什么是电频率？电机中的线路频率 • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"，用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机上的螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡 什么是电频率？电机中的线路频率 • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"，用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机上的螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡

什么是电频率？电机中的线路频率。

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了解电机中的电频率

定义：什么是电频率？

电频率 交流电（也称线路频率、市电频率或工频）是指提供给电动机和其他电气设备的交流电的频率。全球标准电频率有两种：北美、南美部分地区和一些亚洲国家采用 60 赫兹 (Hz)，欧洲、亚洲大部分地区、非洲和澳大利亚采用 50 赫兹。该频率决定了交流电动机的同步转速，并产生特有的电磁力。 振动 频率为线路频率倍数的分量。.

在电机中 振动分析, 电频率及其谐波（特别是 2 倍工频）是诊断电磁问题、定子问题和气隙异常的重要指标。.

与电机速度的关系

同步转速计算

对于交流感应电机，同步转速由电频率决定：

  • 否同步 = (120 × f) / P
  • 其中 N同步 = 同步转速（RPM）
  • f = 电频率 (Hz)
  • P = 电机极数

常用电机转速

适用于 60 Hz 系统

  • 2极电机： 3600 转/分同步（实际转速约 3550 转/分，带滑移）
  • 四极电机： 1800 转/分同步（实际转速约 1750 转/分）
  • 6极电机： 1200 转/分同步电机（实际转速约 1170 转/分）
  • 8极电机： 900 转/分同步器（实际转速约 875 转/分）

适用于 50 Hz 系统

  • 2极电机： 3000 转/分同步（实际转速约 2950 转/分）
  • 四极电机： 1500 转/分同步（实际转速约 1450 转/分）
  • 6极电机： 1000 转/分同步电机（实际转速约 970 转/分）
  • 8极电机： 750 转/分同步器（实际转速约 730 转/分）

滑移频率

同步速度与实际速度之间的差异：

  • 滑移频率 (fs) = (N同步 – N实际的) / 60
  • 典型滑差：同步转速 1-5%
  • 滑移频率通常为 1-3 Hz
  • 载荷相关：滑移量随载荷增加而增大
  • 对诊断转子电气故障至关重要

电磁振动元件

2倍线路频率（最重要）

主要电磁振动分量：

  • 60 Hz 系统： 2 × 60 = 120 Hz 振动分量
  • 50 Hz 系统： 2 × 50 = 100 Hz 振动分量
  • 原因： 定子和转子之间的磁力以两倍工频脉动
  • 始终在场： 所有交流电机的正常特性（低振幅正常）
  • 振幅升高： 表明存在定子问题、气隙问题或磁不平衡。

线路频率 (1×f)

  • 50 Hz 或 60 Hz 分量
  • 通常振幅低于 2×f
  • 可以指示供电电压不平衡。
  • 可能与定子绕组故障有关

高次谐波

  • 4×f、6×f 等（60 Hz 系统对应 240 Hz、360 Hz）
  • 可能表明绕组问题或铁芯叠片问题。
  • 健康运动者通常振幅较低

诊断意义

正常 2×f 幅度

  • 通常 < 10% 的 1×（运行速度）振动
  • 随时间推移相对稳定
  • 分布于各个方向，但通常放射状强度最强。

高于 2×f 值表明存在问题

定子绕组问题

  • 匝间短路、相位不平衡
  • 2×f振幅随时间增加
  • 可能伴有气温升高
  • 各相之间可测量的电流不平衡

气隙偏心率

  • 转子偏心或轴承磨损导致气隙不均匀
  • 产生不平衡的磁力
  • 2×f 和极点通频率升高
  • 机械效应和电磁效应的结合

软足或框架共振

  • 如果电机机架固有频率接近 2×f
  • 结构共振会放大电磁振动
  • 车架振动远大于轴承振动
  • 可通过结构加固或框架阻尼进行校正

变频驱动器（VFD）

变频器对电频率的影响

  • 变频器可产生可变的输出频率（典型值为 0-120 Hz）。
  • 电机转速与变频器输出频率成正比
  • 所有电磁频率均随变频器输出频率而变化
  • 脉宽调制（PWM）开关会产生额外的高频分量。

变频器特有的振动问题

  • 切换频率： 来自 PWM 开关的 kHz 范围分量
  • 轴承电流： 高频电流会损坏轴承。
  • 扭转振动： 不同频率下的扭矩脉动
  • 共振激发： 变速可以扫过共振峰

实用诊断示例

案例 1：高 2×f 振动

  • 症状： 4极60赫兹电机（1750转/分），120赫兹振动 = 6毫米/秒
  • 分析： 120 Hz 远高于 1 倍运行速度振动（2 毫米/秒）
  • 诊断： 定子绕组问题或气隙偏心
  • 确认： 热成像显示定子内存在热点，并测量到电流不平衡。
  • 行动： 重绕或更换电机

案例 2：跑步速度周围的边带

  • 症状： 峰值频率为 1×±2 Hz（滑移频率）
  • 诊断： 转子条断裂
  • 确认： MCSA 在电流中显示出相同的边带模式。
  • 进展： 监测振幅增长情况，以便计划更换

监控最佳实践

光谱分析装置

  • 确保最大频率 (Fmax) > 500 Hz 以捕获 2×f 及其谐波。
  • 足够的分辨率来分离紧密间隔的边带（（滑移频率分析分辨率小于 0.5 Hz）
  • 沿多个方向（水平、垂直、轴向）测量

基线建立

  • 记录电机全新或重新绕线后 2×f 振幅值。
  • 为工厂中每种类型的电机建立正常水平
  • 设置报警限值（通常为 2×f 的 2-3 倍基线）

趋势参数

  • 2倍线频率振幅和趋势
  • 极点通过频率分量
  • 边带幅度和模式
  • 总体振动水平
  • 轴承状态指标

电频率是理解交流电机运行和故障诊断的基础。识别振动频谱中的工频分量（尤其是2×f）并了解其与电磁现象的关系，有助于区分电机的机械故障和电气故障，从而指导采取适当的诊断和纠正措施。.

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