O que é frequência elétrica? Frequência da linha em motores • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores. O que é frequência elétrica? Frequência da linha em motores • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores.

O que é frequência elétrica? Frequência da rede em motores.

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Entendendo a frequência elétrica em motores

Definição: O que é frequência elétrica?

Frequência elétrica A frequência de rede (também chamada de frequência da rede elétrica ou frequência de potência) é a frequência da corrente alternada (CA) fornecida aos motores elétricos e outros equipamentos elétricos. As duas frequências elétricas padrão em todo o mundo são 60 Hz (Hertz) na América do Norte, partes da América do Sul e alguns países asiáticos, e 50 Hz na Europa, na maior parte da Ásia, na África e na Austrália. Essa frequência determina a velocidade síncrona dos motores CA e cria forças eletromagnéticas características. vibração componentes em múltiplos da frequência da linha.

Em motor análise de vibração, A frequência elétrica e seus harmônicos (particularmente o dobro da frequência da rede) são importantes indicadores de diagnóstico para problemas eletromagnéticos, problemas no estator e irregularidades no entreferro.

Relação com a velocidade do motor

Cálculo da velocidade síncrona

Para motores de indução CA, a velocidade síncrona é determinada pela frequência elétrica:

  • Nãosincronizar = (120 × f) / P
  • Onde Nsincronizar = velocidade síncrona (RPM)
  • f = frequência elétrica (Hz)
  • P = número de polos no motor

Velocidades comuns do motor

Para sistemas de 60 Hz

  • Motor de 2 polos: 3600 RPM síncrono (real ~3550 RPM com deslizamento)
  • Motor de 4 polos: 1800 RPM síncrono (real ~1750 RPM)
  • Motor de 6 polos: 1200 RPM síncrono (real ~1170 RPM)
  • Motor de 8 polos: 900 RPM síncrono (real ~875 RPM)

Para sistemas de 50 Hz

  • Motor de 2 polos: 3000 RPM síncrono (real ~2950 RPM)
  • Motor de 4 polos: 1500 RPM síncrono (real ~1450 RPM)
  • Motor de 6 polos: 1000 RPM síncrono (real ~970 RPM)
  • Motor de 8 polos: 750 RPM síncrono (real ~730 RPM)

Frequência de deslizamento

A diferença entre velocidade síncrona e velocidade real:

  • Frequência de deslizamento (fs) = (Nsincronizar – Nreal) / 60
  • Escorregamento típico: 1-5% da velocidade síncrona
  • Frequência de deslizamento tipicamente de 1 a 3 Hz
  • Dependente da carga: o deslizamento aumenta com a carga.
  • Importante para o diagnóstico de defeitos elétricos no rotor.

Componentes de vibração eletromagnética

2× Frequência da Linha (Mais Importante)

O componente de vibração eletromagnética dominante:

  • Sistemas de 60 Hz: 2 × 60 = 120 Hz componente de vibração
  • Sistemas de 50 Hz: 2 × 50 = 100 Hz componente de vibração
  • Causa: As forças magnéticas entre o estator e o rotor pulsam com o dobro da frequência da rede elétrica.
  • Sempre presente: Característica normal de todos os motores CA (normal de baixa amplitude)
  • Amplitude elevada: Indica problemas no estator, problemas no entreferro ou desequilíbrio magnético.

Frequência da linha (1×f)

  • Componente de 50 Hz ou 60 Hz
  • Geralmente, a amplitude é menor que 2×f
  • Pode indicar desequilíbrio na tensão de alimentação.
  • Pode ocorrer com falhas no enrolamento do estator.

Harmônicos superiores

  • 4×f, 6×f, etc. (240 Hz, 360 Hz para sistemas de 60 Hz)
  • Pode indicar problemas de enrolamento ou problemas de laminação do núcleo.
  • Amplitude tipicamente baixa em motores saudáveis.

Significância Diagnóstica

Amplitude normal 2×f

  • Tipicamente < 10% de 1× (velocidade de funcionamento) vibração
  • Relativamente constante ao longo do tempo
  • Presente em todas as direções, mas geralmente mais forte radialmente.

