Înțelegerea frecvenței de alunecare în motoarele de inducție

Dispozitive

Ebalansator portabil și analizor de vibrații Balanset-1A.

$2,358.31

Piese

Senzor de vibrații.

$107.47

Piese

Senzor optic (tahometru laser).

$148.07

Dispozitive

Balanset-4.

$8,123.32

Piese

Stand magnetic Insize-60-kgf.

$54.93

Piese

Ceasetă reflectorizantă.

$11.94

Dispozitive

Ebalansator dinamic "Balanset-1A" OEM.

$2,071.73

Definiție: Ce este frecvența de alunecare?

Frecvența de alunecare este diferența dintre viteza sincronă (viteza câmpului magnetic rotativ) și viteza reală a rotorului într-un motor cu inducție, exprimată în Hz. Reprezintă cât de repede “alunecă” câmpul magnetic pe lângă conductorii rotorului, inducând curentul care creează cuplul motorului. Frecvența de alunecare este fundamentală pentru funcționarea motorului cu inducție și este extrem de importantă în diagnosticarea motorului, deoarece determină distanța dintre benzile laterale în vibrații și semnăturile de curent ale defecte ale barei rotorului.

Frecvența de alunecare este de obicei în intervalul 0,5-3 Hz pentru motoarele aflate sub sarcină normală, crescând odată cu sarcina și oferind o măsură indirectă a încărcării motorului. Înțelegerea frecvenței de alunecare este esențială pentru interpretarea parametrilor motorului. vibrații spectre și diagnosticarea defectelor electromagnetice.

Cum funcționează alunecarea în motoarele de inducție

Principiul inducției

Motoarele cu inducție funcționează prin inducție electromagnetică:

1. Înfășurările statorice creează un câmp magnetic rotativ la viteză sincronă
2. Câmpul magnetic se rotește puțin mai repede decât rotorul
3. Mișcarea relativă dintre barele câmpului și cele ale rotorului induce curent în rotor
4. Curentul indus creează câmp magnetic al rotorului
5. Interacțiunea dintre câmpurile statorului și rotorului produce cuplu
6. Punct cheie: Dacă rotorul ar atinge viteza sincronă, nu ar exista mișcare relativă, nu ar exista inducție, nu ar exista cuplu.

De ce este necesară alunecarea

• Rotorul trebuie să funcționeze mai lent decât viteza sincronă pentru ca inducția să aibă loc.
• Alunecare mai mare, mai mult curent indus, mai mult cuplu produs
• La gol: alunecare minimă (~1%)
• La sarcină maximă: alunecare mai mare (tipic 3-5%)
• Alunecarea permite motorului să ajusteze automat cuplul la sarcină

Calculul frecvenței de alunecare

Formulă

• fs = (Nsync – Nactual) / 60
• Unde fs = frecvența de alunecare (Hz)
• Nsync = viteza sincronă (RPM)
• Nactual = viteza reală a rotorului (RPM)

Alternativă la utilizarea procentului de alunecare

• Alunecare (%) = [(Nsync – Nactual) / Nsync] × 100
• fs = (Slip% × Nsync) / 6000

Exemple

Motor cu 4 poli, 60 Hz, fără sarcină

• Nsync = 1800 RPM
• Turație reală = 1795 RPM (sarcină ușoară)
• fs = (1800 – 1795) / 60 = 0,083 Hz
• Alunecare = 0,3%

Același motor la sarcină maximă

• Nsync = 1800 RPM
• Turație nominală = 1750 RPM
• fs = (1800 – 1750) / 60 = 0,833 Hz
• Alunecare = 2,8%

Motor cu 2 poli, 50 Hz

• Nsync = 3000 RPM
• Turație reală = 2950 RPM
• fs = (3000 – 2950) / 60 = 0,833 Hz
• Alunecare = 1,7%

Frecvența de alunecare în diagnosticarea vibrațiilor

Spațierea benzilor laterale pentru defectele barei rotorului

Cea mai importantă utilizare diagnostică a frecvenței de alunecare:

• Model: Benzile laterale în jur de 1× viteza de rulare la ±fs, ±2fs, ±3fs
• Exemplu: Motor de 1750 RPM (29,2 Hz) cu fs = 0,83 Hz
• Benzi laterale la: 28,4 Hz, 29,2 Hz, 30,0 Hz, 27,5 Hz, 30,8 Hz etc.
• Diagnostic: Aceste benzi laterale indică bare de rotor rupte sau crăpate
• Amplitudine: Amplitudinea benzii laterale indică numărul și severitatea barelor rupte

