Compreendendo o diagrama de Nyquist (diagrama polar)

Definição: O que é um diagrama de Nyquist?

A Diagrama de Nyquist, também comumente conhecido como diagrama polar No campo da análise de vibração, é um gráfico usado para exibir as características variáveis de um vetor de vibração em um sistema de coordenadas polares. Ao contrário de um Diagrama de Bode, que mostra amplitude e fase em dois gráficos cartesianos separados, o diagrama de Nyquist os combina em um único gráfico.

• O distância da origem (centro) do gráfico representa a amplitude da vibração.
• O ângulo ao redor do enredo representa o ângulo de fase da vibração.

O gráfico traça o caminho da ponta do vetor de vibração 1X (síncrono) conforme a velocidade da máquina muda, normalmente durante a inicialização ou desligamento. A velocidade é frequentemente indicada pela mudança de cores ou símbolos ao longo da linha plotada.

Por que o diagrama de Nyquist é importante?

O diagrama de Nyquist fornece uma visualização única e poderosa da resposta dinâmica de uma máquina. Seu uso principal é, como o diagrama de Bode, identificar e analisar a resposta dinâmica de uma máquina. velocidades críticas (ressonâncias).

O indicador clássico de uma velocidade crítica em um gráfico de Nyquist é um laçoÀ medida que a velocidade da máquina se aproxima de uma frequência natural, a amplitude da vibração aumenta, fazendo com que o gráfico se afaste da origem. À medida que a velocidade ultrapassa a velocidade crítica, a fase sofre um deslocamento de 180 graus, o que faz com que a ponta do vetor se mova e forme um círculo ou loop. O ponto de amplitude máxima é o topo do loop, e a velocidade crítica em si está no ponto de deslocamento de fase de 90 graus no loop.

Interpretando um diagrama de Nyquist

A forma, o tamanho e a orientação do loop em um gráfico de Nyquist podem revelar informações detalhadas sobre a saúde e as propriedades dinâmicas do rotor:

• Amortecimento: O diâmetro do loop é inversamente proporcional ao amortecimento do sistema. Um círculo grande e bem formado indica baixo amortecimento (alta amplificação), enquanto um loop pequeno e estreito indica um sistema bem amortecido.
• Anisotropia (Críticos de Divisão): Se um sistema de rotor tiver rigidez diferente nas direções horizontal e vertical, o gráfico pode mostrar dois loops distintos e sobrepostos, indicando claramente uma “divisão crítica”.
• Localização do ponto pesado: A orientação do loop pode ajudar a determinar a localização do ponto pesado do rotor (desequilíbrio) em relação à marca de referência de fase no eixo.
• Alterações no sistema: Comparar os diagramas de Nyquist ao longo do tempo pode revelar mudanças nas condições da máquina. Uma mudança no tamanho ou formato do loop indica uma alteração no amortecimento ou na rigidez, o que pode ser causado por problemas como rotor rachado, fundação solta ou alterações nas características dos rolamentos.
• Equilíbrio: O gráfico é usado no balanceamento avançado de rotores flexíveis. Ao observar a mudança no gráfico após a adição de um peso de teste, um analista pode determinar os coeficientes de influência necessários para calcular a solução de balanceamento correta.

Diagrama de Nyquist vs. Diagrama de Bode

Os diagramas de Nyquist e Bode exibem exatamente os mesmos dados (amplitude e fase 1X vs. velocidade), mas em formatos diferentes. A escolha entre eles geralmente se resume à preferência do analista e à característica específica que ele deseja enfatizar.

• Diagrama de Bode: Melhor para visualizar claramente a rotação exata da amplitude de pico e os pontos inicial e final precisos da mudança de fase de 180 graus. O eixo de velocidade é linear e fácil de ler.
• Diagrama de Nyquist: Melhor para visualizar a resposta dinâmica geral em uma única visualização. Ele é excelente para mostrar a quantidade de amortecimento (tamanho do loop) e identificar pontos críticos de divisão (loops sobrepostos) de forma mais intuitiva do que um diagrama de Bode.

A maioria dos softwares modernos de análise de vibração pode exibir ambos os tipos de gráficos, e analistas experientes geralmente os usam juntos para um diagnóstico abrangente.

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