O que são defeitos nas barras do rotor? Barras quebradas em motores • 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 nas barras do rotor? Barras quebradas em motores • 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 nas barras do rotor? Barras quebradas em motores

Publicado por admin em

Entendendo os defeitos das barras do rotor

Definição: O que são defeitos nas barras do rotor?

Defeitos na barra do rotor (Também chamadas de barras do rotor quebradas ou barras do rotor trincadas) são fraturas, rachaduras ou conexões de alta resistência nas barras condutoras dos rotores de motores de indução de gaiola de esquilo. Os rotores de gaiola de esquilo consistem em barras de alumínio ou cobre embutidas em ranhuras de núcleo de ferro, com ambas as extremidades das barras conectadas por anéis de curto-circuito (anéis terminais). Quando as barras quebram ou as conexões dos anéis terminais trincam, a corrente elétrica não consegue fluir adequadamente pelas barras danificadas, criando assimetria eletromagnética, torque pulsante e características indesejáveis. vibração e assinaturas atuais com faixas laterais no espaçamento da frequência de deslizamento.

Defeitos nas barras do rotor são responsáveis por 10 a 151 falhas de motores e são particularmente problemáticos porque podem evoluir de uma única barra quebrada para múltiplas falhas, criando vibração severa, pulsação de torque e eventual falha do motor se não forem detectados e corrigidos.

Tipos de defeitos nas barras do rotor

1. Barras do rotor quebradas

  • Descrição: Fratura completa da barra condutora
  • Localização: Normalmente, próximo aos anéis terminais, onde se concentram as tensões térmicas e mecânicas.
  • Progressão: Geralmente começa com uma rachadura, progredindo para uma ruptura completa.
  • Vários bares: Uma barra quebrada aumenta a tensão nas barras adjacentes, levando a falhas progressivas.

2. Anéis de extremidade rachados

  • Descrição: Fraturas nos anéis de curto-circuito que conectam as barras do rotor.
  • Efeito: Semelhante a barras quebradas — interrompe o fluxo de corrente
  • Localização: Frequentemente na junção barra-anel
  • Mais comum em: Motores de grande porte, motores com partidas frequentes, cargas de alta inércia

3. Juntas de Alta Resistência

  • Descrição: Má ligação elétrica entre as barras e os anéis terminais
  • Causa: Defeitos de fabricação, ciclos térmicos, corrosão
  • Efeito: Sintomas semelhantes aos de barras quebradas, mas podem ser intermitentes.
  • Detecção: Assinaturas mais sutis do que rupturas completas

4. Porosidade do rotor

  • Vazios em rotores de alumínio fundido
  • Reduz a seção transversal efetiva do condutor
  • Pode evoluir para rachaduras e quebras.
  • Defeito de fabricação, mas pode não se manifestar até mais tarde na vida do produto.

Causas de falhas nas barras do rotor

Tensões térmicas

  • Ciclos térmicos: Expansão/contração devido à inicialização/encerramento
  • Expansão diferencial: Barras de alumínio se expandem mais do que barras de núcleo de ferro.
  • Pontos quentes: Superaquecimento localizado devido à alta resistência
  • Inícios frequentes: Cada partida gera choque térmico.

Tensões mecânicas

  • Forças centrífugas: Particularmente em motores de alta velocidade
  • Forças eletromagnéticas: Forças pulsantes durante a operação
  • Torque inicial: Altas correntes durante a partida criam tensão mecânica
  • Vibração: Barras de fadiga por vibração externa

Defeitos de fabricação

  • Porosidade em rotores fundidos
  • Má ligação entre a barra e o anel de extremidade
  • Inclusões ou vazios no material
  • Tratamento térmico inadequado

Condições de operação

  • Início frequente: Estresse térmico e eletromagnético
  • Cargas de alta inércia: Tempos de aceleração prolongados aumentam a tensão na barra.
  • Eventos de rotor bloqueado: Correntes e forças extremas
  • Monofásico: Operar com uma fase perdida gera correntes assimétricas.

Assinatura de vibração

Padrão característico

A principal característica dos defeitos nas barras do rotor são as faixas laterais em torno da velocidade de rotação:

  • Pico Central: 1× velocidade de corrida (fr)
  • Faixas laterais: fr ± fs, fr ± 2fs, fr ± 3fs
  • Onde fs = Frequência de deslizamento (tipicamente 1-3 Hz)
  • Padrão: Bandas laterais simétricas espaçadas em intervalos de frequência de deslizamento

Cálculo da frequência de deslizamento

  • fs = (Nsync – Nactual) / 60
  • Exemplo: motor de 4 polos, 60 Hz
  • Nsync = 1800 RPM, Nactual = 1750 RPM
  • fs = (1800 – 1750) / 60 = 0,833 Hz
  • As bandas laterais aparecem em 29,17 ± 0,833 Hz (28,3 Hz e 30,0 Hz).