Analiza semnăturii curente

În spectrele de curent ale motorului:

• Defectele barei rotorului creează benzi laterale în jurul frecvenței liniei
• Model: fline ± 2fs (notă: frecvența de alunecare este de 2×, nu de 1×)
• Pentru motor de 60 Hz cu alunecare de 1 Hz: benzi laterale de 58 Hz și 62 Hz
• Confirmă diagnosticul barei rotorului din cauza vibrațiilor

Alunecarea ca indicator de sarcină

Alunecarea variază în funcție de sarcină

• Fără sarcină: Alunecare 0,2-1% (0,1-0,5 Hz pentru motoare tipice)
• Încărcare la jumătate: Alunecare 1-2% (0,5-1,0 Hz)
• Încărcare completă: 2-5% alunecare (1-2,5 Hz)
• Suprasarcină: > Alunecare 5% (> 2,5 Hz)
• Pornire: 100% alunecare (frecvența de alunecare = frecvența liniei)

Utilizarea alunecării pentru evaluarea încărcării

• Măsurați cu precizie viteza reală a motorului
• Calculați alunecarea din diferența de viteză sincronă
• Comparați cu alunecarea nominală la sarcină maximă de pe plăcuța de identificare
• Estimați procentul de încărcare a motorului
• Util atunci când măsurarea directă a puterii nu este disponibilă

Factorii care afectează alunecarea

Factori de proiectare

• Rezistența rotorului: Rezistență mai mare = alunecare mai mare
• Curs de proiectare a motoarelor: Designul NEMA afectează caracteristicile de alunecare
• Voltaj: Tensiunea mai mică crește alunecarea pentru sarcina dată

Condiții de funcționare

• Cuplu de sarcină: Determinantul principal al alunecării
• Tensiune de alimentare: Subtensiunea crește alunecarea
• Variația frecvenței: Variațiile frecvenței de alimentare afectează alunecarea
• Temperatură: Încălzirea rotorului crește rezistența, crescând alunecarea

Starea motorului

• Barele rotorului rupte cresc alunecarea (producerea cuplului mai puțin eficientă)
• Problemele legate de înfășurarea statorului pot afecta alunecarea
• Problemele cu rulmenții, creșterea frecării, cresc ușor alunecarea

Metode de măsurare

Măsurarea directă a vitezei

• Utilizați tahometru sau stroboscop pentru măsurarea turației reale (RPM)
• Cunoașteți viteza sincronă de pe plăcuța de identificare a motorului (poli și frecvență)
• Calculați alunecarea: fs = (Nsync – Nactual) / 60
• Cea mai precisă metodă

Din spectrul vibrațiilor

• Identificați cu precizie 1× vârful vitezei de rulare
• Calculați viteza de rulare de la 1× frecvență
• Determinarea alunecării din diferența de viteză sincronă
• Necesită FFT de înaltă rezoluție

De la spațierea benzilor laterale

• Dacă sunt prezente benzi laterale cu defecte la bara rotorului
• Măsurați distanța dintre benzile laterale
• Spațiere = frecvența de alunecare directă
• Convenabil, dar necesită prezența defectului

Utilizare practică în diagnostic

Valori normale de alunecare

• Documentați alunecarea de bază la diferite sarcini pentru fiecare motor
• Platformă tipică de încărcare completă: 1-3% (verificați plăcuța de identificare)
• Alunecarea > valoarea de pe plăcuța de identificare poate indica o supraîncărcare sau o problemă a motorului
• Alunecare < așteptat la sarcina dată poate indica o defecțiune electrică

Indicatori de alunecare anormală

• Alunecare excesivă: Motor supraîncărcat, bare rotorice rupte, rezistență mare a rotorului
• Alunecare variabilă: Fluctuații de sarcină, instabilitate a alimentării cu energie electrică
• Alunecare redusă la sarcină: Posibilă problemă cu statorul, problemă de tensiune

Frecvența de alunecare este fundamentală pentru funcționarea și diagnosticarea motoarelor cu inducție. Fiind spațierea benzii laterale pentru detectarea defectelor barei rotorului și ca indicator al încărcării motorului, frecvența de alunecare oferă informații esențiale pentru evaluarea stării motorului. Determinarea precisă a frecvenței de alunecare permite interpretarea corectă a vibrațiilor motorului și a semnăturilor de curent, distingând funcționarea normală de condițiile de defect.

---

← Înapoi la indexul principal