Um valor elevado de 2×f indica problemas.

Problemas no enrolamento do estator

  • Curtas-circuitos, desequilíbrio de fase
  • A amplitude de 2×f aumenta ao longo do tempo.
  • Pode ser acompanhado por aumento de temperatura.
  • Desequilíbrio atual mensurável entre fases

Excentricidade do entreferro

  • Folga de ar não uniforme devido à excentricidade do rotor ou desgaste do rolamento.
  • Cria uma atração magnética desequilibrada.
  • 2×f e frequências de passagem do polo elevadas
  • Combinação de efeitos mecânicos e eletromagnéticos

Pé macio ou ressonância da estrutura

  • Se a frequência natural do quadro do motor estiver próxima de 2×f
  • A ressonância estrutural amplifica a vibração eletromagnética.
  • A vibração da estrutura é muito maior do que a vibração do rolamento.
  • Corrigível através de reforço estrutural ou amortecimento da estrutura.

Inversores de Frequência (VFDs)

Efeitos do VFD na frequência elétrica

  • Os inversores de frequência (VFDs) criam frequência de saída variável (tipicamente de 0 a 120 Hz).
  • A velocidade do motor é proporcional à frequência de saída do inversor de frequência.
  • Todas as frequências eletromagnéticas são proporcionais à frequência de saída do inversor de frequência.
  • A comutação PWM cria componentes adicionais de alta frequência.

Problemas de vibração específicos de inversores de frequência

  • Frequências de comutação: Componentes na faixa de kHz provenientes da comutação PWM
  • Correntes de rolamento: Correntes de alta frequência podem danificar rolamentos.
  • Vibração torsional: Pulsações de torque em várias frequências
  • Excitação por ressonância: A velocidade variável pode varrer as ressonâncias.

Exemplos práticos de diagnóstico

Caso 1: Vibração alta de 2×f

  • Sintoma: Motor de 4 polos, 60 Hz (1750 RPM) com vibração de 120 Hz = 6 mm/s
  • Análise: 120 Hz é uma vibração muito maior que 1× a velocidade de funcionamento (2 mm/s).
  • Diagnóstico: Problema no enrolamento do estator ou excentricidade no entreferro
  • Confirmação: A termografia mostra um ponto quente no estator e um desequilíbrio de corrente medido.
  • Ação: Rebobine ou substitua o motor

Caso 2: Bandas laterais em torno da velocidade de corrida

  • Sintoma: Picos em 1× ± 2 Hz (frequência de deslizamento)
  • Diagnóstico: barras do rotor quebradas
  • Confirmação: O MCSA mostra o mesmo padrão de banda lateral na corrente.
  • Progressão: Monitore o crescimento da amplitude para planejar a substituição.

Monitoramento das melhores práticas

Configuração da Análise Espectral

  • Certifique-se de que Fmax (frequência máxima) > 500 Hz para capturar 2×f e harmônicos.
  • Resolução adequada para separar bandas laterais próximas (Resolução < 0,5 Hz para análise de frequência de deslizamento)
  • Medir em múltiplas direções (horizontal, vertical, axial)

Estabelecimento da linha de base

  • Registre a amplitude de 2×f quando o motor for novo ou recém-rebobinado.
  • Estabelecer níveis normais para cada tipo de motor na instalação.
  • Defina os limites de alarme (normalmente 2 a 3 vezes o valor basal para 2×f).

Parâmetros de tendência

  • 2× amplitude e tendência da frequência da linha
  • componentes de frequência de passagem do polo
  • Amplitudes e padrões das bandas laterais
  • Níveis gerais de vibração
  • Indicadores de condição do rolamento

A frequência elétrica é fundamental para a compreensão do funcionamento e diagnóstico de motores CA. O reconhecimento das componentes da frequência da rede (especialmente 2×f) nos espectros de vibração e a compreensão de sua relação com os fenômenos eletromagnéticos permitem diferenciar entre falhas mecânicas e elétricas do motor, orientando as ações diagnósticas e corretivas apropriadas.

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