Entendendo a frequência de passagem da barra do motor

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frequência de passagem da barra do motor — também chamada de frequência de passagem das barras do rotor, frequência das ranhuras do rotor ou simplesmente passagem das barras — é a frequência na qual as barras do rotor de um motor de indução de 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, portanto, fica muito acima da velocidade de funcionamento, normalmente entre cerca de 200 e 2000 Hz, dependendo do tamanho e da velocidade do motor. Em um motor em bom estado, trata-se de uma linha silenciosa e de baixa amplitude no espectro de vibração, mas quando sobe, aponta para excentricidade entre o rotor e o estator, lacuna de ar problemas ou outras irregularidades eletromagnéticas. Está intimamente relacionado com, embora seja distinto de, defeitos na barra do rotor — as grades quebradas se revelam com faixas laterais espaçados no frequência de deslizamento em torno de 1×, e não aumentando a própria linha de passagem da barra.

1. Cálculo da frequência de aprovação no exame da Ordem

A fórmula

RBPF = N_b × N / 60, em que RBPF é a frequência de passagem das barras do rotor em Hz, N_b é o número de barras do rotor, e N é a velocidade do rotor em RPM.

A estrutura da fórmula é a mesma que está por trás de qualquer frequência calculada com base no número de dentes ou aletas, como frequência de engrenamento ou frequência de passagem da pá: conte os elementos repetitivos e multiplique pelo número de vezes que eles aparecem. Como o número de compassos costuma ser elevado, o resultado situa-se bem na região de alta frequência do espectro.

Exemplos práticos

Motor pequeno: 28 barras do rotor a 1.750 RPM resultam em RBPF = 28 × 1.750 / 60 = 817 Hz.

Motor grande: 56 barras do rotor a 3.550 RPM resultam em RBPF = 56 × 3.550 / 60 = 3313 Hz.

Observe que a linha de passagem de barras da máquina maior ultrapassa os 3 kHz — um lembrete útil de que a cadeia de medição precisa atingir essa frequência para detectá-la. Se você quiser converter rapidamente a velocidade de funcionamento e os números de série em frequências, o calculadora de frequência harmônica cuida da parte aritmética.

Descobrir o número de barras

• Consulte a placa de identificação do motor ou a ficha técnica do fabricante.
• Conte-os visualmente se o rotor estiver acessível durante um reparo.
• Faça o cálculo retroativo a partir de um pico claramente identificado no espectro de vibração.
• Espere algo entre 16 e 80 barras, dependendo do tamanho do motor e do número de pólos.

2. O mecanismo físico

Interação rotor-estator

A frequência de passagem do cartão resulta da interação magnética, e não do contato mecânico:

1. As barras do rotor conduzem corrente induzida e criam perturbações locais no campo magnético.
2. À medida que o rotor gira, cada barra passa pelas ranhuras do estator, uma após a outra.
3. A relutância magnética aumenta e diminui à medida que as barras se alinham com os dentes do estator e, em seguida, passam entre eles.
4. Isso gera uma pequena força eletromagnética pulsante na estrutura.
5. A taxa de pulsação corresponde à velocidade com que as barras passam — a frequência de passagem das barras.

Espaço de ar uniforme versus não uniforme

• Espaço de ar uniforme: as contribuições de força das barras nos lados opostos do rotor se anulam em grande parte, resultando em uma baixa amplitude da RBPF.
• Rotor excêntrico: a interação torna-se assimétrica, o cancelamento deixa de ocorrer e a amplitude da RBPF aumenta.
• Valor diagnóstico: A altura da linha RBPF é, portanto, um indicador direto do grau de uniformidade do espaço de ar.

3. Importância diagnóstica

Condição normal

• É possível observar um pico de RBPF, mas ele é muito pequeno — frequentemente inferior a 0,5 mm/s.
• Pode ser quase imperceptível acima do ruído de fundo.
• Não há bandas laterais ao redor dela.
• Esta marca indica um entreferro uniforme e uma boa concentricidade entre o rotor e o estator.

