Diagnosi di guasti elettrici nei motori a corrente alternata

1. Introduzione: guasti elettrici come fonte di vibrazioni

Mentre analisi delle vibrazioni è tipicamente associato a guasti meccanici come sbilanciare e difetti dei cuscinetti, è anche uno strumento molto potente per rilevare problemi nei motori a induzione CA. I guasti elettrici generano forze magnetiche pulsanti che causano vibrazioni dello statore e del rotore del motore. Queste vibrazioni vengono trasmesse attraverso il telaio del motore e possono essere rilevate da un accelerometro.

La chiave per diagnosticare i guasti elettrici è cercare modelli specifici a frequenze correlate alla frequenza della linea elettrica (50 o 60 Hz) e al numero di poli del motore.

2. Guasti dello statore

Problemi allo statore, come ferro allentato, avvolgimento allentato o lamierini in cortocircuito, possono causare eccentricità o distorsione dello statore, con conseguente formazione di un campo magnetico irregolare.

• Firma di vibrazione: L'indicatore principale di un guasto dello statore è un picco di vibrazione ad alta ampiezza a 2 volte la frequenza di linea (2xFL)Per un motore a 60 Hz, questo equivale a 120 Hz (7200 CPM). Per un motore a 50 Hz, questo equivale a 100 Hz (6000 CPM).
• Caratteristiche: Questo picco 2xFL ha in genere un'ampiezza molto costante e non è sensibile al carico del motore. La vibrazione è spesso più intensa nella direzione dei piedini di montaggio dello statore.

3. Guasti al rotore (barre del rotore rotte)

Le barre del rotore incrinate o rotte sono un guasto comune nei motori a induzione CA. Quando una barra si rompe, interrompe il flusso di corrente nel rotore, causando un riscaldamento localizzato e una coppia pulsante.

• Firma di vibrazione: Il segno classico dei problemi alla barra del rotore è bande laterali di frequenza passante del polo (FP) intorno al velocità di corsa (1X) picco e le sue armoniche.
• Frequenza di passaggio del polo (FP): Questa è la velocità con cui il rotore "scivola" oltre il campo magnetico rotante dello statore. Si calcola come: FP = Numero di poli × Frequenza di scorrimentoLa frequenza di scorrimento è la differenza tra la velocità sincrona del campo magnetico e la velocità effettiva di rotazione del rotore.
• Caratteristiche: Cercare un picco 1X con due bande laterali chiare, una a (1X + FP) e un'altra a (1X – FP). Man mano che il danno al rotore si aggrava, si potrebbero osservare bande laterali anche attorno alle armoniche 2X e 3X. A differenza dei problemi allo statore, questa firma è altamente sensibile al carico. Le bande laterali aumenteranno di ampiezza all'aumentare del carico del motore e potrebbero scomparire completamente in condizioni di assenza di carico.

4. Traferro eccentrico

Il traferro è il piccolo spazio tra il rotore e lo statore. Se questo spazio non è uniforme su tutta la circonferenza, si crea un'attrazione magnetica sbilanciata, costringendo il rotore a vibrare.

• Eccentricità statica: Il rotore è centrato nei cuscinetti, ma il nucleo dello statore è eccentrico. Il punto più stretto del traferro è fisso nello spazio.
• Eccentricità dinamica: Il rotore stesso è eccentrico, quindi il punto più stretto del traferro ruota insieme al rotore.
• Firma di vibrazione: Entrambi i tipi di eccentricità producono bande laterali a frequenza passante per il polo (FP) attorno al picco pari a 2 volte la frequenza di linea (2xFL). Nei casi più gravi, si può osservare un complesso andamento di bande laterali a 2xFL ± FP e anche bande laterali attorno alle armoniche di velocità di rotazione.

5. Conferma e buone pratiche

• Spettro ad alta risoluzione: La diagnosi dei guasti elettrici richiede un'alta risoluzione Spettro FFT per separare chiaramente le armoniche della velocità di corsa dalle armoniche della frequenza di linea e dalle loro bande laterali.
• Il carico è critico: Per i problemi alla barra del rotore, il motore *deve* essere sottoposto a un carico significativo (in genere >75%) affinché il difetto sia visibile.
• Conferma con altre tecnologie: I guasti elettrici possono essere confermati utilizzando altre tecnologie come l'analisi della corrente del motore (MCA) o la termografia a infrarossi, che possono rilevare il riscaldamento localizzato causato da barre del rotore rotte o laminazioni in cortocircuito.

← Torna all'indice principale