O que são defeitos em motores? Diagnóstico de motores elétricos • 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 defeitos em motores? Diagnóstico de motores elétricos • 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 defeitos em motores? Diagnóstico de motores elétricos

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Entendendo os defeitos dos motores elétricos

Definição: O que são defeitos em motores?

defeitos do motor São falhas e defeitos em motores elétricos, incluindo problemas mecânicos (falhas em rolamentos, contato rotor-estator, problemas no eixo), problemas eletromagnéticos (barras do rotor quebradas, falhas no enrolamento do estator, irregularidades no entreferro) e problemas eletromecânicos combinados. Esses defeitos criam características específicas. vibração e assinaturas elétricas que podem ser detectadas através de análise de vibrações, análise da assinatura da corrente do motor (MCSA) e imagens térmicas.

Os motores elétricos estão entre as máquinas mais comuns em instalações industriais, e suas falhas são responsáveis por um tempo de inatividade não planejado e custos de manutenção significativos. Compreender os modos de defeito específicos dos motores e as técnicas de diagnóstico permite a detecção precoce e a manutenção planejada, prevenindo falhas catastróficas e otimizando a confiabilidade do motor.

Categorias de defeitos em motores

1. Defeitos mecânicos (comuns a todas as máquinas rotativas)

  • Desequilíbrio: Assimetria de massa do rotor, vibração 1×
  • Falhas em rolamentos: Defeito mais comum em motores (aproximadamente 50% de falhas em motores)
  • Desalinhamento: Desalinhamento do acoplamento motor-carga, vibração dupla.
  • Frouxidão mecânica: Componentes soltos de montagem, tampa traseira ou rotor
  • Problemas no eixo: Eixos tortos ou rachados

2. Defeitos eletromagnéticos (específicos do motor)

Defeitos elétricos do rotor

  • Barras do rotor quebradas: Barras condutoras fraturadas em rotores de gaiola de esquilo (10-15% de falhas de motor)
  • Anéis de extremidade rachados: Fraturas nos anéis de curto-circuito que conectam as barras do rotor.
  • Porosidade do rotor: Vazios no rotor fundido afetam as propriedades elétricas.
  • Juntas de alta resistência: Conexões deficientes entre as barras e os anéis terminais

Defeitos elétricos do estator

  • Falhas no enrolamento: Ruptura de isolamento, curto-circuito entre espiras, falhas fase-fase (30-40% de falhas do motor)
  • Falhas de aterramento: Falha no isolamento do enrolamento da estrutura
  • Danos na bobina: Degradação térmica, danos mecânicos, contaminação

Problemas com o espaço de ar

  • Rotor excêntrico: Espaço de ar não uniforme devido à fabricação ou desgaste.
  • Fricção: Contato rotor-estator devido a falha ou desalinhamento do rolamento
  • Atração magnética: Forças magnéticas desequilibradas devido à assimetria do entreferro

3. Defeitos eletromecânicos combinados

  • Problemas térmicos: Superaquecimento devido a sobrecarga, ventilação inadequada ou falhas elétricas.
  • Problemas de ventilação: Ventoinhas de refrigeração bloqueadas ou danificadas
  • Acoplamento entre sistemas elétricos e mecânicos: Falhas elétricas que causam vibração mecânica e vice-versa.

Sinais de vibração de defeitos em motores

Barras de rotor quebradas

Um dos defeitos motores mais importantes:

  • Freqüência: Bandas laterais em torno da velocidade de operação com espaçamento de ±(frequência de deslizamento)
  • Padrão: 1× ± fs, onde fs = frequência de deslizamento (tipicamente 1-3 Hz para motores de 60 Hz)
  • Modulação de amplitude: A corrente e o torque flutuam a uma frequência 2 vezes maior que a frequência de escorregamento.
  • Dependência de carga: Bandas laterais mais proeminentes sob carga
  • Progressão: A amplitude aumenta à medida que mais barras se rompem.