Dependência de carga

  • Sem carga: Bandas laterais mínimas (baixo deslizamento, baixa corrente através de barras quebradas)
  • Carga leve: Pequenas faixas laterais começam a aparecer.
  • Carga máxima: Bandas laterais fortes, diagnóstico mais óbvio
  • Estratégia de diagnóstico: Teste sob carga para obter a melhor sensibilidade.

Assinatura Atual (MCSA)

A análise da corrente do motor mostra o mesmo padrão da vibração:

  • Bandas laterais em torno da frequência da linha (não da velocidade de operação)
  • Padrão: fline ± 2fs (duas vezes a frequência de deslizamento na corrente)
  • Para motor de 60 Hz com escorregamento de 1 Hz: bandas laterais em 58 Hz e 62 Hz
  • A amplitude aumenta com o número de barras quebradas.
  • Em alguns casos, pode ser detectado antes da vibração.

Detecção e Diagnóstico

Procedimento de Análise de Vibração

  1. Calcular o padrão esperado: Determine a velocidade síncrona, meça a velocidade real e calcule a frequência de escorregamento.
  2. FFT de alta resolução: Use alta resolução (< 0,2 Hz) para resolver bandas laterais
  3. Procure por faixas laterais: Procure por picos na frequência de deslizamento de 1× ±
  4. Sob carga: Teste com o motor sob carga operacional normal.
  5. Confirmar padrão: Verificar se as faixas laterais são simétricas e têm o espaçamento correto.

Avaliação de gravidade

  • Banda lateral < 40% de pico 1×: Possível barra única quebrada, monitor
  • 40-60% de 1×: Barra(s) quebrada(s) confirmada(s), plano de substituição.
  • > 60% de 1×: Várias barras quebradas, substituição urgente necessária
  • Bandas laterais > 1× pico: Condição grave, ação imediata necessária

Consequências e Progressão

Falha inicial (barra única)

  • Leve pulsação de torque
  • Aparecendo pequenas faixas laterais
  • Pode funcionar durante meses com uma única barra quebrada.
  • Degradação mínima do desempenho

Falhas Progressivas (Várias Barras)

  • As barras adjacentes superaquecem devido ao aumento da corrente.
  • O estresse térmico causa falhas adicionais.
  • As pulsações de torque aumentam
  • A vibração torna-se severa.
  • Pode progredir de uma única barra para várias barras em semanas.

Condição grave

  • Múltiplas barras quebradas adjacentes
  • Pulsação de torque severa
  • Vibração e ruído elevados
  • Superaquecimento do rotor
  • Risco de falha total do rotor
  • Pode danificar o estator devido à corrente excessiva.

Ações corretivas

Após detecção

  • Aumentar a frequência de monitoramento (mensal → semanal)
  • Realizar MCSA para confirmar o diagnóstico.
  • Planeje a substituição do motor ou do rotor.
  • Prepare um motor sobressalente caso a aplicação seja crítica.
  • Considere a causa raiz (por que as barras quebraram)

Opções de reparo

  • Substituição do rotor: Solução mais confiável para motores de grande porte.
  • Substituição completa do motor: Geralmente é mais econômico para motores pequenos.
  • Refundição do rotor: Oficinas especializadas podem refazer rotores de alumínio.
  • Operação temporária: Uma única barra quebrada pode permitir a continuidade da operação com monitoramento.

Prevenção

  • Minimize partidas frequentes (use soft starters ou inversores de frequência).
  • Evite condições de monofásico
  • Garanta ventilação e refrigeração adequadas.
  • Utilize motores com ciclo de trabalho adequado (motores de partida frequente para aplicações de alta frequência de partida).
  • Monitorar para detecção precoce antes de falhas múltiplas

Defeitos nas barras do rotor estão entre as falhas de motor mais facilmente diagnosticáveis, com suas bandas laterais de frequência de escorregamento características permitindo a detecção confiável por meio de análises de vibração e corrente. A identificação precoce possibilita a substituição planejada do motor antes da progressão para falhas em múltiplas barras, que podem causar danos catastróficos ao rotor e longos períodos de inatividade não planejada.

← Voltar ao índice principal

Categorias: GlossárioBalanceamento de rotor
WhatsApp