Brezplačno inženirsko orodje #039
Kalkulator frekvence električnih napak motorja
Izračunajte sinhrono hitrost, zdrs, 2× omrežno frekvenco, frekvenco prehoda pola, frekvenco prehoda rotorske palice in diagnostične stranske pasove za analizo elektromotorja.
Rezultati
Sinhrona hitrost
Sinhrona hitrost asinhronskega motorja na izmenični tok je odvisna od omrežne frekvence in števila polov:
Zdrs
Zdrs je razlika med sinhrono in dejansko hitrostjo rotorja, izražena kot ulomek ali odstotek:
Tipični zdrs pri polni obremenitvi za standardne asinhronske motorje je 1–5%.
Frekvenca zdrsa
2× Frekvenca omrežja
Ta frekvenca (100 Hz pri napajanju 50 Hz, 120 Hz pri 60 Hz) je zaradi izmeničnega magnetnega polja vedno prisotna pri vibracijah motorja. Povišana 2× omrežna frekvenca kaže na električne težave: neuravnoteženost faz, ekscentričnost zračne reže ali napake navitja statorja.
Pogostost prehoda droga
Frekvenca prehoda polov je ključni kazalnik pri analizi zlomljenih rotorskih palic. Stranski pasovi pri frekvenci prehoda polov okoli 1× omrežne frekvence v tokovnih spektrih (MCSA) so klasičen znak okvare rotorskih palic.
Frekvenca prehoda rotorskih palic
Praktični primer
Dano: fomrežje = 50 Hz, poli = 4, N = 1475 vrt/min
Ns = 120 × 50 / 4 = 1500 vrt/min
s = (1500 - 1475) / 1500 = 1.67%
fzdrs = 0,0167 × 50 = 0,833 Hz
2× omrežna frekvenca = 2 × 50 = 100 Hz
Frekvenca prehoda polov = 2 × s × fomrežje = 2 × 0,0167 × 50 = 1,67 Hz
⚠️ Opomba: Hitrost motorja se spreminja glede na obremenitev. Uporabite dejansko izmerjeno hitrost v obratovalnih pogojih in ne hitrosti, navedene na nazivni ploščici. Meritev s tahometrom ali stroboskopom daje najnatančnejše rezultate za izračune, odvisne od zdrsa.
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
Postopki, opisani na tej strani, so bili razviti in terensko preizkušeni s strani ekipe Vibromera z uporabo naprave Balanset-1A, prenosnega dvokanalnega uravnoteževalnika in analizatorja vibracij za uravnoteženje rotorjev na mestu uporabe.
Profesionalni instrumenti za analizo vibracij za diagnostiko motorjev, uravnoteženje na terenu in spremljanje stanja. Uporabljajo se v več kot 50 državah.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko je inženir vibracijske analize ter ustanovitelj in izvršni direktor podjetja Vibromera. Že več kot 15 let uravnotežuje vrtečo se opremo na terenu, in ne na preizkuševališču: mulčerje, industrijske ventilatorje, drobilnike, centrifuge, gredi in vretena. Prav iz tega dela so nastali instrumenti Balanset — zasnovani so bili kot orodje, ki ga strokovnjak lahko prinese do stroja in ga uporabi sam, na mestu samem, ne pa kot laboratorijska oprema. Vibromera je bila ustanovljena leta 2017, od leta 2023 pa ima sedež v Portu na Portugalskem. Tu potekajo razvoj, sestavljanje in podpora za linijo Balanset. Vodilni instrument je Balanset-1A, prenosni analizator za enoravninsko in dvoravninsko uravnoteženje ter za vibracijsko diagnostiko. Nikolai osebno sodeluje pri podpori strankam, pri reševanju zahtevnih primerov uravnoteženja in pri razvoju programske opreme. S strankami dela po vsem svetu, v katerem koli jeziku.
