Înțelegerea frecvenței de trecere a barei motorului
Frecvența de trecere a barei motorului — numită și frecvența de trecere a barelor rotorului, frecvența crestăturilor rotorului sau pur și simplu trecerea barelor — este frecvența la care barele rotorului unui motor de inducție cu rotor în colivie de veveriță trec prin dreptul crestăturilor și înfășurărilor statorului. Este egală cu numărul de bare ale rotorului înmulțit cu frecvența de rotație a rotorului’ului, astfel încât se situează cu mult peste turația de funcționare, de obicei între aproximativ 200 și 2000 Hz, în funcție de dimensiunea și turația motorului. La un motor sănătos, este o linie discretă, cu amplitudine redusă, în spectrul de vibrații, dar atunci când crește, indică excentricitate între rotor și stator, întrefier probleme sau alte nereguli electromagnetice. Este strâns legată de, dar totuși distinctă de, defecte ale barei rotorului — barele rupte se manifestă prin benzi laterale spațiate la frecvența de trecere a polilor (numărul de poli × frecvența de alunecare) în jurul lui 1×, nu prin creșterea liniei de trecere a barelor în sine.
1. Calculul frecvenței de trecere a barelor
Formula
RBPF = Nb × N / 60, unde RBPF este frecvența de trecere a barelor rotorului în Hz, Nb este numărul de bare ale rotorului, iar N este turația rotorului în RPM.
Structura formulei este aceeași care stă la baza oricărei frecvențe de numărare a dinților sau a paletelor, cum ar fi frecvența de angrenare sau frecvența de trecere a paletei: numărați elementele care se repetă, înmulțiți cu frecvența la care acestea revin. Deoarece numărul de bare este de obicei mare, rezultatul se situează bine în regiunea de înaltă frecvență a spectrului.
Exemple rezolvate
Small motor: 28 rotor bars at 1750 RPM gives RBPF = 28 × 1750 / 60 = 817 Hz.
Motor mare: 56 rotor bars at 3550 RPM gives RBPF = 56 × 3550 / 60 = 3313 Hz.
Rețineți că linia de trecere a barelor pentru mașina mai mare urcă peste 3 kHz — o reamintire utilă că lanțul de măsurare trebuie să ajungă la o frecvență atât de înaltă pentru a o detecta. Dacă doriți să transformați rapid turația de funcționare și numerele de ordine în frecvențe, calculator de frecvențe armonice efectuează calculele aritmetice.
Aflarea numărului de bare
- Consultați plăcuța de identificare a motorului sau fișa tehnică a producătorului.
- Numărați-le vizual dacă rotorul este accesibil în timpul unei reparații.
- Calculați invers pornind de la un vârf clar identificat în spectrul de vibrații.
- Așteptați-vă la aproximativ 16 până la 80 de bare, în funcție de dimensiunea motorului și de numărul de poli.
2. Mecanismul fizic
Interacțiunea rotor-stator
Frecvența de trecere a barelor ia naștere din interacțiunea magnetică, nu din contactul mecanic:
- Barele rotorului transportă curent indus și creează perturbații locale în câmpul magnetic.
- Pe măsură ce rotorul se rotește, fiecare bară trece pe rând prin dreptul crestăturilor statorului.
- Reluctanța magnetică crește și scade pe măsură ce barele se aliniază cu dinții statorului, apoi trec între aceștia.
- Acest lucru produce o mică forță electromagnetică pulsatorie asupra structurii.
- Frecvența pulsației este egală cu frecvența la care trec barele — frecvența de trecere a barelor.
Entrefer uniform față de neuniform
- Întrefier uniform: contribuțiile de forță ale barelor de pe părțile opuse ale rotorului se anulează în mare măsură, lăsând o amplitudine RBPF scăzută.
- Rotor excentric: interacțiunea devine asimetrică, anularea reciprocă dispare, iar amplitudinea RBPF crește.
- Valoarea diagnostică: înălțimea liniei RBPF este, prin urmare, un indicator direct al uniformității întrefierului.
3. Importanța diagnostică
Stare normală
- Un vârf RBPF este prezent, dar foarte mic — adesea sub 0,5 mm/s.
- Poate fi abia vizibil deasupra pragului de zgomot.
- Nu există benzi laterale care să îl flancheze.
- Această semnătură confirmă un întrefier uniform și o bună concentricitate rotor-stator.
