Bezplatný inžiniersky nástroj #039
Kalkulačka frekvencie elektrických porúch motora
Vypočítajte synchrónnu rýchlosť, sklz, 2× sieťovú frekvenciu, frekvenciu prechodu pólov, frekvenciu prechodu rotorových tyčí a diagnostické bočné pásma pre analýzu elektromotora.
Výsledky
Synchrónna rýchlosť
Synchrónna rýchlosť striedavého asynchrónneho motora závisí od sieťovej frekvencie a počtu pólov:
Sklz
Sklz je rozdiel medzi synchrónnou a skutočnou rýchlosťou rotora, vyjadrený ako zlomok alebo percento:
Typický sklz pri plnom zaťažení pre štandardné asynchrónne motory je 1–5%.
Frekvencia sklzu
2× sieťová frekvencia
Táto frekvencia (100 Hz pri napájaní 50 Hz, 120 Hz pri 60 Hz) je vždy prítomná pri vibráciách motora v dôsledku striedavého magnetického poľa. Zvýšená 2× sieťová frekvencia indikuje elektrické problémy: nevyvážené fázy, excentricita vzduchovej medzery alebo poruchy vinutia statora.
Frekvencia prechodu pólom
Frekvencia prechodu pólov je kľúčovým indikátorom pre analýzu poškodenia rotorovej tyče. Bočné pásma pri frekvencii prechodu pólov okolo 1× sieťovej frekvencie v prúdových spektrách (MCSA) sú klasickým znakom poruchy rotorovej tyče.
Frekvencia prechodu rotorovej tyče
Praktický príklad
Vzhľadom na to, že: fsieť = 50 Hz, póly = 4, N = 1475 ot./min.
Ns = 120 × 50 / 4 = 1500 ot./min.
s = (1500 − 1475) / 1500 = 1.67%
fsklz = 0,0167 × 50 = 0,833 Hz
2× sieť = 2 × 50 = 100 Hz
Pólový prechod = 2 × s × fsieť = 2 × 0.0167 × 50 = 1,67 Hz
⚠️ Poznámka: Otáčky motora sa menia v závislosti od zaťaženia. Uistite sa, že používate skutočné namerané otáčky za prevádzkových podmienok, nie otáčky uvedené na štítku. Meranie otáčkomerom alebo stroboskopom poskytuje najpresnejšie výsledky pre výpočty závislé od sklzu.
2× line frequency (2FL) is 100 Hz for 50 Hz systems and 120 Hz for 60 Hz systems. It is the vibration frequency generated by the alternating magnetic attraction in the motor air gap (the magnetic field reverses twice per cycle, creating a force at 2× the supply frequency).
It is always present in motor vibration at some level. Elevated 2FL can indicate:
- Stator eccentricity (uneven air gap)
- Shorted stator laminations
- Unbalanced supply voltage or phase problems
- Loose stator iron
Broken rotor bars produce characteristic patterns in both vibration and current spectra:
- Current spectrum (MCSA): Sidebands at fline ± n × fpole pass around the supply frequency peak
- Vibration: Rotor bar pass frequency with sidebands at 2× line frequency
- Amplitude modulation: The 1× vibration amplitude varies at pole pass frequency rate
- Speed variation: Slight cyclic speed fluctuation at pole pass frequency
The severity is judged by the amplitude difference (dB) between the line frequency peak and the pole-pass sidebands in the current spectrum.
Both electrical and mechanical unbalance produce vibration at or near 1× shaft speed. The key tests:
- Power-off test: Turn off power and observe. If vibration drops instantly at disconnect, it's electrical. If it coasts down with speed, it's mechanical.
- Frequency precision: Electrical unbalance peaks appear at exact line frequency or 2× line. Mechanical unbalance appears at shaft running speed.
- Sidebands: Electrical problems show sidebands at slip frequency or pole pass frequency around line frequency harmonics.
Slip frequency is the electrical frequency corresponding to the difference between synchronous and actual rotor speed:
fslip = s × fline
where s = (Ns − N) / Ns
Slip is essential for torque production in induction motors — without slip, no current is induced in the rotor. Typical full-load slip values:
- Large motors (>100 kW): 1–2%
- Medium motors (10–100 kW): 2–4%
- Small motors (<10 kW): 3–5%
Systematic approach to identifying fault origin:
- Step 1 — Power-off test: Instantly disappearing vibration = electrical source
- Step 2 — Frequency analysis: Peaks at exact multiples of line frequency = electrical; peaks at shaft speed multiples = mechanical
- Step 3 — Sideband analysis: Slip-related sidebands = rotor electrical fault; bearing frequencies = mechanical
- Step 4 — Current analysis: Use MCSA to identify rotor bar, eccentricity, or stator faults independently of vibration
- Step 5 — Phase analysis: Electrical 2× line is typically in-phase across all measurements; mechanical unbalance shows phase shift between positions
Postupy opísané na tejto stránke vyvinul a v teréne otestoval tím Vibromera pomocou zariadenia Balanset-1A, prenosného dvojkanálového vyvažovacieho prístroja a analyzátora vibrácií na vyvažovanie rotorov priamo na mieste.
Profesionálne prístroje na analýzu vibrácií pre diagnostiku motorov, vyvažovanie poľa a monitorovanie stavu. Používajú sa vo viac ako 50 krajinách.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko je inžinier vibračnej analýzy a zakladateľ a generálny riaditeľ spoločnosti Vibromera. Viac než 15 rokov vyvažuje rotačné stroje priamo v prevádzke, a nie na skúšobnom stave: mulčovače, priemyselné ventilátory, drviče, odstredivky, hriadele a vretená. Práve z tejto práce vznikli prístroje Balanset — boli navrhnuté ako nástroj, ktorý si odborník môže vziať k stroju a použiť sám, priamo na mieste, nie ako laboratórne vybavenie. Vibromera bola založená v roku 2017 a od roku 2023 sídli v portugalskom Porte. Tu prebieha vývoj, montáž aj podpora radu Balanset. Vlajkovým prístrojom je Balanset-1A, prenosný analyzátor na vyvažovanie v jednej a v dvoch rovinách a na vibračnú diagnostiku. Nikolai sa osobne podieľa na zákazníckej podpore, na riešení náročných prípadov vyvažovania aj na vývoji softvéru. Pracuje so zákazníkmi po celom svete, v akomkoľvek jazyku.