O que um RBPF elevado indica

Ecentricidade da folga de ar. O rotor fica descentrado no furo do estator, a amplitude do RBPF aumenta e podem surgir bandas laterais a ±1× a velocidade de funcionamento. O padrão é semelhante à forma como frequência de passagem de pólo surgem ao longo da mesma falha.

Desalinhamento entre o rotor e o estator. Quando o eixo do rotor não está paralelo ao eixo do estator, a folga varia ao longo do comprimento do motor, aumentando tanto o RBPF quanto seus harmônicos.

Barras do rotor quebradas ou danificadas. Esta é uma assinatura totalmente diferente: as barras quebradas criam bandas laterais em torno de 1×, com espaçamento na frequência de deslizamento, em vez de elevar a linha de passagem de banda. Veja barras do rotor quebradas e defeitos na barra do rotor para obter todos os detalhes do diagnóstico.

4. Como distinguir a banda de passagem de outras frequências

RBPF versus frequências dos rolamentos

• RBPF: normalmente entre 200 e 3.000 Hz, conforme definido pelo projeto do motor.
• Frequências dos rolamentos: normalmente entre 50 e 500 Hz para rolamentos de motores.
• Como distinguir: calcule ambos e compare-os com os picos observados.
• Fique atento a possíveis sobreposições: em motores de grande porte, o RBPF pode ficar na mesma faixa que frequências de falhas de rolamentos, portanto, verifique a fonte antes de agir.

RBPF versus frequência das ranhuras do estator

• Passagem pela ranhura do estator: número de ranhuras do estator × velocidade de funcionamento — raramente significativo.
• RBPF: número de barras do rotor × velocidade de rotação — o que é mais comum.
• Ambos presentes: Em alguns motores, você verá cada um deles, e separá-los depende do conhecimento do número de barras e ranhuras.

5. Aplicação prática

Quando monitorar a RBPF

• Quando há suspeita de um problema de lacuna de ar.
• Após a substituição do rolamento, verificar se o rotor está corretamente centralizado.
• Quando a frequência de linha é elevada para o dobro do valor normal, o que pode estar associado a excentricidade.
• Ao estabelecer um linha de base para um motor novo ou rebobinado.
• Como verificação de qualidade após o reparo do motor.

Considerações sobre medição

• A faixa de frequência do analisador deve exceder amplamente o dobro da RBPF (F_máximo > 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 no quadro do motor ou na caixa do rolamento.
• Sempre compare com um valor de referência ou com motores saudáveis semelhantes.

6. O papel do Bar Pass no diagnóstico de motores

Isso ajuda a manter as duas assinaturas do rotor do motor claramente separadas. A linha de passagem das barras indica a geometria do entreferro; as barras quebradas indicam a integridade elétrica da gaiola. Na prática, ambas podem estar presentes ao mesmo tempo, portanto, uma análise minuciosa falha elétrica verificações de avaliação para cada um:

• Defeitos na barra do rotor: bandas laterais com largura de cerca de 1× a velocidade de deslocamento, com espaçamento na frequência de deslizamento.
• Questões de RBPF: amplitude elevada na própria linha de passagem de barras (barras × velocidade).
• Eles podem coexistir: A excentricidade e as barras quebradas não são mutuamente exclusivas.
• Diagnóstico abrangente: examine os dois padrões para ter uma visão completa.

Esse tipo de diagnóstico eletromagnético de alta frequência constitui metade da avaliação do estado de funcionamento do motor de indução; a outra metade é o mundo mecânico de baixa frequência de desequilíbrio e desalinhamento. Um instrumento portátil de dois canais, como o Conjunto de equilíbrio-1a abrange esse aspecto mecânico, captando a amplitude e a fase de 1× necessárias para equilibrar o rotor em seus próprios rolamentos e verificar o resultado — um complemento natural às verificações espectrais do motor descritas aqui.

A frequência de passagem da barra do motor, embora seja observada com menos frequência do que as frequências dos rolamentos ou os sinais de barra quebrada, possui um valor diagnóstico genuíno no que diz respeito à uniformidade do entreferro e à concentricidade entre o rotor e o estator. Saber como calculá-la e reconhecê-la em um espectro completa o quadro diagnóstico para a avaliação do estado dos motores de indução de gaiola de esquilo.

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