O que são barras de rotor quebradas? Falha no motor de gaiola de esquilo • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores. O que são barras de rotor quebradas? Falha no motor de gaiola de esquilo • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores.

O que são barras de rotor quebradas? Falha no motor de gaiola de esquilo

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Entendendo as barras do rotor quebradas

Definição: O que são barras de rotor quebradas?

barras do rotor quebradas são fraturas completas das barras condutoras nos rotores de motores de indução de gaiola de esquilo. Esta é essencialmente a mesma condição que defeitos na barra do rotor mas enfatiza especificamente a quebra completa das barras, em vez de rachaduras ou conexões de alta resistência. Quando uma ou mais barras se quebram, a corrente elétrica não consegue fluir através delas, criando uma assimetria eletromagnética que produz características. vibração e assinaturas atuais com faixas laterais no frequência de deslizamento espaçamento em torno da velocidade de corrida.

Barras do rotor quebradas são particularmente insidiosas porque criam um modo de falha em cascata: uma barra quebrada aumenta a corrente e a tensão nas barras adjacentes, fazendo com que elas falhem progressivamente. Se não for detectada precocemente (uma única barra quebrada), a condição pode se deteriorar rapidamente para múltiplas barras quebradas e falha catastrófica do rotor, exigindo a substituição do motor.

Como as barras do rotor quebram

Fadiga térmica (mais comum)

Ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento:

  • Startup Atual: Durante a partida do motor, a corrente do rotor é de 5 a 7 vezes maior que o normal (condição de rotor bloqueado).
  • Expansão térmica: As barras de alumínio expandem-se significativamente (coeficiente de 23 µm/m/°C).
  • Restrição: O núcleo de ferro expande-se menos (12 µm/m/°C), restringindo a expansão da barra.
  • Estresse: A expansão diferencial cria tensão térmica nas barras.
  • Fadiga: Ciclos repetidos de partida causam fadiga de baixo ciclo.
  • Iniciação à rachadura: Normalmente na junção da barra com o anel final (ponto de alta tensão)

Estresse mecânico

  • Forças centrífugas em altas velocidades
  • Forças eletromagnéticas durante a operação e a partida
  • Vibração proveniente de fontes externas
  • Carga de choque durante partidas ou mudanças de carga

Defeitos de fabricação

  • Porosidade: Vazios em rotores de alumínio fundido
  • Dificuldade de vínculo: Ligação inadequada entre a barra e o núcleo
  • Conteúdo da embalagem: Contaminantes na fundição
  • Juntas de anel de extremidade fracas: Conexões deficientes entre a barra e o anel de extremidade

Condições de operação

  • Início frequente: Cada partida é um evento de estresse térmico e mecânico.
  • Cargas de alta inércia: Tempos de aceleração prolongados aumentam a tensão na barra.
  • Serviço de reversão: A obstrução cria correntes extremas.
  • Monofásico: Operando com sobrecargas de uma fase nas barras do rotor

A assinatura característica da banda lateral

Por que as bandas laterais aparecem?

O padrão diagnóstico característico:

  1. Uma barra quebrada não consegue conduzir corrente, criando uma assimetria elétrica.
  2. A assimetria gira na frequência de deslizamento (diferença entre a velocidade síncrona e a velocidade do rotor).
  3. Cria pulsação de torque com frequência duas vezes maior que a de deslizamento.
  4. A pulsação do torque modula a vibração de 1× proveniente do desbalanceamento mecânico.
  5. Resultado: bandas laterais na velocidade de operação ± intervalos de frequência de deslizamento

Padrão de vibração

  • Pico Central: 1× velocidade de corrida (fr)
  • Banda lateral inferior: fr – fs (onde fs = frequência de deslizamento)
  • Banda lateral superior: fr + fs
  • Várias bandas laterais: fr ± 2fs, fr ± 3fs conforme a gravidade aumenta
  • Simetria: Bandas laterais simétricas em torno de 1× o pico

Exemplo

Motor de 4 polos, 60 Hz em plena carga:

