Medição de Tensão e Corrente Elétrica em Eixos de Motores de Indução

Manutenção preditiva em motores de indução

A VIBMASTER realiza medições de tensão e corrente elétrica em eixos de motores de indução (MIT) a fim de identificar anomalias nestes equipamentos.

A maioria dos motores elétricos de indução (MIT), foram projetados para operar com energia senoidal equilibrada em sistema trifásico equilibrado em amplitude e defasagem (120°). Em uma frequência de 50 ou 60Hz. Uma tensão normal é inevitável no eixo, devido a assimetria do campo magnético do espaço preenchido pelo ar, causando tensões de pico inferiores a 5v e a 100ns. O que geralmente não provoca danos.

Contudo, quando alimentado por inversores de frequência variáveis (VFD), temos a alimentação do motor de indução através de uma série de pulsos, ao invés de uma onda senoidal uniforme e suave. O que pode causar descargas de tensões superiores a 15V e tempos de transição mais rápidos que 50ns, valores estes que indicam correntes de descarga elétrica que podem danificar os rolamentos.

Importância da medição de tensão e corrente em motores elétricos

O problema da corrente elétrica passando por rolamentos e causando danos na área de contato das esferas ou rolos e pistas dos anéis interno e externo é conhecido há quase 70 anos. Além dos danos aos elementos do rolamento, também se supunha que a estrutura do próprio lubrificante poderia mudar sob a influência de uma corrente de passagem. Todas as máquinas rotativas, tanto os motores CA quanto CC, sofrem potencialmente com esse fenômeno.

Nas últimas décadas, a demanda por motores CA em aplicações industriais, cresceu rapidamente. O motor de indução trifásico é o tipo de motor mais comumente usado na indústria. As aplicações variam de unidades de ventilador simples a unidades de linha de papel de alto desempenho. Novamente, o problema das correntes do mancal foi observado e muitas razões possíveis para as correntes do mancal e tensões do eixo foram identificadas.

O uso crescente de drives de velocidade variável (VSD) teve um efeito dramático no número de falhas identificadas em rolamentos. A razão é que os dispositivos semicondutores de comutação de energia usados em conversores de frequência mudaram de tiristores para transistores de desligamento de porta (GTOs) e posteriormente para os transistores bipolares de porta isolada (IGBTs) que dominam o mercado de VSD hoje.

Esses IGBTs são usados para criar a forma de onda da tensão de saída modulada por largura de pulso (PWM) e, assim, melhorar a eficiência e o desempenho dinâmico do inversor. Infelizmente, não há vantagem sem compromisso. Portanto, além das tensões e correntes clássicas geradas pelo próprio motor, novos efeitos foram observados quando o motor é alimentado por um conversor PWM (frequências de 3 a 12 kHz, dependendo da faixa de potência).

Foi descoberto que os danos aos rolamentos são agora causados por um fluxo de corrente de alta frequência (5 kHz – 10 MHz) que é induzido por esses dispositivos semicondutores IGBT de comutação rápida (100 ns). Esses IGBTs também causam um aumento de tensão muito rápido (du / dt) de até 5-8 kV / μs ou mesmo de até 10 kV / μs na saída do conversor.

Causas e Fontes Básicas para Correntes de Rolamento em Motores

Portanto, outra fonte nova, até agora desconhecida, de correntes de rolamento foi detectada. As causas e fontes básicas para correntes de rolamento em motores alientados por VCD são:

• Assimetrias de fluxo magnético no motor;
• Cabeamento assimétrico não blindado;
• Conversores de frequência de comutação rápida e sua tensão de modo comum;
• Correntes de aterramento de eixo de alta frequência;
• Correntes circulantes de alta frequência.
• Correntes de descarga capacitiva