Безкоштовний інженерний інструмент #039
Калькулятор частоти електричних дефектів двигуна
Розрахуйте синхронну швидкість, ковзання, 2× частоту мережі, частоту проходження полюса, частоту проходження стрижнів ротора та діагностичні бічні смуги для аналізу електродвигуна.
Результати
Синхронна швидкість
Синхронна швидкість асинхронного двигуна змінного струму залежить від частоти мережі та кількості полюсів:
Ковзання
Ковзання — це різниця між синхронною та фактичною швидкістю ротора, виражена у вигляді дробу або відсотків:
Типове ковзання при повному навантаженні для стандартних асинхронних двигунів становить 1–5%.
Частота ковзання
2× Частота мережі
Ця частота (100 Гц при частоті живлення 50 Гц, 120 Гц при 60 Гц) завжди присутня у вібрації двигуна через змінне магнітне поле. Підвищений рівень на 2× частоті мережі вказує на електричні проблеми: дисбаланс фаз, ексцентриситет повітряного зазору або несправності обмотки статора.
Частота проходу полюса
Частота проходження полюса є ключовим показником для аналізу зламаних стрижнів ротора. Бічні смуги на частоті проходження полюса навколо 1× частоти мережі в спектрах струму (MCSA) є класичною ознакою дефекту стрижнів ротора.
Частота проходу роторного стержня
Практичний приклад
Дано: fлінія = 50 Гц, Полюси = 4, N = 1475 об/хв
Ns = 120 × 50 / 4 = 1500 об/хв
s = (1500 - 1475) / 1500 = 1.67%
fковзання = 0,0167 × 50 = 0,833 Гц
2× лінія = 2 × 50 = 100 Гц
Частота проходження полюса = 2 × s × fлінія = 2 × 0.0167 × 50 = 1,67 Гц
⚠️ Примітка: Швидкість двигуна змінюється залежно від навантаження. Переконайтеся, що ви використовуєте фактичну виміряну швидкість за робочих умов, а не швидкість, зазначену на табличці з даними. Вимірювання тахометром або стробоскопом дає найточніші результати для розрахунків, залежних від ковзання.
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
Процедури, описані на цій сторінці, були розроблені та випробувані в польових умовах командою Vibromera за допомогою Balanset-1A — портативного двоканального балансувального пристрою та аналізатора вібрації для балансування роторів на місці експлуатації.
Професійні прилади для вібродіагностики двигунів, балансування на місці та моніторингу стану. Використовуються у понад 50 країнах.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko — інженер з аналізу вібрації, а також засновник і генеральний директор «Vibromera». Понад 15 років він балансує обертове обладнання в польових умовах, а не на випробувальному стенді: мульчувачі, промислові вентилятори, дробарки, центрифуги, вали та шпинделі. Саме з цієї роботи народилися прилади «Balanset» — вони створювалися як інструмент, який фахівець може принести до машини й використовувати самостійно, на місці, а не як лабораторне обладнання. «Vibromera» заснована у 2017 році, з 2023 року базується в Порту, Португалія. Розробка, складання та підтримка лінійки «Balanset» відбуваються саме тут. Флагманський прилад — «Balanset-1A», портативний аналізатор для одно- та двоплощинного балансування і вібраційної діагностики. Nikolai особисто бере участь у підтримці клієнтів, вирішенні складних випадків балансування та розробці програмного забезпечення. Він працює з клієнтами по всьому світу, будь-якою мовою.
