das harmónicas da frequência da rede.
A frequência de escorregamento é a frequência elétrica correspondente à diferença entre a velocidade síncrona e a velocidade real do rotor:
fslip = s × fline
onde s = (Ns − N) / Ns
O escorregamento é essencial para a produção de binário em motores de indução — sem escorregamento, nenhuma corrente é induzida no rotor. Valores típicos de escorregamento a plena carga:
- Motores grandes (>100 kW): 1–2%
- Motores médios (10–100 kW): 2–4%
- Motores pequenos (<10 kW): 3–5%
Abordagem sistemática para identificar a origem da falha:
- Passo 1 — Teste de corte de alimentação: Vibração que desaparece instantaneamente = origem elétrica
- Passo 2 — Análise de frequência: Picos em múltiplos exatos da frequência da rede = elétrica; picos em múltiplos da velocidade do veio = mecânica
- Passo 3 — Análise de bandas laterais: Bandas laterais relacionadas com o escorregamento = falha elétrica no rotor; frequências de rolamento = mecânica
- Passo 4 — Análise de corrente: Utilizar MCSA para identificar falhas nas barras do rotor, excentricidade ou falhas no estator independentemente da vibração
- Passo 5 — Análise de fase: A componente elétrica a 2× a frequência da rede está tipicamente em fase em todas as medições; o desequilíbrio mecânico apresenta desfasamento entre posições
Os procedimentos descritos nesta página foram desenvolvidos e testados em campo pela equipa da Vibromera com o Balanset-1A, um equilibrador de dois canais e analisador de vibrações portátil para equilibragem de rotores no local.
Instrumentos profissionais de análise de vibração para diagnóstico de motores, equilibragem em campo e monitorização de condição. Utilizados em mais de 50 países.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko é engenheiro de análise de vibrações e fundador e diretor executivo da Vibromera. Há mais de 15 anos que equilibra equipamentos rotativos no terreno e não numa bancada de ensaio: destroçadores, ventiladores industriais, britadeiras, centrifugadoras, veios e fusos. Foi desse trabalho que nasceram os instrumentos Balanset — foram concebidos como uma ferramenta que o técnico pode levar até à máquina e utilizar sozinho, no local, e não como equipamento de laboratório. A Vibromera foi fundada em 2017 e, desde 2023, está sediada no Porto, em Portugal. É aqui que decorrem o desenvolvimento, a montagem e o apoio à linha Balanset. O instrumento de referência é o Balanset-1A, um analisador portátil para equilibragem em um e dois planos e para diagnóstico de vibrações. Nikolai participa pessoalmente no apoio ao cliente, na resolução de casos de equilibragem difíceis e no desenvolvimento do software. Trabalha com clientes em todo o mundo, em qualquer idioma.
