Manuteno e Anlise de Falhas em Motores Eltricos

1. Ensaios e Falhas:1.1. Avaliao do Estator:

1.2. Avaliao do Rotor:

1.3. Confiabilidade do Rotor e Estator:

2. Motores alimentados por Inversores de Freqncia:

2.1. Ensaio de rudo:As mquinas eltricas girantes tm, basicamente, trs fontes de rudo:

1) O sistema de ventilao;

2) Os rolamentos;

3) Origem magntica.

Para motores com alimentao senoidal (rede) a principal fonte de rudo o sistema de ventilao, particularmente para motores 2 e 4 plos. Em motores de 6 ou mais plos, geralmente a principal fonte de rudo o circuito eletromagntico. Em acionamentos de

velocidade varivel, devido ao contedo harmnico da tenso, o rudo magntico pode ser a maior fonte de rudo para motores de quaisquer polaridades. A norma Nema parte 30 mostra que para inversores do tipo PWM, o acrscimo no rudo, situa-se entre 5 dB(A) e 15 dB(A). Em termos de vibrao e rudo, quanto maior a freqncia de chaveamento, melhor para o motor.

2.2. Ensaio de rendimento:

O rendimento do motor de induo alimentado por inversor de freqncia diminui devido ao aumento nas perdas causado pelas harmnicas. As correntes harmnicas so introduzidas porque a tenso de alimentao (PWM) do inversor possui componentes que no correspondem apenas freqncia fundamental.

O aumento da freqncia de chaveamento diminui o rendimento do inversor e aumenta o rendimento do motor. O conjunto, no entanto, mostra-se com um rendimento melhor na freqncia de chaveamento maior.2.3. Ensaio de tenso no eixo (corrente pelos mancais):

A componente de alta freqncia da tenso de modo comum dos inversores

de freqncia (PWM) com transistores IGBTs causam um acoplamento capacitivo

do motor para terra que tem como um dos caminhos de passagem para as

correntes capacitivas, os mancais. As aplicaes de motores de induo com inversores de freqncia aumentam o rudo, a vibrao, as correntes pelos mancais e diminuem o rendimento. O aumento da freqncia de chaveamento

do inversor melhora o rudo, a vibrao e o rendimento, mas prejudica os mancais, pois as correntes capacitivas aumentam.

3. Anlise de causas e defeitos de falhas em motores eltricos:

DEFEITOPOSSVEIS CAUSAS

MOTOR NO CONSEGUE PARTIR> Excessivo esforo axial ou radial da correia> Eixo torto> Conexo errada> Numerao dos cabos trocada> Carga excessiva> Platinado aberto> Capacitor danificado> Bobina auxiliar interrompida

BAIXO TORQUE DE PARTIDA> Ligao interna errada> Rotor falhado ou descentralizado> Tenso abaixo da nominal> Freqncia abaixo ou acima da nominal> Capacitncia abaixo da especificada> Capacitores ligados em srie ao invs de paralelo

CONJUGADO MXIMO BAIXO> Rotor falhado ou descentralizado > Rotor com inclinao de barras acima do especificado > Tenso abaixo da nominal > Capacitor permanentemente abaixo do especificado

CORRENTE ALTA A VAZIO> Entreferro acima do especificado> Tenso acima do especificado> Freqncia abaixo do especificado> Ligao interna errada> Rotor descentralizado ou arrastando> Rolamentos com defeito> Tampas com muita presso ou mal> Chapas magnticas sem tratamento> Capacitor permanente fora do especificado> Platinado/centrfugo no abrem

DEFEITOPOSSVEIS CAUSAS

CORRENTE ALTA EM CARGA> Tenso fora da nominal> Sobrecarga> Freqncia fora da nominal> Correias muito esticadas> Rotor arrastando no estator

RESISTNCIA DE ISOLAMENTO BAIXA> Isolantes de ranhura danificados> Cabinhos cortados> Cabea de bobina encostando-se carcaa> Presena de umidade ou agentes qumicos> Presena de p sobre o bobinado

AQUECIMENTO DOS MANCAIS> Excessivo esforo axial ou radial da correia> Eixo torto> Tampas frouxas ou descentralizadas> Falta ou excesso de graxa> Matria estranha na graxa

SOBREAQUECIMENTO DO MOTOR> Ventilao obstruda.> Ventilador menor> Tenso ou freqncia fora do especificado> Rotor arrastando ou falhado> Estator sem impregnao> Sobrecarga> Rolamento com defeito> Partidas consecutivas> Entreferro abaixo do especificado> Capacitor permanente inadequado> Ligaes erradas