  • Velocidade síncrona: 1800 RPM
  • Velocidade real: 1750 RPM (29,17 Hz)
  • Deslizamento: 50 RPM (0,833 Hz)
  • Os picos de vibração ocorrem em: 28,3 Hz, 29,17 Hz, 30,0 Hz
  • Barra quebrada confirmada por bandas laterais simétricas em ±0,833 Hz

Assinatura Atual (MCSA)

A análise da corrente do motor mostra um padrão semelhante:

  • Pico Central: Frequência da linha (50 ou 60 Hz)
  • Faixas laterais: fline ± 2fs (nota: 2× frequência de deslizamento na corrente, não 1×)
  • Exemplo: Motor de 60 Hz com escorregamento de 1 Hz → bandas laterais em 58 Hz e 62 Hz
  • Vantagem: Não invasivo, permite monitoramento contínuo.
  • Sensibilidade: Frequentemente detecta barras quebradas antes da vibração.

Estágios de progressão

Barra única quebrada

  • Pequenas bandas laterais aparecendo (20-40% de pico 1×)
  • Leve pulsação de torque (pode não ser perceptível)
  • Desempenho do motor quase normal
  • Pode funcionar durante meses com monitoramento.
  • A substituição deve ser planejada.

Múltiplas barras quebradas adjacentes

  • Bandas laterais fortes (> 50% de 1× pico)
  • pulsação de torque perceptível
  • Aumento do deslizamento e da temperatura
  • A progressão acelera à medida que as barras adjacentes superaquecem.
  • Substituição urgente (prazo de semanas)

Condição grave

  • As bandas laterais podem exceder 1× a amplitude de pico.
  • Pulsação severa de torque afetando equipamentos acionados
  • Alta vibração e temperatura
  • Risco de falha do anel de extremidade ou quebra completa do rotor
  • Substituição imediata necessária

Melhores práticas de detecção

Análise de vibração

  • Use FFT de alta resolução (Resolução < 0,2 Hz) para resolver bandas laterais
  • Teste o motor sob carga (as bandas laterais ficam mais proeminentes com a passagem de corrente).
  • Calcule a frequência de escorregamento esperada para o motor.
  • Espectro de busca por bandas laterais simétricas em ±fs em torno de 1×
  • Tendência da amplitude da banda lateral ao longo do tempo

Teste MCSA

  • Conecte as pontas de prova de corrente aos cabos do motor.
  • Adquira a forma de onda atual e calcule a FFT.
  • Procure por bandas laterais em fline ± 2fs
  • Comparar com a linha de base motora saudável
  • É possível detectar sintomas de vibração antes que eles desapareçam.

Ações corretivas

Resposta imediata

  • Aumentar a frequência de monitoramento (mensal → semanal → diário)
  • Acompanhe a taxa de crescimento da amplitude da banda lateral.
  • Encomende um motor sobressalente ou planeje a substituição do rotor.
  • Reduza o ciclo de trabalho, se possível (minimize as inicializações).
  • Documente a progressão da análise de falhas.

Opções de reparo

  • Substituição do rotor: Mais confiável para motores grandes (acima de 100 HP)
  • Refundição do rotor: Oficinas especializadas podem refazer rotores de alumínio.
  • Substituição do motor: Geralmente é mais econômico para motores pequenos (< 50 HP)
  • Investigação da Causa Raiz: Determine por que as barras quebraram para evitar que isso aconteça novamente.

Prevenção

  • Utilize soft starters ou inversores de frequência para reduzir a corrente de partida e o estresse térmico.
  • Frequência de partida limitada para cargas de alta inércia
  • Especificar motores com classificação para o ciclo de trabalho real (motores de partida frequente para serviço de alto ciclo).
  • Garanta ventilação e refrigeração adequadas do motor.
  • Proteção contra condições de monofásico

Barras do rotor quebradas, embora representem apenas 10 a 151% das falhas de motores, criam assinaturas distintas na banda lateral da frequência de escorregamento, permitindo a detecção precoce e confiável por meio de análises de vibração ou corrente. Compreender o mecanismo de fadiga térmica, reconhecer o padrão característico da banda lateral e implementar o monitoramento de condição possibilita a substituição planejada do motor antes que falhas em uma única barra evoluam para falhas catastróficas em múltiplas barras e paradas não planejadas prolongadas.

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