Comprensione dei difetti della barra del rotore

Bilanciatore portatile, analizzatore di vibrazioni

Dispositivi

Equilibratore portatile e analizzatore di vibrazioni Balanset-1A

Parti di ricambio

Sensore ottico (tachimetro laser)

Kit completo per la diagnostica e il bilanciamento delle vibrazioni di Vibromera, che include quattro sensori di vibrazione con cavi, un modulo di interfaccia segnale, un tachimetro laser con supporto magnetico, una bilancia digitale, un cavo USB e una custodia per il trasporto. Il sistema è progettato per il bilanciamento del rotore di campo e il monitoraggio delle condizioni su apparecchiature industriali.

Dispositivi

Standard magnetico Insize-60-kgf

Parti di ricambio

Bilanciatore dinamico "Balanset-1A" OEM

Definizione: Cosa sono i difetti della barra del rotore?

Difetti della barra del rotore (chiamate anche barre del rotore rotte o barre del rotore incrinate) sono fratture, crepe o connessioni ad alta resistenza nelle barre conduttrici dei rotori dei motori a induzione a gabbia di scoiattolo. I rotori a gabbia di scoiattolo sono costituiti da barre di alluminio o rame inserite in scanalature del nucleo di ferro, con entrambe le estremità delle barre collegate da anelli di cortocircuito (anelli terminali). Quando le barre si rompono o le connessioni degli anelli terminali si incrinano, la corrente elettrica non può fluire correttamente attraverso le barre danneggiate, creando asimmetria elettromagnetica, coppia pulsante e caratteristiche vibrazione e firme attuali con bande laterali alla spaziatura della frequenza di scorrimento.

I difetti delle barre del rotore sono responsabili di 10-15% di guasti al motore e sono particolarmente problematici perché possono evolversi da una singola barra rotta a guasti multipli, creando forti vibrazioni, pulsazioni di coppia e, se non rilevati e corretti, il guasto del motore.

Tipi di difetti della barra del rotore

1. Barre del rotore rotte

Descrizione: Frattura completa della barra conduttrice
Posizione: Tipicamente vicino agli anelli terminali dove si concentrano le sollecitazioni termiche e meccaniche
Progressione: Di solito inizia con una crepa, e progredisce fino alla rottura completa
Barre multiple: Una barra rotta aumenta lo stress sulle barre adiacenti, portando a guasti progressivi

2. Anelli terminali incrinati

Descrizione: Fratture negli anelli di cortocircuito che collegano le barre del rotore
Effetto: Simile alle barre rotte: interrompe il flusso di corrente
Posizione: Spesso all'incrocio tra bar e tangenziale
Più comune in: Motori di grandi dimensioni, motori con avviamenti frequenti, carichi ad alta inerzia

3. Giunti ad alta resistenza

Descrizione: Scarsa connessione elettrica tra barre e anelli terminali
Causa: Difetti di fabbricazione, cicli termici, corrosione
Effetto: Sintomi simili alle barre rotte ma possono essere intermittenti
Rilevamento: Firme più sottili che rotture complete

4. Porosità del rotore

Vuoti nei rotori in alluminio fuso
Riduce la sezione trasversale effettiva del conduttore
Può evolvere in crepe e rotture
Difetto di fabbricazione, ma potrebbe non manifestarsi fino a un periodo successivo della vita

Cause di guasti della barra del rotore

Stress termici

Cicli termici: Espansione/contrazione da avvio/arresto
Espansione differenziale: Le barre di alluminio si espandono più del nucleo di ferro
Punti caldi: Surriscaldamento localizzato dovuto ad elevata resistenza
Inizi frequenti: Ogni avvio crea uno shock termico

Sollecitazioni meccaniche

Forze centrifughe: In particolare nei motori ad alta velocità
Forze elettromagnetiche: Forze pulsanti durante il funzionamento
Coppia di spunto: Le correnti elevate durante l'avvio creano stress meccanico
Vibrazione: Barre di affaticamento da vibrazioni esterne

Difetti di fabbricazione

Porosità nei rotori fusi
Scarsa adesione tra barra e anello terminale
Inclusioni o vuoti di materiale
Trattamento termico inadeguato

Condizioni operative

Avviamento frequente: Stress termico ed elettromagnetico
Carichi ad alta inerzia: Tempi di accelerazione lunghi aumentano lo stress della barra
Eventi a rotore bloccato: Correnti e forze estreme
Monofase: Il funzionamento con una fase persa crea correnti asimmetriche

Firma di vibrazione

Modello caratteristico

Il segno distintivo dei difetti delle barre del rotore sono le bande laterali attorno alla velocità di marcia:

Picco Centrale: 1× velocità di corsa (fr)
Bande laterali: fra ± fs, fra ± 2fs, fra ± 3fs
Dove fs = frequenza di slittamento (tipicamente 1-3 Hz)
Modello: Bande laterali simmetriche distanziate a intervalli di frequenza di scorrimento