ALTO NVEL DE RUDO> Desbalanceamento> Eixo torto> Alinhamento incorreto> Rotor fora de centro> Ligaes erradas> Corpos estranhos no entreferro> Objetos presos entre o ventilador e a tampa defletora> Rolamentos gastos/danificados> Aerodinmica inadequada

VIBRAO EXCESSIVA> Rotor fora de centro, falhado, arrastando ou desbalanceado> Desbalanceamento na tenso da rede> Rolamentos desalinhados, gastos ou sem graxa> Ligaes erradas> Mancais com folga> Eixo torto> Folga nas chapas do estator> Problemas com a base do motor

3.1. Falhas menos comuns em Motores eltricos:

ANORMALIDADEPOSSVEIS CAUSASCORREO:

> Motor parte a vazio, mas falha ao se aplicar carga. Parte muito lentamente e no atinge rotao nominal.> Rotor com barras falhadas ouinterrompidas.> Verificar e consertar o enrolamento dorotor (gaiola), testar dispositivo decurto-circuito (anis).

> Flutuao da Rotao e da corrente eltrica do Motor (Em virtude da flutuao de fluxo magntico - flutuao da freqncia do rotor).> Barras interrompidas no Rotor.> Consertar enrolamento do rotor ou substitu-lo.

> Aquecimentos localizados no enrolamento do estator.>Curto-circuito entre espiras.> Interrupo de fios paralelos ou fases do enrolamento do estator.> Rebobinar.

> Aquecimentos localizados no rotor.> Interrupes no enrolamento do rotor.> Consertar enrolamento do rotor ou substitu-lo.

3.2. Falhas nos Enrolamentos do Estator:

FALHACAUSA

> Curto-circuito com desprendimento de material> Picos de tenso (Descarga atmosfrica, Chaveamento por comutao de circuitos de fora, Descarga de Capacitores etc.).

> Bobinas carbonizadas em diversos pontos do bobinado (Motor Trifsico)> Rede Desbalanceada (Falta de Fase, Conexes deficientes, Ligaes Erradas, Tenses desequilibradas) - Obs.: Falta de Fase: Estrela (2/3 do bobinado avariado) e Tringulo (1/3 do bobinado avariado).

> Motor Monofsico (Queima das Bobinas mais internas do Enrolamento).> Falha do Capacitor ou Centrfugo> Sobrecarga na Partida > Subtenso ou Ligao Errada

> Motor Monofsico (Queima das Bobinas mais externas do Enrolamento).> Falha do Capacitor ou Centrfugo > Sobrecarga > Ligao Errada

FALHACAUSA

> Motor Monofsico (Queima de todo o Enrolamento).> Subvelocidade (Centrfugo no abre - Capacitor avariado) > Sobrecarga > Subtenso > Ligao Errada

> Carbonizao em Ponto Isolado (entre Espiras ou com a Carcaa)> Contaminao da Isolao > Falha de Isolamento > Oscilao de Tenso > Penetrao de corpo estranho

> Carbonizao em diversos Pontos Isolados (entre Espiras com caminhos carbonizados)> Contaminao da Isolao

> Isolao avariada com rea coberta com p branco acinzentado> Efeito Corona

> Bobinado totalmente carbonizado> Sobrecarga Mecnica > Partidas ou Reverses Excessivas > ligaes erradas

FALHACONSEQUNCIA

> Espiras em curto-circuito> Vibraes (Zumbido magntico) > Aquecimento excessivo > Sobrecorrente ou Correntes desbalanceadas > Reduo de Potncia

> Motor CC (Bobinas abertas - Em curto - Escovas muito gastas)> Motor no Parte

> Motor CC (Mica alta - Comutador sujo ou Escovas sujas, gastas ou sem presso)> Baixas Velocidades > Reduo de Potncia (Rebaixar a Mica e Limpar o Porta Escovas - as partculas condutoras desprendidas das escovas curto-circuitam a armadura) > Corrente Excessiva > Faiscamento Severo ou Vibrao excessiva

> Rotor atritando com a carcaa > Aletas Sujas / Ventilador quebrado> Aquecimento excessivo

> Espira de Bobina Aberta> Rotor Bloqueado > Em bobinados com espiras em Paralelo pode ocasionar: Correntes Desbalanceadas - Perda de Potncia - Aquecimento Excessivo

3.3. Falhas nas Barras condutoras do Rotor:

FALHAPOSSVEIS CAUSASCONSEQUNCIA

> Interrupo nas Barras Condutoras> Sobrecargas Excessivas (Rotor azulado) > Subtenses > Nmero ou Tempo de partidas Excessivas> Correntes Rotricas desuniformes causando Sobrecargas e Correntes Estatricas Desbalanceadas > Rudos excessivos

> Curto Circuito das Barras Condutoras com a massa> Rotor Bloqueado > Falta de Fase com parada do rotor por tempo prolongado> Correntes Estatricas Desuniformes > Rudos excessivos > Perda de Potncia

4. Deteco de Falhas em Motores Eltricos atravs da

Anlise de Corrente.Quando uma mquina desenvolve uma falha ela apresenta indcios de defeitos de vrias formas: mudanas nos sinais de vibraes, variao na temperatura, rudos e alteraes no campo eletromagntico. Apresenta-se a deteco de falhas em motores eltricos (barras quebradas, desbalanceamento de tenso, subtenso e sobretenso), atravs da anlise de corrente e anlise de fluxo magntico.