Problemas no estator

  • Freqüência: 2× frequência da linha (120 Hz para motores de 60 Hz, 100 Hz para motores de 50 Hz)
  • Causa: Assimetria da força magnética devido a falhas no enrolamento
  • Adicional: Pode-se observar harmônicos da frequência da linha.
  • Ruído eletromagnético: Zumbido audível com frequência duas vezes maior que a da rede elétrica

Rotor excêntrico (variação do entreferro)

  • Frequências: Frequência de passagem do polo e seus harmônicos
  • Padrão: (Número de postes × velocidade de corrida) ± velocidade de corrida
  • Desequilíbrio magnético: Gera vibração radial mesmo se estiver mecanicamente balanceado.
  • Efeito combinado: Tanto mecânica (excentricidade) quanto eletromagnética (relutância variável)

Métodos de detecção

Análise de vibração

  • FFT padrão: Identifica defeitos mecânicos e frequências eletromagnéticas.
  • Análise de banda lateral: Fundamental para detectar problemas na barra do rotor e no entreferro.
  • Frequências de rolamento: Análise de envelope para detecção de defeitos em rolamentos
  • Tendências: Monitore as amplitudes ao longo do tempo para detectar falhas em desenvolvimento.

Análise da assinatura da corrente do motor (MCSA)

  • Analisar o espectro de frequência da corrente de linha do motor
  • Detecta falhas elétricas sem sensores de vibração.
  • Particularmente eficaz para falhas nas barras do rotor e nos enrolamentos do estator.
  • Pode ser feito online sem interromper as operações.
  • Análise complementar de vibração

Imagem térmica

  • Câmeras infravermelhas detectam pontos quentes
  • Falhas no enrolamento mostram aquecimento localizado.
  • Obstruções na ventilação são visíveis como áreas quentes.
  • Problemas nos rolamentos indicam temperaturas elevadas nos mesmos.
  • Em condições de sobrecarga, observa-se um aumento geral da temperatura.

Testes Elétricos

  • Resistência de isolamento: Testes com megômetro revelam deterioração do enrolamento.
  • Índice de polarização: Indica a condição do isolamento.
  • Teste de hipopotência: Verifica a integridade do isolamento sob alta tensão.
  • Saldo atual: Meça a corrente em cada fase (desequilíbrio indica problemas).

Estatísticas comuns de falhas em motores

Compreender as frequências relativas ajuda a priorizar o monitoramento:

  • Falhas em rolamentos: ~50% de falhas de motor
  • Falhas no enrolamento do estator: ~30-35%
  • Defeitos no rotor: ~10-15%
  • Factores externos: ~5% (contaminação, ambiente, etc.)

Estratégias de manutenção preventiva

Monitoramento de Condições

  • Levantamentos de vibração trimestrais ou mensais
  • Monitoramento contínuo de motores críticos
  • Levantamentos termográficos (anuais ou semestrais)
  • Análise da corrente do motor (periódica ou contínua)
  • Analisar as tendências de todos os parâmetros para detectar alterações precocemente.

Manutenção de rotina

  • Lubrificação: Relubrifique os rolamentos conforme o cronograma (normalmente a cada 6 a 12 meses).
  • Limpeza: Remova poeira e detritos das passagens de refrigeração.
  • Aperto: Verifique os parafusos de montagem e as conexões dos terminais.
  • Inspeção: Inspeção visual para detecção de danos, superaquecimento e contaminação.
  • Testando: Testes periódicos de resistência de isolamento

Equilíbrio e Alinhamento

Análise de Causa Raiz

Quando ocorrerem falhas no motor, identifique as causas principais para evitar que se repitam:

Falhas em rolamentos

  • Investigar: Adequação da lubrificação, fontes de contaminação, alinhamento, níveis de vibração
  • Causas comuns: Excesso de lubrificação, tipo de graxa inadequado, desalinhamento, vibração excessiva

Falhas elétricas

  • Investigar: Condições de operação, qualidade da tensão, ciclo de trabalho, adequação do sistema de refrigeração.
  • Causas comuns: Sobrecarga, desequilíbrio de tensão, monofásico, refrigeração bloqueada

Falhas mecânicas

  • Investigar: Características da carga, qualidade da instalação, ambiente operacional
  • Causas comuns: Cargas de choque, desalinhamento, instalação inadequada, ambiente contaminado

Aplicações e normas industriais

  • NEMA MG-1: Padrões de desempenho e teste de motores
  • IEC 60034: Normas internacionais para motores, incluindo limites de vibração.
  • IEEE 43: Normas para testes de isolamento
  • ISO 20816: Critérios de severidade de vibração para motores elétricos

Defeitos em motores elétricos representam uma parcela significativa das falhas em equipamentos industriais. Compreender as características distintivas de falhas mecânicas, elétricas e eletromagnéticas, aliado a um monitoramento abrangente das condições por meio de análise de vibração, análise de corrente e termografia, permite a detecção precoce de falhas e estratégias de manutenção preditiva que maximizam a confiabilidade do motor e minimizam o tempo de inatividade não planejado.

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