Entendendo a frequência de passagem pelo polo
Definição: O que é a frequência de passagem pelo polo?
frequência de passagem do polo (PPF, também chamada de frequência de passagem de slot em alguns contextos) é a vibração Frequência de passagem dos polos (PPF) gerada em motores CA quando o rotor passa pelos polos magnéticos do estator. É calculada multiplicando-se o número de polos do estator pela velocidade de rotação do rotor (PPF = Número de Polos × RPM / 60). A frequência de passagem dos polos cria forças eletromagnéticas que produzem vibração e podem ser significativamente amplificadas quando o motor apresenta excentricidade no entreferro ou problemas de alinhamento entre rotor e estator.
O PPF é importante para o diagnóstico porque a amplitude elevada na frequência de passagem do polo e sua faixas laterais Indica problemas eletromagnéticos, como posição excêntrica do rotor, entreferro não uniforme ou interação dinâmica rotor-estator, ajudando a distinguir problemas eletromagnéticos de falhas puramente mecânicas.
Cálculo da frequência de passagem do polo
Fórmula Básica
- FPP = P × N / 60
- Onde P = número de polos
- N = velocidade real do rotor (RPM)
- Resultado em Hz
Exemplos
Motor de 4 polos a 1750 RPM (alimentação de 60 Hz)
- PPF = 4 × 1750 / 60 = 116,7 Hz
- Essa frequência aparecerá no espectro de vibração.
- Bandas laterais a ±1× a velocidade de corrida (±29,2 Hz) são diagnósticas para excentricidade.
Motor de 6 polos a 970 RPM (alimentação de 50 Hz)
- PPF = 6 × 970 / 60 = 97 Hz
- Próximo ao dobro da frequência da linha (100 Hz), pode haver sobreposição.
- Pode ser necessária uma análise espectral cuidadosa para distinguir.
Mecanismo Físico
Geração de Força Eletromagnética
Entendendo por que ocorre o PPF:
- Os enrolamentos do estator criam um campo magnético rotativo em velocidade síncrona.
- Campo organizado em polos magnéticos (padrão NSNS)
- O rotor (girando um pouco mais devagar devido ao deslizamento) passa por esses polos.
- Cada passagem polar cria uma força magnética no rotor.
- Com polos P, o rotor experimenta pulsos de força P por revolução.
- Frequência das pulsações de força = P × velocidade do rotor = PPF
Espaço de ar uniforme (motor saudável)
- Rotor centralizado no furo do estator
- Espaço de ar uniforme ao redor da circunferência
- As forças magnéticas se equilibram e se cancelam mutuamente.
- Vibração PPF de amplitude muito baixa
Entreferro excêntrico (motor defeituoso)
- Rotor descentrado devido ao desgaste do rolamento, empenamento do eixo ou erro de fabricação.
- O espaço de ar é menor de um lado e maior do outro.
- Forças magnéticas desequilibradas (mais fortes onde a distância é menor)
- Força radial resultante no PPF
- A amplitude do PPF aumenta e cria bandas laterais.
Bandas laterais e padrões de diagnóstico
Excentricidade Estática
Centro do rotor deslocado, mas estacionário em relação ao estator:
- Padrão: PPF com bandas laterais a ±1× a velocidade de funcionamento
- Exemplo: PPF ± fr (onde fr = velocidade do rotor)
- Causa: Desgaste do rolamento, eixo torto, rotor excentricidade
- Amplitude: A amplitude da banda lateral indica a gravidade da excentricidade.
Excentricidade dinâmica
O centro do rotor orbita (gira) em torno do centro do estator:
- Padrão: PPF com estrutura de banda lateral complexa
- Causas: Atrito entre rotor e estator, folga nos rolamentos
- Mais grave: Indica interação dinâmica
Excentricidade Mista
- Combinação de estático e dinâmico
- Mais comum em motores reais
- Padrões de banda lateral complexos
- Requer análise cuidadosa para interpretação.
Interpretação diagnóstica
Baixa amplitude PPF (< 0,5 mm/s)
- Condição normal
- espaço de ar uniforme
- Boa concentricidade rotor-estator
- Nenhuma ação corretiva necessária
PPF moderado (0,5-2,0 mm/s)
- Ligeira não uniformidade da folga de ar
- Monitorar tendência
- Verifique a condição do rolamento
- Verifique a posição do rotor, se estiver acessível.
- Não é imediatamente crítico, mas merece atenção.
Alto PPF (> 2,0 mm/s)
- Problema de excentricidade ou entreferro significativo
- Fortes bandas laterais presentes
- Risco de contato rotor-estator
- O aumento das forças eletromagnéticas acelera os danos.
- Planeje o reparo ou a substituição.
Relação com outras frequências motoras
Hierarquia de Frequências em Espectros Motores
- Velocidade de corrida (1×): ~29 Hz para motor de 1750 RPM
- Frequência de deslizamento: 1-3 Hz tipicamente
- Frequência da linha: 50 ou 60 Hz
- PPF: P × velocidade de rotação (ex.: 117 Hz para 4 polos a 1750 RPM)
- 2× Frequência da linha: 100 ou 120 Hz
- Passagem da barra do rotor: Número de barras do rotor × velocidade de rotação
Métodos de correção
Para excentricidade mecânica
- Substitua os rolamentos desgastados, restaurando o alinhamento correto do rotor.
- Corrija o eixo torto ou substitua o rotor.
- Reinstale o rotor se houver erro de instalação.
- Verifique o alinhamento da tampa traseira e o aperto dos parafusos.
Para fabricação de excentricidade
- Casos graves podem exigir retificação do rotor ou do estator.
- Substituição do motor, se economicamente justificada.
- Aceitar se a vibração estiver dentro dos limites aceitáveis.
- Documento como base para comparações futuras.
Para problemas de espaço de ar
- Verifique o estado dos rolamentos e substitua-os se estiverem gastos.
- Verificar a posição axial do rotor
- Verifique se há distorção na estrutura ou problemas na tampa traseira.
- Meça o espaço de ar real, se possível.
A frequência de passagem do polo (PPF) é um componente de vibração específico do motor que fornece informações valiosas para o diagnóstico da interação eletromagnética entre rotor e estator e da uniformidade do entreferro. Compreender o cálculo da PPF, reconhecer seus padrões de banda lateral e interpretar as tendências de amplitude permite um diagnóstico eficaz de problemas eletromagnéticos do motor e orienta as ações de manutenção apropriadas.
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