Qualquer pequeno desbalanceamento no fluxo magntico ou no circuito eltrico refletido no fluxo transmitido axialmente. As principais causas da mudana de caractersticas da simetria so: barras quebradas do rotor, desequilbrio de fases e anomalias nos enrolamentos do estator: curto entre espiras e curto entre fases.Tabela 1 - Severidade e recomendaes para anlise de corrente

4.1. Barras Quebradas

Em um motor de induo trifsico com rotor de gaiola, barras quebradas ou trincadas perturbam o fluxo magntico fazendo flutuar a freqncia do rotor e, conseqentemente, a rotao e a corrente do motor.4.2. Deteco de Barras Quebradas atravs da Anlise de CorrenteFigura 1 - Espectro de corrente sem defeito.

Figura 2 - Espectro de corrente com 7 barras quebradas.

Para a situao sem defeito (SD), as diferenas esto em torno de 70 e 47 dB. Para 7 barras quebradas (BQ), essa diferena diminui para 63 e 27 dB.4.2.1. Anlise dos Resultados

medida que aumenta o nmero de barras quebradas, a diferena em dB da banda lateral de 1 x fs e 2 x fs em torno da fl (anlises de corrente e fluxo) diminui. Quanto menor for esta diferena, maior ser o nmero de barras quebradas ou trincadas. Isto ocorre devido a alterao da uniformidade do campo magntico.5. Resistncia de IsolamentoAntes de fazer a medio da resistncia de isolamento, a mquina deve estar desligada e parada. O enrolamento em teste deve ser conectado a carcaa e a terra por um perodo at remover a carga eletrosttica residual. Aterre os capacitores (se fornecidos) antes de desconectar e separar os terminais e medir com o Meghmetro.

A no observao destes procedimentos pode resultar em danos pessoais.

A resistncia do isolamento deve ser medida utilizando um MEGOHMETRO. A tenso do teste para os enrolamentos dos motores deve ser conforme tabela abaixo de acordo com a norma IEEE43.Tabela 2. Tenses de Ensaios:

Tabela 3. Limites de Valores de Resistncia:

5.1. ndice de PolarizaoO ndice de polarizao (I.P.) tradicionalmente definido pela relao entre a resistncia de isolamento medida em 10 min e a resistncia de isolamento medida em 1 min medida com temperatura relativamente constante. Atravs do ndice de polarizao podem-se avaliar as condies do isolamento do motor conforme tabela abaixo:

Tabela 4. Limites de Valores de Resistncia:

6. Limites de Temperatura para os Enrolamentos

A temperatura do ponto mais quente do enrolamento deve ser mantida abaixo do limite da classe trmica. A temperatura total vale a soma da temperatura ambiente com a elevao de temperatura (T) mais a diferena que existe entre a temperatura mdia do enrolamento e a ponto mais quente.

A temperatura ambiente no mximo 40C, por norma, e acima disso as condies de trabalho so consideradas especiais. Os valores numricos e a composio da temperatura admissvel do ponto mais quente so indicados na tabela abaixo.

Tabela 5. Limites de Valores de Temperatura:

6.1. Ajuste de protetores trmicos:Classe B:

Alarme: 105C.

Desligamento: 130C.

Classe F:

Alarme: 130C.

Desligamento: 155C.

Classe H:

Alarme: 155C.

Desligamento: 180C.

As temperaturas de alarme e desligamento para mancais de rolamento podem ser ajustadas respectivamente para 110C e 125C.

7. Resistncia hmica do grupo de Bobinas do Enrolamento:

7.1. Fechamento Y:

A resistncia hmica do Grupo de Bobina vale a metade do valor encontrado entre duas das trs pontas (terminais) do Motor:

R1 = Rab / 2.7.1. Fechamento :

A resistncia hmica do Grupo de Bobina vale a 2/3 do valor encontrado entre duas das trs pontas (terminais) do Motor.R1 = Rab x 1,5.- Grupo de Bobinas Iguais devem possuir mesma Impedncia.