Vibrações e ruídos inesperados nem sempre significam que um motor ou um inversor de frequência variável (VFD) está com defeito. Em algumas máquinas industriais, o equipamento pode operar suavemente na maioria das velocidades, mas começar a tremer, zumbir ou vibrar intensamente dentro de uma determinada faixa de velocidade. Assim que o motor ultrapassa essa faixa, a vibração pode diminuir novamente.

Esse comportamento está frequentemente relacionado à ressonância mecânica. Compreender por que a ressonância ocorre e como o controle de frequência de salto do VFD funciona pode ajudar os engenheiros a reduzir vibrações, proteger componentes mecânicos e melhorar a confiabilidade do equipamento.

O Que É Ressonância Mecânica?

Toda estrutura mecânica possui uma ou mais frequências naturais. Estas dependem de fatores como massa, rigidez, forma, método de montagem, comprimento do eixo, design do acoplamento e estrutura de suporte.

Quando uma força externa excita repetidamente uma máquina em ou perto de uma de suas frequências naturais, a vibração pode se tornar muito mais forte. Esse efeito é chamado de ressonância mecânica.

Em um sistema acionado por motor, a excitação pode vir de desbalanceamento rotativo, desalinhamento do eixo, acoplamentos, ventiladores, correias, engrenagens, bombas, rolamentos ou da própria máquina acionada. Uma pequena vibração que é aceitável em uma velocidade pode se tornar severa quando a frequência de excitação se aproxima da frequência natural do sistema mecânico.

Por exemplo, um ventilador pode operar suavemente a 30 Hz e 45 Hz, mas apresentar vibração significativa em torno de 38 Hz. O motor pode não estar sobrecarregado e o VFD pode não relatar uma falha. O problema aparece porque esse ponto de operação excita uma frequência ressonante no ventilador, na estrutura, no duto ou na estrutura de montagem.

Como a Velocidade do Motor Afeta a Ressonância?

Um inversor de frequência variável controla a velocidade do motor alterando sua frequência de saída. À medida que a frequência aumenta, o motor e a máquina conectada passam por uma ampla gama de velocidades de rotação.

Essa flexibilidade melhora o controle do processo, mas também significa que o equipamento pode entrar em uma faixa de velocidade que raramente era alcançada durante a operação em velocidade fixa. Se essa velocidade corresponder a um ponto de ressonância mecânica, a vibração e o ruído podem aumentar.

A relação nem sempre é um para um. A frequência de engrenamento, a frequência de passagem de pás, a vibração de correias, os harmônicos do motor e outras forças também podem excitar a máquina. Portanto, a frequência exibida pelo VFD deve ser tratada como uma referência de operação, em vez da única causa possível de vibração.

O Que É Controle de Frequência de Salto?

O controle de frequência de salto, também chamado de frequência de salto ou evitação de frequência perigosa, permite que o VFD evite a operação contínua dentro de bandas de frequência selecionadas.

Após uma faixa de ressonância ser identificada, o técnico pode definir um limite inferior e superior em torno dela. Quando o comando de frequência passa por essa faixa, o VFD se move para a próxima frequência de operação permitida, em vez de permanecer no ponto ressonante.

Por exemplo, se ocorrer vibração forte entre 37 Hz e 39 Hz, a faixa de frequência de salto pode ser configurada em torno dessa área. Se o operador der um comando dentro da banda proibida, o inversor operará em uma frequência permitida fora dela, dependendo da lógica de controle e da direção da frequência.

O motor ainda pode passar brevemente pela faixa de salto durante a aceleração ou desaceleração. O objetivo é evitar que a máquina opere continuamente na frequência que produz vibração excessiva.

Como Deve Ser Configurada uma Faixa de Frequência de Salto?

As configurações de frequência de salto devem ser baseadas em testes reais, em vez de suposições. Durante a comissionamento, a velocidade do motor pode ser aumentada gradualmente enquanto os técnicos monitoram vibração, ruído, corrente, condição dos rolamentos e comportamento da máquina.

Uma vez identificada a faixa de frequência problemática, uma banda de salto estreita pode ser definida em torno dela. A máquina deve então ser testada novamente sob carga real, pois mudanças no material, pressão, tensão, condições de instalação ou carga mecânica podem afetar o ponto de ressonância.

A faixa de salto não deve ser desnecessariamente ampla. Uma grande faixa proibida pode limitar o controle do processo ou impedir que a máquina atinja uma velocidade de operação importante. As configurações de aceleração e desaceleração também devem ser revisadas para que o sistema possa passar pela área de ressonância suavemente, sem criar choque mecânico excessivo.

O Controle de Frequência de Salto Pode Corrigir Todos os Problemas de Vibração?

O controle de frequência de salto é uma ferramenta operacional útil, mas não é um substituto para a manutenção mecânica.

Se a vibração for causada por rolamentos danificados, parafusos soltos, fundações inadequadas, acoplamentos desgastados, desbalanceamento do rotor, desalinhamento do eixo ou instalação incorreta, evitar uma faixa de velocidade não reparará o problema subjacente. Essas falhas podem piorar e eventualmente afetar outras velocidades de operação.

Portanto, a máquina deve ser inspecionada antes de confiar na evitação de frequência. Se a velocidade de produção necessária cair diretamente dentro da faixa de ressonância, uma solução mecânica pode ser necessária. Medidas possíveis incluem balanceamento de peças rotativas, correção de alinhamento, reforço da estrutura, alteração da rigidez da montagem, adição de amortecimento ou redesenho do sistema de transmissão.

Usando o VEIKONG VFD500 para Evitação de Frequência O VFD500 também suporta controle V/F e controle vetorial sem sensor, permitindo que o método de controle seja selecionado de acordo com o motor e a carga. Com comunicação Modbus padrão, unidades de frenagem embutidas, múltiplas funções de proteção e uma estrutura compacta, ele pode ser considerado para máquinas têxteis, equipamentos de impressão e embalagem, máquinas de alimentos, máquinas de plástico, equipamentos de marcenaria, sistemas logísticos e outras aplicações acionadas por motor.

Ao aplicar o VEIKONG VFD500, os engenheiros devem primeiro identificar se a vibração está relacionada a uma frequência de operação específica ou a um defeito mecânico. Com inspeção correta, configuração de parâmetros e teste de carga, a função de frequência de salto pode ajudar a máquina a evitar áreas de ressonância prejudiciais e manter uma operação mais estável. Controle de frequência de salto de VFD,

Ressonância mecânica em sistemas de motor