Calcolo della frequenza di slittamento

fs = (Nsync – Nactual) / 60
Esempio: motore a 4 poli, 60 Hz
Nsync = 1800 giri/min, Nactual = 1750 giri/min
fs = (1800 – 1750) / 60 = 0,833 Hz
Le bande laterali appaiono a 29,17 ± 0,833 Hz (28,3 Hz e 30,0 Hz)

Dipendenza dal carico

Nessun carico: Bande laterali minime (basso scorrimento, bassa corrente attraverso le barre rotte)
Carico leggero: Piccole bande laterali cominciano ad apparire
Pieno carico: Forti bande laterali, diagnosi più ovvia
Strategia diagnostica: Prova sotto carico per la migliore sensibilità

Firma corrente (MCSA)

L'analisi della corrente del motore mostra lo stesso schema delle vibrazioni:

Bande laterali attorno alla frequenza di linea (non alla velocità di esecuzione)
Modello: fline ± 2fs (frequenza di scorrimento doppia nella corrente)
Per motore a 60 Hz con scorrimento di 1 Hz: bande laterali a 58 Hz e 62 Hz
L'ampiezza aumenta con il numero di barre spezzate
In alcuni casi può rilevare prima delle vibrazioni

Rilevamento e diagnosi

Procedura di analisi delle vibrazioni

Calcola il modello previsto: Determinare la velocità sincrona, misurare la velocità effettiva, calcolare la frequenza di slittamento
FFT ad alta risoluzione: Utilizzare una risoluzione fine (< 0,2 Hz) per risolvere le bande laterali
Cerca le bande laterali: Ricerca di picchi a frequenza di slittamento 1× ±
Sotto carico: Prova con motore sotto carico operativo normale
Conferma modello: Verificare le bande laterali simmetriche alla spaziatura corretta

Valutazione della gravità

Banda laterale < 40% di 1× picco: Possibile singola barra rotta, monitor
40-60% di 1×: Barra/e rotta/e confermata/e, piano di sostituzione
> 60% di 1×: Molteplici barre rotte, sostituzione urgente necessaria
Bande laterali > 1× picco: Condizioni gravi, è necessario un intervento immediato

Conseguenze e progressione

Guasto iniziale (barra singola)

Leggera pulsazione di coppia
Piccole bande laterali che compaiono
Potrebbe funzionare per mesi con una sola barra rotta
Degrado delle prestazioni minimo

Guasti progressivi (barre multiple)

Le barre adiacenti si surriscaldano a causa dell'aumento di corrente
Lo stress termico provoca ulteriori guasti
Le pulsazioni di coppia aumentano
La vibrazione diventa grave
È possibile passare da una barra singola a più barre in poche settimane

Condizione grave

Più barre rotte adiacenti
Forte pulsazione di coppia
Elevate vibrazioni e rumore
Surriscaldamento del rotore
Rischio di guasto completo del rotore
Può danneggiare lo statore a causa di una corrente eccessiva

Azioni correttive

Al momento del rilevamento

Aumentare la frequenza del monitoraggio (mensile → settimanale)
Eseguire MCSA per confermare la diagnosi
Pianificare la sostituzione del motore o del rotore
Preparare un motore di riserva in caso di applicazione critica
Considerare la causa principale (perché le barre si sono rotte)

Opzioni di riparazione

Sostituzione del rotore: La soluzione più affidabile per motori di grandi dimensioni
Sostituzione completa del motore: Spesso più economico per i piccoli motori
Rifusione del rotore: Le officine specializzate possono rifondere i rotori in alluminio
Operazione temporanea: Una singola barra rotta può consentire il funzionamento continuato con monitoraggio

Prevenzione

Ridurre al minimo gli avviamenti frequenti (utilizzare avviatori graduali o VFD)
Evitare condizioni monofase
Assicurare una ventilazione e un raffreddamento adeguati
Utilizzare motori dimensionati per il ciclo di lavoro (motori ad avviamento frequente per applicazioni ad alto numero di cicli)
Monitorare per il rilevamento precoce prima di guasti multipli

I difetti delle barre del rotore sono tra i guasti del motore più distintivi dal punto di vista diagnostico, con le loro caratteristiche bande laterali di frequenza di scorrimento che consentono un rilevamento affidabile tramite analisi sia delle vibrazioni che della corrente. L'identificazione precoce consente la sostituzione programmata del motore prima che si verifichino guasti multipli alle barre, che possono causare danni catastrofici al rotore e lunghi tempi di fermo non pianificati.

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Cosa sono i difetti delle barre del rotore? Barre rotte nei motori

Pubblicato da admin su Ottobre 31, 2025 Ottobre 31, 2025