Ce vă indică un RBPF ridicat
Excentricitatea întrefierului. Rotorul este descentrat în alezajul statorului, amplitudinea RBPF crește, iar pot apărea benzi laterale la ±1× turația de funcționare. Modelul este paralel cu modul în care frecvența de trecere a polului crește sub același defect.
Dezalinierea rotor-stator. Atunci când axa rotorului nu este paralelă cu axa statorului, întrefierul variază pe lungimea motorului’, ridicând atât RBPF, cât și armonicele sale.
Bare de rotor rupte sau deteriorate. Aceasta este o semnătură complet diferită: barele rupte creează benzi laterale în jurul lui 1× la spațierea frecvenței de trecere a polilor, în loc să crească linia de trecere a barelor. Vedeți bare de rotor rupte și defecte ale barei rotorului pentru detaliile complete de diagnosticare.
4. Diferențierea trecerii barelor de alte frecvențe
RBPF față de frecvențele rulmenților
- RBPF: de obicei 200–3000 Hz, stabilit de construcția motorului.
- Frecvențele rulmenților: de obicei 50–500 Hz pentru rulmenții motoarelor.
- Cum se diferențiază: calculați-le pe ambele și comparați-le cu vârfurile observate.
- Atenție la suprapunere: la motoarele mari, RBPF poate cădea în aceeași bandă ca frecvențele defectelor rulmenților, așadar confirmați sursa înainte de a acționa.
RBPF față de frecvența canelurilor statorului
- Frecvența de trecere a canelurilor statorului: numărul de crestături statorice × turația de funcționare — rareori semnificativ.
- RBPF: numărul de bare rotorice × turația de funcționare — observat mai frecvent.
- Both present: în unele motoare le veți vedea pe fiecare, iar separarea lor depinde de cunoașterea numărului de bare și de crestături.
5. Aplicare practică
Când se monitorizează RBPF
- Când se suspectează o problemă de întrefier.
- După înlocuirea unui rulment, pentru a verifica dacă rotorul este centrat corect.
- Când frecvența dublă a rețelei (2×) este ridicată, ceea ce poate însoți excentricitatea.
- La stabilirea unei linie de bază pentru un motor nou sau rebobinat.
- Ca verificare a calității după repararea motorului.
Considerații privind măsurarea
- Gama de frecvențe a analizorului trebuie să depășească confortabil dublul RBPF (Fmax > 2 × RBPF) pentru a o capta fără aliasare.
- Un accelerometru este de obicei necesară, mai degrabă decât o senzor de viteză, deoarece frecvențele sunt înalte.
- Măsurați pe cadrul motorului sau pe carcasa rulmentului.
- Comparați întotdeauna cu o valoare de referință sau cu motoare similare în stare bună.
6. Unde se încadrează trecerea barelor în diagnosticarea motoarelor
Este util să se păstreze clar separate două semnături ale rotorului de motor. Linia de trecere a barelor indică geometria întrefierului; barele rupte indică integritatea electrică a coliviei. În practică, ambele pot fi prezente simultan, așa că o evaluare temeinică electrical-fault verifică fiecare aspect:
- Defecte ale barei rotorului: benzi laterale în jurul lui 1× viteza de rotație la spațierea frecvenței de trecere a polilor.
- RBPF issues: amplitudine ridicată chiar la linia de trecere a barelor (bare × turație).
- Acestea pot coexista: excentricitatea și barele rupte nu se exclud reciproc.
- Diagnosticare cuprinzătoare: inspectați ambele tipare pentru a completa imaginea de ansamblu.
Acest tip de diagnosticare electromagnetică de înaltă frecvență reprezintă o jumătate din evaluarea stării de sănătate a motoarelor cu inducție; cealaltă jumătate este lumea mecanică de joasă frecvență a dezechilibru și nealiniere. Un instrument portabil cu două canale, cum ar fi Balanset-1A acoperă acea latură mecanică, captând amplitudinea și faza la 1× necesare pentru echilibrarea rotorului în propriile lagăre și pentru verificarea rezultatului — un complement firesc al verificărilor spectrale ale motorului descrise aici.
Frecvența de trecere a barelor motorului, deși urmărită mai rar decât frecvențele lagărelor sau semnăturile barelor rupte, are o valoare diagnostică reală privind uniformitatea întrefierului și concentricitatea rotor-stator. A ști cum se calculează și cum se recunoaște într-un spectru completează tabloul diagnostic pentru evaluarea stării motoarelor asincrone cu rotor în colivie.
